汽油直接喷射新

1、4.7 汽油直接喷射汽油直接喷射概述概述电子控制汽油喷射系统的组成电子控制汽油喷射系统的组成电子控制汽油喷射系统主要元件结构及工作原理电子控制汽油喷射系统主要元件结构及工作原理电子控制汽油喷射系统的控制电子控制汽油喷射系统的控制几种车型电子控制汽油喷射系统几种车型电子控制汽油喷射系统 4.7.1 4.7.1 概概 述述 0 0、化油器的缺点、化油器的缺点 1、不满足多工况要求、不满足多工况要求2、各缸混合气浓度不均、各缸混合气浓度不均3、冷启动困难、冷启动困难(雾化困难）雾化困难）4、排放超标、排放超标 4.7.1 4.7.1 概概 述述 一、汽油喷射的基本概念一、汽油喷射的基本概念 汽油喷射

2、是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。 二、汽油喷射系统发展概况二、汽油喷射系统发展概况 汽油喷射技术始于汽油喷射技术始于2020世纪世纪3030年代，最初用于飞机上，年代，最初用于飞机上，5050年年代开始用于汽车上；目前，大部分轿车均装配了汽油喷射系统。代开始用于汽车上；目前，大部分轿车均装配了汽油喷射系统。 第4页混合气浓度的影响理论空燃比：14.7过浓：排放和燃烧都差；偏浓：HC、CO高，功率大；理论值：兼顾动力性、经济性和排放偏

3、稀：经济性好，动力性稍差；过稀：燃烧不稳定；动力性变差第5页保持在理论空燃比附近燃烧；多点喷射，各缸工作均匀性较好；具有较好的加速性能；充气效率较高；良好的启动性能和减速减油或断油功能；减少排放可采用较高压缩比可采用较稀的混合气三、汽油喷射优点三、汽油喷射优点气门气门喷油器喷油器输油管输油管进气支管进气支管四、电控燃油喷射系统的分类四、电控燃油喷射系统的分类1.1.按喷射器安装位置分按喷射器安装位置分每一个气缸有一个喷油器。每一个气缸有一个喷油器。（1 1）多点喷射）多点喷射MPIMPI单点燃油喷射系统结构示意图喷油器多点喷射调压器调压器喷油器喷油器节气门体节气门体位置传感器位置传感器节气门节

4、气门（2 2）单点喷射）单点喷射SPISPI几个缸共用一个喷油器，又称节气门体喷射几个缸共用一个喷油器，又称节气门体喷射TBITBI。将燃料直接喷入气缸内，需较高的喷射压力。将燃料直接喷入气缸内，需较高的喷射压力。（3 3）气缸内喷射）气缸内喷射4.4.按多点喷射的喷油间隔来分按多点喷射的喷油间隔来分（1 1）同时喷射）同时喷射（2 2）分组喷射）分组喷射（3 3）顺序喷射）顺序喷射3.3.按进气量检测方法来分按进气量检测方法来分（1 1）间接测量）间接测量（2 2）直接测量）直接测量（2 2）闭环控制）闭环控制传感器传感器电子控制单元电子控制单元执行器执行器发动机发动机开环开环控制控制氧传感

5、器氧传感器闭环控制闭环控制2.2.按控制方式来分按控制方式来分（1 1）开环控制）开环控制ECU4.7.2 4.7.2 电控汽油喷射系统的组成电控汽油喷射系统的组成汽油机的控制系统由燃油系统、空气系统、点火系统、和控制系统等部分组成，通过传感器检测发动机的各个信息，结果ECU处理后，利用执行器精确控制发动机的转速和转矩，并保证发动机具有良好的经济性和排放性能。4.7.2 4.7.2 电控汽油喷射系统的组成电控汽油喷射系统的组成线束点火模块分电器氧传感器火花塞电磁阀怠速执行器喷油器油箱空气滤清器燃油滤清器输油泵ECU调压器流量计碳罐系统的结构示意图氧传感器火花塞电磁阀怠速执行器喷油器油箱燃油滤清

6、器输油泵ECU调压器流量计水温节气门曲轴箱一、基本组成：一、基本组成：1、燃油供给系统、燃油供给系统功用：向气缸内供给供给燃烧时所需一定量的燃油功用：向气缸内供给供给燃烧时所需一定量的燃油. . 组成组成： 燃油压力调节器由于喷油器的喷油量一个方面与喷油器的通电时间有关，另一个方面还与喷孔处的压差和燃油温度有关，因此采用调压器来保证喷油器在恒定压差下工作。燃油调压器的作用是当进气岐管变化时，可以自动调整模片的位置，保证燃油轨道中的压力与进气岐管的压差在理想值附近。2 2、空气供给系统、空气供给系统 功用：为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并测量和控制空气量。功用：为发动机可燃混合气的形成

7、提供必要的空气，并测量和控制空气量。组成组成：节气门体节气门体空气滤清器空气滤清器空气流量计空气流量计怠速控制阀怠速控制阀电子控电子控制单元制单元空气阀空气阀3 3、电子控制系统、电子控制系统 电控单元：电控单元：接受来自各个传感器传来的信号，并完成对这些信息的处理接受来自各个传感器传来的信号，并完成对这些信息的处理 和发出指令控制执行器的动作和发出指令控制执行器的动作组成：组成：各种传感器：各种传感器：把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数（非电量参把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数（非电量参 数）转变为电信号（电压或电流）提供给电控单元，使电数）转变为电信号（电压或电流）提供给电控

8、单元，使电 控单元正确地控制发动机运转或汽车运行。控单元正确地控制发动机运转或汽车运行。 执行器执行器 ：用来完成电控单元发出的各种指令，是电控单元指令的执行用来完成电控单元发出的各种指令，是电控单元指令的执行 者。者。4.7.3 4.7.3 电控汽油喷射系统主要元件结构及工作原理电控汽油喷射系统主要元件结构及工作原理一、电控单元（一、电控单元（ECUECU） ECUECUCPUCPU：中央处理器：中央处理器ROMROM：只读存储器：只读存储器PRAMPRAM：可编程的只读存储器：可编程的只读存储器RAMRAM：运行数据存储器：运行数据存储器I/OI/O：输入输入/ /输出接口输出接口ECU蓄

9、电池蓄电池水温传感器水温传感器节气门位置节气门位置传感器传感器起动信号起动信号空气流量计空气流量计(或进气压力或进气压力传感器传感器)转速传感器转速传感器车速传感器车速传感器氧传感器氧传感器稳稳 压电源压电源输输 入入接接 口口A/DA/D转换器转换器喷油控制喷油控制点火控制点火控制怠速控制怠速控制EGR控制控制蒸发排放控制蒸发排放控制故障诊断故障诊断CPU存储器存储器输出输出接口接口传感器传感器ECU执行器执行器二、传感器二、传感器 1.1.空气流量传感器空气流量传感器(L(L型用型用, ,直接测量方式直接测量方式) )作用：作用：将空气流量转换成电信号送给电控单元，该信号将空气流量转换成电

10、信号送给电控单元，该信号 作为决定喷油量的基本信号之一。作为决定喷油量的基本信号之一。（1 1）叶板式空气流量计）叶板式空气流量计补偿挡板补偿挡板缓冲室缓冲室弹簧弹簧测量板测量板温温度度传传感感器器旁通气道旁通气道封口封口调节调节螺钉螺钉电位计电位计 测量板打开的角度测量板打开的角度随进气量大小而变化随进气量大小而变化（2 2）热线式空气流量传感器）热线式空气流量传感器原理：把通电加热的铂丝置于空气流中，使铂丝温度原理：把通电加热的铂丝置于空气流中，使铂丝温度 和吸入空气温度差保持一定。铂丝成为惠斯顿电桥和吸入空气温度差保持一定。铂丝成为惠斯顿电桥中的一个臂。中的一个臂。控制电路控制电路热膜热

11、膜温度传感器温度传感器防护网防护网A A：集成电路；：集成电路；R RH H：热线电阻：热线电阻R RK K：温度补偿电阻：温度补偿电阻R RA A：精密电阻：精密电阻 R RB B：电桥电阻：电桥电阻（3 3）卡门涡流式空气流量传感器）卡门涡流式空气流量传感器 在气流中央放置一个锥体状涡流发生器。当空气流在气流中央放置一个锥体状涡流发生器。当空气流过时，在涡流发生器下游将产生有规律交错的旋涡，当过时，在涡流发生器下游将产生有规律交错的旋涡，当流经空气通道的空气流速变化时，将影响卡门涡流旋涡流经空气通道的空气流速变化时，将影响卡门涡流旋涡的频率。的频率。节气门节气门取样管取样管整流器整流器涡流

12、发生体涡流发生体超声波发射器超声波发射器空气流空气流第24页空气系统图空气量的测量方式v 叶板式空气流量计v 卡门涡式流量传感器v 采用速度密度法压力温度转速(间接测量方式)v 热线式其中热线式精度、响应最好；价格较高。空燃比控制方法 由于发动机是否发生爆震与其自身的工况有关，因此静态标定点火提前角的试验匹配标定工作量较大。 利用爆震传感器的反馈信号，控制器可以自动地实时调整点火提前角，使得发动机工作在接近爆震但又正好不发生爆震状态，使得发动机的经济性较好。点火控制系统爆震传感器的安装位置？2.2.进气管绝对压力传感器进气管绝对压力传感器(D(D型间接测量空气流量的方式型间接测量空气流量的方式

13、) )半导体压敏电阻式：半导体压敏电阻式：由硅片、集成电路和真空室组成。由硅片、集成电路和真空室组成。原理：原理：压力变化，硅片变形，应变电阻阻值变化，电桥输出压力变化，硅片变形，应变电阻阻值变化，电桥输出 电压变化。电压变化。线性输出节气门位置传感器：线性输出节气门位置传感器： 利用滑动阻值的变化，测得与节气门开度相对应的输利用滑动阻值的变化，测得与节气门开度相对应的输出电压。出电压。3.3.节气门位置传感器节气门位置传感器 节流阀体安装在进气歧管的前面节流阀体安装在进气歧管的前面， 主要功能是主要功能是控制发动机工作时的进气量控制发动机工作时的进气量， 它是电控系统与它是电控系统与驾驶员最

14、基本的对话渠道驾驶员最基本的对话渠道。 节流阀体由阀体节流阀体由阀体, , 阀门阀门, , 油门拉杆机构油门拉杆机构, , 节气门节气门位置传感器位置传感器, , 怠速控制阀等构成怠速控制阀等构成。 4.4.转速和曲轴位置传感器转速和曲轴位置传感器（1 1）磁电式传感器）磁电式传感器磁电式磁电式传感器传感器触发轮触发轮气缸识别槽气缸识别槽输出信号输出信号 当转子旋转时，线圈中磁通量发生变化，线圈产生当转子旋转时，线圈中磁通量发生变化，线圈产生感应电动势。磁电式转速传感器的转子信号盘通常安装感应电动势。磁电式转速传感器的转子信号盘通常安装在曲轴或凸轮轴上，也可安装在分电器内。在曲轴或凸轮轴上，也

15、可安装在分电器内。 曲轴转角传感器为磁电式曲轴转角传感器为磁电式. . 系统使用它决定曲轴旋转的系统使用它决定曲轴旋转的位置和转速位置和转速. . 曲轴转角传感器安装于变速箱离合器壳上曲轴转角传感器安装于变速箱离合器壳上. . 它与飞轮上它与飞轮上的齿圈共同工作的齿圈共同工作（2 2）霍尔效应式传感器）霍尔效应式传感器永久磁铁永久磁铁霍尔元件霍尔元件触发轮触发轮 当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，磁场被叶片旁路，不产生霍尔电压；当缺口部分进时，磁场被叶片旁路，不产生霍尔电压；当缺口部分进入磁铁与霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，传感入

16、磁铁与霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，传感器输出电压信号。器输出电压信号。 信号盘随分电器轴转动，产生透光和遮光交替变化。信号盘随分电器轴转动，产生透光和遮光交替变化。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被挡住时，光敏二极管电压为电压；当发光二极管光束被挡住时，光敏二极管电压为0。（3 3）光电式传感器）光电式传感器发光管发光管分火头分火头密封盖密封盖信号盘信号盘电路电路 光敏二极管光敏二极管输出信号输出信号光敏二极管光敏二极管发光二极管发光二极管遮光盘遮光盘5.5.温度传感器（水温传感器、空气传感器）温

17、度传感器（水温传感器、空气传感器）6.6.氧传感器氧传感器热敏电阻热敏电阻电插头电插头 在采用三元催化转换器的发动机上，氧传感器安装在采用三元催化转换器的发动机上，氧传感器安装在排气管内，检测排气中氧的含量。在排气管内，检测排气中氧的含量。氧传感器将废气中氧含量的信号输送到电氧传感器将废气中氧含量的信号输送到电脑，以便于电脑控制下一个工作循环的油气配脑，以便于电脑控制下一个工作循环的油气配比。比。实物图7.7.爆震传感器爆震传感器8.8.车速传感器车速传感器 用于发动机怠速及汽车加速、减速时空燃比的控制。用于发动机怠速及汽车加速、减速时空燃比的控制。9.9.起动及空挡开关信号起动及空挡开关信号

18、 用来判断发动机是否处于起动状态。用来判断发动机是否处于起动状态。安装在发动机缸体上，检测发动机的爆震状况。安装在发动机缸体上，检测发动机的爆震状况。三、电动燃油泵三、电动燃油泵滚柱式电动燃油泵滚柱式电动燃油泵电刷电刷电枢电枢磁极磁极滚柱泵滚柱泵泵壳泵壳单向阀单向阀卸压阀卸压阀滤网滤网泵盖泵盖组成：油泵电机、滚柱组成：油泵电机、滚柱泵、单向阀、卸压阀、泵、单向阀、卸压阀、外壳、泵盖及滤网等。外壳、泵盖及滤网等。作用：作用：供给供给各喷油器及冷起动喷油器各喷油器及冷起动喷油器 所需要的燃油所需要的燃油。第39页燃油输油泵的结构四、燃油压力调节器四、燃油压力调节器进油口进油口回回油油口口阀门阀门支

19、承支承膜片膜片弹簧弹簧接进气支管接进气支管作用：调节喷油器的燃油压力，作用：调节喷油器的燃油压力， 使燃油压力与进气管压力之差使燃油压力与进气管压力之差保持常数。保持常数。 燃油压力调节器由内部的调节弹簧和外部的进燃油压力调节器由内部的调节弹簧和外部的进气歧管真空度的相互作用控制气歧管真空度的相互作用控制. . 它始终保持油它始终保持油轨内的油压与进气歧管内的压差为轨内的油压与进气歧管内的压差为300kPa.300kPa. 油轨是由燃油导油管油轨是由燃油导油管, , 稳压仓稳压仓, , 喷油嘴喷油嘴, , 压力调压力调节器和一些固定部件所组成节器和一些固定部件所组成, , 它安装在进气管上它安

20、装在进气管上. . 油轨提供了高压燃油的调压容积和流向各喷嘴的油轨提供了高压燃油的调压容积和流向各喷嘴的管路管路, , 以及固定喷嘴的支撑以及固定喷嘴的支撑. .喷油器的结构线圈接口喷油器针阀回位弹簧电磁线圈燃油入口 冷起动时，额外加大冷起动时，额外加大喷油量，使混合气瞬时喷油量，使混合气瞬时加浓，便于着火起动。加浓，便于着火起动。 电插头电插头电磁线圈电磁线圈阀门弹簧阀门弹簧阀阀 门门喷喷 嘴嘴结构：结构：七、电控喷射工作演示七、电控喷射工作演示4.7.4 4.7.4 电控汽油喷射系统的控制电控汽油喷射系统的控制一、喷油时刻的控制一、喷油时刻的控制 1 1、同时喷射：、同时喷射：所有喷油器并

21、联，同时喷油。两所有喷油器并联，同时喷油。两次喷完一个循环的供油量。次喷完一个循环的供油量。进气进气 压缩压缩 作功作功 排气排气排气排气 进气进气 压缩压缩 作功作功作功作功 排气排气 进气进气 压缩压缩压缩压缩 作功作功 排气排气 进气进气1 13 34 42 21801803603605405407207200 0喷油喷油喷油喷油进气进气 压缩压缩 作功作功 排气排气排气排气 进气进气 压缩压缩 作功作功作功作功 排气排气 进气进气 压缩压缩压缩压缩 作功作功 排气排气 进气进气1 13 34 42 21801803603605405400 0喷油喷油喷油喷油2 2、分组喷射、分组喷射

22、进气进气 压缩压缩 作功作功 排气排气排气排气 进气进气 压缩压缩 作功作功作功作功 排气排气 进气进气 压缩压缩压缩压缩 作功作功 排气排气 进气进气1 13 34 42 21801803603605405400 0喷油喷油喷油喷油3 3、顺序喷射、顺序喷射 二、喷油持续时间的控制二、喷油持续时间的控制 控制喷油器的喷射持续时间实际上是控制喷油量，即控制喷油器的喷射持续时间实际上是控制喷油量，即喷油脉宽。喷油脉宽。（1）对于质量流量式的电控燃油喷射系统）对于质量流量式的电控燃油喷射系统基本喷射时间基本喷射时间=K 进气流量进气流量/发动机转速发动机转速K为修正系数为修正系数。（2）采用热式空

23、气流量传感器：）采用热式空气流量传感器： 输出反映就是质量流量，直接用上式求得基本燃油输出反映就是质量流量，直接用上式求得基本燃油喷射时间。喷射时间。（3）采用叶片式和卡门涡流式空气流量传感器：）采用叶片式和卡门涡流式空气流量传感器：测得是进气的体积流量，需要进行密度修正。测得是进气的体积流量，需要进行密度修正。1 1）基本喷油量）基本喷油量（4）对于速度密度方式的电子控制燃油喷射系统：）对于速度密度方式的电子控制燃油喷射系统： 采用三维图形将数采用三维图形将数据按一定形式存储在电据按一定形式存储在电子控制单元中，根据发子控制单元中，根据发动机转速和进气管绝对动机转速和进气管绝对压力确定吸入的空气质压力确定吸入的空气质量，确定基本燃油喷射量，确定基本燃油喷射时间。时间。高高低低长长短短高高低低进气管压力进气管压力发动机转速发动机转速基基本本喷喷油油持持续续时时间间 4.7.5 4.7.5 电子控制汽油喷射系统举例电子控制汽油喷射系统举例 一、上海桑塔纳一、上