从化油器到电喷系统

1、化油器是汽油发动机燃料供给系的重要组成部分，具有计量燃油、雾化并形成可燃混合气以及控制发动机工作的三大功能。化油器的发展是和汽车的历史紧密相连的。从化油器的诞生起，就为了汽车发动机的性能而不断地改进，改型。60年代以来，随着社会对汽车的燃油经济性、行驶性、特别是废气排放要求的日益严格，化油器厂商不断地在寻找改进化油器性能的新政策，其中包括采用新材料，先进的结构设计，严格控制加工工艺和试验方法，增加多种附加装置等手段，直至发展为电子控制化油器，而这虽然也能达到降低排气污染与燃油消耗率的目的，但只能暂时可以满足排放法规；在性能改善的同时，化油器成本也大幅度上升。它由于自身结构上的局限性，改进的功效

2、相当有限，面对日益严格的汽车排放法规，最终是不及汽油喷射系统简单而有效。从机械式化油器到电控化油器再到电控喷射系统，这就是发动机燃料供给系的进化历程。而电控化油器是一个缓冲的过渡产品而已。燃料供给系的发展历史：从化油器到电喷系统当把化油器的历史过程按年代顺序来看时，在1770年左右煤气发动机全盛时可以看到化油器历史的萌芽。1795年RobertStreet提倡采用压力器械使松节油和煤焦油蒸发。1824年SamuelMorey和ErskineHazard制作了气压机用的最重的化油器。1826年美国人SamuelMorey制作了装有预加热形式的化油器的2缸气压机1838年WilliamBarett

3、获得汽油的汽化装置的专利，这是在有权威的记录中出现的最初的化油器。1860年法国的E.T.Lenoir活得有关使用表面化油器发动机的英国专利。1880年卡尔登式(Carlton)化油器问世。1883年法国人DemareDeboutteville和Malandin制作了双缸汽油发动机，所用的化油器中装有灯芯，德国的GDaimler完成最重的汽油发动机，其上装用表面化油器。(8)1889年博托勒(Butler)喷雾式化油器问世。(9)1893年梅白赫(W.maybach)制作了如图式喷雾化油器，-它和上述Butler化油器接近了现代化油器。到了1900年，表面化油器逐渐衰退，而喷雾式化油器占据统治

4、地位。化油器的演变1905年制作的SU化油器喉管可变，能使其压力保持一定。1906年Clauel化油器主喷嘴采用复管式喷口，可改正空气，使空燃比保持一定。1910年Zenith化油器在蝶阀式节气门全闭附近设置低速燃料系统。从小空气量到大空气量使空燃比保持一定的重要结构在这一时期形成。1927年在美国开始采用和节气门开闭连动的加速泵；V8轿车发动机使用双腔化油器。30年代化油器由砂型铸造改为压铸，得以生产大量精度良好的化油器。并且在阻风门上装置副风门；双金属片的自动阻风门出现；Zenith化油器采用真空省油器兼加速泵机构。上吸式迅速改为适合于喷雾式化油器的混合气顺重力方向的下吸式化油器。50年代

5、，日本开始大量生产双腔分动化油器，美国出现四腔化油器。60年代，美、日实行排气法规，日本有了双腔并动化油器。70年代，美、日制定严厉的排气法规，化油器上采取了改进措施。美国使用（VVC）可变喉管化油器，反馈式化油器，日本采用脉冲式电磁反馈化油器后两者为电控化油器。与此同时，在机械式汽油喷射的基础上研制了电控喷射系统，并运用到轿车上。三者的比例如下图所示：80年代欧美日本的轿车发动机上已经逐渐采用了电控喷射系统。这一时期是机械式化油器、电控化油器和电控汽油喷射系统并存，90年代轿车发动机绝大多数就已经采用电控喷射系统了。化油器的结构及其节气门保持油面恒定的装置：大都由浮子和浮子针阀组成；主量孔系

6、统：由燃油量孔、混合管和空气补偿量孔组成；怠速系统：由怠速空气量孔和怠速燃油量孔来确定怠速混合气的组成比例；旁通系统：用作怠速系统和主系统之间的过渡；加速泵加浓系统起动装置为适应排放法规，化油器的改进提高怠速流量调整特性改进流量特性怠速调节螺钉限位器节气门缓冲器改进热怠速补偿改进自动阻风节气门缓冲器提高怠速转速防炽热点火装置辅助加速装置低速供油稳定性两级式阻风完爆装置提高空燃比控制精度由常规化油器提供的实际供油特性，因受其机械结构和流动规律的限制，不可能在发动机的全部工况范围内都能满足它所要求的理想供油持性，在相当一部分工况区都存在着偏离。为了改变这种状况，人们设计了许多构思新颖、行之有效的补

7、偿装置或校正装置。但这些靠机械机构实现的所谓修正，究其本质不过是试图以若干斜率不同的简单化油器特性，通过组合来尽量逼近理想供油特性。在某些工况区混合气被不必要地加浓了，其结果必然是导致燃烧恶比从而造成功率下降、油耗升高和排污严重等状况。其实，试图以常规化油器不变的机械结构所提供的供油特性去满足万变的工况，不论在理论上还是在实践中，都是不可能实现的。我国化油器的主要问题是制造精度差，并多在常温下加工和检测，因此空燃比的偏差较大。为了保证化油器的可靠工作，往往是将混合气调整较浓因而使化油器的经济性能降低。虽然如此就目前我国汽车工业发展来看，电控喷射系统结构相对复杂，成本昂贵，维修技术要求高，而我国

8、排放法规虽然在个别地区要求较严，但在其他广大地区还有待完善。化油器式汽油机由于价格低廉和维修简单等优势，所以化油器在我国的低档车上还会占有重要地位。ECU门也IInsis3l1）起动及怠速工%发动机在起动时，空气系3,动阻风门在双金属弹簧的作用下数数?现代1.5化油器的工IIECU门也IInsis3l1）起动及怠速工%发动机在起动时，空气系3,动阻风门在双金属弹簧的作用下数数?现代1.5化油器的工IIII要极浓浓的混合在00.20.4之间。自关闭位置。怠速电磁阀通电把怠速油道19电控化油器电子控制化油器系统介于传统化油器和电子喷射系统之间，是化油器向电子喷射的一个过渡阶段。其机械部分同传统化油

9、器一样，电控部分是电脑根据发动机的水温传感器、转速传感器、节气门位置传感器等信号来控制化油器上节流阀的开度，达到控制混合气的最佳空燃比之目的打开。水温传感器冷态下温度系数为负值，阻值在200欧姆左右，,节气门传感器处于怠速时的位置，转速传感器无信号输出，ECU根据这些传感器输入的信号确定为起动工况。当点火开关处于ON位置郴电酹向节流阀输入8V电压，使辅油量孔和怠速油量孔针盘发动喊动时在化嵋节气门赢府吸力的作用下,腼.卜豌甘腼12髓耻网is:iM/游曾1卜挑普斤谦鼠肝豌期217如履牖乱2卜地厥口出航犹飘上献骨鼠乳加晚御2讨献乳,.油经主量孔16流入，从怠速进油道13流出，进入节流阀上怠速进油孔6

10、。从怠速出油孔2流出。空气经怠速空气量孔27流人，两者在怠速油道中形成可燃混合气，经怠速喷孔20喷出。进入气缸燃烧。在发动机起动后，节流阀开始调节怠速时的最佳空燃比。2）中小负荷工况发动机由怠速向小负荷过渡时，一部分油经主量孔16流入泡沫管17；另一部分油由节流阀上的进油孔7流入，经出油孔3流出，两者的总油量和空气温合形成可燃混合气。由主量孔沥入的油为基本供油量由节流阀控制的进铀量为副供油量，起调节混合气浓度的作用。随节气门开度的逐渐增大.TPS阻值由大逐渐变小，ECU根据其阻值来调节阀的开启频率，使节流阀开关模数减少，达到供给经济混合气的目的。3）大负荷大负荷时，发动机需要大流量、大浓度的混

11、合气。主、副腔全部供阶，节流阀开启频率增大阀基本处于全开状态，主供油量和副供油量处于最大限度供油状态。电控化油器控制空燃比的主要方法有：调节主量孔、调节空气量孔、喉管旁通空气和化油器旁通空气。前三种方法主要是控制燃油流量；而后一种方法是控制空气流量。电控补气系统大体分三种。一种是只有压力传感器而无转速信号的，另一种转速信号而无压力传感器的，还有一种是两者都兼而有之的。转速信号而无压力传感器的，还有一种是两者都兼而有之的简单开环电控化油器。国产的单腔化油器基本上还都属于传统的机械式化油器，为了满足大负荷的功率加浓，设置有真空省油器及机械省油器两种加浓系统。如果将这两种省油器和功率量孔取消，而以置

12、于化油器某一适当位置的配有量孔的电磁阀供油装置代之；在发动机进气管处安装一个负压传感器来采集进气管真空度信号，然后通过一套控制电路驱动电磁阀工作，再按最佳低速燃油经济性选配主油量孔，其余的中大负荷供油区域由电磁阀装置和选定的主油量孔共同承担供油任务，即可形成一个传统供油方式和电控供油方式联合作用的发动机油汽供给系统。电控汽油喷射电控喷射取代化油器法规和市场一直是汽车工业向前发展的两个推动器。随着世界上汽车保有量的增加，能源危机，排放，安全法规的不断加严，加之人们对舒适、便利、豪华的追求对汽车的性能提出了更高的要求。电子控制技术便顺应时代而生，发动机电控就是其中最为关键的技术之一。最早用于汽车的

13、电子控制汽油喷射是1958年安装在克莱斯勒车上的邦迪克斯(Bendix)公司生产的电子喷射器，但是，社会的需求和电子技术都处于初期，因此，还只停留在作为选购项目少量销售阶段。1967年，在电子控制技术的发展和对汽车排气污染限制加严的背景下，波许公司的速度密度式DJetronic投放市场，并得到许多厂家的采用。1972波许公司又出售了使用空气流量计直接检测空气量的LJetronic。此系统比DJetronic空燃比控制精度高，随着排放法规的强化，逐步取代了DJetronic。70年代后期，单片微处理器被应用到汽车上，不仅应用于点火系统和汽油喷射系统的控制，很快又扩展到了废气再循环(EGR)的控制

14、、发动机怠速控制等方面。这就产生了一种新的控制系统的类型一微处理器(电脑)集中控制。这种类型的系统各家公司都有自己的命名，波许(BOSCH)公司命名为Motronic系统，即数字式发动机控制系统;丰田公司命名为TCCS，即丰田电脑控制系统，日产公司命名为ECCS，即日产集中控制系统。发动机控制系统由传感器、执行器和单片计算机为核心的电子控制单元织成。主要控制功能包括：空燃比控制，发动机起动和加速加浓的开环控制，怠速控制，点火正时控制，废气再循环控制，海拔高度及温度补偿，爆震控制，自诊断功能，巡航车速控制。与化油器相比，电控喷射系统具有以下优点：a.易于起动发动机且起动时间短。通常没有冷起动喷油

15、器，故可改善低温起动性能，起动发动机的时间只是传统化油器的50。b.动力性强。采用EFI后，发动机的进气可不必预热，可以吸人密度较大的冷空气，同时进气歧管阻力减小，所以充气系数提高。热效率和充气系数的提高，使发动机的输出功率提高，其功率可增大510，扭力可增大7。c.加速性能好。由于汽油是直接喷射到发动机进气阀处，混合气经过的路程短，因此反应灵敏，减少滞后现象，加速性能得到改善。进行油门全开的加速试验，车速由0100km/h的时间比传统化油器缩短7%。d.耗油量低，经济性好。尸1系统员突出的优势是能实现空燃比的高精度控制。因为汽油是在一定的压力下喷出的，燃油雾化品质好，且喷油量是精确地控制的，

16、混合气的空燃比为最佳值且各缸分配较均匀，下坡时又可以完全不喷油，发动机对空气进行压缩，所以可以降低燃油消耗量。装用EFI系统后比传统化油器省油5%15%。e.减少排气污染。KFI系统可以分别控制汽油量与空气量，控制精度很高，能始终保持所需的最佳空燃比。该系统与三元催化剂配合使用时可以使废气中的CO、HC、NOX控制在最低范围。而且当发动机减速到一定值(约120r/min)时，会自动切断燃油供给，可以完全排除传统化油器减速时所无法清除的HC气体。f.整个系统体积小.而且不需要机械驱动，安装灵活方便。电控燃油喷射系统的最大特点是，既可获得最大功率，又可最大限度地节油和净化排气，是节约能源、降低排污

17、的有效措施之一。电控喷射系统早期是非常昂贵的。近年来，微电子技术的飞速发展，特别是微型计算机技术的巨大进步，电喷系统在轿车上得到普遍的应用。电子控制燃油喷射系统的主要部件节气门体，是电喷汽油发动机进气系统的重要组成部分.使进气通道面积发生变化，从而控制进入发动机的空气量满足各种工况需要。节气门体除主通道外，还有旁通道，在旁通道上安装怠速控制阀(ISCB)，以实现发动机3一节却遁传觥使进气通道面积发生变化，从而控制进入发动机的空气量满足各种工况需要。节气门体除主通道外，还有旁通道，在旁通道上安装怠速控制阀(ISCB)，以实现发动机3一节却遁传觥4怠速状态控制。节气体可怠速控制阀(ISCV)、温水

18、通路五个部分。本体分总成本体分总成包括：本体、节气门轴、节气门、轴承及油封等。本体本体上有两个或四个法兰孔，将节气门体安装于空气流量计和发动机之间的进气管上气门轴它采用的轴承有镀针轴承、滚珠轴承、轴套操纵机构操纵机构包括：弹簧、弹簧座、操纵臂等。节气门回转通常是通过节气门操纵机构实现的，其中操纵臂旋转方向根据节气门在发动机的位置有正转和反转之分，由弹簧控制节气门开启力的大小。当作用在踏板上的力为零时，处于打开状态的节气门能迅速返回到怠速位置。（智能电子节气门控制系统，是根据ECU对应于驾驶状况来计算出最佳节气门开度，并利用节气门控制电机来控制节气门的开度。）3节气门位置传感器（TPS）节气门位置传感器与节气门轴相联，把节气门打开的角度转换成电信号送到ECU。节气门位置传感器与ECU的联接如图。根据VTA（节气门开度输出）信号或PSW（功率开关）信号，增加喷油量，以提高发动机的输出功率，节气门位置传感器有线性输出和开关量输出两种形式。4怠速控制阀ISCV怠速控制的实质是对怠速时进气量的控制。怠速进气量的控制方式随车型的不同有同。旁通式怠速控制阎按阀门的驱动形式不同，可分为直线电磁式怠速控制阀、旋转电磁式怠速控制阎和步进电机式怠速控制阀。典型电子控制汽油喷射系统：德国波许公司的M电控汽油喷射系