汽车构造-第四章--汽油机电控燃油喷射系统PPT课件

.,1,第四章汽油机电控燃油喷射系统,第一节汽油机燃油喷射系统概述第二节燃料供给系统第三节空气供给系统第四节电子控制系统,.,2,第一节汽油机燃油喷射系统概述,汽油喷射是以直接与间接测出的空气量信号为基础,计算出发动机燃烧必需的汽油量,通过喷油阀的开启给发动机提供适量的燃料,控制精通的空燃比。,定义：,.,3,汽油机电控燃油喷射系统的特点：1.能提高发动机最大功率2.燃油消耗量低且经济性能好3.能减少有害气体排放,.,4,一、电控燃油喷射系统的分类,按喷射位置分类,缸内直接喷射,缸外喷射(进气管喷射),（2）单点喷射（SPI）又称节气门体喷射或中央喷射,（1）多点喷射系统（MPI）,1.按喷射位置分类,.,5,缸内喷射主要特点：喷油器安装在气缸盖上，喷油器把汽油直接喷入发动机气缸内，喷入的汽油在气缸内与空气形成可燃混合气。,缺点：因喷油器安装在发动机缸盖上并以较高的燃油压力（34MPa）将燃油喷出，其本身必须能够承受燃气产生的高温、高压并受到发动机结构制约，目前这种形式的应用尚较少。,缸内喷射,.,6,特点：喷油器安装在进气总管或进气歧管上，喷油器把汽油喷入进气总管或进气歧管，喷入的汽油在进气管中与空气形成可燃混合气，在进气行程被吸入气缸。,缸外喷射（进气管喷射）,.,7,.,8,多点喷射,多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只喷油器，由电控单元(ECU)控制顺序地进行分缸单独喷射或分组喷射。控制更为精确，使发动机无论处于何种状态，其过渡过程的响应及燃油经济性都是最佳的。,.,9,单点喷射,由12个安装在化油器所在的节气门段的喷油器，将燃油喷入进气流，形成混合气进入进气歧管，再分配到各个气缸中。单点喷射系统结构简单，故障源少，可采用较低的喷油压力(只有0.1MPa)，成本低。,.,10,一、电控燃油喷射系统的分类,按喷射方式分类,连续喷射,间歇喷（脉冲喷射）,（2）次序喷射,（1）同时喷射,2.按喷射方式分类,（3）分组喷射,.,11,间歇喷射,对每一个气缸的喷射都有一限制的喷射持续期，喷射是在进气过程中的某段时间内进行的，喷射持续时间相应就是所控制的喷油量。对于所有的缸内直接喷射系统和多数进气道喷射系统都采用了间歇喷射的方式。间歇喷射由可细分为同时喷射、顺序喷射和分组喷射。,(a)同时喷射(b)顺序喷射(c)分组喷射,图23间歇喷射的三种方式,.,12,汽油机工作过程：,.,13,功用：提供、测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量。组成：空气滤清器、空气流量计（进气压力传感器）、节气门体、进气总管和进气歧管等。,4.2空气供给系统,.,14,（1）D（速度型）型,通过检测进气歧管压力（真空度）和发动机转速，推算出吸入的空气量,再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量。,因受进气管内空气压力波动的影响，进气量的测量精度不高，但其进气阻力小，充气效率高。,4.2.1空气工给系统类型,.,15,（2）L（速度型）型,L型电控燃油喷射系统利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不必进行推算，即可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。,由于消除了推算进气量的误差影响，其测量的准确度高于D型，故对混合气浓度的控制更精确。,.,16,4.2.2空气滤清器,空气滤清器的作用是净化空气。,4.2.3空气流量计,空气流量计是测量发动机进气量的装置,它将吸入的空气量转换成电信号送至电脑,作为决定喷油量的基本信号之一,主要用于L型EEI系统。根据测量原理不同，空气流量计有翼片式、卡门旋涡式、热线式及热膜式几种类型,.,17,（一）翼片式空气流量计,1、结构如右图，空气流量计主要由测量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道组成，此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。,图244叶片式空气流量计的结构,.,18,图246叶片式空气流量计的电位计,.,19,2、叶片式空气流量计工作原理,来自空气滤清器的空气通过空气流量计时，空气推力使测量板打开一个角度，当吸入空气推开测量板的里与弹簧变形后的回位力相平衡时，叶片停止转动。与测量扳同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度，将进气量转换成电压信号VS送给ECU。,图247叶片式空气流量计工作原理1、电位计滑臂2、可变电阻3、接进气管4、测量叶片5、旁通空气道6、接空气滤清器,.,20,（二）热线式空气流量计,热线电阻RH以铂丝制成，RH和温度补偿电阻RK均置于空气通道中的取气管内，与RA、RB共同构成桥式电路。RH、RK阻值均随温度变化。当空气流经RH时，使热线温度发生变化，电阻减小或增大，使电桥失去平衡，若要保持电桥平衡，就必须使流经热线电阻的电流改变，以恢复其温度与阻值，精密电阻RA两端的电压也相应变化，并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往ECU。,.,21,（三）热膜式空气流量计,热线电阻RH以铂丝制成，RH和温度补偿电阻RK均置于空气通道中的取气管内，与RA、RB共同构成桥式电路。RH、RK阻值均随温度变化。当空气流经RH时，使热线温度发生变化，电阻减小或增大，使电桥失去平衡，若要保持电桥平衡，就必须使流经热线电阻的电流改变，以恢复其温度与阻值，精密电阻RA两端的电压也相应变化，并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往ECU。,.,22,（四）卡门旋涡式空气流量计,1、测量原理卡门旋涡式空气流量计通常与空气滤清器外壳安装成一体,在其空气通道中央设置一柱状或锥状的涡流发生器,在涡流发生器后部将不断产生称之为卡门旋涡的涡流串,卡门旋涡的频率f,与空气流速V之间存在如下关系：f=0.2V/d测得卡门旋涡的频率f就可以求得空气流速,空气流速乘以空气通路面积,就可以得到进气的流量。涡旋频率的检测方法有反光镜检测和超声波检测两种。,图251卡门涡旋原理,.,23,2、光电检测式卡门涡旋空气流量计,反光镜检测式空气流量计的检测部分由镜面、发光二极管和光电晶体管等组成。空气流经涡旋发生器时，压力发生变化，这种压力变化经压力导向孔作用于薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动。反光镜振动时，将发光二极管投射的光反射给光电管，对反射光信号进行检测，即可得涡旋频率。高频率对应大进气量。,图252反光镜检测式卡门涡旋空气流量计原理1空气进口；2管路；3光敏晶体管；4板弹簧；5导孔；6旋涡发生器；7整流栅,.,24,3、超声波检测式卡门涡旋空气流量计,在与空气流动方向垂直的方向上安装超声波信号发生器，在与其相对的位置上安装超声波接收器。卡门涡旋造成空气密度变化，受其影响，信号发生器发出的超声波到达接收器的时机或变早或变晚，测出其相位差，利用放大器使之形成矩形波，矩形波的脉冲频率即为卡门涡旋的频率。,图253超声波检测式卡门涡旋空气流量计原理1超声波信号发生器；2超声波发射探头；3涡流稳定板；4涡流发生器；5整流器;6空气辅助通道；7超声波接收探头；8转换电器,.,25,4.2.4节气门体、进气总管、进气歧管,节气门体装在空气流量计后方的进气管上,节气门位置传感器、怠速旁通气道、怠速调整螺钉等组成。节气门用来控制发动机正常运行工况下的进气量。由于EFI系统在发动机怠速时通常将节气门全关，故设一旁通气道，在发动机怠速时供给少量空气。为防止当减速时，节气门由开到全闭，有时会招致发动机不良冲击和熄火，有的节气门体上装有节气门缓冲器。为防止寒冷季节流经节气门体的空气中水分在节气门体上冻结，有些节气门体上设有供发动机冷却水流经的管路。,.,26,进气总管、进气歧管,SPI系统发动机采用中央喷射法，进气管形状与化油器式发动机基本一致。,(a)SPI系统发动机进气管(b)MPI系统发动机进气管,图263SPI系统进气管,.,27,MPI系统发动机为消除进气脉动和使各缸配气均匀，对进气总管、歧管在形状、容积等方面都提出了严格的设计要求。各缸分别设立独立的歧管，歧管和总管可制成整体型，也可分开制造再以螺栓连接。,图264MPI系统发动机分开型进气管,返回,.,28,4.2.5怠速空气阀,怠速空气阀的作用是在发动机低温运转时，增加进气量，使发动机快怠速运转，加强暖机过程，热机后减少空气量，使发动机由快怠速转入稳定的怠速运转。,图260双金属片式怠速空气阀1出气口；2阀片；3进气口；4双金属片；5进水口；6加热线圈,.,29,4.3燃油供给系统,一.电动汽油泵二.汽油滤清器三.燃油压力调节器四.喷油器,.,30,图223燃油供给系统的组成实物图,.,31,图224燃油供给系统的主要装置,.,32,4.3.1电动汽油泵,功用：电控汽油喷射系统的电动汽油泵是一种由小型直流电动机驱动的油泵,其作用是提供汽油喷射所需的压力燃油类型：按安装位置不同分为：内置式安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单。外置式串接在油箱外部的输油管路中，易布置、安装自由大，但噪声大，易产生气阻。按电动燃油泵的结构不同分为：叶轮式、滚柱式、转子式和侧槽式，常用的为叶轮式、滚柱式,.,33,电动汽油泵结构,.,34,功用：燃油滤清器安装在油泵之后的高压油路中。其作用是，滤除燃油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物，防止燃料系统堵塞，减小系统的机械磨损，确保发动机稳定运转，提高工作可靠性。性能：燃油滤清器应具有过滤效率高、寿命长、压力损失小、耐压性能好、体积小、质量轻等性能。使用：滤芯阻塞时，将使油压下降、起动困难、发动机功率降低，故应按规定更换滤清器。,4.3.2燃油滤清器,.,35,.,36,功用：使燃油压力相对于大气压力或进气管负压保持一定，即保持喷油压力与喷油环境压力的差值一定。以使ECU能以控制喷油时间的长短来控制喷油量,4.3.3燃油压力调节器,图2-35燃油压力调节器实物图,.,37,4.3.4喷油器,功用：喷油器的作用是根据ECU提供的电信号，控制燃料喷射。,图237电磁喷油器结构1滤网2电接头3磁化线圈4回位弹簧5衔铁6针阀7轴针8密封圈,SPI系统的喷油器位于节气门体空气入口处；MPI系统的喷油器通过绝缘垫圈安装在各进气歧管或进气道附近的缸盖上，并用输油管路固定。,.,38,分类,喷油器有几种不同的分类方式：按喷口形式分为轴针式、球阀式、片阀式。,.,39,4.4电子控制系统,4.4.1电子控制元件及其组成电子控制系统的功能是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定汽油的最佳喷射量。该系统由传感器、电控单元(ECU)和执行器三部分组成,.,40,一、发动机转速与曲轴位置传感器,功用：空气流量计只能够检测出每个单位时间内吸入的空气量，但是不能检测出每工作循环内吸入的空气量,因此为确定最佳空燃比的喷油量，还必须在已知单位时间空气流量的基础上，应检测发动机转速。同时为选取合适的喷油时刻和点火时刻，还需检测每缸曲轴转角的位置，故还须设有发动机转速与曲轴位置传感器。安装位置：传感器可装在曲轴中部或飞轮上，亦可装于分电器上。装在分电器上的应用较多。种类：常用的有电磁式、霍尔式和光电式,4.4.2传感器,.,41,（一）电磁式发动机转速与曲轴位置传感器,1、工作原理永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路，转子旋转时，由于转子凸起与托架问的磁隙不断发生变化，通过线圈的磁通也不断变化，线圈中便产生感应电压，并以交流形式输出。在实用结构中，常将发动机转速和曲轴位置传感器一同装于分电器上，使用复合转子与耦合线圈。,.,42,图265电磁式发动机转速与曲轴位置传感器工作原理1、7永久磁铁；2、5耦合线圈；3转子；4托架；6信号转子；通过线圈的磁通量；V点火信号产生电压,.,43,2、实例,（1）以四缸四冲程发动机为例，可采用具有一个凸起的G转子和Gl、G2感应线圈，及具有24齿的Ne转子和Ne耦合线圈的传感器。,图2-66转子与线圈的安装位置1G转子；2G1耦合线圈；3G2耦合线圈；4Ne转子；5、9耦合线圈；6G、Ne转子；7G1、G2耦合线圈；8分电器,.,44,图2-67G1、G2、Ne信号检测方式一,.,45,G信号用以确定相对于每缸上止点的喷油正时和点火正时。Ne信号Ne线圈中产生次数与凸起个数相等的电压脉冲。通过检测脉冲间的间隔，就可检测发动机转速。G信号和Ne信号的组合-就可测定特定气缸的曲轴转角,.,46,（2）G信号由一个四齿转子和一个线圈检测，Ne信号由一个24齿转子和一个线圈检测。,图2-68G信号和Ne信号检测方式二,.,47,(二)、霍尔式发动机转速与曲轴位置传感器,1、霍尔效应：当电流I流过处在磁场中的霍尔块(一种半导本基片)，且电流方向与磁场方向垂直时,在垂直于电流与磁场的霍尔块的横向侧面上,就产生一个与电流和磁场强度成正比的霍尔电压。,图269霍尔效应原理,.,48,2、结构霍尔传感器可装在分电器中，也可装于飞轮附近。触发叶轮的叶片数等于发动机缸数，叶轮由分电器轴带动旋转，叶片不断地进出磁场的空气隙。,图270霍尔式发动机转速与曲轴位置传感器结构1分电器盖；2防尘罩；3、4带有触发叶轮的分电器转子；5触发开关；6固定板；7分电器外壳；8半导体基片；9带导板的磁铁；10专用插座,.,49,3、工作原理叶轮以其缺口对着空气隙时，磁铁产生的磁通经导板、空气隙到半导体基片构成回路，这时传感器输出霍尔电压。当叶轮的叶片进入空气隙时，原磁路被叶片旁通，此时，传感器无霍尔电压输出，霍尔电压变化的时刻反映了曲轴的位置，单位时间内霍尔电压变化的次数可反映发动机的转速。,a)触发叶片进入空气隙内b)触发叶片离开空气隙图2-71霍尔式曲轴位置传感器原理图1、触发叶片2霍尔开关集成电路3永久磁铁4底板5导磁板,.,50,（三）光电式发动机转速与曲轴位置传感器,原理：利用发光二极管作为信号源。随转子转动，当透光孔与发光二极管对正时，光线照射到光敏二极管上产生电压信号，经放大电路放大后输送给ECU。凸轮轴1转角(曲轴2转角)-发动机转速信号(NE信号)。60(或90)信号-一缸上止点位置信号和缸序判别信号(G信号),(a)实物外形图(b)六缸发动机用(c)分电器剖面图图272光电式传感器,返回,.,51,二、温度传感器,(一）水温传感器（二）空气温度传感,.,52,(一）水温传感器,采用热敏电阻检测水温。传感器安装在发动机冷却水通路上，水温的变化将引起电阻值的变化，随水温升高，电阻值下降。ECU中的电阻与水温传感器的热敏电阻串联，热敏电阻阻值变化时，所得分压值THW，随之改变。,图2-73热敏电阻水温温度传感器,图2-74水温传感器电路图,.,53,（二）空气温度传感,进气温度传感器的结构原理与水温传感器相同，也是采用热敏电阻检测进气温度。D型EFI系统中进气温度传感器安装在空气滤清器(简称空滤器)壳体内或进气总管内。L型EFI系统中的进气温度传感器装在空气流量计内。,返回,.,54,三、起动与空挡起动开关信号,1、起动信号(STA)起动信号STA用来判断发动机是否处在起动状态。起动时，为改善起动性能，需增加喷油量以加浓混合气。STA信号与起动机电源连在一起，由空档起动开关同时控制。空档起动开关接通，ECU便检测到STA信号，确认发动机处于起动状态，并自动增加喷油量。,图2-75起动信号电路,.,55,2、空档起动开关信号（NSW）在装有自动变速器的汽车中，ECU用空档起动开关信号判定变速器的档位。P为停车，N是空档L、2、D或R为行驶状态。当点火开关在ST位置时，NSW端与蓄电池相连接。