汽车构造-第四章--汽油机电控燃油喷射系统完整版

1、 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。 汽油机电控燃油喷射系统的特点：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 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） 1.1.按喷射位置分类按喷射位置分类 缸内喷射主要特点：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，喷油器安装在气缸盖上，喷油器把汽油直

2、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喷入的汽油在气缸内与空气形成可燃混合气。 缺点：缺点： 因喷油器安装在发动机缸盖因喷油器安装在发动机缸盖 上并以较高的燃油压力上并以较高的燃油压力 （34MPa34MPa）将燃油喷出，其）将燃油喷出，其 本身必须能够承受燃气产生本身必须能够承受燃气产生 的高温、高压并受到发动机的高温、高压并受到发动机 结构制约，目前这种形式的结构制约，目前这种形式的 应用尚较少。应用尚较少。 缸内喷射缸内喷射 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，进气总管

3、或进气歧管，喷入的汽油在进气管中与空气形成可燃混喷入的汽油在进气管中与空气形成可燃混 合气合气，在进气行程，在进气行程被吸入气缸。被吸入气缸。 缸外喷射（进气管喷射）缸外喷射（进气管喷射） 多点喷射多点喷射 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。 单点喷射单点喷射 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

4、喷油压力(只有 0.1MPa)，成本低。 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 2.2.按喷射方式分类按喷射方式分类 （3）分组喷射 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 图图2 23 3 间歇喷射的三种方式间歇喷射的三种方式 汽油机工作过程： 功用：提供、测量和控制汽油燃烧时所需要的空气 量。

5、 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。 （1 1）D D（速度型）型（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。量精度不高，但其进气阻力小，充气效率高。 4.2.1 4.2.1 空气工给系统类型空气工给系统类型 （2 2）L L（速度型）型（速度型）型 L L型电控燃油喷射系统型电控燃油喷射系统 利用空气流量计利用空气流量计直接测直接测

6、量发动机的进气量量发动机的进气量，电，电 脑不必进行推算，即可脑不必进行推算，即可 根据空气流量计信号计根据空气流量计信号计 算与该空气量相应的喷算与该空气量相应的喷 油量。油量。 由于消除了推算进气量的误差影响，其测量的准由于消除了推算进气量的误差影响，其测量的准 确度高于确度高于D D型，故对混合气浓度的控制更精确。型，故对混合气浓度的控制更精确。 空气滤清器的作用是净化空气。 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 1

7、 1、结构、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。 图图 2 244 44 叶片式空气流量计的结构叶片式空气流量计的结构 图图2 246 46 叶片式空气流量计的电位计叶片式空气流量计的电位计 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。 图图2 247 47 叶片式空气流量计工作原理叶片式空

8、气流量计工作原理 1 1、电位计滑臂、电位计滑臂 2 2、可变电阻、可变电阻 3 3、接进气管、接进气管 4 4、测量叶片、测量叶片 5 5、旁通空气道、旁通空气道 6 6、接空气滤清器、接空气滤清器 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。

9、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。 1 1、测量原理、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

10、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。 图图2 251 51 卡门涡旋原理卡门涡旋原理 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。 图图2 252 52 反光镜检测式卡门涡旋空气流量计原

11、理反光镜检测式卡门涡旋空气流量计原理 1 1空气进口；空气进口；2 2管路；管路；3 3光敏晶体管；光敏晶体管； 4 4板弹簧；板弹簧；5 5导孔；导孔；6 6旋涡发生器；旋涡发生器；7 7整流栅整流栅 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。 图图2 253 53 超声波检测式卡门涡旋空气流量计原理超声波检测式卡门涡旋空气流量计原理 1 1超声波信号发生器；超声波信

12、号发生器；2 2超声波发射探头；超声波发射探头； 3 3涡流稳定板；涡流稳定板；4 4涡流发生器；涡流发生器；5 5整流器整流器; ; 6 6空气辅助通道；空气辅助通道；7 7超声波接收探头；超声波接收探头；8 8转换转换 电器电器 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

13、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。 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 图图2 263 SPI63 SPI系统进气管系统进气管 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。 图图2 26464 MPI系统发动机分开型进气管 返 回 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

14、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。 图图2 260 60 双金属片式怠速空气阀双金属片式怠速空气阀 1 1出气口；出气口；2 2阀片；阀片；3 3进气口；进气口；4 4双金属片；双金属片；5 5进水口；进水口；6 6加热线圈加热线圈 一.电动汽油泵 二.汽油滤清器 三.燃油压力调节器 四.喷油器 图图 2 223 23 燃油供给系统的组成实物图燃油供给系统的组成实物图 图图 2 224 24 燃油供给系统的主要装置燃油供给系统的主要装置 功用：功用：电控汽油喷射系统的电动汽油泵是一种由小型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

15、直流电动机驱动的油泵, ,其作用是提供汽油喷射所需其作用是提供汽油喷射所需 的压力燃油的压力燃油 类型：类型： 按安装按安装位置不同位置不同分为：分为： 内置式内置式安装在油箱中，具有噪声小、不易产安装在油箱中，具有噪声小、不易产 生气生气 阻、不易泄漏、管路安装简单。阻、不易泄漏、管路安装简单。 外置式外置式串接在油箱外部的输油管路中，易布置、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。安装自由大，但噪声大，易产生气阻。 按电动燃油泵的按电动燃油泵的结构不同结构不同分为：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、转子式和侧槽式，常用的为叶轮式

16、叶轮式、 滚柱式滚柱式 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。 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 图图2-35 2-35 燃油压力调节器实物图燃油压力调节器实物图 功用：喷油器的作用

17、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。 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。 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 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

18、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 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

19、同装于分电器上， 使用复合转子与耦合线圈。 图图2 26565电磁式发动机转速与曲轴位置传感器工作原理电磁式发动机转速与曲轴位置传感器工作原理 1 1、7 7永久磁铁；永久磁铁；2 2、5 5耦合线圈；耦合线圈；3 3转子；转子；4 4托架；托架；6 6信号转子；信号转子； 通过线圈的磁通量；通过线圈的磁通量；V V点火信号产生电压点火信号产生电压 （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

20、子；7G1、G2耦合线圈；8分电器 图2-67 G1、G2、Ne信号检测方式一 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 图2-68 G信号和Ne信号检测方式二 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。 图图2 269 69 霍尔效应原理霍尔效应原理 2、结构 霍尔传感器可装

21、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。 图图2 27070霍尔式发动机转速与曲轴位置传感器结构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 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

22、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 原理：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 后输送给后输送给ECUECU。 凸轮轴凸轮轴1 1转角转角( (曲轴曲轴2 2转角转角)-)-发动机转速信号发动机转速信号( (NENE信号信号) )。

23、 60 60( (或或9090) )信号信号-一缸上止点位置信号和缸序判别信号一缸上止点位置信号和缸序判别信号( (G G信号信号) ) (a) 实物外形图 (b) 六缸发动机用 (c) 分电器剖面图 图2 272 72 光电式传感器 返 回 (一）水温传感器 （二）空气温度传感 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 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 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