汽油机的原理

1、K2/97 汽油发动机汽油发动机历史1979 Motronic(ML)1987 Motronic(M)1993 Motronic(MP)1995 Motronic(ME)1998 Motronic(MEG)2000 Motronic(MED) 1954 柱赛泵柱赛泵1973 K-Jetronic1982 KE-Jetronic1988 KE-Motronic在在1954 年年第一代为装备汽油四冲程发动机的车辆制造的系列喷油泵生第一代为装备汽油四冲程发动机的车辆制造的系列喷油泵生产出来。它是由产出来。它是由柴油机喷油泵柴油机喷油泵引申出来，装备在奔驰引申出来，装备在奔驰300 SL辅助混合辅助混

2、合气的形成。随后出现了一整个系列的机械液压喷油泵。气的形成。随后出现了一整个系列的机械液压喷油泵。在在1967 年年为竞争开发出新型的为竞争开发出新型的电子汽油喷射电子汽油喷射装置。对于废气中有害装置。对于废气中有害物质的控制中止了机械液压系统的进一步开发研制。物质的控制中止了机械液压系统的进一步开发研制。汽油喷射的历史汽油喷射的历史1967 D-Jetronic1973 L-Jetronic 1980 LE-Jetronic1982 LH-Jetronic1985 Mono-Jetronic柱塞泵柱塞泵K-JetronikKE-JetronikD-JetronikL-JetronikLH-J

3、etronik中央喷射系统中央喷射系统Motronic MLMotronic MEMotronic MED 7Motronic的组成部件的组成部件Tabelle1油箱油箱2燃油滤清器燃油滤清器3压力调节器压力调节器4控制器控制器5空气质量计量仪空气质量计量仪6节气门节气门7压力传感器压力传感器8进气温度传感器进气温度传感器9发动机温度传感器发动机温度传感器10凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器11爆震传感器爆震传感器12发动机转速传感器发动机转速传感器13活性炭过滤器活性炭过滤器14再生阀再生阀15锁止阀锁止阀16二次空气泵二次空气泵17二次空气阀二次空气阀18电子电子 油门踏板油门踏板19AG

4、R阀阀20催化器催化器21调节阀调节阀22监控阀监控阀23OBD灯灯24检测接口检测接口25油箱压力传感器油箱压力传感器26喷射阀喷射阀27点火线圈点火线圈表格 控制器作用作用: 最佳混合气形成最佳混合气形成 控制燃烧控制燃烧 减少燃油消耗减少燃油消耗 调节废气值调节废气值 达到最佳行驶状态达到最佳行驶状态功能功能: 控制喷射控制喷射 控制点火控制点火 怠速转速调节怠速转速调节 调节调节 油箱排气系统油箱排气系统 电子油门踏板电子油门踏板 二次空气系统二次空气系统 爆震调节爆震调节 控制凸轮轴位置调节控制凸轮轴位置调节 冷却液温度调节冷却液温度调节 ESP 自检自检传感器和执行元件传感器和执行

5、元件 空气质量计量仪空气质量计量仪 转速传感器转速传感器 发动机温度传感器发动机温度传感器 进气温度传感器进气温度传感器 凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器 调节氧传感器调节氧传感器 监控氧传感器监控氧传感器 爆震传感器爆震传感器 节气门位置传感器节气门位置传感器 油门位置传感器油门位置传感器 刹车灯开关位置刹车灯开关位置 离合器踏板位置离合器踏板位置 CAN-Bus 检测接口检测接口 燃油泵燃油泵 喷射阀喷射阀 点火线圈点火线圈 二次空气阀二次空气阀 凸轮轴位置调节控制阀凸轮轴位置调节控制阀 氧传感器加热装置氧传感器加热装置 主继电器主继电器 风扇继电器风扇继电器 节气门位置调节器节气门位置调

6、节器 再生阀再生阀 真空泵真空泵 水泵继电器水泵继电器. CAN-Bus 检测接口检测接口CAN-Bus系统系统 油箱输油泵输油泵, 燃油泵燃油泵, 供油腔供油腔 (防溅板防溅板),单向阀单向阀, 燃油管燃油管在油箱中有以下部件在油箱中有以下部件服务于油箱排气的接口服务于油箱排气的接口和管路以及油位传感器和管路以及油位传感器和活性炭罐的传感器和活性炭罐的传感器油箱压力监控和不油箱压力监控和不可或缺的油箱盖的可或缺的油箱盖的传感器传感器油箱油箱前供油腔中前供油腔中G23主腔主腔油泵油泵1油泵油泵2副腔副腔前供油腔中前供油腔中G6燃油泵装置的燃油泵作为装置的燃油泵作为:油箱内部泵油箱内部泵, 油箱

7、外油箱外部泵部泵, 输油泵输油泵根据泵的结构划分为根据泵的结构划分为:涡轮泵涡轮泵,转子泵转子泵,螺旋泵螺旋泵,滚子叶片泵滚子叶片泵压力和输出率与泵的种类有压力和输出率与泵的种类有关关:0,7 4,0 巴和巴和 达达到到 120 升升/小时小时输油泵输油泵 由由控制器控制器通过通过继继电器电器进行控制。进行控制。燃油滤清器燃油滤清器保护喷油装置，避免燃油滤清器保护喷油装置，避免磨损和脏污磨损和脏污。此外。此外它还有它还有消音器消音器的作用。的作用。事实上在燃油滤清器中的事实上在燃油滤清器中的滤纸滤纸是串联的是串联的绒毛滤清器。绒毛滤清器。纸是很好的脏污过滤器，但倾纸是很好的脏污过滤器，但倾向于

8、产生绒毛。为避免绒毛向于产生绒毛。为避免绒毛进入喷油装置，所以规定在进入喷油装置，所以规定在滤清器上都滤清器上都标明标明燃油燃油流动方向流动方向。汽油发动机的燃油滤清器安装在汽油发动机的燃油滤清器安装在燃油泵燃油泵压力侧压力侧。功能功能:作用作用:燃油分配管分配管保证所有喷射阀获得分配管保证所有喷射阀获得相同的燃油压相同的燃油压力力。分配管有管子内径，它的作用使喷射。分配管有管子内径，它的作用使喷射阀喷射时获得尽可能阀喷射时获得尽可能小的压力降小的压力降。燃油分配管燃油分配管燃油压力调节器燃油压力调节器 在分配管的末端安装压力在分配管的末端安装压力 调调 调节器。它是由调节器。它是由膜片控制膜

9、片控制 的的 的溢流调节器的溢流调节器。燃油压力。燃油压力 根根 根据不同的装置调节压力根据不同的装置调节压力在在2,5巴和大约巴和大约 3,0巴巴 弹簧腔与弹簧腔与进气管进气管相通相通。接口在节气们接口在节气们后部。由此在所有工况下确认后部。由此在所有工况下确认在喷射在喷射压力和进气管压力之间有一个恒定的压力和进气管压力之间有一个恒定的压力差。压力差。Kraftstoffdruckregler燃油压力调节器喷射阀喷射阀喷射阀的作用是喷射阀的作用是各缸各缸独立喷射（独立喷射（多点喷射多点喷射）。）。安装位置在进气管末端靠近进气门。安装位置在进气管末端靠近进气门。1. 滤清器滤清器2. 电磁线圈

10、电磁线圈3. 衔铁衔铁4. 喷油嘴针阀喷油嘴针阀5. 插头插头喷油量喷油量取决于取决于喷油时间喷油时间，因为开启，因为开启截面以及喷油管和进气管之间的压截面以及喷油管和进气管之间的压力差保持恒定不变。力差保持恒定不变。喷射阀有一个射流和多个射流的形喷射阀有一个射流和多个射流的形式。式。电阻值大约是电阻值大约是14 - 16 .+ 12 V喷射阀喷射阀的正极为的正极为+ 12V. 通过控制器的末级通过控制器的末级负极负极接地控制接地控制. 喷油结束后由于电磁线圈的断电产生喷油结束后由于电磁线圈的断电产生自激电压自激电压 大约大约 40 60 Volt. 喷射时间喷射时间 长短取决于发动机长短取决

11、于发动机的工况在的工况在1,5 到到 13 毫秒之间毫秒之间 . 喷油信号可以通过示波器观察到。喷油信号可以通过示波器观察到。控制控制:喷射方式喷射方式同时喷射同时喷射 所有的喷射阀在曲轴转一圈的时候同时喷射各缸必须的所有的喷射阀在曲轴转一圈的时候同时喷射各缸必须的燃油喷射量的一半。燃油会预先在进气门前滞留。燃油喷射量的一半。燃油会预先在进气门前滞留。半顺序喷射半顺序喷射 电磁阀将被部分截止，它只有在进气门截止时喷射。电磁阀将被部分截止，它只有在进气门截止时喷射。顺序喷射顺序喷射- 在顺序喷射中各缸所有的燃油及早的在压缩冲程之前喷在顺序喷射中各缸所有的燃油及早的在压缩冲程之前喷射，所以它没有燃

12、油在节气门前的滞留，随空气的流动进入气缸。射，所以它没有燃油在节气门前的滞留，随空气的流动进入气缸。 曲轴转角曲轴转角邮箱排气系统邮箱排气系统油箱内的油箱内的汽油蒸汽油蒸气存储在活性炭气存储在活性炭罐中。罐中。此外油箱此外油箱中的压力得到平中的压力得到平衡。发动机运行衡。发动机运行中控制器控制中控制器控制再再生阀生阀的脉冲。通的脉冲。通过活性炭罐吸入过活性炭罐吸入新鲜的空气，由新鲜的空气，由此得到再生。此得到再生。活性碳罐的电磁阀活性碳罐的电磁阀1 活性碳罐活性碳罐 T块块 保压阀保压阀曲轴传感器曲轴传感器的作用获取的作用获取发动机转速发动机转速和和曲曲轴位置轴位置的信息。控制器加工这些信息后

13、的信息。控制器加工这些信息后发出喷油和点火脉冲以及发出喷油和点火脉冲以及运转不稳的调运转不稳的调节。节。 转速和曲轴位置传感器转速和曲轴位置传感器缺齿缺齿脉冲发生器脉冲发生器齿盘齿盘气隙气隙重点重点: 应当区别应当区别感应式和霍尔式信号脉冲。感应式和霍尔式信号脉冲。感应式发生器是主动传感器。他有感应式发生器是主动传感器。他有两个管角并产生交流电压。两个管角并产生交流电压。频率频率取取决于决于齿盘的转速（曲轴）。齿盘的转速（曲轴）。转速和曲轴位置的霍尔式发生器转速和曲轴位置的霍尔式发生器霍尔原理的优点霍尔原理的优点 对于温度变化和齿盘的径向振动反对于温度变化和齿盘的径向振动反映不灵敏。映不灵敏。

14、 不要求准确定义的气隙不要求准确定义的气隙 低转速下就产生信号低转速下就产生信号霍尔式发生器曲轴曲轴 齿盘齿盘霍尔传感器霍尔传感器霍尔发生器霍尔发生器磁铁磁铁发动机转速传感器发动机转速传感器由于活塞加速和减速，产生于燃烧和由于活塞加速和减速，产生于燃烧和压缩，控制器通过压缩，控制器通过分配给扇面时间分配给扇面时间辨辨别运转不稳，各缸顺序通过凸轮轴传别运转不稳，各缸顺序通过凸轮轴传感器获得。感器获得。运转不稳调节运转不稳调节功能功能:凸轮轴传感器位于气缸盖并扫描凸轮轴传感器位于气缸盖并扫描一个装于凸轮轴上的齿环一个装于凸轮轴上的齿环. 凸轮轴传感器凸轮轴传感器齿环齿环这个信息对于这个信息对于顺序

15、喷射顺序喷射的喷油开始的喷油开始和和气缸鉴别爆震调节或者说运转不气缸鉴别爆震调节或者说运转不稳监控稳监控是必须的。是必须的。霍尔发生器霍尔发生器位置杆位置杆功能功能发动机温度传感器发动机温度传感器温度传感器作为被动传感器传达给控温度传感器作为被动传感器传达给控制器目前制器目前冷却液温度冷却液温度也就是发动机温也就是发动机温度。度。作用作用:它的电阻随温度而变化。对于负温度系数电阻它的电阻随温度而变化。对于负温度系数电阻(NTC )其其阻值随温度的升高而降低。这个传感器是被动式传感器，阻值随温度的升高而降低。这个传感器是被动式传感器，它从它从控制器获得控制器获得 5V 电压电压。随阻值变化而导致

16、的电压的。随阻值变化而导致的电压的变化反映了变化反映了发动机的温度发动机的温度。功能功能:电阻电阻温度温度 20C 80CR k U V V 冷却水温度冷却水温度电阻电阻进气温度传感器进气温度传感器进气温度传感器位于发动机进气系统，获取空进气温度传感器位于发动机进气系统，获取空气温度。这个值作为发动机管理系统对于混合气温度。这个值作为发动机管理系统对于混合气形成和点火提前角的校正量。气形成和点火提前角的校正量。作用作用:功能功能:它的阻值随温度变化而变化。对于它的阻值随温度变化而变化。对于负温度系数电阻负温度系数电阻(NTC) 随温度的升高阻值降低。这个传感器是被动随温度的升高阻值降低。这个传

17、感器是被动式传感器，它从式传感器，它从控制器获得控制器获得 5V 电压电压。随阻值变化。随阻值变化而导致的电压的变化反映了而导致的电压的变化反映了进气温度进气温度。空气质量计量仪空气质量计量仪作用作用: 热膜式空气质量计量仪对于多点喷射来说热膜式空气质量计量仪对于多点喷射来说是一个重要的传感器。通过它控制器（发是一个重要的传感器。通过它控制器（发动机管理系统）获知发动机的负荷大小。动机管理系统）获知发动机的负荷大小。相应于吸入的空气质量，喷油时刻和点火相应于吸入的空气质量，喷油时刻和点火提前角都可由特性曲线确定。提前角都可由特性曲线确定。电路图电路图PIN 1 接地接地PIN 16 负极负极P

18、IN 17 信号电压信号电压PIN 正极正极功能功能: :在在热膜式空气质量计量仪热膜式空气质量计量仪中加热电阻中加热电阻 是铂金。是铂金。它是电桥电路的一部分，另外还有温度电阻它是电桥电路的一部分，另外还有温度电阻 ，传感器电阻传感器电阻 还有一个可变电阻。所有这些电还有一个可变电阻。所有这些电阻都是堆放在阻都是堆放在陶瓷片上的很薄的膜。陶瓷片上的很薄的膜。电桥电路电桥电路如此校准，温差如此校准，温差-加热电阻等于温度电阻加热电阻等于温度电阻- 160C .吸入的空气冷却加热电阻，温度电阻不变。吸入的空气冷却加热电阻，温度电阻不变。用于用于加热的电流加热的电流作为作为吸入的空气量吸入的空气量

19、的检验尺度的检验尺度。进气管压力传感器进气管压力传感器现代的单片集成硅压力传感器由测量间带现代的单片集成硅压力传感器由测量间带着着4个压电电阻，顺序强化，薄膜电阻和一个压电电阻，顺序强化，薄膜电阻和一个平衡电阻组成一个芯片。传感器的个平衡电阻组成一个芯片。传感器的工作工作温度范围是从温度范围是从-50 到到+150 C。半导体半导体常压下空气常压下空气容积容积硅晶膜片硅晶膜片满负荷满负荷 高的进气压力高的进气压力=高的电压输出高的电压输出怠速怠速: 低的进气压力= 小的电压输出小的电压输出电压起作用电压起作用 对于电压敏感的压电电阻将对于电压敏感的压电电阻将机械压力转化成为电压信号。电阻值的相

20、机械压力转化成为电压信号。电阻值的相对变化与相应的长度变化成比例。对变化与相应的长度变化成比例。电子油门踏板电子油门踏板电子油门踏板传达电子油门踏板传达司机对发动机功率的期望司机对发动机功率的期望给控给控制器制器。一个通过钢索或者拉杆一个通过钢索或者拉杆直接连接节气门的直接连接节气门的装置没有了。装置没有了。例如控制器测试，是否在目前的工况下根据司例如控制器测试，是否在目前的工况下根据司机愿望可以继续加大供油量而不对发动机造成机愿望可以继续加大供油量而不对发动机造成伤害或者维持发动机的稳定。伤害或者维持发动机的稳定。电子油门踏板内部的电路包括两个电子油门踏板内部的电路包括两个电位电位计计，还有

21、，还有怠速开关和满负荷开关怠速开关和满负荷开关。节气门控制单元节气门控制单元功能功能:节气门的节气门的开关开关以及节气门的一个固定以及节气门的一个固定的位置，发动机控制器控制的位置，发动机控制器控制节气门驱节气门驱动电机动电机。两个两个角度传感器角度传感器发送实际的发送实际的节气门节气门位置位置到传感器。到传感器。外壳外壳角度传感器滑轨角度传感器滑轨 节气门节气门节气门壳体节气门壳体节气门位置节气门位置传感器传感器节气门驱动装置节气门驱动装置进气管接头进气管接头节气门电位计节气门电位计节气门转轴节气门转轴节气门位置节气门位置传感器传感器特性曲线特性曲线电位计电位计齿轮齿轮滑动触点滑动触点由于由

22、于发动机震动发动机震动内置于爆震传感器中的可动的震动块不断地冲内置于爆震传感器中的可动的震动块不断地冲击固定的压电陶瓷，这种冲击击固定的压电陶瓷，这种冲击产生电压脉冲产生电压脉冲（压电效应）。产（压电效应）。产生的信号传给控制器。生的信号传给控制器。爆震传感器爆震传感器1234566震动块震动块外壳外壳压电压电 陶瓷片（带孔）陶瓷片（带孔）电极电极电插座电插座外壳外壳通过同时从上止点位置或者阶段传感器获取的信号的评价，控制器可通过同时从上止点位置或者阶段传感器获取的信号的评价，控制器可以鉴别是在以鉴别是在哪一缸哪一缸产生爆震。产生爆震。控制器通过获取的爆震信号确认爆震燃烧，所以控制器通过获取的

23、爆震信号确认爆震燃烧，所以有选择的有选择的（只对于爆（只对于爆震缸）震缸）调节点火提前角，调节点火提前角，例如延迟例如延迟3度点火。度点火。爆震燃烧和普通燃烧其爆震信号的形式是有区别的。爆震燃烧和普通燃烧其爆震信号的形式是有区别的。几次燃烧之后没有爆震，控制器再将点火提前角逐步调整到接近在发几次燃烧之后没有爆震，控制器再将点火提前角逐步调整到接近在发动机特性曲线中存储的最佳点火时刻。由此可以使燃烧时燃油消耗，动机特性曲线中存储的最佳点火时刻。由此可以使燃烧时燃油消耗，功率和废气排放达到最佳的状态。功率和废气排放达到最佳的状态。Sekundr-luftSekundr-luftpumpeSekun

24、drluft-ventilMotor-NTCAnsaugluftLambdasondeKatalysator二次空气系统二次空气系统发动机冷态下将由电泵将空气吹入排气岐管。由此发动机冷态下将由电泵将空气吹入排气岐管。由此CO和和 HC 后氧化，后氧化，并且并且催化器会很快温度升高。催化器会很快温度升高。进气进气发动机温度传感器发动机温度传感器二次空气二次空气二次空气泵二次空气泵二次空气阀二次空气阀氧传感器氧传感器催化器催化器 E O B DS chni ttstel l eM ILA G RD ruck-stel l erA G R -V enti lLuftm assen-m esserS

25、augrohr-D rucksensorLuft-N T CM otor-N T CD rossel -vorri chtungD reh-zahl -geberMM otor-steuerger鋞Fahr-pedal m odul气控气控AGR阀阀AGR压力调节器压力调节器 AGR阀阀控制器控制器OBD接口接口进气压力传感器进气压力传感器电子油门踏板电子油门踏板发动机转速传感器发动机转速传感器 发动机温度发动机温度传感器传感器进气温度传感器进气温度传感器空气质量计量仪空气质量计量仪节气门节气门PotentiometerAnkerSpuleAbgasvom Motorzum SaugrohrV

26、entilFederAnschlu zum Luftfiltergehuse电控电控AGR阀阀废气再循环是当发动机在部分负荷工况废气再循环是当发动机在部分负荷工况时含氧少的时含氧少的废气充入进气管废气充入进气管。结果减少了充入气体中氧气的含量，并结果减少了充入气体中氧气的含量，并且且燃烧温度会降低。燃烧温度会降低。由于燃烧温度的降低，就将少了由于燃烧温度的降低，就将少了废气中的废气中的NOX 。电位计电位计 电枢电枢弹簧弹簧线圈线圈来自发动机的来自发动机的废气废气阀阀到进气管到进气管到空气滤清器壳到空气滤清器壳体的接口体的接口催化器催化器废气催化器作用时转化废气中的废气催化器作用时转化废气中的CO, HC, und NOX N2, CO2 和水和水。氧传感器氧传感器调节传感器调节传感器监控传感器监控传感器 氧传感器的作用氧传感器的作用传达废气中氧传达废气中氧的含量的信息的含量的信息给控制器。控制给控制器。控制器需要这个信息对混合气形成器需要这个信息对混合气形成进行校正。为了尽快达到工作进行校正。为了尽快达到工作温度很多传感器预置了加热装温度很多传感器预置了加热装置。置。我们区别我们区别:调节传感器调节传感器监控传感器监控传感器NOX 传感器传感器监控传感器监控传感器监控传感器的作用，传