第五章 汽油直接喷射

第五章汽油直接喷射系统

§5.1概述一、汽油喷射系统与化油器系统的区别任务：根据发动机各种工况，将所需空燃比混合气供给气缸；分类：化油器系统和燃油喷射系统；工作原理：依据节气门开启的角度及发动机转速计量进气量，然后根据进气量供给适当浓度的混合气进入气缸。

化油器供油是利用空气流动时在喉管处产生的负压，把汽油吸到喉管中，再随气流流向各缸进气岐管；

汽油喷射发动机装有电子控制装置，根据所监测到的空气流量和转速信号算出基本喷油量，然后依据各类传感器的信号对基本的喷油量进行修正，并按计算出的最佳喷油时间向喷油器发出喷油信号，喷油器向进气岐管中喷入雾状的器油。空气流量大，喷油器喷油时间就长，反之成立。二、电控汽油喷射系统的优点1、混合气的分配均匀性好：在多点喷射系统中，汽油均匀分配给各个气缸，可燃混合气的浓度较容易的满足各种工况的要求，有利于排放控制和提高燃油经济性；2、任何工况下都能获得精确浓度的可燃混合气浓度：无论发动机的转速和负荷怎样的变化都能连续地、精确地供应可燃混合气；3、加速性能好：在此系统中，汽油易雾化，极易与空气混合，混合气浓度可随节气门开度变化而立即变化；4、良好的起动性能和减速减油或断油：在此系统中，精确控制空燃比，减速节气门关闭停止供油；5、充气效率高：汽油与空气充分混合且吸入气缸的混合气更多。三、电子控制的喷射系统的控制功能1、电子控制的汽油喷射：发动机各种工况的最佳喷油时间存放在ECU的存储器中。ECU根据空气流量计或进器压力传感器、转速传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器等提供的信号，计算出最佳的喷油时间；2、电子点火提前（ESA）发动机各种运行工况下的最佳点火定时的数据也存在ECU的存储器中（或点火控制模块）中，ECU根据来自各种传感器的信号控制点火正时，使点火保持在最佳时刻；3、怠速控制（ISC）ECU根据发动机怠速运行工况的要求控制发动机转速，在ECU中的存储器中存储了不同怠速的控制目标值，ECU根据发动机转速、冷却液温度、空调开关、动力转向等信号控制怠速，使怠速转速接近目标值；4、诊断功能：

ECU不断的检测传感器的输入、输出信号，若ECU检测到任何一个信号出现不正常的现象，ECU即将不正常现象用数据形式存入存储器形成故障码。需要时，可通过数据或故障灯显示出来；5、安全保险功能：

如果输入ECU的信号不正常，ECU将按照内存中存储的固定喷油持续时间和固定的点火提前角控制发动机，使发动机能够继续维持简单的工作；6、发动机地其它辅助控制功能：

在一些发动机中，还装有进气旋流控制、EGR控制、增压气的压力控制及其他辅助控制装置；电子燃油喷射系统示意图

电控汽油喷射系统喷油器火花塞油压调节器水温传感器转速传感器ECU氧传感器爆震传感器空气流量计

§5.2汽油直接喷射系统分类一、按汽油喷射系统控制方式分类

机械控制式和电子控制式（一）机械控制式汽油喷射系统：汽油和空气的配剂是通过机械的方式达到的

1、机械式汽油喷射系统（K型）机械液力控制的喷油系统，只要油管内的油压大于喷油器的针阀的开启压力，喷油器即连续喷油。汽油的供应量与点火顺序无关，只取决于发动机的空气量。例如：AUDI1002.2E2、机电混合控制的器油喷射系统（KE型）喷油器不是由电脑控制，是由压力控制，电脑只是控制上下腔的压力差。在系统中增设一个电控单元和若干传感器，传感器将接收到的信号传给电控单元，提高系统的灵活性，扩大功能范围。例如：Mercedes-Benz500SL（二）电子控制式汽油喷射系统：

汽油和空气的配剂是由电控单元（ECU）控制，ECU根据检测到的空气量信号，经过计算判断向喷油器发出信号指令，使喷油器将一定量的汽油喷入进气岐管。按控制基本喷油量的主要因素的不同，分为以下二类：1、压力感应式电控多点汽油喷射系统（D型）采用进气管绝对压力作为控制喷油量的主要因素，ECU根据各种传感器输入信号和发动机各工况的实际需要来控制喷油量。例如：广州本田，桑塔纳2000GLI、奥迪V6、丰田皇冠、克莱斯勒公司的道奇捷龙。2、流量感应式电控多点汽油喷射系统（L型）以吸入空气流量作为控制喷油量的主要因素，ECU根据各种传感器输入信号的和发动机的各种工况实际需要来控制喷油量。根据空气流量计的类型不同，分为以下四类：（1）翼板式电控汽油喷射系统（LE型）：

将叶板转角变换成电压信号，以空气流量和转速作为控制基本喷油量的主要因素。例如：宝马轿车、丰田子弹头轿车。（2）热线式电控汽油喷射系统（LH型）：

将铂丝热线电阻置于空气流量计中，空气流过时将对热线电阻冷却，为保持其温度必须加大电流，以加大电流来计量空气流量。例如：桑塔纳GSI、上海别克、奥迪A6、尼桑风度（杨光）、福特天霸。（3）热膜式电控汽油喷射系统（LH型）:将热线、补偿电阻、精密电阻等镀在一块陶瓷片上——热膜。热膜内的电阻丝起测量作用，空气流量计的两侧有蜂窝状金属丝，发热体不直接接触空气流动所产生的作用力。例如：捷达、红旗、帕萨特B5、宝来。（4）卡门旋涡式汽油喷射系统：

在气流通道内放置一扰流体，当气体通过时，在扰流体后方产生许多涡流——卡门旋涡。

产生旋涡的地方装有超声波或光电发生器，其计量信号变为电压值或频率值传给ECU,用以控制喷油量的大小。例如:凌志1UZ—FE型发动机装用卡门旋涡广电式系统，三菱戈兰和韩国现代轿车装用卡门旋涡声波式系统。3、电控单点喷射系统在进气管的节气门前方设置一个喷射点，对各缸实现集中喷油。结构布置与电控化油器相似，特点是在多缸发动机的中部安装一个节气门体，用一个或两个电磁喷油器安装在节气门上方，将汽油直接喷入进器气流中，也称节气门体汽油喷射系统。典型的单电喷射系统有GM的TBI、Ford的CFI、三菱公司的电控喷射系统。

例如：GM凯迪拉克5.7L和塞维利亚4.1L8发动机、克莱斯勒公司的81年帝国2.2L4缸机、大众的高尔夫1.6L发动机。根据发动机构造特点判断其汽油喷射系统的类型（1）首先看喷油器上有没有线束，凡是喷油器上没有线束的属机械喷射（K和KE型）；（2）再去看节气门拉线对面有没有线束，若拉线对面没有线束，则是K型汽油喷射系统；拉线对面有线束，则说明有节气门位置传感器，说明是KE型汽油喷射系统；（3）凡是喷油器上有线束的属电子控制的器油喷射系统（L型、D型、TBI型）。此时需要观察在空气滤清器与节气门之间有没有带线束的装置，若有必是空气流量传感器，则其必是L型汽油喷射系统。若空气滤清器与节气门之间没有此装置，应该可以找到进气压力传感器，它有一线束到电脑，它可能装在进气岐管上，也可能用真空软管引起发动机室的某一处，这种应属D型汽油喷射系统；

如果类似与化油器，在节气门拉线对面又有线束，则是电控单点喷射系统。二、按喷射部位及方式分类（一）喷射部位1、多点喷射（MPI）：一个缸一个喷油器，若是四缸则安装4个喷油器，直接由喷油器将汽油喷入各缸进气道的进气门前方。2、单点喷射（SPI）将燃油喷射在节气门的前方，燃油喷入后随空气流入进气歧管内，再进入气缸。（二）喷射方式1、脉冲喷射（定时喷射）每一缸的喷射都有一限定的喷射持续期。喷射是在进气行程过程中的一段时间内进行的，喷射的持续时间就是所控制的喷油量。所有的缸内喷射和多数的进气道喷射都采用脉冲喷射方式。目前D、L、LH、TBI系统都采用脉冲喷射；2、连续喷射（稳定喷射）

燃料喷射是连续的，只要达到规定的压力就喷射，没有喷射正时，燃料喷射时间占有全循环，连续喷射都是喷在进气道内。三、按喷油系统的喷油正时1、同时喷射

所有喷油器并联，同时喷油。两次喷完一个循环的供油量。进气压缩作功排气排气进气压缩作功作功排气进气压缩压缩作功排气进气13421803605407200喷油喷油2、分组喷射将气缸分为两组，所需燃油一次喷完。13421803605400喷油喷油进气压缩作功排气排气进气压缩作功作功排气进气压缩压缩作功排气进气3、顺序喷射按各缸的进气顺序间歇喷油。进气压缩作功排气排气进气压缩作功作功排气进气压缩压缩作功排气进气13421803605400喷油喷油机械汽油喷射系统的基本装置

汽油箱9中的汽油被电动汽油泵12吸入，并加压后经蓄压器11和滤清器10输入燃油量分配器6中；

燃油量分配器6在不同的控制压力作用下，根据空气计量器5所馈送的吸入进气管2的空气流量的信息，将所需的燃油量分配给各缸喷油器；

空气计量器5和燃油量分配器6组装为一个部件—混合器的调节器；

喷油器在一定压力下将汽油连续的喷入进气管的各个支管中与空气混合，发动机进气门一开启，混合气被吸入气缸。

蓄压器11——保证在发动机停止运转后燃料供给系统仍然保持一定的压力，以便与重新启动，特别是热机起动；

调压器8——油压升高到超过规定值时，过剩的汽油返回汽油箱，同时油压下降；

混合气的调节器——完成混合气的配给。

空气计量器5

装在节气门的前方，发动机工作时，在吸入气流的动压力作用下，承压片向上举升，带动杠杆克服柱塞阻力转动；承压片的行程是与被吸入的空气量成正比的；

承压片的运动通过杠杆系统传递到燃油量分配器的控制柱塞上，而控制柱塞的运动将直接控制喷出的燃油量；

燃油量分配器6

精确的把相应与空气计量器承压片的升程的燃油量分配给各个气缸；燃油量分配器中的主要元件是控制柱塞和槽孔套筒，套筒上的进油孔和出油孔的数目均等于发动机的气缸数；发动机不工作时，在控制压力作用下，柱塞处于下极限位置，出油槽孔完全关闭，无燃油喷出；发动机处于不同负荷下，承压片和柱塞即上升到相当于不同的槽孔通过截面的位置，确定不同的供油量；承压片和柱塞的升程除了受控与节气门开度外，还取决于作用在控制柱塞顶部的控制油压；控制压力本身取决于发动机起动过程中的温度变化，成正比关系差压阀——保证燃油量分配器出油量控制槽缝内外两侧的压力差值为一个恒定的值；冷起动阀18——冷起动发动机时，吸入的混合气中有部分燃油冷凝，为了补偿损失，及时补充喷入一定量的燃油；开启持续时间取决于发动机的温度，并由热控正时开关15加以控制；控制压力调节器7——调节在冷机起动后的暖及过程中使混合气浓度逐渐变稀的作用，通过施加与燃油量分配器6的控制压力来实现的；补充空气调节阀3——调节冷机起动和暖机过程中所需补充的空气量；供油装置结构示意图供油装置布置燃油分配管汽油滤清器压力调节器油箱空气供给装置空气滤清器空气流量计节气门怠速控制阀电子控制单元五、各部分结构原理1、电动汽油泵作用：泵油并使燃油压力升高，以便于燃油雾化。由点火开关和油泵继电器控制。油压：多点喷射：0.2～0.3MPa单点喷射：0.1～0.2MPa汽油泵结构燃油泵1进油侧 4电机

a无压力2单向阀 5单向阀

c有压力3转子叶片泵 6出油口

结构：汽油泵实物图桑塔纳2000丰田2、油压调节器作用： 使油压保持在某一规定值不变，确保喷油压力恒定。结构：工作原理：进气歧管内真空度是随发动机工况而变化的，即使喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变，工况变化时喷油量也会发生少量的变化，为了得到精确的喷油量，必须使油压保持不变。

与发动机工况关系

转速不变：节气门开度增大，进气歧管真空度减小，回油量减小，满足喷油量增大的需要。节气门开度不变：转速增加，进气歧管真空度增大，回油量增多，满足喷油量减少的需要。3、喷油器作用： 在恒定压力下定时、定量地喷油并使之雾化。结构：喷油器总成图4、冷起动喷油器作用： 冷起动时，额外加大喷油量，使混合气瞬时加浓，便于着火起动。结构：电插头电磁线圈阀门弹簧阀门喷嘴5、流量板式空气流量计作用： 通过流量板转角的变化来计量吸入的空气量，并将转角的变化转变为电压信号输送到电脑。结构：调整螺钉旁通气道流量板缓冲板电位计缓冲室热线式空气流量计别克、日产MAXIMA(千里马)、沃尔沃、帕撒特空气流量计在车上位置进气压力传感器6、辅助空气阀与气道作用： 在热起过程中，保证有一定时间的额外进气，使发动机处于快怠速状态。控制方式： 电加热法 石蜡温度控制法双金属型空气阀石蜡温度阀7、节气门位置传感器作用： 将节气门开度的大小和动作的快慢，转变为电信号输入到电脑，以反映负荷的大小。分类： 两极式： 只有在节气门全开和全闭时才给电脑信号，其余由空气流量计输送信号。

全程式节气门位置传感器全程式：可以输出多种电压的连续信号，以获得相应的喷油量。(压力感应式）SANTANA节气门传感器8、发动机转速传感器作用： 将发动机转速的高低，以电信号的形式输送到电脑，控制喷油量。车速传感器9、曲轴位置传感器作用： 反映曲轴转角，使电脑控制正确的点火时间和喷油时刻。铁片铁片前沿波形铁片后沿波形如图所示的半导体薄片，若在它的两端通以控制电流I，在薄片垂直方向上施加磁感应强度为B的磁场，则在薄片两侧会产生电动势UH。这个电动势称为霍尔电动势，其大小与I、B乘积成正比，这一现象称为霍尔效应。

由于霍尔元件在磁场与控制电流作用下，才会输出霍尔电动势，由于建立霍尔电压时间很短，约为10-14~10-12s之间，其响应频率很高，达109Hz以上，而在汽车上的应用多将磁场作为输入信号．霍尔传感器工作原理外信号轮外缘上均匀分布着18个触发叶片和18个窗口，每个触发叶片和窗口的宽度为10°弧长；内信号轮外缘上设有3个触发叶片和3个窗口，3个触发叶片的宽度不同，分别为100°、90°和110°弧长，3个窗口的宽度亦不相同，分别为20°、30°和10°弧长。霍尔式传感器10、水温、气温传感器作用： 感知冷却液温度和进气温度，并将信号输送到电脑，来控制修正喷油量。水温传感器桑塔纳水温传感器阻值检测：

水温传感器也是负温度系数传感器，其阻值随温度的变化而变化。11、氧传感器作用： 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比。12、怠速控制装置作用： 根据发动机运行情况，与电脑配合自动调节进入空气量。电喷发动机的传感器与执行器MAPS:manifoldabsolutepressuresensorAFS:airflowsensorCTS:coolertemperaturesensorATS:AirTemperatureSensorTPS:throttlepositionsensorKNK:knocksensorIAC:idleaircontrolEGR:exhaustgasrecirculationISC:idlespeedcontrol作业简述油压调节器的工作原理及作用？缸内喷射工作过程一辆装用V6电控发动机的上海别克轿车，怠速时严重抖动，急加速时进气管回火，行驶时动力不足，加速不良。故障检修由于发动机故障灯没有亮，因此，没有检测故障码。首先考虑到点火系统，测量各缸的缸线，阻值在正常范围内。于是，清洁空气滤清器，更换火花塞和汽油滤清器，但故障依旧。又使用燃油喷射系统清洁剂，用专用设备输送到进气歧管，启动发动机，对电喷装置进行自动清洗，未起作用。拆下喷油器，用专用设备清洗，效果也不明显。后来拆下空气滤清器，用手堵住节气门阀体的进气口滤网，以减少主通道的进气面积，使混合气变浓，结果怠速变稳，加速不再回火，这说明故障的直接原因是混合气过稀。测试燃油压力，但所测压值在正常范围内。空流量计是影响空燃比的重要因素，便拔下插头试验。拔下插头之后，发动机能以稳定的怠速运转，加速也有所好转。随即从节气门