《汽车发动机构造与维修2》课件第6章

第6章汽油机燃油供给系统6.1概述6.2化油器式燃油供给系统主要部件的结构与检修6.3汽油喷射式供给系统的概述6.4空气供给系统的构造6.5燃油供给系统的构造6.6电子控制系统的构造与工作原理6.7电控燃油喷射系统的控制过程6.8辅助控制系统6.9电控燃油喷射系统故障诊断6.10发动机电控元件的检测实训13化油器及汽油泵的拆装实训14电控燃油喷射系统的拆装与检修实训15常用检测设备的使用实训16电控燃油喷射系统的故障诊断 6.1概述

6.1.1汽油机燃油供给系统的作用

汽油机使用的主要燃料是汽油。汽油要在汽缸内燃烧，需先喷成雾状(雾化)并进行蒸发，再与适量空气均匀混合。这种按一定比例混合的汽油与空气的混合物称为可燃混合气，可燃混合气中燃油含量的多少称为可燃混合气的浓度。

汽油机燃油供给系统的作用是：不断地输送滤清的燃油和清洁的新鲜空气，根据发动机各种不同工作情况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入汽缸，并在燃烧做功后将废气排入到大气中。6.1.2汽油机燃油供给系统的类型

汽油机燃油供给系统按混合气形成的不同方式可分为化油器式和喷射式。化油器结构简单，使用方便，成本低。但化油器式发动机存在着充气及混合气质量分配不够理想的缺点，这对发动机的动力性和经济性的提高和排放性的改善都有一定的不利影响。为了克服上述缺点，人们发展了直接向进气管道内喷射汽油的混合气形成系统，即喷射式燃油供给系统。喷射式燃油供给系统在进气管道中没有狭窄的喉管，空气流动阻力小，充气性好，输出功率也较大；混合气的分配均匀性较好；可以随着发动机使用情况及使用场合的变化而配制最佳的混合气成分，这种最佳的混合气成分可同时按发动机的经济性、动力性，特别是按减少排放有害物的要求来确定；具有良好的加速等过渡性能；但该系统的布置复杂，制造成本较高。6.1.3汽油机燃油供给系统的组成

图6-1化油器式燃油供给系统1—汽油指示表；2—空气滤清器；3—化油器；4—进气管；5—排气管；6—汽油泵；7—汽油滤清器；8—排气消音器；9—汽油箱；10—油管化油器式燃油供给系统由以下四部分组成：

(1)汽油供给装置：包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵和油管，用以完成汽油的贮存、输送及滤清任务。

(2)空气供给装置：空气滤清器，轿车上有时还装有进气消音器。

(3)可燃混合气形成装置：化油器。

(4)可燃混合气供给和废气排出装置：包括进气管、排气管及排气消音器。汽油在汽油泵的泵吸作用下，由汽油箱经输油管和汽油滤清器，滤除其中杂质和水分后，进入汽油泵，再压送到化油器中。空气则经空气滤清器滤去所含的灰尘后流入化油器。在汽缸吸气气流的作用下，汽油由化油器中喷出，开始了雾化，并与空气混合，经进气管进一步蒸发(汽化)，初步形成可燃混合气分配到各汽缸。混合气燃烧后生成的废气经排气管和排气消音器被排到大气中。为检查油箱中的汽油量，还装有汽油油面传感器及指示表。6.1.4简单化油器和可燃混合气的形成

如图6-2所示，在进气过程中，进气门开启，空气经空气滤清器、化油器、进气歧管和进气门流进汽缸。在整个空气通道中，喉管的喉部截面积较小，空气流过时流速增大，静压力减小，从而造成喉部压力低于大气压力。浮子室与大气相通，故浮子室液面上的压力基本上是大气压力。主喷管的出口位于喉管的喉部，因此其出口压力等于喉部压力。在大气压力与喉部压力之差(即喉管真空度)的作用下，汽油从浮子室经主量孔和主喷管喷入喉管中，并受到流经喉管的高速空气流的冲击，分散成细小的油滴。这些细小的油滴在随空气流动的过程中不断蒸发汽化并与空气混合，其中粒径较大的油滴将沉积在进气歧管的内壁上形成油膜，油膜在气流的推动下缓慢地流向汽缸。为了促使油膜在流进汽缸之前蒸发殆尽，在进气歧管外壁附设进气预热套管，其利用发动机排气或循环冷却液对进气歧管加热，以加速油膜蒸发。汽油蒸发并与空气混合形成均匀可燃混合气的过程将一直持续到压缩过程结束。图6-2可燃混合气的形成过程汽车在行驶当中情况不断变化，要求发动机输出的功率也作相应的变化。改变发动机功率需改变供入汽缸内的可燃混合气数量，为此，化油器中设有节气门。当节气门开大时，空气流量增加，流速增大，其静压力进一步下降，喉管真空度相应增大，这时通过主喷管喷出的汽油数量增多。就是说，当节气门开大时，进入汽缸的混合气数量增多，发动机功率随之增加。节气门通过一系列杆件与驾驶室内的加速踏板相连，驾驶员通过踩踏加速踏板来改变节气门的开度。为了保证可燃混合气中空气与汽油的比例符合发动机运转工况的要求，需控制空气流量和汽油流量。在汽缸真空度一定时，空气流量取决于喉管的形状和尺寸；在喉管真空度一定时，汽油流量取决于主量孔的形状和尺寸。因此，这两个零件都是单独加工制成之后安装到化油器上的。

应当指出，当主量孔的形状和尺寸一定时，通过主量孔的汽油流量取决于主量孔前后的压力差。主量孔前的压力基本恒定，主量孔后的压力取决于喉管真空度。换言之，通过主量孔的汽油流量取决于喉管真空度的大小。6.1.5汽油发动机对可燃混合气的要求

1.可燃混合气浓度的表示法

可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气浓度，通常用过量空气系数和空燃比表示。

燃烧1kg燃油实际供给的空气质量与完全燃烧1kg燃油的化学计量空气质量之比为过量空气系数，记作a，即a

=

1时的可燃混合气称为理论混合气；a＜1时的可燃混合气称为浓混合气；a＞1时的可燃混合气则称为稀混合气。可燃混合气中空气质量与燃油质量的比值称为空燃比，记作A/F。按照化学反应方程式的当量关系，可求出1kg汽油完全燃烧所需的空气质量即化学计量空气质量约为14.7kg。显然，A/F = 14.7时的可燃混合气为理论混合气；A/F＜14.7的为浓混合气；A/F＞14.7的为稀混合气。

可燃混合气浓度直接影响发动机的性能及发动机能否正常运转，而且使用同一种浓度的混合气不可能同时获得最大功率和最低燃油消耗率。

2.混合气浓度对发动机性能的影响

1)空燃比对发动机动力性、经济性的影响

图6-3所示为发动机的燃料调整特性。图中纵坐标为发动机的动力性指标——输出功率、经济性指标——油耗率(燃油消耗率)和混合气的燃烧温度，横坐标为混合气的空燃比或称为混合气浓度。图6-3发动机的燃料调整特性由图6-3可以看出，当空燃比略小于理论空燃比约为A/F=13.5～14.0时，燃烧温度最高。

当空燃比A/F = 12.0～13.0时，燃烧温度虽然不是最高，但是火焰的传播速度却因混合气浓度的增加而达到最高值，因此，在这种空燃比下，发动机发出的功率达到最大值。此时的空燃比因此又称为功率空燃比，这样的混合气被称为功率混合气。但是，由于混合气浓度的增加，使燃烧过程中混合气的燃料不能够得到完全燃烧，从而使发动机的油耗率明显上升。当空燃比继续减小时，由于混合气过浓使燃烧时氧气的供应明显不足，因而又使燃烧速度和燃烧温度都下降，发动机的功率下降，燃油消耗率上升。当空燃比在16附近变化时，发动机的燃油消耗率达到最低值，而燃烧温度和发动机功率均随之下降。

根据以上分析可以看出，提高发动机功率和降低燃油消耗率是矛盾的，要提高功率，就会降低经济性，同样，要提高经济性指标，就必然降低动力性。但是，这样的关系只有在一定的范围内才存在。当空燃比A/F大于等于18或者是小于等于12时，不但动力性下降，而且经济性也变差。因此，对发动机空燃比的控制要同时兼顾动力性和经济性两个方面。

2)空燃比与废气排放的关系

发动机排出的废气中有多种对人体有害的成分，这些有害成分产生的多少，与燃烧时的空燃比有着密切的关系，图6-4所示为几种有害成分与空燃比的关系曲线。

(1)一氧化碳(CO)：CO是由于燃烧过程中氧的不足而产生的，因此，废气中CO的浓度与空燃比有着直接的关系。当空燃比大于或等于16时，CO的浓度极小；而当空燃比小于16时，随着空燃比的减小，CO的浓度急剧上升。因此控制CO最有效的办法就是提高空燃比。图6-4发动机废气中的有害成分与空燃比的关系

(2)碳氢化合物(HC)：HC的排放浓度与空燃比也有着非常密切的联系。HC化合物的含量主要取决于燃烧过程中未燃烧混合气的多少。

由于HC是不完全燃烧的产物，如果空燃比小于理论空燃比，那么未燃烧的燃料增多，HC的排放浓度增加。但是，当空燃比过大时，由于混合气过稀，有时会因点火点不着或火焰传播速度过慢，导致发动机燃烧的不稳定，造成HC的增加。

HC产生的第二个原因来自于汽缸里冷边界层的激冷作用。当燃烧着的火焰扩展到汽缸壁时，由于汽缸壁的温度较低，产生激冷作用，火焰被熄灭。而汽缸壁激冷层的厚度与空燃比有一定的关系，只有在某一个合适的空燃比下，混合气的燃烧温度最高，汽缸壁的激冷层最薄，产生的HC最少。

由此可见，HC化合物的浓度与发动机混合气的空燃比之间存在着一个最佳的空燃比值，只有在这种空燃比下，发动机排出的气体中，HC化合物的浓度才会最低。

(3)氮氧化合物(NO×)：NO×是发动机在高温富氧条件下燃烧的产物，当汽缸内混合气的空燃比在16左右时，NO×化合物的排放量最多。空燃比再小些或者再大些，NO×的排放量均会迅速减少。这是因为，当混合气的空燃比较小时，因为混合气中氧的浓度较低，所以不会产生太多的NO×，而当混合气的空燃比再大些时，虽然有很充足的氧，但由于混合气燃烧时的温度比较低，也不会有太多的NO×产生。

3.发动机对混合气浓度的要求

汽车在行使过程中，发动机的转速和负荷会在很大范围内频繁变动。为适应发动机工况的这种变化，可燃混合气的成分应该随发动机的转速和负荷作相应的调整。因为转速改变时，混合气浓度的变化远不如负荷改变时那么大，所以其实际意义不大。因此，通常把混合气浓度随发动机负荷的变化关系称为化油器特性，如图6-5所示。图中曲线1、2分别代表在发动机各种负荷下或各种节气门开度下获得最大功率和最低燃油消耗率时的混合气浓度(a)。显然，欲获得最大功率，混合气应该较浓；欲获得最低燃油消耗率，混合气应该较前者稍稀。当发动机在一定的工况下运转时，化油器只能供应一定a值的可燃混合气，该a值究竟应该考虑最大功率的要求，还是照顾最低燃油消耗率的要求，或者在二者之间适当折中，这需要视汽车的类型及其工作情况对发动机所提出的要求而定。图6-5化油器特性

1)冷起动

发动机在冷起动时，因温度低汽油不容易蒸发汽化，再加上起动时转速低(50～100r/min)，空气流速很低，汽油雾化不良，致使进入汽缸的混合气中汽油蒸气太少，混合气过稀，不能着火燃烧。为使发动机能够顺利起动，要求供给a值约为0.2～0.6的浓混合气，才能使实际进入汽缸的混合气浓度在火焰传播界限之内。

2)怠速

怠速是指发动机对外无功率输出的工况。在怠速工况下，节气门接近关闭，吸入汽缸内的混合气数量很少。在这种情况下汽缸内的残余废气量相对增多，混合气被废气严重稀释，使燃烧速度减慢甚至熄火。为此要求供给a值为0.6～0.8的浓混合气，以补偿废气的稀释作用。

3)小负荷

小负荷工况时，节气门开度在25%以内。随着进入汽缸内的混合气数量的增多，汽油雾化和蒸发的条件有所改善，残余废气对混合气的稀释作用相对减弱。因此，应该供给a值为0.7～0.9的混合气。

4)中等负荷

中等负荷工况下，节气门的开度在25%～85%范围内。汽车发动机大部分时间在中等负荷下工作，因此应该供给a值为1.05～1.15的经济混合气，以保证发动机有较好的燃油经济性。从小负荷到中等负荷，随着负荷的增加，节气门逐渐开大，混合气逐渐变稀。

5)大负荷和全负荷

发动机在大负荷或全负荷工作时，节气门接近或达到全开位置。这时需要发动机输出最大功率以克服较大的外界阻力或加速行驶。为此应该供给a值为0.85～0.95的功率混合气。从中等负荷转入大负荷时，混合气由经济混合比加浓到功率混合比。

6)加速

加速时，驾驶员要猛踩加速踏板，使节气门突然开大，以达到迅速增加发动机功率的目的。这时虽然空气流量迅速增加，但是由于汽油的密度比空气密度大得多，即汽油的流动惯性远大于空气的流动惯性，致使汽油流量的增加比空气流量的增加滞后一段时间。另外，节气门开大，进气歧管的压力增加，不利于汽油的蒸发汽化。因此，在节气门突然开大时，将会出现混合气瞬时变稀的现象。这不仅不能使发动机功率增加、汽车加速，反而有可能造成发动机熄火。为了避免发生此种现象，保证汽车有良好的加速性能，在节气门突然开大、空气流量迅速增加的同时，由化油器中必须增设的特殊装置瞬时快速地供给一定量的汽油，使变稀的混合气得到重新加浓。综上所述，对于经常在中等负荷下工作的汽车发动机，为了保持其正常的运转，从小负荷到中等负荷要求化油器能随着负荷的增加，供给由浓逐渐变稀的混合气，直到供给经济混合气，以保证发动机工作的经济性。从大负荷到全负荷阶段，又要求混合气由稀变浓，最后加浓到功率混合气，以保证发动机发出最大功率。满足上述要求的化油器特性称为理想化油器特性，图6-5中的曲线3即为理想化油器特性。6.2化油器式燃油供给系统主要部件的结构与检修

6.2.1汽油箱

汽油箱的作用是储存汽油。汽油箱的容量一般应能使汽车的续驶里程达300～600km。

汽油箱由钢板或塑料制造，其上部有加油口和加油口盖。加油口盖内有空气阀和蒸气阀，如图6-6所示。随着汽油的不断消耗，汽油箱内的真空度达到一定时(约98kPa)，空气阀开启，使汽油箱与大气相通以消除汽油箱内的真空度。如果气温过高，汽油蒸发太快，将使汽油箱内压力过大(约120kPa)，这时蒸气阀开启，使汽油蒸气逸出以保持汽油箱内的压力基本稳定。图6-6汽油箱及加油口盖

(a)空气进入汽油箱；(b)汽油蒸气逸出汽油箱6.2.2汽油滤清器

汽油从汽油箱进入汽油泵之前，先经过汽油滤清器除去其中的杂质和水分，以减少对汽油泵和化油器等部件的损害。

现代的轿车发动机多采用一次性使用、不可拆式纸质滤芯汽油滤清器，其结构如图6-7所示，一般每行驶3×104km需整体更换一次。图6-7不可拆式纸质滤芯汽油滤清器6.2.3汽油泵

汽油泵的作用是将汽油从汽油箱中吸出，经油管和汽油滤清器泵入化油器浮子室。为了保证在任何使用条件下都能向发动机供给充足的汽油，汽油泵的供油能力比发动机最大耗油量要大2.5～3.5倍。

汽车上采用的汽油泵有机械驱动式和电动式两种，这里只介绍机械驱动式汽油泵。图6-8所示为一种常见的机械驱动式汽油泵，它由发动机配气机构凸轮轴或中间轴上的偏心轮驱动。图6-8机械驱动式汽油泵1—摇臂轴；2—偏心轮；3—外摇臂；4—内摇臂；5—摇臂回位弹簧；6—泵膜拉杆；7—泵膜弹簧；8—泵膜；9—进油阀；10—进油管接头；11—汽油泵盖；12—出油阀；13—上体；14—下体；15—泵膜拉杆油封；

1.机械驱动式汽油泵的工作原理

发动机工作时，偏心轮驱动外摇臂绕摇臂轴摆动。当外摇臂向上摆动时，外摇臂上的斜面带动内摇臂向下摆动，并通过泵膜拉杆拉动泵膜向下弯曲到最低位置，这时泵膜弹簧被压缩，泵膜上方的容积增大，压力降低，使出油阀关闭而进油阀开启，汽油经进油管接头进入泵膜上方的容积内，此为吸油行程。当外摇臂在摇臂回位弹簧的推动下向下摆动时，由于内、外摇臂是单向传动，因而内摇臂不能随其摆动。这时在泵膜弹簧的作用下，泵膜与泵膜拉杆一起向上移动，并带动内摇臂绕摇臂轴向上摆动。由于泵膜向上弯曲，泵膜上方的容积减小，压力增高，使进油阀关闭而出油阀开启，汽油经出油阀和出油管接头流向化油器，此为压油行程。显然，泵膜上下移动的行程越大，供油量就越多。汽油泵供油量的调节，实际上就是改变泵膜的移动行程。在压油行程中，泵膜从最低位置上移到最高位置时，压油行程最大，供油量最多。如果泵膜停在最低位置，压油行程为零，则供油量也为零。当发动机的耗油量减少而汽油泵的供油量较多时，供油管路中的油压将会增高，且当油压作用在泵膜上的力与泵膜弹簧力达到平衡时，泵膜停止上移，虽然此时泵膜并未到达最高位置，但压油行程已经结束。由于泵膜行程缩短，因而供油量相应减少。当发动机耗油量增多时，管路中的油压下降，泵膜将上移到较高的位置才能使油压与弹簧力平衡，这时泵膜的压油行程增加，供油量相应增多。在发动机起动之前，如发现化油器浮子室内无油或储油不足，可用手摇臂手动泵油。如果拉动手摇臂不起泵油作用，那么表明发动机停机时偏心轮刚好使外摇臂摆至最高位置，而泵膜被拉至最低位置。这时应转动曲轴，使外摇臂摆至最低位置，泵膜上移至最高位置，然后拉动手摇臂即可泵油。

2.汽油泵的检修

1)汽油泵摇臂的检修

汽油泵摇臂与凸轮接触的部位，因长期工作使摇臂发生磨损，引起膜片工作行程缩短，泵油量减少。当磨损超过0.20mm时，应进行堆焊，并加工至标准尺寸。内摇臂的接触端发生磨损也应按规定的尺寸要求进行修复，或更换总成。

汽油泵内、外摇臂修复后，应进行组装检查。当凸轮不处于顶动摇臂位置时，内、外摇臂之间应有一定的间隙，并注意内摇臂末端的运动行程。

2)进、出油阀的检验

进、出油阀因磨损和汽油中酸性物质的腐蚀、胶质和其他污垢沉积等影响，使油阀关闭不严，影响泵油量和泵油压力。单片式油阀可将其磨平或翻面使用；组合式油阀可用酒精清洗，除去胶质。经修磨或清洗无效时，应更换新件。

3)泵膜及泵膜弹簧的检验

膜片破裂、硬化变质时，应予以更换。泵膜弹簧经长期使用后，弹力减弱，使泵油压力降低。汽油泵的膜片弹簧自由长度应符合要求，弹力不足时应更换新件。

4)汽油泵壳体的检修

汽油泵上、下壳体接合面的平面度应不大于0.10mm，否则会造成漏气、漏油。若平面度超过限度，则可用细砂纸放在平板上磨平。

汽油泵与汽缸体接合平面的平面度偏差一般应不大于0.20mm。超过时，应予以修磨平整，否则可能会导致润滑油从曲轴箱内漏出。壳体的裂纹可进行焊补或粘接。

一般在车辆的二级维护中需对其泵油性能进行测试，即在发动机规定的转速下，汽油泵的泵油压力和数量应符合规定要求。如：CA6102型发动机装用的CAB604汽油泵在发动机转速为300r/min时的泵油量应不少于190L/h。6.2.4空气滤清器

空气滤清器的作用是滤去进入化油器内空气中的尘土和砂粒，以减少汽缸、活塞和活塞环的磨损，同时减少发动机在吸气行程中所产生的一定强度的噪声。

按照空气滤清器滤除杂质的手段不同，可分为惯性式、油浴式和过滤式。

近年来，在汽车发动机上广泛使用纸质干式空气滤清器，这种滤清器具有重量轻、成本低、使用方便、滤清效率高的特点。例如：综合式滤清器的滤清效率只有96%，而纸质滤芯的滤清效率达99.5%以上。图6-9为纸质干式空气滤清器。滤芯是用树脂处理的微孔纸制成的，滤芯成波折状并有较大的过滤面积。滤芯的上下两端有塑料密封圈，以保证滤芯两端的密封。发动机工作时，空气由盖与外壳之间的空隙进入，经纸质滤芯被滤清，再进入接口管通往化油器。纸质滤芯的最大缺点是对油类的污染十分敏感，一旦被油质浸润，则滤清阻力将急剧加大。为了延长纸质滤芯的使用寿命，纸质滤芯滤清器不仅不能加机油，且在使用和保养时切忌接触油质。

一般国产中型载货汽车每行驶2×104km，需对空气滤清器进行一次清洁，并更换滤芯。轿车用纸质滤清器按随车说明书进行维护，一般更换空气滤清器的周期为1.5×104km。图6-9纸质干式空器滤清器1—滤清器盖；2—外壳；3—纸质滤芯；4—接口管；6.2.5化油器

1.现代车用化油器的基本结构

1)浮子系统

浮子系统是用于存储汽油并使浮子室内的油面保持恒定的装置，它由浮子室、浮子和进油针阀等组成，如图6-10所示。

现代的车用化油器浮子室的顶部通常有两个孔，一个孔位于阻风门前、空气滤清器后，以消除空气滤清器堵塞后对混合气成分的影响，该孔称为平衡孔，有平衡孔的浮子室称为平衡式浮子室；另一个通气孔通向汽油蒸发控制系统中的炭罐，以回放从浮子室蒸发的汽油蒸气，防止其逸入大气污染环境。图6-10浮子系统示意图1—浮子室；2—主量孔；3—主喷管；4—平衡孔；5—浮子；6—通气孔；7—进油针阀；8—针阀座；

2)怠速系统

怠速系统的作用是向在怠速工况工作的发动机供给浓混合气。

如图6-11(a)所示，怠速系统由怠速油道、怠速量孔、怠速喷口、怠速空气道、怠速空气量孔、过渡喷口、怠速调整螺钉和节气门最小开度限止螺钉等组成。图6-11怠速系统示意图

(a)典型的怠速系统；(b)低怠速；(c)高怠速怠速系统的工作过程如下：

当节气门接近关闭时，节气门后的真空度很大。将怠速喷口设置在节气门后，即可利用其较大的真空度将汽油从浮子室经怠速量孔吸入怠速油道。与此同时，有少量空气经怠速空气道和怠速空气量孔也被吸入怠速油道。汽油与空气在怠速油道内混合成泡沫状经怠速喷口喷出，并受到高速流过节气门边缘的空气流的吹拂而雾化蒸发。在此期间，还有少量空气经过渡喷口进入怠速油道，起到增进汽油泡沫化的作用，如图6-11(b)所示。

怠速系统供给的混合气浓度和数量，可通过旋进或旋出怠速调整螺钉和节气门最小开度限止螺钉来调节。怠速空气量孔和怠速量孔分别用来控制进入怠速系统的空气量和汽油量。在怠速系统中设置怠速空气道和怠速空气量孔，既可以降低节气门后的真空度，使怠速供油量得到控制，又可以使汽油泡沫化，以利于汽油的雾化和蒸发。此外，它还可以防止发动机停转时汽油从浮子室经怠速喷口自动流出。

在怠速喷口上方设置过渡喷口，当节气门稍微开大时，过渡喷口处的真空度增大，这时由过渡喷口和怠速喷口同时喷油，既可增加混合气数量，又不使混合气变得过稀，如图6-11(c)所示。过渡喷口通常为狭长形孔，在一定的节气门开度内，过渡喷口都将持续喷油。

3)主供油系统

主供油系统的作用是在怠速以外的所有工况下都起供油作用，而且其供油量随发动机负荷的增加而增多，但可燃混合气却应随着负荷的增加而逐渐变稀，并在中等负荷时供给经济混合气，使之符合图6-5中所示的理想化油器特性曲线相应区段的要求。

主供油系统由主喷管、主量孔、主空气量孔和油井等组成，如图6-12所示。图6-12带主空气量孔的主供油系统1—主喷管；2—主空气量孔；3—油井；4—主量孔；5—浮子室发动机未工作时，主喷管、油井和浮子室内的油面是等高的。发动机工作时，当节气门逐渐开大到使汽油从主喷管喷出时，油井内的油面开始下降，空气经主空气量孔开始流入油井。当油面降到主喷管入口处时，流进油井中的空气随同汽油一起经主喷管喷入喉管汽油中掺入空气后变成泡沫状，这样有利于汽油的雾化和蒸发。由于空气流过主空气量孔时有压力损失，因此主量孔处的气压pk小于大气压力p0，但大于喉管处的气压ph，即ph＜pk＜p0，这时，决定汽油流量的压力差是Δpk = p0-pk。如果主供油系统不设置主空气量孔，没有空气进入主供油系统，则决定汽油流量的压力差为喉管真空度Δph= p0-ph。因为Δpk＜Δph，因此在相同的喉管真空度下，带主空气量孔的主供油系统的供油量比不带主空气量孔的要少。也就是说，由于通过主空气量孔向主供油系统掺入空气，而减小了主量孔前后的压力差，削弱了喉管真空度对汽油流量的影响，致使流过主量孔的汽油流量随节气门开度或喉管真空度的增加速率而减慢。通过正确地选择主量孔和主空气量孔的尺寸，可以使汽油流量随Δph的增加速率小于空气流量增加的速率，并使实际化油器特性在中、小负荷段与理想化油器特性相吻合。

4)加浓系统

当发动机由中等负荷转入大负荷或全负荷工作时，通过加浓系统额外地供给部分燃油，使混合气由经济混合气加浓到功率混合气，以保证发动机发出最大功率，满足理想化油器特性在大负荷段的加浓要求。

加浓系统按其控制方法的不同分为机械式和真空式。

(1)机械式加浓系统。机械式加浓系统的结构示意图如图6-13所示。它由加浓量孔、加浓阀、推杆、拉杆和摆臂等组成。加浓量孔与主量孔并联。加浓阀在加浓阀弹簧的作用下处于关闭状态。加浓阀上方的推杆与拉杆连接成一体，拉杆又通过摆臂与节气门轴相连。图6-13机械式加浓系统示意图1—加浓量孔；2—主喷管；3—主量孔；4—加浓阀；5—推杆；6—拉杆；7—加浓阀弹簧；当节气门开度增大时，摆臂随同节气门轴一起转动，并带动拉杆和推杆一起向下移动。当节气门开度达到80%～85%时，推杆开始顶开加浓阀，汽油从浮子室经加浓阀和加浓量孔流入主喷管，并与从主量孔流出的汽油一起由主喷管喷出。因此通过增加供油量使混合气得到加浓。只要加浓量孔的尺寸选择适当，就可保证大负荷范围内所需的混合气浓度。

节气门关小时，拉杆与推杆向上移动，加浓阀在加浓阀弹簧的作用下关闭，终止加浓作用。显然，机械式加浓系统起作用的时刻只与节气门开度或发动机负荷有关，而与发动机转速无关，即不论发动机转速高低，机械式加浓系统只在确定的节气门开度起加浓作用。实际上，当发动机转速不同时，需要在不同时刻进行加浓，机械式加浓系统无法满足加浓时刻随发动机转速而变化的要求。

(2)真空式加浓系统。真空式加浓系统的结构示意图如图6-14所示。在加浓阀的上方设有加浓汽缸，其中装有带活塞杆的加浓活塞。加浓汽缸的上部通过真空通道与节气门后面的空间相通，下部则借助空气通道与喉管前面的空间相通。活塞杆弹簧以一定的预紧力装在活塞杆上，它力图使活塞杆下移。加浓活塞与活塞杆是向上还是向下移动取决于加浓活塞两端的压力差、弹簧作用力以及加浓活塞与活塞杆的重量。当节气门后的真空度较大时，加浓活塞两端的压力差较大，在此压力差的作用下克服弹簧作用力以及加浓活塞与活塞杆的重量，使加浓活塞移至加浓汽缸的上部。这时加浓阀在加浓阀弹簧的作用下处于关闭状态，不起加浓作用。当节气门后的真空度下降到一定程度时，加浓活塞两端的压力差减小到不足以克服弹簧的作用力以及加浓活塞与活塞杆的重量时，加浓活塞向下移动，活塞杆将加浓阀顶开，汽油从浮子室经加浓量孔流入主喷管，并与主量孔流出的汽油一起从主喷管喷出使混合气加浓。真空式加浓系统起作用的时刻只取决于节气门后的真空度。只要节气门后的真空度小到一定数值，一般为13.3～16kPa，真空式加浓系统就起加浓作用。而节气门后的真空度不仅与负荷或节气门开度有关，还和发动机转速有关。因此，真空式加浓系统不仅在大负荷而且在低转速小负荷也起加浓作用，这有利于改善发动机在低速小负荷工作时的稳定性。图6-14真空式加浓系统示意图1—加浓量孔；2—主喷管；

3—主量孔；4—加浓阀；

5—活塞杆；6—活塞杆弹簧；

7—空气通道；8—加浓汽缸；

5)加速系统

加速系统又称加速泵，其作用是当节气门急速开大时将一定数量的汽油一次喷入喉管，维持一定的混合气浓度，以满足汽车加速的需要。加速泵分为活塞式和膜片式。活塞式加速泵因为结构简单、传动容易而应用较广泛，其结构示意图如图6-15所示。图6-15活塞式加速泵示意图1—加速泵缸；2—加速泵活塞；3—活塞杆；4—加速泵弹簧；5—出油阀；6—加速量孔及加速喷口；7—通气道；8—加速油道；9—连动板；10—拉杆；11—连接钩；12—进油阀；13—摆臂加速泵缸置于浮子室内，并通过进油阀与浮子室连通。加速泵缸内装有加速泵活塞，活塞与连动板之间装有加速泵弹簧，连动板套在活塞杆中，并能相对活塞杆上下运动。

连动板与拉杆连接成一体，后者又通过连接钩、摆臂与节气门轴相连。在加速泵不工作时，进油阀和出油阀在其自身重力的作用下，前者保持常开，后者保持常闭。当节气门急速开大时，加速泵活塞迅速下移，加速泵缸的油压急剧增大，使进油阀关闭，同时顶开出油阀，加速泵缸内的汽油在加速泵活塞的推压下经出油阀从加速喷口喷入喉管中，一次喷完为止。当节气门缓慢开大时，节气门轴通过摆臂和连接钩带动拉杆和连动板向下，连动板压迫加速泵弹簧，弹簧推动加速泵活塞缓慢下移。这时加速泵缸内的油压增加很小，不足以使进油阀关闭，也不足以使出油阀开启，于是汽油从加速泵缸经进油阀流回浮子室，加速系统不起作用。当节气门关小时，节气门轴通过摆臂、连接钩带动拉杆和连动板，连动板又带动活塞杆和加速泵活塞一起向上缓慢移动，这时汽油从浮子室经进油阀充满加速泵缸。加速泵弹簧的作用是延长加速泵喷油时间，以利于改善发动机的加速性能。当连动板迅速下移时，加速泵活塞由于受到加速泵缸内汽油的阻力，其下移的速度比连动板慢，因此加速泵弹簧受到压缩。连动板停止下移后，加速泵弹簧开始伸长，推动活塞继续下移，从而使喷油时间增长。

当发动机转速很高时，加速喷口处的真空度较大，可能吸开出油阀并将加速泵缸内的汽油吸出，使加速系统不适时地喷油。为避免发生这种现象，设置通气道，使加速油道与浮子室相通，从而削弱了加速喷口处真空度的影响。

6)起动系统

起动系统的作用是在发动机冷起动时，供给足够多的汽油，以使进入汽缸内的混合气中有充足的汽油蒸气，保证其浓度在火焰传播界限之内，实现发动机的顺利起动。

最常用的起动系统是在化油器入口处装设一个阻风门，见图6-16。起动时，将阻风门关闭，在阻风门后方产生极大的真空度，使主供油系统和怠速系统同时供油，这时通过阻风门边缘的缝隙流入的空气量很少，致使混合气极浓。

自动式阻风门上设有自动阀。当阻风门后方的真空度增大到一定程度时，自动阀克服弹簧作用力开启，进入部分空气，使阻风门后方的真空度降低，以避免混合气过浓。图6-16阻风门式起动系统示意图1—阻风门；2—自动阀1—阻风门；2—自动阀在非起动工况下，阻风门保持全开。

图6-17所示为一种自动阻风门系统。在阻风门轴上装有双金属圈簧，当发动机为冷态时，双金属圈簧卷紧使阻风门关闭。发动机起动之后，起初由于温度很低，双金属圈簧仍处于卷紧状态。这时因为节气门后具有一定的真空度，将真空活塞吸下一定距离，使阻风门开启一定角度，从而可以避免混合气过浓。随着发动机温度逐渐升高，双金属圈簧受热舒张，使阻风门逐渐开启，直到全开为止。虽然双金属圈簧和真空活塞都对阻风门起控制作用，但真空活塞仅在发动机起动后几秒钟的短暂时间内起作用。图6-17自动阻风门系统示意图

(a)自动阻风门系统；(b)自动阻风门机构1—阻风门；2—双金属圈簧；3—驱动杠杆；4—梯形凸盘；5—止动杠杆；6—真空活塞；7—真空通道；8—节气门；9—节气门轴；10—阻风门轴；11—怠速调整螺钉；12—节气门杆

2.化油器附属装置

1)怠速截止电磁阀

图6-18为怠速截止电磁阀的示意图。在怠速油道中安装锥形截止阀，截止阀的开闭受电磁线圈和弹簧的控制。电磁线圈与点火线圈并联，都受点火开关的控制。图6-18怠速截止电磁阀示意图1—锥形截止阀；2—可动铁芯；3—电磁线圈；4—弹簧；

2)强制怠速截止电磁阀

汽车下坡或滑行时，节气门接近关闭，发动机被汽车传动系统拖动高速运转，这种工况称为强制怠速。

在强制怠速工况下，节气门后的真空度很大，汽油及管壁上的油膜蒸发较快，致使混合气较浓。另外，由于进气歧管的真空度较高，在进、排气门重叠时期部分废气被吸入进气歧管，并随新鲜混合气一起进入汽缸，造成汽缸内残余废气量增多，致使燃烧缓慢。以上两个因素使强制怠速工况的CO和HC排放量增加。为了改善强制怠速工况的排放性，同时也为了节油的需要，通常采用主量孔截止电磁阀和进油管截止电磁阀，同时切断主量孔和进油管的供油。图6-19为两种电磁阀的结构图，其工作原理与怠速截止电磁阀相同。图6-19强制怠速截止电磁阀

(a)主量孔截止电磁阀；(b)进油管截止电磁阀1—主量孔；2—锥形截止阀；3—电磁线圈；4—弹簧；5—进油管接头；6—滤网

3)热怠速补偿阀

在炎热季节，当汽车由高速行驶转为低速行驶时，发动机罩下的温度上升，化油器周围的温度很高，浮子室内的汽油大量蒸发。汽油蒸气经浮子室平衡管进入进气管，使混合气过浓，造成燃烧不完全，CO的排放量增加。如果汽车在大负荷高速行驶后停车，则大量汽油蒸气充塞进气管，再起动时，吸入汽缸的几乎都是汽油蒸气，造成发动机热起动困难。

如图6-20所示，在化油器上加装热怠速补偿阀后，当化油器周围的温度超过65℃时，由双金属片制成的补偿阀开启，这时空气由喉管上方经空气通道和补偿通道进入节气门后方，降低了节气门后的真空度，减少了怠速喷口的喷油量。同时从空气通道引进的空气也使混合气变稀，从而保证了发动机稳定地运转或顺利地热起动。图6-20热怠速补偿阀示意图1—补偿通道；2—空气通道；3—补偿阀；4—浮子室平衡管；5—节气门

4)节气门缓冲器

当汽车急减速时，驾驶员急速松开加速踏板，节气门迅速关闭到怠速位置。这时，发动机在汽车传动系统的拖动下仍保持着较高的转速，因而使节气门后的真空度急剧增大，致使混合气过浓，甚至超出火焰传播界限而不能着火燃烧，导致排气中HC的含量增加。为此，在化油器上装置节气门缓冲器，以改善汽车急减速时的排放性。

BJH201型化油器上装设的节气门缓冲器如图6-21所示。膜片将膜盒分隔为上、下两个腔，并通过推杆上的节流孔连通，下腔通向大气。膜片与推杆连接在一起。图6-21节气门缓冲器结构示意及工作原理

(a)节气门开度较大时；(b)节气门开度较小时1—膜盒；2—弹簧；3—节流孔；4—膜片；5—推杆；6—节气门轴；7—节气门；8—节气门操纵臂当节气门开度较大时，节气门操纵臂脱离推杆。这时弹簧推压膜片向下并带动推杆向外伸出。由于膜盒上腔的容积增大，空气则通过节流孔进入其中，见图6-21(a)。当驾驶员急速松开加速踏板减速时，节气门迅速关闭。在节气门尚未到达怠速位置之前，节气门操纵臂即与推杆接触。此后，节气门继续关小，操纵臂将推动推杆，推杆则推动膜片一起向上，见图6-21(b)。在此过程中，将遇到来自弹簧和膜盒上腔内空气的阻力，而且膜盒上腔中的空气被膜片从节流孔挤出时需要一定的时间，从而延缓了节气门关闭的时间，使减速时可能达到的最大节气门后真空度有所下降，从而使混合气不致于变得过浓。

3.现代化油器的类型

按照喉管数目的不同，化油器可分为单喉管、双重喉管和三重喉管。采用双重或三重喉管能较好地解决增加进气量与改善汽油雾化之间的矛盾。

按照化油器工作腔数的多少，化油器还有单腔和多腔之分，而且多腔化油器又有并动和分动的区别。

多腔并动式化油器实际上就是把多个同样的单腔化油器合并为一个整体，每个化油器仍然保持各自的工作系统，各腔的节气门同时启/闭。并动式化油器可以较好地解决多缸高速汽油机经常出现的各缸混合气数量和成分分配不均的问题。其中比较常见的是双腔并动式化油器。多腔分动式化油器中以双腔分动式化油器最为多见。在双腔分动式化油器中，一个腔为主腔，另一个腔为副腔。在发动机整个工作期间主腔都工作，而副腔只在负荷和转速高到一定程度时才参与工作。当发动机在中小负荷或在较低转速下工作时，主腔单独工作，副腔节气门关闭不起作用，这时不需要大功率，但要求有良好的经济性。因此，可采用较小的主腔喉管直径，以提高空气流速，促进汽油雾化。当发动机负荷和转速增加到一定程度时，副腔节气门开启，与主腔共同工作，以保证发出大功率所要求的混合气数量和浓度。

4.典型化油器的结构

1) CAH101型化油器

如图6-22所示，CAH101型化油器为下吸式单腔双重喉管化油器，与解放CA6102型发动机配用，其各部件构造如下。图6-22CAH101型化油器结构示意图

(1)化油器壳体。化油器壳体分为上体、中体和下体三部分。上体和中体由锌合金压铸而成，下体则由铸铁制造。上体上接空气滤清器，下体下接进气支管。上、中、下体之间均用螺钉紧固，上、中体之间有纸质密封衬垫，防止漏油漏气。中、下体之间有隔热的衬垫板，既要防止漏油漏气，又要防止进气支管向化油器中体传热。

(2)浮子系统。平衡式浮子室设有浮子室油面观察窗，透过观察窗可以观察浮子室内的油面高度。浮子铰接在浮子支架上，拧动浮子室油面调整螺钉，可以使浮子支架上下移动，借以改变浮子室内的油面高度。

浮子室的平衡管斜伸到化油器的进气口，管口正对气流，以感受进气流的全压力。在进气流速发生变化时，可以保证浮子室油面上的压力变化最小，从而提高了供油的稳定性。

(3)怠速系统。CAH101型化油器的怠速系统由怠速调整螺钉、第一怠速空气量孔、第二怠速空气量孔、怠速量孔、过渡喷口、怠速喷口和节气门最小开度限止螺钉(图6-22中未画出)等组成。

怠速系统从主量孔后吸油，故为非独立怠速系统。汽油从主量孔经功率量孔进入怠速油道。在流过怠速量孔时，首先与自第一怠速空气量孔进入的空气混合，再与自第二怠速空气量孔进入的空气进一步混合后，从怠速喷口喷出。怠速供油经过两次泡沫化，有利于喷出后更好地雾化，从而可以使用较稀的怠速混合气，并减少怠速工况的有害排放物。

(4)主供油系统。主供油系统由主量孔、功率量孔、主空气量孔、泡沫管、小喉管和大喉管等组成。

主供油系统的供油量由串联的主量孔和功率量孔计量。由于功率量孔的尺寸或通过能力比主量孔大，因此，功率量孔用来控制大负荷或全负荷时主供油系统与加浓系统的总供油量。主量孔与功率量孔均为固定量孔，在使用中量孔的通过能力不能调整。

(5)加浓系统。加浓系统设有机械式和真空式两套加浓系统。当节气门后的真空度下降到14～16kPa时，真空加浓系统起作用。当发动机的负荷接近全负荷时，两套加浓系统同时起作用。这时将从主量孔、真空加浓量孔和机械加浓量孔三路同时供油，并经过功率量孔进入主供油系统油井，然后再与从主空气量孔进入油井的空气一起经主喷管喷入小喉管中。

(6)加速系统。CAH101化油器的加速系统为活塞式加速泵，由加速泵活塞、活塞杆、加速泵弹簧、进油阀和出油阀等组成。拉杆和连动板都与机械式加浓系统共用；进、出油阀均为球阀。在加速泵出油阀上装有加速泵出油阀弹簧，用来防止不加速时出油阀被加速泵喷嘴处的真空度吸开，将加速油道中的汽油吸出。

(7)起动系统。CAH101化油器采用半自动阻风门。阻风门的操纵臂空套在阻风门轴上，当转动操纵臂时，通过阻风门拉簧拉动摆臂使阻风门关闭。发动机起动之后，阻风门后的真空度迅速增大。由于阻风门轴是偏置的，阻风门两翼所受的气体作用力对阻风门轴的力矩不等，使阻风门克服阻风门拉簧的拉力自动开启。

CAH101型化油器还附加有热怠速补偿阀，其开启温度为65℃±2℃。

2) EQH202型化油器

EQH202型化油器为下吸式三重喉管双腔机械分动式化油器。它也具有浮子系统、起动系统、怠速系统、主供油系统、加浓系统、加速系统、电控怠速节油系统，而且还增加了可以有效补偿在海拔2600m以下时的高度补偿装置，一共八个系统，如图6-23所示。现将各系统的结构特点分述如下。

(1)浮子系统。在进油管接头上装有回油管，其作用是使剩余的汽油和汽油蒸汽经回油管返回燃油箱，浮子臂下面的浮子弹簧的作用是消减浮子的振动，保持浮子室油面稳定。

(2)起动系统。EQH202型化油器采用主、副腔独立半自动阻风门，同时还设有起动完爆器和快怠速机构。阻风门偏置于阻风门轴上。冷起动时，拉动阻风门操纵臂，通过弹簧和摆臂同时关闭阻风门。发动机起动后，通过完爆器进气管和橡胶管将节气门后真空度传输到完爆器的膜片上，再由膜片拉杆、完爆器拉杆和完爆器摇臂将阻风门拉开到预定的开度，在此开度下能保证发动机在暖机过程中所需要的混合气成分。完爆器大大提高了冷起动的成功率，也减少了冷起动和暖机过程的燃油消耗和排气污染。在拉动阻风门操纵臂时，通过快怠速连动杆将节气门稍微开大，使发动机进入快怠速状态，以加快暖机过程。

(3)怠速系统。怠速系统由主腔怠速量孔及泡沫管、主腔怠速节油量孔、主腔第一怠速空气量孔、主腔第二怠速空气量孔、主腔过渡喷口、怠速调整螺钉与怠速喷口、怠速截止电磁阀及节气门最小开度限止螺钉等组成。

怠速系统从主量孔后吸油，故为非独立怠速系统。其供油量经泡沫管下端的怠速量孔和主腔怠速节油量孔两次计量，并与从第一、第二怠速空气量孔掺入的空气两次混合，然后从怠速喷口喷出。

(4)主供油系统。主/副腔都设有主供油系统，结构布置相同，各零件的位置相互对称。主/副腔的主供油系统分别由主/副腔主量孔、主/副腔主空气量孔，主/副腔泡沫管及主/副腔主喷管等组成。

主腔的主供油系统向发动机供给经济混合气。当主腔节气门的开度超过50°后，副腔主供油系统开始参与工作并供给浓混合气，以使发动机发出最大功率。副腔除设有节气门外，还设有空气门。当副腔节气门开启后，空气门的开度随空气门后的真空度而自动调节。当发动机转速低于800r/min时，空气门关闭；高于800r/min时开启，在1200～1600r/min时全开。发动机在大负荷低转速下工作，空气门开度的自动调节有利于汽油雾化和低速运转的稳定性。

副腔设有过渡系统，当副腔节气门刚刚开启时，喉管真空度较小，主供油系统一时不能供油，混合气将瞬时变稀，这时由过渡系统供油即可避免发生此种现象，实现发动机由中等负荷向大负荷工况的顺利过渡。

(5)加浓系统。加浓系统只设有机械式加浓系统。当主腔节气门开度达到33.5°(以水平作为0°)时，与节气门连动的加浓推杆推动加浓顶杆下移，顶开加浓阀，汽油经加浓量孔进入主供油系统。加浓顶杆的前端为倒锥形，其作用与EQH101型化油器的加浓顶杆相同。

(6)加速系统。加速系统采用活塞式加速泵，由加速泵活塞、加速泵进油阀、加速泵出油阀和加速泵喷嘴等组成。

在加速泵活塞杆的上端有上、下两个孔，在冬季将下面的孔与连动杆连接，使加速油量增加；在夏季将上面的孔与连动杆连接，使加速油量减少。

(7)怠速截止电磁阀。在切断点火开关时，电磁阀将主腔怠速节油量孔堵死，截断油路，使发动机熄火。怠速截止电磁阀的另一个作用是与怠速截断装置协同工作，可以达到节油的目的。

(8)怠速截断装置。怠速截断装置的作用是，当发动机处于强制怠速工况时自动隔断怠速油道，终止怠速系统供油，以达到改善排放和节油的目的。怠速截断装置包括电控单元、节气门位置传感器、转速传感器和怠速截止电磁阀。当主腔节气门关闭至怠速位置且发动机转速高于900r/min时，电控单元使怠速截止电磁阀线圈断电，电磁阀立即将怠速油道堵塞。当主腔节气门处于怠速位置，但发动机转速低于800r/min或主腔节气门开大转入有负荷工作时，电控单元使怠速截止电磁阀线圈通电，电磁阀被吸回，怠速油道畅通无阻。

(9)高度补偿阀。化油器各量孔的尺寸是按平原地区发动机正常工作所需的混合气成分而确定的。当汽车在高原行驶时，由于空气密度下降，混合气将相应变浓。高度补偿阀能够随大气压力的变化自动补偿空气量、调节供油量，使混合气浓度保持不变。

补偿阀的进气管用橡胶管与空气滤清器连接，使补偿阀左腔与大气相通，右腔保持密封。在平原地区，补偿阀体关闭。当汽车在高原行驶时，由于大气压力下降，波纹管伸长并向左推动摇臂，使补偿阀体开启，空气经补偿阀的进气管和出气管进入化油器，同时由于补偿空气的制动作用而使化油器的供油量有所减少，从而可以保持混合气浓度不使其变浓。补偿阀内并列三个结构相同但尺寸各异的针阀，分别控制怠速空气(PS)、主腔空气(PM)和副腔空气(SM)的补偿量。三个针阀的出气管上分别刻有PS、PM、SM记号，用橡胶管分别与化油器相应的进气口连接，不能装错。当汽车在平原地区行驶时，三个进气口一定要用橡皮套堵上，否则将使混合气过稀。

6.3汽油喷射式供给系统的概述

汽油喷射是用喷油器在低压下将汽油直接喷入进气总管或汽缸内。汽油喷射与化油器式汽油机一样，它通过节气门来调节空气量，从而调节汽油机的功率。汽油喷射的控制方式有机械式、机电式和电子控制式。电子控制汽油喷射系统应用最为广泛。系统通过各种传感器监测发动机运行的状态参数(如空气流量、发动转速、冷却液温度等)并输送到电控单元(ECU)，ECU计算出喷油持续时间，并把控制信号送到电磁喷油器，以控制喷油器开启的时刻以及开启时间的长短，实行对空燃比的精确控制，特别是在过渡工况下也能实行瞬时精确控制。装有电控汽油喷射系统的发动机与化油器式发动机相比，具有以下明显的优点：

(1)可以采用稀薄空气并配用高能无触点点火系统，大大节省了燃料，降低了空气污染。

(2)可以随工况、环境的变化对空燃比及点火提前角进行精确控制，特别是过渡工况。

(3)可以采用闭环控制及三元催化反应器使废气中的有害成分大大地降低，减少了城市污染。

(4)汽油直接喷射到各进气道，解决了混合气分配不均的问题。

(5)由于进气管道中无喉管，同时也不需要对进气管加热，因而充气系数较高，同时装有爆震传感器，对点火实行闭环控制，可采用高压缩比使发动机的功率增大。6.3.1电控汽油喷射系统的组成

1.空气供给系统

空气供给系统的作用是根据发动机的要求控制并检测发动机燃烧所需的空气量。电控供给系统主要由空气滤清器、空气流量计(或进气压力传感器)、节气门体、进气总管、进气歧管等组成，如图6-24所示。其中D型燃油喷射系统采用进气压力传感器检测进气量，而L型燃油喷射系统采用空气流量计检测进气量。

有的发动机节气门体上设有怠速控制阀，由ECU直接控制怠速控制阀(ISC)来控制怠速时的空气量，以满足发动机怠速时带动空调和其他辅助系统的需要。有的发动机节气门体上还设有空气阀，它用于在冷机状态下增大怠速空气量、提高怠速转速以加快暖机过程。所有通过怠速控制阀的空气都需绕过节气门，但要经过空气流量计的检测，因而喷油量也相应增大。图6-24空气供给系统

(a) D型燃油喷射系统；(b) L型燃油喷射系统1—空气滤清器；2—节气门体；3—怠速调整螺钉；4—进气总管；5—进气歧管；6—空气阀；7—空气流量计；8—怠速控制阀；9—ECU

2.燃油供给系统

燃油供给系统是向发动机提供燃烧时所需要的燃油量。电控燃油喷射系统发动机的燃油是由电磁喷油器根据ECU的指令定时、定量、定压地喷入进气歧管或进气总管。

如图6-25所示，汽油从燃油箱中被燃油泵吸出，通过汽油滤清器去除杂质后送入供油总管，然后通过输油管送到各个喷油器和冷起动喷油器。由于ECU通过控制油器的开启时间来控制喷油器的喷油量，因而在供油总管上装有压力调节器，以保证输油管与进气歧管的压差恒定。另外在供油总管上还装有燃油脉动阻尼器，以消除喷油时油压产生的微小波动。图6-25燃油供给系统

(a)系统框图；(b)系统构成图

3.电子控制系统

控制系统的作用是根据发动机的运转状态及车辆的运行情况来确定汽油的最佳喷射量及喷射时刻。控制系统由传感器、电控单元(ECU)和执行器三大部分组成，如图6-26所示。图6-26控制系统构成图传感器用于检测发动机工况及车辆运行状态。主要的传感器有：空气流量计、进气管绝对压力传感器、水温传感器、空气温度传感器、发动机转速及曲轴位置传感器、节气门位置传感器、爆震传感器、氧传感器、车速传感器、空调开关等。

ECU根据传感器监测到的发动机工况及汽车运行情况计算出最佳喷油持续时间及喷油时刻，精确地控制喷油器的工作。

执行器根据ECU的指令来完成各种工作。电控发动机上的执行器主要有：电动燃油泵、电磁喷油器、怠速转速控制阀及空气阀、废气再循环(EGR)控制阀等。6.3.2电控燃油喷射系统的类型

1.按空气量的检测方法分类

按这种方法分类有：直接测量方式和间接测量方式。

1)直接测量方式

直接测量方式是利用空气流量计直接测量吸入进气管的空气量，用测量的空气量除以发动机转速得到每一循环吸入的空气量，ECU据此计算出每一循环的喷油量。

常见的空气流量计有叶片式、卡门旋涡式、热线式、热膜式。

叶片式、卡门旋涡式空气流量计测量的是空气的体积流量，必须进行进气温度和大气压力的修正。此系统又叫L型燃油喷射系统。

热线式、热膜式空气流量计是直接测出空气的质量流量，无需进行进气温度及大气压力的修正，并且进气阻力小、响应快。此系统又叫LH型燃油喷射系统。

2)间接测量方式

目前，间接测量空气量的方式有如下两种：

(1)用绝对压力传感器测量出进气总管的压力， ECU根据该压力和发动机转速间接计算出进气流量，据此计算出汽油喷射量。此系统也称为D型汽油喷射系统。

(2)用节气门位置传感器测定节气门开度，ECU根据该节气门开度和发动机转速间接计算出空气量，并由ECU计算出汽油喷射量。

间接测量法的安装性好，进气阻力小；但受外界条件影响大，需要进行进气温度和大气压力的修正，测量精度比直接测量方式稍差，不适用于有废气再循环装置的发动机。

2.按喷油器的布置分类

按这种方法分类有：多点喷射和单点喷射，如图6-27所示。图6-27喷油器的布置

(a)多点喷射；(b)单点喷射

1)多点喷射

多点喷射(MPI)系统是每一缸设置一只喷油器，按喷射部位的不同又可分为把汽油直接喷射到汽缸内的缸内喷射和把汽油喷射到进气门前的进气歧管内喷射两种方式。多点喷射系统较好地保证了各缸混合气的均匀。

2)单点喷射

单点喷射(SPI)系统是在进气管节气门上方安装一只或两只喷油器进行集中喷射，汽油喷入进气气流中形成可燃混合气，由进气歧管分配到各个汽缸中。该系统结构简单、故障少、成本低，但与MPI相比，各缸混合气的分配均匀性和空燃比一致性较差。

3.按喷油方式分类

按这种方式分类有：连续喷射和间歇喷射。

1)连续喷射

连续喷射是在发动机运转期间，汽油连续不断地进行喷射，它多用于机械式和机电控制式汽油喷射系统。

2)间歇喷射

间歇喷射又可分为同步喷射和异步喷射。

(1)同步喷射与发动机转速同步，它是在固定的曲轴转角位置进行喷射，多用于多点喷射发动机。同步喷射方式又可分为同时喷射、分组喷射、顺序喷射三种基本类型。同时喷射是发动机每转一圈，所有汽缸喷油器同时喷射一次，每一循环喷射两次。分组喷射是将所有喷油器分成两组或三组。发动机每一循环中，每组轮流喷射一次。顺序喷射是各缸喷油器分别按发动机的工作顺序每个循环各喷射一次，它具有喷射正时。

(2)异步喷射是根据频率进行喷射的一种方式，它与发动机的转速及做功顺序无关。

同一台发动机并不是始终采用同一种喷射方式。有些发动机在稳定工况下采用同步喷射，而在起动和加速等过渡工况采用异步喷射；而有些采用同步喷射系统的发动机，冷起动喷油器在冷起动时则是采用连续喷射。

另外，电控燃油喷射系统还可以根据喷油压力分为高压燃油喷射和低压燃油喷射两种方式，以及根据有无反馈信号分为开环控制系统和闭环控制系统。6.3.3电控燃油喷射系统的工作原理

发动机要达到最佳的动力性、经济性和排放性指标，必须精确地控制好空燃比。而空燃比是随发动机工况的改变而变化的，这种变化关系很复杂。用化油器来控制空燃比，由于结构上存在的局限性，因此很难在各种工况下都达到理想的状态，特别是冷起动和过渡工况。而电控燃油喷射系统，尤其是采用氧传感器的电控燃油喷射系统可以使发动机在任何一个工况下都达到最佳的空燃比，从而达到节油、降低排污和提高动力性的目的。

电控燃油喷射系统之所以具有良好的性能，是因为它使用微型计算机对发动机进行管理，其电控单元(ECU)是整个系统的核心。图6-28燃油喷射系统燃油压力调节器使油路压力与进气歧管的压力之差保持恒定，因而喷油量只与喷油器的喷油持续时间有关，而ECU实际上控制的正是喷油器的喷油持续时间及喷油时刻。喷油器的工作通过ECU内的大功率三极管来控制，即当大功率管导通时，喷油器开始喷油；当大功率管截止时，喷油器阀门关闭，喷油停止。

ECU中存有发动机在各种工况下的最佳喷油时间，它是经过大量的台架实验由设计人员确定后输入ECU的存储器中的。ECU读入由传感器传来的信号，判断发动机的工况，确定最佳的喷油量，即喷油器的喷油持续时间。由此可见，电控燃油喷射系统在各种工况下都能以优化的状态工作。因为可以预先把发动机所有可能的工况都存储于ECU的存储器中，所以各种工况下的最佳喷油时间可以按不同的要求设制。例如可以节油为目标，也可以动力性为目标，还可以减少废气排放为目标等。这样就可以在不改变任何机构的基础上，只改变控制数据就可得到不同的发动机性能。

6.4空气供给系统的构造

空气供给系统的作用是向汽缸提供一定量的干净空气，并且要对空气量进行检测。图6-29所示为L型汽油喷射系统的进气系统，它主要由空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气总管(稳压箱)、进气歧管以及空气阀等组成。图6-29空气供给系统1—空气滤清器；2—空气流量计；3—节气门体；4—节气门；5—稳压箱；6—喷油器；7—进气歧管；8—空气阀6.4.1空气流量计

1.叶片式空气流量计

1)结构

叶片式空气流量计由进气管的气流推动测量叶片，根据叶片的位置直接测量进气流量。其结构可分为测量叶片部分和电位计部分，如图6-30所示。图6-30叶片式空气流量计1—电位计；2—接线插头；3—进气歧管侧；4—CO调节螺钉；5—空气旁通道；6—测量翼片；7—空气滤清器侧；8—进气温度传感器；9—复位弹簧；10—缓冲室；11—测量室叶片部分结构如图6-31所示。叶片由测量叶片和缓冲叶片构成，两者铸成一体，通过转轴安装在壳体上。旋转的一端有螺旋回位弹簧(安装在电位计部分内)，回位弹簧的弹力与吸入空气气流对测量叶片的推力达到平衡时，叶片即处于稳定状态。进气量越大，测量叶片的偏转越大，同时缓冲叶片在缓冲室内的偏转也越大，缓冲室内的空气压力增加，阻尼增大。缓冲室对叶片的阻尼作用，减小了叶片的脉动，使叶片偏转平稳。图6-31叶片部分结构在空气流量计主空气道的下方设有空气旁通道，在旁通道的一侧设有可改变旁通空气量的CO调节螺钉。

电位计部分结构如图6-32所示，它是一个可变电阻器，位于流量计壳体上方，内有平衡配重、测量臂、回位弹簧、调整齿圈和印制电路板等组件。螺旋弹簧一端固定在叶片轴上，另一端固定在调整齿圈上，调整齿圈用来调整弹簧的预紧度。叶片轴的上端装有平衡配重及测臂，叶片转动时滑臂在印制电路板上的镀膜电阻上滑动，可以改变输出电压的大小。印制电路板电路如图6-33所示，燃油泵控制触点即油泵开关，是用来控制汽油泵的，另一个热敏电阻是进气温度传感器。图6-32电位计部分结构图6-33印刷电路板电路图

2)工作原理

空气通过空气流量计主通道时，测量叶片受到气流的压力偏转，直到与回位弹簧的力相平衡，气流量越大，气流压力越大，叶片偏转的角度越大。同时电位计中的滑臂与叶片轴同轴偏转，使接线插头“VC”、“VS”间的电阻减小，VS电压值降低，电脑根据空气流量计送入的VS/VB信号，感知空气流量的大小。VS/VB的电压比值与空气流量成反比，如图6-34所示。图6-34叶片式空气流量计工作原理图

(a)结构示意图；(b)VS/VB的电压比值与空气量的关系

2.卡门涡旋式空气流量计

在进气管道中设置一个柱体，当气流通过时在柱体后方会产生许多旋涡，称为卡门涡流，见图6-35。涡流发生的频率f、空气的流速v及柱体的直径d有关。因此只需测出涡流发生的频率就可得到空气的流速，再将之与空气通道的有效截面相乘即可得知空气的体积流量。图6-35卡门涡旋产生的原理涡旋的检测方法分为光学检测方式和超声波检测方式。超声波检测方式的卡门涡旋传感器包括涡流发生器、超声波接受器、超声波发生器和整形电路等，其检测原理如图6-36(a)所示。该传感器是利用卡门涡旋引起的空气疏密变化进行测量的。在涡流的下游设有超声波发生器，它将发出与涡旋垂直的超声波，受涡流的影响，超生波接收器接收到超声波信号的时间会发生变化，利用这一变化可求出涡旋的数量。利用电子电路处理这一数量信号后，把它变换为ECU可以接收的脉冲信号。图6-36卡门涡旋式空气流量计

(a)原理图；(b)实物图；(c)电路图光学检测方式的卡门涡旋式空气流量计如图6-36(b)所示，它主要包括涡流发生器、光电耦合器(发光管、光电管)、反光镜及整形电路等。卡门涡旋发生器两侧的压力变化，由压力导向孔引向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管投射的光反射给光电管，对反光信号进行检测，即可得出涡流频率，高频率对应大进气量，这种空气流量计与ECU的连接电路如图6-36(c)所示。

卡门涡旋式空气流量计检测到的是体积流量，因此流量计内装有进气温度传感器，以便对空气密度进行修正。卡门涡旋式空气流量计与叶片式空气流量计相比，具有体积小、重量轻、进气阻力小等优点。

3.热线式空气流量计

热线式空气流量计是利用电吹风原理制成的。风量越大，电热丝冷却越快，颜色越暗；如果再增大电流，电热丝温度又会升高，颜色也会变亮，其检测原理如图6-37所示。

由铂丝制成的热线电阻RH因空气流动而冷却，阻值发生变化，使电桥失去平衡。为了保持电桥不失去平衡，必须提高桥压以加大电流，使热线温度升高、阻值恢复到原值。通过测量桥压的变化可知空气的流量。控制回路的作用是保持空气温度与热线温度的差值恒定。图6-37热线式空气流量计检测原理由铂丝制成的热线电阻RH因空气流动而冷却，阻值发生变化，使电桥失去平衡。为了保持电桥不失去平衡，必须提高桥压以加大电流，使热线温度升高、阻值恢复到原值。通过测量桥压的变化可知空气的流量。控制回路的作用是保持空气温度与热线温度的差值恒定。

热线式空气流量计的结构见图6-38和图6-39。它有两种结构：一种是主流测量方式，热线和温度传感器(冷线)都装在位于空气主通道上的取样管内；另一种是旁通测量方式，将热线绕在螺线管上，并置于空气的旁路内。

这种传感器可直接测量空气质量，无需大气压力和温度补偿，且进气阻力小，响应性好，但价格昂贵。图6-38热线式空气流量计(主流测量式)图6-39热线式空气流量计(旁通测量方式)

4.热膜式空气流量计

热膜式空气流量计的工作原理与热线式空气流量计相同，其发热体不是热线而是热膜，它将热补偿电阻(冷线)及精密电阻固定在树脂膜上，如图6-40所示。图6-40热膜式空气流量计6.4.2进气管绝对压力传感器

1.结构

在D型EFI系统中，通过进气管绝对压力传感器检测进气管的压力来推测进气量，作为喷油量的主控信号。绝对压力传感器由压力转换元件(硅片)、放大信号的集成电路以及真空室组成，如图6-41所示。图6-41进气管绝对压力传感器

(a)主视图；(b)俯视图

2.工作原理

进气管绝对压力传感器的工作原理是：当硅片上加有应力时，硅片的电阻就会发生变化，利用这种特性就可以把进气管的压力信号转变成电信号。

硅片的一面是真空室，另一面导入进气管压力。因此在进气管压力的作用下产生变形使硅片的电阻改变，利用惠斯顿电桥将硅片的电阻变化转换成电压信号，再经过集成电路放大后输入ECU，ECU就可据此信号计算出空气流量。6.4.3节气门体和节气门位置传感器

1.节气门体

节气门体包括节气门和节气门位置传感器。节气门用于控制进气量。节气门位置传感器一方面用来检测节气门开度的位置，另一方面反映节气门开闭的速度。因此节气门位置传感器也是喷油量控制的一个重要信号，其安装位置如图6-42所示。图6-42节气门体安装位置图

2.节气门缓冲器

为了缓和节气门的关闭动作，防止车辆功率急剧变化而产生不良冲击和引起发动机熄火，节气门体上还装有节气门缓冲器(减振器)，其结构如图6-43所示。当节气门突然关闭时，通过节气门杠杆机构将膜片室的膜片向上推，此时一方面要克服阻尼弹簧力，另一方面还要使膜片室的空气从真空延迟阀的阻尼孔向外缓慢排出，从而减缓了节气门的关闭速度。图6-43节气门缓冲器

3.节气门位置传感器

节气门位置传感器有线性输出和开关量输出两种形式。线性输出型传感器的结构如图6-44所示，它有两个与节气门联动的触点，一个触点用于检测节气门全闭时的信号，即怠速触点IDL；另一个触点在阻尼体上滑动，测得与节气门开度相对应的线性输出电压，即节气门开度输出信号VTA，其输出特性如图6-45所示。图6-44线性输出型节气门位置传感器

(a)结构；(b)电路图6-45线性输出型传感器输出特性开关量输出型节气门位置传感器的结构如图