汽车机械基础Toyota

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四川教育学院汽车应用技术学院何强第七节汽油机燃油喷射系统一、概述1.什么是燃油喷射燃油喷射是汽油发动机上除化油器以外的另一种混合气形成方式。将汽油以一定的压力通过喷油器喷射到进气管或气缸内，使汽油雾化的方式。2.什么是电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统（ElectronicFuelInjectionSystem）简称为EFI电控汽油喷射系统利用各种传感器检测发动机的各种状态，经微处理器的判断、计算，使发动机在不同工况下均能获得合适空燃比的混合气。3.为什么要采用电喷系统影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比，理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。空燃比小于14.7时供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的CO、HC多；当混合气略大于14.7时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供给稀混合气时，燃烧速度变慢，燃烧不稳定，使得HC增多。在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式，将空燃比控制在14.7附近，并在排气系统中消声器前安装一个三元催化转化器，对发动机进行后处理，是当前减少汽车排气污染物的最有效方法。4.汽油喷射系统的发展①20世纪初，德国怀特兄弟首先在飞机发动机上使用汽油喷射“方式”——②1934年，德国军用飞机上开始使用汽油喷射系统——③二战后期，美国开始使用汽油喷射系统——④二战后，汽油喷射系统军转民，使用在汽车上——⑤1954年，德国奔驰300SL采用K型汽油喷射系统——⑥60年代末，出现KE型汽油喷射系统——⑦现代的EFI型汽油喷射系统5.现代轿车发动机电子控制系统见书142页（不仅仅只有11项）6.发动机电控系统的组成1）传感器2）ECU电子控制单元3）执行器7.EFI系统的优点1）提高发动机功率2）汽车加速、减速反应灵敏度高3）能对混合气浓度适时自动修正4）有效降低排放污染，节约燃油5）改善了发动机低温起动性6）具有减速断油功能7）控制爆燃8.汽油喷射系统的类型1）按喷油器安装部位分类：单点喷射、多点喷射2）按燃油喷射位置分：缸内喷射、缸外喷射3按喷射方式可分为：连续喷射、间歇喷射4）按喷射顺序可分为：同时喷射、分组喷射、次序喷射5）按喷射装置的控制方式分类：机械控制式、机电混合控制式、电子控制式6）按空气量的检测方式分类：歧管压力计量式(D型)、空气流量计量式(L型)7）按有无反馈信号分类：开环控制系统、闭环控制系统9.EFI系统的组成1）进气系统2）燃油系统3）电子控制系统二、进气系统的组成与结构供气系统主要作用是测量和控制吸入发动机的空气量。包含空气滤清器、（空气流量计（L））、节气门体、（进气温度传感器）、（进气压力传感器（D））、进气总管、进气歧管和怠速空气控制阀等。1.进气歧管压力传感器作用：测量进气歧管内的压力，将其转变为电压信号输送到ECU，发动机ECU据此和发动机转速信号确定实际进气量（间接法）种类：按信号产生的原理可分为半导体压敏电阻式、电容式、三线高灵敏度可变电阻式、膜盒传动可变电感式2.空气流量传感器种类：翼片（叶片）式、卡门旋涡式、热线式、热膜式前两种属于体积流量型（要考虑空气密度，需加上温度传感器），后两种属于质量流量型1）翼片（叶片）式2）热线式3）热膜式4）卡门旋涡式3.节气门体三、供油系统供油系统包含油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油压力脉动减振器、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器及油管。1.电动燃油泵电动汽油泵的安装位置主要有两种，即安装在供油管路中和安装在汽油箱内。但后者应用非常广泛，电动汽油泵通常用固定在油箱上的油泵支架垂直地悬挂在油箱内。其种类较多，有涡轮式电动汽油泵、滚柱式电动汽油泵、齿轮式电动汽油泵。1）涡轮式电动汽油泵由泵体、永磁式直流电动机和壳体三部分组成。另外还装有安全阀和单向阀。2）滚柱式电动汽油泵由壳体、圆柱形滚柱和转子等组成。五个滚柱在转子的槽内可径向滑动，转子与壳体存在一定的偏心2.燃油压力脉动减振器3.燃油压力调节器油压力调节器的功能是调节喷油压力。喷油器喷出的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的。由于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A和进气歧管真空度B的总和保持不变。4.喷油器多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上，并用输油管将其固定。多点喷油系统每缸有一个喷油器。英文称为multipointinjection.简称为MPI。

喷油器是电磁式的。当喷油器不工作时，针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住。当ECU的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上升起，燃油喷出。5.冷起动喷油器四、电控系统作用：ECU根据各个传感器送来的信号，控制燃油喷射和点火时刻。组成：电控系统由传感器、电控单元ECU、执行器三部分组成。还包含系统电源和连接导线。1.系统电源系统电源由继电器、蓄电池、点火开关等组成。2.传感器传感器包含：节气门位置传感器、进气温度传感器、进气压力传感器、空气流量传感器、冷却水温度传感器、曲轴位置传感器、爆燃传感器、氧传感器、车速传感器。1）节气门位置传感器包含线性式节气门位置传感器、开关式节气门位置传感器线性式节气门位置传感器开关式节气门位置传感器2）氧传感器在三元催化转化器的上游安装一个氧传感器，用来检测混合气的空燃比是浓还是稀，向ECU发出反馈信号，调节喷油量，将混合气空燃比控制在理论值附近，使三元催化转化器转换效率最高。这种控制方式称为闭环控制方式。只有采用EFI闭环控制系统，才能将空燃比控制在理论值附近，使三元催化转化器的净化效率最高。而化油器式发动机是无法实现此要求的。最常用的氧传感器是氧化锆（钛）式氧传感器。氧化锆传感器内侧通大气，外侧裸露在排气中。如果陶瓷体内侧大气中含氧量与陶瓷体外侧的含氧量不同时，在氧化锆内、外两侧极间就产生一个电压。当混合气稀时，氧化锆产生的电压低（接近于0V）。当混合气浓时，氧化锆元件产生的电压高（约1V）。在化学计量比附近，电压有突变，氧传感器起到一个浓、稀开关的作用。注意，在起动、加速、大负荷等需要较浓混合气的工况，仍需采用开环控制。3）进气温度传感器进气温度传感器用来检测进气管空气温度，常用热敏电阻式。4）冷却水温度传感器5）发动机转速与曲轴位置传感器转速传感器：用来测量发动机转速，以确定基本喷油量和基本点火提前角。曲轴位置传感器用来确定相对于每缸压缩上止点的喷油定时和点火定时，在顺序喷射发动机上还需要有判缸信号。二者一般做为一体。安装位置可在曲轴前端、飞轮上、凸轮轴前端、分电器内。分类：电磁、霍尔、光电感应式6）爆燃传感器爆震传感器安装在发动机缸体上，对四缸直列式发动机，它装在2缸和3缸之间；对V型发动机，每侧至少有一个爆震传感器。目前应用最多的是宽频带共振型压电式传感器。

通过检测缸体表面的震动信号，以判断发动机是否产生爆震。在发动机结构参数已确定的情况下，采用推迟点火提前角是消除爆震既有效又简单的措施之一。装有爆震传感器的发动机能检测爆震界限，通过电子控制单元将点火时刻调到接近爆震极限的位置，从而改善了发动机的性能。当发动机出现爆震时，ECU根据爆震程度，推迟点火时刻，爆震程度大的，不仅推迟的角度大，而且是先快后慢，直到爆震消失为止。为了保证良好的发动机性能，爆震消失后，又将点火提前角逐步加大，增加的速率也分为快、慢两种。当发动机再次出现爆震时，点火提前角再次推迟。通常点火提前角推迟的速率要大于点火提前角增加的速率。7）车速传感器车速传感器用来检测汽车行驶速度。类型：舌簧式、光电耦合式安装位置：组合仪表内舌簧式光电耦合式3.电子控制单元ECUECU即:ElectronicControlUnitECU的功用是采集和处理各种传感器的输入信号，根据发动机工作的要求（喷油脉宽、点火提前角等），进行控制决策的运算，并输出相应的控制信号。当前电控发动机中除了控制喷油外，还控制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气阀等，由于共用一个ECU对发动机进行综合控制，所以也被称为发动机管理系统。

1）控制喷油2）控制点火为了使发动机发出最大功率，应使最高燃烧压力出现在上止点后10°～15°左右，点火时刻用点火提前角来表示。它是指火花塞电极间跳火开始到活塞运行至上止点时这段时间内曲轴所转过的角度。点火过迟：使发动机功率下降，油耗增加。

点火过早：使功率下降，还容易产生爆震。发动机的最佳点火提前角，不仅要使发动机的动力性、经济性最佳，还应使有害排放物最少。最佳点火提前角的控制策略

起动期间:固定值

起动后：基本点火提前角的控制：由转速和负荷确定。点火提前角的修正：部分负荷工况根据冷却水温、进气温度和节气门位置等信号进行修正。满负荷工况要特别小心控制点火提前角，以免产生爆震。最大和最小提前角的控制：微处理器计算的点火提前角必须控制在一定范围内，否则发动机很难正常运转。3）废气再循环通常用EGR率表示EGR的控制量。它用进入气缸的混合气中废气的比例表示。EGR率与发动机动力性、经济性和排放性能有关。EGR率增加过大时，使燃烧速度太慢，燃烧变得不稳定，失火率增加，使HC也会增加；EGR率过小，NOx排放达不到法规要求，易产生爆震，发动机过热等现象。因此EGR率必须根据发动机工况要求进行控制。EGR控制系统中，EGR阀是关键部件。不同的EGR率是通过EGR阀的调节来实现的。电控发动机中广泛采用电子控制EGR阀方法。直线型EGR阀是由ECU控制针阀位置，调节从排气进入进气歧管孔口的大小，精确地控制EGR率。EGR工作期间通过监测针阀位置反馈信号控制针阀位置。并根据冷却水温度、节气门位置和进气流量控制EGR针阀的位置。试验结果说明：当EGR率小于10%时，燃油消耗量基本上不增加，当EGR率大于20%时，发动机燃烧不稳定，工作粗暴，HC排放物将增加10%。因此通常将EGR率控制在10%～20%范围内较合适。随着负荷增加EGR率允许值也增加：怠速和低负荷时，NOx排放浓度低，为了保证稳定燃烧，不进行EGR。只有热态下进行EGR。发动机温度低时，NOx排放浓度也较低，为了保证正常燃烧，冷机时不进EGR。大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，此时混合气较浓，NOx排放生成物较少，可不进行EGR或减少EGR率废气再循环量对NOx排放和油耗的影响还受到空燃比、点火提前角等因素的影响。因此在EGR率进行控制时，同时对点火等进行综合控制，就能得到较好的发动机性能。4）活性碳罐蒸发污染控制装置为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物和节约燃料。4.执行器执行器主要有：喷油器、冷起动喷油器、点火控制器、怠速控制阀（步进电机）、活性碳罐电磁阀、汽油泵继电器、EGR阀（废气再循环控制阀）。9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。3月-253月-25Wednesday,March26,202510、人的志向通常和他们的能力成正比例。15:57:4315:57:4315:573/26/20253:57:43PM11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。3月-2515:57:4315:57Mar-2526-Mar-2512、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。15:57:4315:57:4315:57Wednesday,March26