第六章續(xù) 汽油機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)

第六章續(xù)汽油機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院第一頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子控制燃油噴射（EFI）系統(tǒng)已經(jīng)取代傳統(tǒng)化油器供給系統(tǒng)，它利用多種傳感器檢測發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)的判定計(jì)算，在各種工況下為發(fā)動(dòng)機(jī)提供合適的空燃比，可有效改善和提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能、排放性能。第二頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院

1、概述

一、汽油噴射的基本概念

汽油噴射是用噴油器將一定數(shù)量和壓力的汽油直接噴射到氣缸或進(jìn)氣歧管中，與進(jìn)入的空氣混合而形成可燃混合氣。

二、汽油噴射系統(tǒng)發(fā)展概況

汽油噴射技術(shù)始于20世紀(jì)30年代，最初用于飛機(jī)上，50年代開始用于汽車上；目前，轎車基本裝配了汽油噴射系統(tǒng)。

第三頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院三、汽油噴射優(yōu)點(diǎn)1、使發(fā)動(dòng)機(jī)在任何工況下都處于最佳工作狀態(tài)，對(duì)過渡工況能動(dòng)態(tài)控制；2、進(jìn)氣系統(tǒng)沒有喉管，減小了進(jìn)氣阻力，不需要對(duì)進(jìn)氣管加熱來促進(jìn)燃油蒸發(fā),提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率；3、使各缸可燃混合氣分配更加均勻；4、冷起動(dòng)性和加速性能較好，過渡圓滑；5、由于進(jìn)氣溫度低，爆燃得到控制，從而可提高壓縮比，提高熱效率；可節(jié)省燃油、并減少廢氣中的有害成分。第四頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院氣門噴油器輸油管進(jìn)氣支管四、電控燃油噴射系統(tǒng)的分類1、按噴射器安裝位置分每一個(gè)氣缸有一個(gè)噴油器。（1）多點(diǎn)噴射MPI

汽油機(jī)噴射系統(tǒng)按噴射控制裝置可分為機(jī)械式（機(jī)電式）和電控式兩種。機(jī)械式燃油的計(jì)量是通過機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，電控式燃料的計(jì)量是由電控單元（ECU）與電磁噴油器實(shí)現(xiàn)的。其中電控式燃油噴油系統(tǒng)可分為：第五頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院調(diào)壓器噴油器節(jié)氣門體位置傳感器節(jié)氣門（2）單點(diǎn)噴射SPI幾個(gè)缸共用一個(gè)噴油器，又稱節(jié)氣門體噴射TBI。將燃料直接噴入氣缸內(nèi)，需較高的噴射壓力。（3）氣缸內(nèi)噴射第六頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院2、按空氣流量測量方法來分類（1）間接測量：a）是根據(jù)進(jìn)氣管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算吸入空氣量并計(jì)算燃油流量的速度密度控制方式。b)根據(jù)節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算吸入空氣量并計(jì)算燃油流量的節(jié)流速度控制方式。（2）直接測量：直接測量空氣質(zhì)量流量計(jì)算燃油流量的質(zhì)量流量控制方式。第七頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院（2）閉環(huán)控制傳感器電子控制單元執(zhí)行器發(fā)動(dòng)機(jī)開環(huán)控制氧傳感器閉環(huán)控制3、按控制方式來分（1）開環(huán)控制4、按噴射方式來分類：分為連續(xù)噴射和間歇噴射

連續(xù)噴射：無需考慮發(fā)動(dòng)機(jī)工作順序，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，多用于機(jī)械式或機(jī)電結(jié)合式燃油噴射式系統(tǒng)中。

間歇噴射：也叫脈沖噴射，控制精度較高，被現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用。按噴油時(shí)序又可細(xì)分為：（1）同時(shí)噴射（2）分組噴射（3）順序噴射第八頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院五、幾種電子控制燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(1)D型電控汽油噴射系統(tǒng)：速度密度控制方式根據(jù)進(jìn)氣管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算每次循環(huán)空氣量，再計(jì)算出需要噴射的燃料量，控制噴油器工作。（見書圖6－18）(2)L型電控汽油噴射系統(tǒng)：質(zhì)量流量控制方式根據(jù)空氣流量計(jì)直接測量進(jìn)氣支管的空氣量，并和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算出需要噴射的燃料量，控制噴油器工作。由于空氣量為直接測量，所以測量精度高于D型。（見書圖6－19）(3)Mono系統(tǒng)：節(jié)氣門轉(zhuǎn)角與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（A/R）控制方式是一種低壓中央噴射系統(tǒng)，即單點(diǎn)噴射系統(tǒng)，在原來安裝化油器的部位僅用一只電磁噴油器進(jìn)行集中噴射。（見書圖6－20）第九頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院電控噴射工作演示第十頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院2、電子控制汽油噴射系統(tǒng)的組成一、基本組成(電控多點(diǎn)汽油噴射)1、燃油供給系統(tǒng)功用：向氣缸內(nèi)供給燃燒時(shí)所需一定量的燃油。組成：燃油泵、燃油濾清器、油壓調(diào)節(jié)器、噴油器。汽油泵回油管汽油濾清器油壓調(diào)節(jié)器輸油管路噴油器第十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院2、空氣供給系統(tǒng)功用：為發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣的形成提供必要的空氣，并測量和控制空氣量，并完成與ECU之間的信息傳遞。組成：空氣流量計(jì)或進(jìn)氣支管絕對(duì)壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、進(jìn)氣支管、空氣閥及空氣濾清器等。節(jié)氣門體空氣濾清器空氣流量計(jì)怠速控制閥（ISC）電子控制單元空氣閥（暖機(jī)時(shí)用）第十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院3、電子控制系統(tǒng)

電控單元：接受來自各個(gè)傳感器傳來的信號(hào)，并完成對(duì)這些信息的處理和發(fā)出指令控制執(zhí)行器的動(dòng)作。組成：各種傳感器：把各種反映發(fā)動(dòng)機(jī)工況和汽車運(yùn)行狀況的參數(shù)（非電量參數(shù)）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)（電壓或電流）提供給電控單元，使電控單元正確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)或汽車運(yùn)行。

執(zhí)行器：用來完成電控單元發(fā)出的各種指令，是電控單元指令的執(zhí)行者。第十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院傳感器執(zhí)行器匡圖：電控單元第十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院一、電動(dòng)燃油泵滾柱式電動(dòng)燃油泵－內(nèi)裝式電刷電樞磁極滾柱泵泵殼單向閥卸壓閥濾網(wǎng)泵蓋組成：油泵電機(jī)、滾柱泵、單向閥、卸壓閥、外殼、泵蓋及濾網(wǎng)等。作用：供給各噴油器及冷起動(dòng)噴油器所需要的燃油。3、電子控制汽油噴射系統(tǒng)主要元件結(jié)構(gòu)及工作原理分外裝式燃油泵和內(nèi)裝式燃油泵第十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院二、燃油壓力調(diào)節(jié)器及脈動(dòng)阻尼器進(jìn)油口回油口閥門閥支承膜片彈簧接進(jìn)氣支管燃油壓力調(diào)節(jié)器作用：調(diào)節(jié)噴油器的燃油壓力，使燃油壓力與進(jìn)氣管壓力之差保持常數(shù)，使噴油器的燃油噴射量唯一地取決于噴油器的開啟時(shí)間，這樣電控單元只需通過控制噴油器的開啟時(shí)間就可以達(dá)到精確控制噴油器噴油量的目的。燃油壓力脈動(dòng)阻尼器作用：減弱燃油總管中的壓力脈動(dòng)波，有效提高噴油器的噴油精度及降低噪聲。裝在燃油總管上或轉(zhuǎn)子式電動(dòng)燃油泵上。渦流式燃油泵由于泵油時(shí)壓力脈動(dòng)很小，一般就不用脈動(dòng)阻尼器。燃油壓力調(diào)節(jié)器第十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院三、噴油器作用：在恒定壓力下定時(shí)、定量地噴油并使之霧化。

電插頭電磁線圈濾網(wǎng)銜鐵針閥結(jié)構(gòu)：冷起動(dòng)噴油器：安裝在進(jìn)氣總管中央部位，在冷起動(dòng)時(shí)噴油，加濃混合氣，以改善冷機(jī)起動(dòng)性能。第十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院四、傳感器

第十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院1、空氣流量傳感器作用：將空氣流量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送給電控單元，該信號(hào)作為決定噴油量的基本信號(hào)之一。（1）葉板式空氣流量計(jì)補(bǔ)償擋板緩沖室彈簧翼片溫度傳感器旁通氣道封口調(diào)節(jié)螺釘電位計(jì)測量板打開的角度隨進(jìn)氣量大小而變化,帶動(dòng)電位計(jì)使其電阻值變化，實(shí)現(xiàn)空氣流量與電壓之間成反比關(guān)系。第十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院（2）熱線式空氣流量傳感器原理：把通一定值電流加熱的鉑絲置于空氣流中，流速大時(shí)鉑絲溫度低，電阻小，鉑絲兩端電壓低；反之，流速小，電壓高。流速與電壓成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。鉑絲成為惠斯頓電橋中的一個(gè)臂，送出電壓信號(hào)?？刂齐娐窡崮囟葌鞲衅鞣雷o(hù)網(wǎng)A：集成電路；RH：熱線電阻RK：溫度補(bǔ)償電阻RA：精密電阻RB：電橋電阻第二十頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院2、進(jìn)氣管絕對(duì)壓力傳感器半導(dǎo)體壓敏電阻式：由硅片、集成電路和真空室組成。原理：壓力變化，硅片變形，應(yīng)變電阻阻值變化，電橋輸出電壓變化。

作用：依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況，測出進(jìn)氣歧管中絕對(duì)壓力的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，與轉(zhuǎn)速信號(hào)一起送到ECU，作為確定基本噴油量的依據(jù)。

第二十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院3、轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器（點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器）（1）磁電式傳感器磁電式傳感器觸發(fā)輪氣缸識(shí)別槽輸出信號(hào)

當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)子信號(hào)盤通常安裝在曲軸或凸輪軸上，也可安裝在分電器內(nèi)。第二十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院（2）霍爾效應(yīng)式傳感器永久磁鐵霍爾元件觸發(fā)輪

當(dāng)觸發(fā)葉輪上的葉片進(jìn)入永久磁鐵與霍爾元件之間時(shí)，磁場被葉片旁路，不產(chǎn)生霍爾電壓；當(dāng)缺口部分進(jìn)入磁鐵與霍爾元件之間時(shí)，磁力線進(jìn)入霍爾元件，傳感器輸出電壓信號(hào)。第二十三頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院

信號(hào)盤隨分電器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生透光和遮光交替變化。當(dāng)發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時(shí)，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當(dāng)發(fā)光二極管光束被擋住時(shí)，光敏二極管電壓為0。（3）光電式傳感器發(fā)光管分火頭密封蓋信號(hào)盤電路光敏二極管輸出信號(hào)光敏二極管發(fā)光二極管遮光盤第二十四頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院4、溫度傳感器（冷卻液傳感器、空氣傳感器）熱敏電阻電插頭5、節(jié)氣門位置傳感器（線性輸出節(jié)氣門位置傳感器）：作用：用來檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門的開度和加速、減速信號(hào)。反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀態(tài)。原理：利用滑動(dòng)阻值的變化，測得與節(jié)氣門開度相對(duì)應(yīng)的輸出電壓，及怠速、全負(fù)荷觸點(diǎn)的開閉。第二十五頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院6、氧傳感器

為了使裝有三元催化轉(zhuǎn)換器的發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最佳排氣凈化性能，必須把混合氣的空燃比保持在理論空燃比附近很窄的范圍。氧傳感器安裝在排氣管內(nèi)，檢測排氣中氧的含量。最常用的氧傳感器是二氧化鋯和二氧化鈦傳感器。氧傳感器的作用是檢測排氣中氧的濃度并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)反饋ECU，由ECU根據(jù)廢氣中的含氧量，對(duì)噴油量進(jìn)行修正。7、空燃比傳感器

空燃比傳感器與氧傳感器相似，采用了二氧化鋯固體電解質(zhì)來測定排放氣體中的氧濃度，用以檢測空燃比。其特點(diǎn)是在超稀薄燃燒區(qū)域進(jìn)行空燃比反饋控制，與氧化催化劑并用，目的是為了節(jié)省燃油。第二十六頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院8、爆震傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體上，檢測發(fā)動(dòng)機(jī)的爆震狀況。通過檢測缸體表面的震動(dòng)信號(hào)，以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否產(chǎn)生爆震。9、車速傳感器用于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速及汽車加速、減速時(shí)空燃比的控制。10、起動(dòng)及空擋開關(guān)信號(hào)用來判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于起動(dòng)狀態(tài)。第二十七頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院五、電控單元（ECU）

ECUCPU：中央處理器ROM：只讀存儲(chǔ)器PRAM：可編程的只讀存儲(chǔ)器RAM：運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器I/O：輸入/輸出接口第二十八頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院六、執(zhí)行器

（指電控噴油器等）第二十九頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院EGR閥（廢氣再循環(huán)控制）：根據(jù)冷卻水溫度、節(jié)氣門位置和進(jìn)氣流量控制EGR針閥的位置，調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的混合氣中廢氣的比例，精確地控制EGR率，從而改善NOx排放和發(fā)動(dòng)機(jī)性能。碳罐：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況通過電磁閥控制真空度的通或斷達(dá)到燃油蒸汽的控制，從而減少燃油箱燃油蒸汽逸出和節(jié)約燃料。

第三十頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院七、電控噴射工作演示第三十一頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院

5幾種車型電子控制汽油噴射系統(tǒng)

一、上海桑塔納2000轎車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制汽油噴射系統(tǒng)

油箱汽油泵濾清器壓力調(diào)節(jié)器電控單元冷起動(dòng)閥節(jié)氣門開關(guān)怠速調(diào)整螺釘節(jié)氣門空氣流量傳感器輔助空氣閥油壓調(diào)節(jié)器噴油器燃油分配器空氣溫度傳感器氧傳感器曲軸轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)速傳感器第三十二頁，共三十五頁，2022年，8月28日南昌大學(xué)機(jī)電學(xué)院二、上海-通用別克轎車電