《汽車拖拉機(jī)學(xué) 第2版》(中文電子課件)第六章 汽油機(jī)供油系統(tǒng)

汽車拖拉機(jī)學(xué)2024/7/2《汽車拖拉機(jī)學(xué)》課件第六章汽油機(jī)供油系統(tǒng)第六章汽油機(jī)供油系統(tǒng)第一節(jié)汽油機(jī)可燃混合氣的形成與燃燒第二節(jié)化油器式供油系統(tǒng)第三節(jié)電控汽油噴射系統(tǒng)第四節(jié)缸內(nèi)直噴系統(tǒng)《汽車拖拉機(jī)學(xué)》課件2024/7/21第六章的教學(xué)內(nèi)容電控汽油噴射系統(tǒng)缸內(nèi)直噴供油系統(tǒng)的組成缸內(nèi)直噴供油系統(tǒng)的供油原理第六章的重點(diǎn)、難點(diǎn)掌握缸外噴油控制原理掌握缸內(nèi)直噴控制原理第六章的教學(xué)要求1.汽油機(jī)混合氣燃燒原理與實(shí)踐2.缸外噴油控制原理與實(shí)踐3.缸內(nèi)直噴控制原理與實(shí)踐第六章的課程思政融入點(diǎn)專業(yè)與社會(huì)科技發(fā)展科學(xué)精神科技發(fā)展國(guó)之重器科技素養(yǎng)第六章的課程思政的育人目標(biāo)第六章的“耕讀教育”思政點(diǎn)映射表課程耕讀教育要點(diǎn)耕讀教育映射與融入點(diǎn)教育方法與載體途徑耕讀育人預(yù)期成效汽油機(jī)混合氣燃燒原理與實(shí)踐1.空燃比為何要變化？其變化機(jī)理是什么？2.空燃比的脈譜圖是如何獲得的？3.為何汽油機(jī)燃燒容易爆燃？信息化載體、參觀體驗(yàn)、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT專業(yè)能力創(chuàng)新意識(shí)科技發(fā)展缸外噴油控制原理與實(shí)踐1.為何缸外噴油取代了化油器供油？2.缸外噴油控制系統(tǒng)的核心技術(shù)是什么？3.缸外噴油控制系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)各缸供油量精準(zhǔn)控制的？信息化載體、參觀體驗(yàn)、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT專業(yè)與社會(huì)科技發(fā)展科學(xué)精神缸內(nèi)直噴控制原理與實(shí)踐1.為何缸內(nèi)直噴正在逐漸取代缸外噴油？2.缸內(nèi)直噴控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是什么？3.缸內(nèi)直噴控制系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)各缸供油量、供油時(shí)刻精準(zhǔn)控制的？4.為何缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)可采用稀薄燃燒技術(shù)？是如何降低油耗的？信息化載體、參觀體驗(yàn)、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科技發(fā)展國(guó)之重器科學(xué)精神科技素養(yǎng)7

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第一節(jié)汽油機(jī)可燃混合氣的形成與燃燒8

汽油機(jī)供油系統(tǒng)的功用是：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)各工況的不同要求，供給發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸一定濃度和數(shù)量的可燃混合氣，并把發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒做功行程后產(chǎn)生的廢氣排到大氣中。

根據(jù)汽油的供給方式不同，汽油機(jī)供油系統(tǒng)可分為化油器式和電控噴射式，電控噴射式又分為進(jìn)氣管噴射（包括多點(diǎn)噴射和單點(diǎn)噴射）和缸內(nèi)噴射。

迄今為止，汽油機(jī)供油方式的發(fā)展歷時(shí)3個(gè)階段。傳統(tǒng)化油器式和進(jìn)氣道噴射式（PFI）都是在氣缸外形成混合氣，然后進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒，而缸內(nèi)直噴（GDI）則將汽油直接噴入到氣缸內(nèi)，利用缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)、燃油噴射霧化、燃燒室表面引導(dǎo)形成混合氣后進(jìn)行燃燒。下表比較了這三代汽油機(jī)供油方式的工作方式及優(yōu)缺點(diǎn)。2024/7/29

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2024/7/211一、燃料

在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，除了汽油之外，還可以使用壓縮天然氣、液化石油氣、氫氣、醇類等燃料。1.汽油（1）車用汽油的使用性能

通常將餾程在30℃～220℃范圍內(nèi)、含有適當(dāng)添加劑的精制石油餾分稱為汽油。根據(jù)其用途和品質(zhì)的不同，汽油可分為航空汽油、車用汽油、工業(yè)汽油和溶劑汽油。習(xí)慣上將車用汽油簡(jiǎn)稱為汽油。

汽油性能的好壞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和使用壽命有很大的影響。車用汽油應(yīng)具有良好的抗爆性、適宜的蒸發(fā)性、良好的氧化安定性、無腐蝕、無污染、不含機(jī)械雜質(zhì)和水分等。2024/7/2

第一節(jié)汽油機(jī)可燃混合氣的形成與燃燒12

①抗爆性。汽油的抗爆性是指汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒時(shí)抵抗產(chǎn)生爆燃的能力。②蒸發(fā)性。汽油由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的性質(zhì)稱為汽油的蒸發(fā)性。③氧化安定性。汽油抵抗大氣或氧氣的作用而保持其性質(zhì)不發(fā)生長(zhǎng)久性變化的能力稱為氧化安定性。汽油氧化安定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是實(shí)際膠質(zhì)和誘導(dǎo)期。2024/7/213

汽油蒸發(fā)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)是餾程和飽和蒸汽壓。④清凈性。汽油噴射式汽油機(jī)最常發(fā)生的問題是在進(jìn)氣系統(tǒng)和噴油器上產(chǎn)生沉淀，其主要原因是汽油中不穩(wěn)定的化合物，例如不飽和烯烴和二烯烴，以及添加劑帶入的低分子量化合物等。為了保持進(jìn)氣系統(tǒng)的清潔，充分發(fā)揮汽油噴射的優(yōu)點(diǎn)，可向汽油中加入汽油清凈劑。它是一種具有清凈、分散、抗氧、破乳和防銹性能的多功能復(fù)合添加劑，一般是聚烯胺和聚醚胺類化合物。清凈劑通過其抗氧化和表面活性作用，可以清除噴嘴、進(jìn)氣門上的積炭，使這些部件保持清潔，油路暢通。2024/7/214

（2）車用汽油的規(guī)格

按照GB17930-2016（車用汽油）的規(guī)定，車用汽油（Ⅳ）根據(jù)研究法辛烷值分為90號(hào)、93號(hào)和97號(hào)3個(gè)牌號(hào)；車用汽油（Ⅴ）、車用汽油（Ⅵ）根據(jù)研究法辛烷值分為89號(hào)、92號(hào)、95號(hào)和98號(hào)4個(gè)牌號(hào)。車用汽油的質(zhì)量指標(biāo)可參閱GB17930—2016。2.壓縮天然氣（CNG）

CNG是壓縮天然氣（CompressedNaturalGas）的縮寫，它的主要成分是甲烷（所占體積分?jǐn)?shù)在85％～97％）。它是把天然氣加壓后裝在高壓氣瓶中放在車上，相當(dāng)于普通汽車的燃油箱，氣瓶中的壓力一般為21kPa。2024/7/215

天然氣的低熱值（50.05MJ/kg）和辛烷值（RON130）均比汽油（低熱值為43.49MJ/kg，辛烷值RON100）高，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的代用燃料，除能保持原發(fā)動(dòng)機(jī)的功率外，還有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。以天然氣和柴油作燃料的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，一般以柴油機(jī)作為基礎(chǔ)，當(dāng)用氣體燃料時(shí)，柴油就起引燃作用。天然氣是一種比較潔凈的能源，排放低，燃油經(jīng)濟(jì)性好，使用安全，輸送和使用比較方便。

天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，價(jià)格低、使用安全、熱值高、潔凈。3.液化石油氣（LPG）

LPG是液化石油氣（LiquefiedPetroleumGas）的縮寫，是煉油廠的副產(chǎn)品，與汽油相比其價(jià)格便宜。液化石油氣的主要成分是丙烷和丁烷，另外含有少量的丙烯和丁烯及其他烴類物質(zhì)。2024/7/216

液化石油氣的特點(diǎn)與天然氣相似，如辛烷值高（RON111.5）、低熱值高（低熱值為46.4MJ/kg）、著火溫度高（丙烷自燃點(diǎn)為470℃，丁烷自燃點(diǎn)為365℃）、容易與空氣混合、排放低等。它在加壓下常以液態(tài)儲(chǔ)存。

液化石油氣本身是無色無味的，但是因?yàn)樗坏┬孤┖蟛灰讛U(kuò)散，為了確保使用安全，一般在液化石油氣中添加臭味劑，如果發(fā)生泄漏，容易覺察，以便及時(shí)采取消防措施。

液化石油氣中的丁二烯對(duì)橡膠有較強(qiáng)的腐蝕作用，因此液化石油氣的儲(chǔ)存、輸送、減壓等設(shè)備中的膜片、密封圈和軟管等需采用耐腐蝕的橡膠。2024/7/217

4.氫氣

通過將水分解成氫和氧，可以得到足夠的氫氣。氫氣作為燃料具有很多優(yōu)點(diǎn)，它燃燒后變成水，不會(huì)產(chǎn)生煙霧和有害氣體.是最清潔的燃料之一。氫氣辛烷值高、自燃溫度高（585℃）、易與空氣混合且分配均勻.因此發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率高，燃料經(jīng)濟(jì)性好。氫氣是汽車最有發(fā)展前途的代用燃料之一。

寶馬7系轎車為氫動(dòng)力汽車。該車裝用的6.0L、V12發(fā)動(dòng)機(jī)既可使用汽油，也可使用液態(tài)氫。該車除裝有一個(gè)容量為74L的汽油箱外，還配有一個(gè)可容納8kg液態(tài)氫的燃料罐。2024/7/218

5.醇類燃料

醇類燃料包括甲醇和乙醇。甲醇是通過煤或天然氣制成的產(chǎn)品，性能與天然氣相似，在不對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造的前提下，可以使用甲醇與汽油混合燃料。乙醇是從玉米、小麥、甘蔗等農(nóng)作物中經(jīng)過發(fā)酵提煉而成的。

醇類燃料具有辛烷值高（甲醇RON112、乙醇RON111）、汽化潛熱大（甲醇l101MJ/kg、乙醇862MJ/kg）、低熱值低、蒸汽壓和沸點(diǎn)低、著火極限寬和燃燒速度快等特點(diǎn)。

醇類燃料燃燒時(shí)，排放污染物較少，是一種環(huán)保和清潔的燃料，也是較為理想的代用燃料。2024/7/219二、可燃混合氣成分的表示方法

可燃混合氣是指燃料經(jīng)過霧化、蒸發(fā)并與空氣按一定比例混合的混合物。可燃混合氣中汽油的含量稱為可燃混合氣濃度?？扇蓟旌蠚獾臐舛韧ǔＳ每杖急群瓦^量空氣系數(shù)表示。1.空燃比

將實(shí)際吸入發(fā)動(dòng)機(jī)中空氣的質(zhì)量與燃料質(zhì)量的比值稱為空燃比，用符號(hào)λ表示（多為歐美國(guó)家采用），空燃比亦即燃燒1kg燃料實(shí)際供給的空氣量。

理論上，1kg汽油完全燃燒需14.7kg空氣，故對(duì)汽油機(jī)而言，將空燃比為14.7的可燃混合氣稱為理論混合氣。若空燃比小于14.7則說明汽油有余，稱為濃混合氣；若空燃比大于14.7則說明空氣有余，稱為稀混合氣。2024/7/2第一節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)特點(diǎn)與方式20

2.過量空氣系數(shù)

將燃燒1kg燃料實(shí)際供給的空氣質(zhì)量與理論上1kg燃料完全燃燒所需的空氣質(zhì)量之比稱為過量空氣系數(shù)，用符號(hào)α表示（α為我國(guó)及前蘇聯(lián)等國(guó)采用）。

根據(jù)上述定義，α=1的可燃混合氣為理論可燃混合氣，α<1的為濃可燃混合氣，α>1的則為稀可燃混合氣。

α與數(shù)值對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示。2024/7/221三、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)各工況對(duì)可燃混合氣濃度的要求

發(fā)動(dòng)機(jī)工況是發(fā)動(dòng)機(jī)工作情況的簡(jiǎn)稱。汽車在行駛過程中的載荷、車速、路況等經(jīng)常變化。因此，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)有以下特點(diǎn)：①工況變化范圍大，負(fù)荷可從0變到100％，轉(zhuǎn)速可從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速變化到最高轉(zhuǎn)速；②在汽車行駛的大部分時(shí)間內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)在中等負(fù)荷下工作。

車用汽油機(jī)在不同工況下對(duì)可燃混合氣的濃度有不同的要求，分述如下。2024/7/222

1.冷啟動(dòng)

汽油機(jī)在冷啟動(dòng)時(shí)，因溫度低，汽油不容易蒸發(fā)汽化，再加上啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速低（50～100r/min），空氣流過進(jìn)氣通道的速度很低，汽油霧化不良，致使進(jìn)入氣缸的混合氣中汽油蒸汽太少，混合氣過稀，不能著火燃燒。為使汽油機(jī)能夠順利啟動(dòng)，要求供給α為0.2～0.6的濃混合氣，以使進(jìn)入氣缸的混合氣在火焰?zhèn)鞑ソ缦拗畠?nèi)。2024/7/223

2.怠速

怠速是指汽油機(jī)對(duì)外無功率輸出的工況。這時(shí)可燃混合氣燃燒后對(duì)活塞所作的功全部用來克服汽油機(jī)內(nèi)部的阻力，使汽油機(jī)以低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。目前，汽油機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速為700～900r/min。在怠速工況，節(jié)氣門接近關(guān)閉，吸入氣缸內(nèi)的混合氣數(shù)量很少。在這種情況下，氣缸內(nèi)的殘余廢氣量相對(duì)增多，混合氣被廢氣嚴(yán)重稀釋，使燃燒速度降低甚至熄火。為此，要求供給α為0.6～0.8的濃混合氣，以補(bǔ)償廢氣的稀釋作用。2024/7/224

3.小負(fù)荷

小負(fù)荷工況時(shí)，節(jié)氣門開度在25％以內(nèi)。隨著進(jìn)入氣缸內(nèi)的混合氣數(shù)量的增多，汽油霧化和蒸發(fā)的條件有所改善，殘余廢氣對(duì)混合氣的稀釋作用相對(duì)減弱。因此，應(yīng)該供給α為0.7～0.9的混合氣。雖然，比怠速工況供給的混合氣稍稀，但仍為濃混合氣，這是為了保證汽油機(jī)小負(fù)荷工況的穩(wěn)定性，如圖中曲線3的小負(fù)荷段所示。2024/7/225

4.中等負(fù)荷

中等負(fù)荷工況節(jié)氣門的開度在25％～85％范圍內(nèi)。汽油機(jī)大部分時(shí)間在中等負(fù)荷下工作，因此應(yīng)該供給α為1.05～1.15的經(jīng)濟(jì)混合氣，以保證汽油機(jī)有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。從小負(fù)荷到中等負(fù)荷，隨著負(fù)荷的增加，節(jié)氣門逐漸開大，混合氣逐漸變稀，如上圖曲線3的中負(fù)荷段所示。5.大負(fù)荷和全負(fù)荷

汽油機(jī)在大負(fù)荷或全負(fù)荷工作時(shí)，節(jié)氣門接近或達(dá)到全開位置。這時(shí)需要汽油機(jī)發(fā)出最大功率以克服較大的外界阻力或加速行駛。為此應(yīng)該供給α為0.85～0.95的功率混合氣。從中等負(fù)荷轉(zhuǎn)入大負(fù)荷時(shí)，混合氣由經(jīng)濟(jì)混合比加濃到功率混合比，如上圖中曲線3的大負(fù)荷段所示。2024/7/226

6.加速

汽車在行駛過程中，有時(shí)需要在短時(shí)間內(nèi)迅速提高車速。為此，駕駛?cè)艘筒燃铀偬ぐ?，使?jié)氣門突然開大，以期迅速增加汽油機(jī)功率。這時(shí)雖然空氣流量迅速增加，但是由于汽油的密度比空氣密度大得多，即汽油的流動(dòng)慣性遠(yuǎn)大于空氣的流動(dòng)慣性，致使汽油流量的增加比空氣流量的增加滯后一段時(shí)間。另外，節(jié)氣門開大，進(jìn)氣歧管的壓力增加，不利于汽油的蒸發(fā)汽化。因此，在節(jié)氣門突然開大時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)混合氣瞬時(shí)變稀的現(xiàn)象。這不僅不能使汽油機(jī)功率增加、汽車加速，反而有可能造成汽油機(jī)熄火。為了避免發(fā)生此種現(xiàn)象，保證汽車有良好的加速性能，在節(jié)氣門突然開大、空氣流量迅速增加的同時(shí)，由供油系統(tǒng)中附設(shè)的特殊裝置瞬時(shí)陜速地供給一定數(shù)量的汽油，使變稀的混合氣得到重新加濃。2024/7/227

綜上所述，對(duì)于經(jīng)常在中等負(fù)荷下工作的汽油機(jī)，為了保持其正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，從小負(fù)荷到中等負(fù)荷要求供油系統(tǒng)能隨著負(fù)荷的增加，供給由濃逐漸變稀的混合氣，直到供給經(jīng)濟(jì)混合氣，以保證汽油機(jī)工作的經(jīng)濟(jì)性。從大負(fù)荷到全負(fù)荷階段，又要求混合氣由稀變濃，最后加濃到功率混合氣，以保證汽油機(jī)發(fā)出最大功率。2024/7/228四、汽油機(jī)可燃混合氣的燃燒

1.正常燃燒

通常通過測(cè)取燃燒過程的展開示功圖來研究汽油機(jī)燃燒過程。汽油機(jī)典型的展開示功圖如圖所示。為研究方便，按缸內(nèi)壓力變化特點(diǎn)，一般將燃燒過程分成3個(gè)階段，分別稱為滯燃期、急燃期和后燃期。2024/7/229

2.不規(guī)則燃燒

汽油機(jī)不規(guī)則燃燒是指在穩(wěn)定正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，各循環(huán)之間的燃燒變動(dòng)和各氣缸之間的燃燒差異。這是汽油機(jī)燃燒過程的一大特征。（1）循環(huán)間的燃燒變動(dòng)

火花塞附近混合氣的濃度和氣體紊流性質(zhì)、程度在各循環(huán)之間均有差異，致使火焰中心形成的時(shí)間不同，即由有效著火時(shí)間變動(dòng)而引起缸內(nèi)壓力隨循環(huán)而產(chǎn)生的變化。循環(huán)間燃燒變化較大，是不應(yīng)忽視的，低負(fù)荷時(shí)情況還要嚴(yán)重。這種循環(huán)間的燃燒變動(dòng)使汽油機(jī)空燃比和點(diǎn)火提前角調(diào)整對(duì)每一循環(huán)都不可能處于最佳狀態(tài)，因而油耗上升，功率下降，不正常燃燒傾向增加，整個(gè)汽油機(jī)性能下降。2024/7/230

（2）各缸間燃燒差異

汽油機(jī)主要采用預(yù)混混合氣燃燒的方式，故混合氣成分對(duì)燃燒有很大的影響。由于缸外混合，在汽油機(jī)進(jìn)氣管內(nèi)存在著空氣、燃料蒸汽、各種比例的混合氣、大小不一的霧化油粒以及沉積在進(jìn)氣管壁上厚薄不同的油膜，情況非常復(fù)雜，要想讓它們均勻分配到各個(gè)氣缸是很困難的。另外，各缸進(jìn)氣歧管的差別、各缸間進(jìn)氣重疊引起的干涉等現(xiàn)象，導(dǎo)致各缸進(jìn)氣量、進(jìn)氣速度以及氣流的紊流狀態(tài)等不能完全一致。因此，在多缸汽油機(jī)上，各缸混合氣成分存在差異，以化油器供油的汽油機(jī)，這種現(xiàn)象尤為嚴(yán)重。2024/7/231

2024/7/2第二節(jié)化油器式供油系統(tǒng)32一、化油器的基本構(gòu)造

化油器是早期汽油機(jī)上普遍采用的一種燃油汽化裝置，在汽車上使用了100多年，是一個(gè)重大發(fā)明，但隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，其在大中型汽油機(jī)上的應(yīng)用已被更為經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的電子控制燃油噴射系統(tǒng)所取代，至20世紀(jì)末，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)已基本不再采用化油器式供油系統(tǒng)。但由于其具有價(jià)格低廉、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，化油器在小型汽油機(jī)上仍然被廣泛應(yīng)用，如摩托車、噴霧劑、割草機(jī)以及各類模型的動(dòng)力機(jī)上。

化油器的基本構(gòu)造（可稱為簡(jiǎn)單化油器）包括浮子室、噴管、喉管和節(jié)氣門四個(gè)主要部分。由輸油泵供給的汽油首先流入浮子室。浮子室中裝有浮子和針閥，利用浮子隨油面的升降來自動(dòng)開閉針閥處的進(jìn)油孔，保持浮子室中的油面穩(wěn)定。浮子室上部有孔與大氣相通，使油面上的壓力為大氣壓。2024/7/233

浮子室下部有量孔與噴管相連。量孔是一個(gè)內(nèi)孔尺寸和形狀制造得十分精確的零件，用它來控制汽油的流量。汽油機(jī)不工作時(shí)，噴管內(nèi)的油面與浮子室內(nèi)的油面等高。為了防止汽油從噴管口溢出，噴管出口一般高出油面2～5mm。喉管是進(jìn)氣道中一段通道面積沿軸向位置變化的短管。截面積最小處稱為喉部，噴管口就裝在這。喉管的作用是增加流過其中的空氣流速，在噴管出口處造成一定的真空度，將汽油從浮子室吸出。節(jié)氣門裝在化油器與進(jìn)氣歧管連接處附近，利用其開度變化來調(diào)節(jié)進(jìn)入氣缸的可燃混合氣量。2024/7/234二、化油器式供油系統(tǒng)的工作過程

化油器的基本工作原理是利用喉管處進(jìn)氣氣流真空度引射汽油的方法形成工況需要的混合氣濃度。

在進(jìn)氣沖程中，氣缸內(nèi)的壓力低于大氣壓力，在兩者的壓力差△作用下，空氣經(jīng)空氣濾清器、化油器和進(jìn)氣管流向氣缸。當(dāng)空氣流過化油器喉部時(shí)，流速增加，壓力下降，喉管處壓力低于大氣壓力，于是汽油就在壓力差△作用下從噴管口噴出。從噴管口噴出的汽油，在喉管高速氣流的沖擊下被吹散成不同直徑的油粒而與空氣混合。直徑小的油粒在隨空氣流動(dòng)的過程中很快蒸發(fā)，直徑較大的油粒來不及蒸發(fā)完全，隨氣流進(jìn)入氣缸，在氣缸內(nèi)的進(jìn)氣和壓縮過程中繼續(xù)蒸發(fā)并與空氣混合。一些大直徑的油粒在隨氣流流動(dòng)時(shí)沉積在進(jìn)氣管的管壁上，形成油膜，油膜在氣流的作用下，緩緩地向氣缸流動(dòng)。2024/7/235

在流動(dòng)過程中由于進(jìn)氣管壁的加熱，不斷地蒸發(fā)并與空氣混合。為了促進(jìn)進(jìn)氣管管壁油膜的蒸發(fā)，汽油機(jī)一般利用廢氣加熱進(jìn)氣管道?；推鞴┯瓦^程中，可燃混合氣的形成經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間，因此混合較為均勻。

在簡(jiǎn)單化油器上，當(dāng)節(jié)氣門開度很小時(shí)，喉管真空度很小，從噴管口流出的汽油量很少，因此混合氣的α值很大。在節(jié)氣門開度較小的范圍內(nèi)，如汽油機(jī)轉(zhuǎn)速不變，隨著節(jié)氣門開度的增大，喉管真空度變大，通過喉管的空氣量和汽油量都隨之增加。但由于下列原因，空氣量的增加率低于汽油量的增加率。

①將汽油從浮子室油面升高到噴管口邊緣所需要的真空度是一不變值，隨著喉管真空度的增大，這一不變值所占的比重愈來愈小，因此汽油流量的增加率愈來愈高。2024/7/236

②空氣的流量系數(shù)μa在化油器中的雷諾數(shù)變化范圍內(nèi)變化很小，而汽油的流量系數(shù)μp在主量孔的雷諾數(shù)Re小于某值時(shí)變化較大。隨著喉管真空度的加大，Re增大，μp也增加很快。

③隨著喉管真空度的加大.汽油的密度沒有變化，而空氣的密度變小。

因此，隨著節(jié)氣門開大、喉管真空度變大，混合氣的α值愈來愈小。在節(jié)氣門開度變大到一定程度以后，上述3種原因的影響愈來愈小，尤其是第一項(xiàng)原因，因此α值隨節(jié)氣門開度的變化趨于平緩。2024/7/237

第三節(jié)電控汽油噴射系統(tǒng)2024/7/238

汽油噴射式燃油供給裝置簡(jiǎn)稱汽油噴射系統(tǒng)，它是在恒定的壓力下，利用噴油器將一定數(shù)量的汽油直接噴入氣缸或進(jìn)氣管道內(nèi)的燃油供給系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的化油器供給系統(tǒng)相比，電子控制汽油噴射系統(tǒng)是以燃油噴射裝置取代化油器。通過微電子技術(shù)對(duì)系統(tǒng)實(shí)行多參數(shù)控制，可使汽油機(jī)的功率提高10％；在耗油量相同的情況下，轉(zhuǎn)矩可增大20％，從0到100km/h的加速時(shí)間減少7％；油耗降低10％；廢氣排放量可降低34％～50％，如果系統(tǒng)采用閉環(huán)控制并加裝三元催化轉(zhuǎn)化器，有害氣體排放量可下降73％。

車用汽油噴射系統(tǒng)按不同方法可以分為多種類型。1.按噴射位置分類

根據(jù)汽油的噴射位置，汽油噴射系統(tǒng)可分為缸內(nèi)噴射和進(jìn)氣管噴射兩大類，進(jìn)氣管噴射又進(jìn)一步分為單點(diǎn)噴射和多點(diǎn)噴射。2024/7/2392024/7/240

（1）缸內(nèi)噴射

缸內(nèi)噴射是將噴油器安裝于缸蓋上直接向氣缸內(nèi)噴油，因此需要較高的噴油壓力（3.0～5.0MPa）。由于噴油壓力較高，故對(duì)供油系統(tǒng)的要求較高，成本也相應(yīng)提高。（2）進(jìn)氣管噴射

進(jìn)氣管噴射又分為單點(diǎn)噴射和多點(diǎn)噴射。單點(diǎn)噴射系統(tǒng)是把噴油器安裝在化油器所在的節(jié)氣門體上，它是用一個(gè)或兩個(gè)噴油器將燃油噴入進(jìn)氣管，形成混合氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，再分配到各缸中。多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是在每缸進(jìn)氣口處裝有一個(gè)噴油器，由電控單元（ECU）控制進(jìn)行順序噴射或分組噴射，汽油直接噴射到各缸的進(jìn)氣門前方，再與空氣一起進(jìn)入氣缸形成混合氣。多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是目前最普遍的噴射系統(tǒng)。2024/7/241

2.按噴射控制裝置分類

按噴射控制裝置的形式，汽油噴射系統(tǒng)分為機(jī)械式（或機(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。3.按噴射方式分類

按噴射方式，汽油噴射系統(tǒng)可分為連續(xù)噴射和間歇噴射兩種。間歇噴射按噴油時(shí)序又可細(xì)分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射3種形式。2024/7/242

4.按空氣流量測(cè)量方法分類

按空氣流量的測(cè)量方法，汽油噴射系統(tǒng)可分為3種：第一種是直接測(cè)量空氣質(zhì)量流量的方式，稱為質(zhì)量流量控制的汽油噴射系統(tǒng)；第二種是根據(jù)進(jìn)氣管壓力和汽油機(jī)轉(zhuǎn)速來推算吸入的空氣量，并計(jì)算燃油流量的速度密度方式，稱為速度密度控制的汽油噴射系統(tǒng)；第3種是根據(jù)節(jié)氣門開度和汽油機(jī)轉(zhuǎn)速來推算吸入的空氣量并計(jì)算燃油流量的節(jié)流速度方式，稱為節(jié)流速度控制的汽油噴射系統(tǒng)。2024/7/243二、電控汽油噴射系統(tǒng)組成

電控汽油噴射系統(tǒng)主要由傳感器、控制單元、執(zhí)行器3大部分組成。2024/7/244

1.傳感器

主要有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、上止點(diǎn)位置傳感器、空氣流量傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器等。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器用來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；曲軸位置傳感器用來檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置及曲軸的轉(zhuǎn)角。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器一般制成一體，是控制點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻必不可少的信號(hào)源。

曲軸位置傳感器有電磁感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式和光電式3種。其中，電磁式應(yīng)用較廣。通常安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸附近。2024/7/245

磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器的工作原理如圖所示，磁力線穿過的路徑為：永久磁鐵N極→定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙→轉(zhuǎn)子凸齒→轉(zhuǎn)子凸齒與定子磁頭間的氣隙→磁頭→扼鐵→永久磁鐵S極。

當(dāng)信號(hào)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁路中的氣隙就會(huì)周期性地發(fā)生變化，磁路的磁阻和穿過信號(hào)線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性的變化。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，傳感線圈中就會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)。2024/7/246

磁感應(yīng)式曲。信號(hào)轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙減小。磁路磁阻減小，磁通量Φ增多，磁通量變化率增大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為正，如圖6-8中曲線abc所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子凸齒接近磁頭邊緣時(shí)，磁通量Φ急劇增多，磁通變化率最大，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最高，圖中曲線b點(diǎn)所示。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過b點(diǎn)后，雖然磁通量Φ仍在增多，但磁通變化率減小，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E降低。2024/7/247

當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到凸齒的中心線與磁頭的中心線對(duì)齊時(shí)（圖b），雖然轉(zhuǎn)子凸齒與磁頭間的氣隙最小，磁路的磁阻最小，磁通量Φ最大，但是，由于磁通量不可能繼續(xù)增加一磁通量變化率為零，因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為零，如圖6-8中曲線c點(diǎn)所示。

當(dāng)轉(zhuǎn)子沿順時(shí)針方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，凸齒離開磁頭時(shí)（圖c），凸齒與磁頭間的氣隙增大，磁路磁阻增大，磁通量Φ減少，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E為負(fù)值，如圖中曲線cda所示。當(dāng)凸齒轉(zhuǎn)到將要離開磁頭邊緣時(shí)，磁通量函急劇減少，磁通量變化率達(dá)到負(fù)向最大值，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E也達(dá)到負(fù)向最大值，如圖中曲線上d點(diǎn)所示。由此可見，信號(hào)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)過一個(gè)凸齒。傳感線圈中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)周期的交變電動(dòng)勢(shì)，傳感線圈也就相應(yīng)地輸出一個(gè)交變電壓信號(hào)。2024/7/248

（2）節(jié)氣門位置傳感器

該傳感器用來監(jiān)測(cè)節(jié)氣門開度的大小，并把節(jié)氣門開度狀態(tài)信息輸送給電控單元。電控單元根據(jù)節(jié)氣門開度或節(jié)氣門開閉的快慢程度，得到發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷工作狀況是怠速無負(fù)荷，還是小負(fù)荷或中、滿負(fù)荷，或者汽車是在加速或減速的信息。電控單元根據(jù)這些信息，確定噴油量、噴油正時(shí)和最佳點(diǎn)火提前角。

節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門體上，與節(jié)氣門軸聯(lián)動(dòng)。節(jié)氣門位置傳感器主要采用滑動(dòng)電阻式。

采用電位器式原理的汽車節(jié)氣門位置傳感器稱為線性可變電阻型節(jié)氣門位置傳感器，由節(jié)氣門軸帶動(dòng)電位計(jì)的滑動(dòng)觸點(diǎn)，如下圖所示。在不同的節(jié)氣門開度下，電位計(jì)的電阻也不同。2024/7/249

從而將節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏骰螂妷盒盘?hào)輸送給電控單元ECU，ECU通過節(jié)氣門位置傳感器可以獲得節(jié)氣門由全閉到全開的所有開啟角度的連續(xù)變化的模擬信號(hào)，以及節(jié)氣門開度的變化速率，從而更精確地判定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況，提高控制精度和效果。在裝有電控自動(dòng)變速器的汽車上，

該信號(hào)作為控制不同行駛條件下的擋位變換的主要依據(jù)。2024/7/250

（3）空氣流量傳感器

該傳感器用來測(cè)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣流量，并將測(cè)量的結(jié)果轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳給電控單元?？諝饬髁總鞲衅饕话惆惭b在空氣濾清器后端，節(jié)氣門體前端。

空氣流量傳感器近年來用得較多的有熱線式空氣流量傳感器和熱膜式空氣流量傳感器。熱膜式空氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖所示。2024/7/251

（3）空氣流量傳感器

在傳感器的內(nèi)部的進(jìn)氣通道上設(shè)有一個(gè)矩形護(hù)套（相當(dāng)于取樣套），熱膜電阻設(shè)在護(hù)套中。為了防止污物沉積到熱膜電阻上影響測(cè)量精度，在護(hù)套的空氣入口一側(cè)沒有空氣過濾層，用以過濾空氣中的污物。為了防止進(jìn)氣溫度變化使測(cè)量精度受到影響，在熱膜電阻附近的氣流上游設(shè)有鉑金屬膜式溫度補(bǔ)償電阻。溫度補(bǔ)償電阻和熱膜電阻與傳感器內(nèi)部控制電路連接，控制電路與線束連

接器插座連接，線束設(shè)在傳感器殼體中部。與熱線式流量傳感器相比，熱膜電阻的阻值較大，所以消耗電流較小，使用壽命較長(zhǎng)。但是由于其發(fā)熱元件表面制作有一層保護(hù)薄膜，存在輻射熱傳導(dǎo)作用，因此響應(yīng)特性稍差。2024/7/252

2024/7/22024/7/2在熱膜式空氣流量傳感器中，采用了恒溫差控制電路來實(shí)現(xiàn)流量檢測(cè)。恒溫差控制電路如圖6-12所示，

和

分別連接在惠斯登電橋電路的兩個(gè)臂上。當(dāng)發(fā)熱元件的溫度高于進(jìn)氣溫度時(shí)，電橋電壓才能達(dá)到平衡，并由具有電流放大作用的控制電路A控制加熱電流（50～120mA）來使發(fā)熱元件溫度

與補(bǔ)償電阻溫度

之差保持恒定（即ΔT=）。2024/7/2當(dāng)空氣氣流流經(jīng)發(fā)熱元件并使其受到冷卻時(shí)，發(fā)熱元件溫度降低，阻值減小，電橋電壓失去平衡，控制電路將增大供給發(fā)生熱元件的電流，使其溫度保持高于溫度補(bǔ)償電阻溫度120℃。電流增量的大小，取決于發(fā)熱元件受到冷卻的程度，即取決于流過傳感器的空氣量。當(dāng)電橋電流增大時(shí)，取樣電阻

上的電壓就會(huì)升高，從而將空氣流量的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)

的變化。輸出電壓與空氣流量之間近似于4次方根的關(guān)系特征曲線如圖6-13所示。信號(hào)電壓輸入ECU后，ECU可根據(jù)信號(hào)電壓的高低計(jì)算出空氣質(zhì)量流量

的大小。2024/7/2

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速或空氣為熱空氣時(shí)，因?yàn)榈∷贂r(shí)節(jié)氣門關(guān)閉或接近全閉，所以空氣流速低，空氣量少；又因空氣溫度越高，空氣密度越小，所以在體積相同的情況下，熱空氣的質(zhì)量小，因此發(fā)熱元件受到冷卻的程度小，阻值減小的幅度小，所以電橋平衡需要的電流小，故取樣電阻上的信號(hào)電壓低?？刂茊卧狤CU根據(jù)信號(hào)電壓即可計(jì)算出進(jìn)氣量，一般怠速時(shí)的空氣流量為2.0～5.0g/s。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大或空氣為冷空氣時(shí)，因?yàn)楣?jié)氣門開度增大?？諝饬魉偌涌?，使空氣流量增大；而冷空氣密度大，在體積相同的情況下冷空氣質(zhì)量大，所以發(fā)熱元件受到冷卻的程度增大，阻值減小幅度大，保持電橋平衡需要的電流增大，因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大時(shí)，信號(hào)電壓升高。56

（4）冷卻液溫度傳感器

發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送到ECU，ECU根據(jù)輸入的信號(hào)（發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度的高低）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量進(jìn)行修正，以調(diào)整空燃比，使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣燃燒穩(wěn)定，冷機(jī)時(shí)供給較濃的可燃混合氣；熱機(jī)時(shí)供給較稀的混合氣。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器以熱敏電阻為檢測(cè)元件，如圖6-14所示。該傳感器采用的熱敏電阻具有負(fù)溫度系數(shù)，如圖所示。當(dāng)水溫低時(shí)，電阻值大；水溫升高，電阻值減小。2024/7/2572024/7/258

（5）進(jìn)氣溫度傳感器進(jìn)氣溫度傳感器與空氣流量傳感器相配合,用來測(cè)量空氣溫度的變化,以確定空氣密度的變化,進(jìn)而獲得較精確的空氣質(zhì)量流量及空燃比。它通常安裝在空氣流量傳感器上或進(jìn)氣歧管處。2024/7/259

進(jìn)氣溫度傳感器一般采用熱敏電阻式,熱敏電阻安裝在進(jìn)氣溫度傳感器內(nèi)。進(jìn)氣溫度傳感器的構(gòu)造如圖6-16a所示,其電阻與進(jìn)氣溫度的關(guān)系如圖6-16b所示。當(dāng)進(jìn)氣溫度升高時(shí),傳感器阻值減小,熱敏電阻上的分壓值減小;反之,當(dāng)進(jìn)氣溫度降低時(shí),傳感器阻值增大,熱敏電阻上的分壓值升高。ECU根據(jù)接收到的信號(hào)電壓值便可計(jì)算求得對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣溫度,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。

（6）氧傳感器

該傳感器安裝在排氣管中，用來檢測(cè)可燃混合氣的實(shí)際空燃比較理論空燃比偏離程度，并把這一信息輸入電控單元。電控單元控制噴油脈沖長(zhǎng)短，實(shí)現(xiàn)反饋，組成閉式循環(huán)，滿足最佳排氣凈化要求。

氧傳感器有二氧化鋯（ZrO2）型氧傳感器和二氧化鈦（TiO2）型氧傳感器兩種。2024/7/22024/7/260①氧化鋯式氧傳感器。氧化鋯式氧傳感器的結(jié)構(gòu)如圖6-17所示。氧化鋯式氧傳感器的基本元件是氧化鋯（ZrO2）陶瓷管（固體電解質(zhì)），亦稱鋯管。鋯管固定在帶有安裝螺紋的固定套中，內(nèi)外表面均覆蓋著一層多孔的鉑膜，其內(nèi)表面與大氣接觸，外表面與廢氣接觸。氧傳感器的接線端有一個(gè)金屬護(hù)套，其上開有一個(gè)用于鋯管內(nèi)腔與大氣相通的孔，電線將鋯管內(nèi)表面的鉑極經(jīng)絕緣套從此接線端引出。2024/7/261

氧化鋯式氧傳感器的工作原理如圖6-18所示。鋯管的陶瓷體是多孔的，滲入其中的氧氣在溫度較高時(shí)發(fā)生電離。由于鋯管內(nèi)、外側(cè)氧含量不一致，存在濃度差，因而氧離子從大氣側(cè)向排氣一側(cè)擴(kuò)散，從而使鋯管成為一個(gè)微電池，在兩鉑極間產(chǎn)生電壓。當(dāng)混合氣的實(shí)際空燃比小于理論空燃比，即發(fā)動(dòng)機(jī)以較濃的混合氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，排氣中氧含量少，但CO、HC等較多。這些氣體在鋯管外表面的鉑催化作用下與氧發(fā)生反應(yīng)，將耗盡排氣中殘余的氧，使鋯管外表面氧氣變?yōu)榱?，這就使得鋯管內(nèi)、外側(cè)氧濃度差加大，兩鉑極間電壓陡增。因此鋯管傳感器產(chǎn)生的電壓將在理論空燃比時(shí)發(fā)生突變：稀混合氣時(shí)。輸卅電壓幾乎為零；濃混合氣時(shí)，輸出電壓接近1V。2024/7/262

②氧化鈦式氧傳感器。二氧化鈦（TiO2）屬N型半導(dǎo)體材料，其阻值大小取決于材料溫度及周圍環(huán)境中氧離子的濃度，因此可以用來檢測(cè)排氣中的氧離子濃度。

氧化鈦式氧傳感器與氧化鋯式氧傳感器的結(jié)構(gòu)相似，如圖6-19所示，主要由二氧化鈦傳感元件、鋼質(zhì)外殼、加熱元件和電極引線等組成。鋼質(zhì)殼體上制有螺紋，以便于傳感器安裝。與氧化鋯（ZrO2）式氧傳感器不同的是，氧化鈦式氧傳感器不需要與大氣壓進(jìn)行比較，因此傳感元件的密封與防水十分方便，利用玻璃或滑石粉等密封即可達(dá)到使用要求。此外，電極引線與護(hù)套之間設(shè)置一個(gè)硅橡膠密封線圈，可以防止水汽浸入傳感器內(nèi)部而腐蝕電極。

由于二氧化鈦半導(dǎo)體材料的電阻隨氧離子濃度的變化而變化，因此氧化鈦式氧傳感器的信號(hào)源相當(dāng)于一個(gè)可變電阻。2024/7/263

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣?。ㄟ^量空氣系數(shù)α>1）時(shí)，排氣中氧離子含量較多即傳感元件周圍的氧離子濃度較大，二氧化鈦呈現(xiàn)低阻狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的可燃混合氣濃（過量空氣系數(shù)α<1）時(shí)，由于燃燒不完全，排氣中會(huì)剩余一定的氧氣，傳感元件周圍的氧離子很少，在催化劑鉑的作用下，使剩余氧離子與排氣中的CO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CO2，將排氣中的氧離子進(jìn)一步消耗掉，二氧化鈦呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，從而大大提高了傳感器靈敏度。64

2.電控單元（ECU）

電控單元主要功能是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況和汽車運(yùn)行狀態(tài)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量進(jìn)行精確控制。近年來，電子控制系統(tǒng)的功能得以不斷擴(kuò)大，在發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中，不但控制噴油器的噴油量，還可控制點(diǎn)火、怠速、廢氣再循環(huán)等；另

外，還可控制底盤中的自動(dòng)變速器、制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、懸架高度調(diào)整系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)及車身控制系統(tǒng)等。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU由輸入接口、微控制器和輸出接口3部分組成。2024/7/265

2024/7/266

（1）輸入接口

輸入接口的作用是將電控系統(tǒng)中各傳感器檢測(cè)到的信號(hào)通過I/O接口送入微控制器，完成ECU對(duì)控制裝置運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)檢測(cè)。（2）微控制器

微控制器又稱為單片機(jī)，是指在一塊芯片體上集成了中央處理器（CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）、程序存儲(chǔ)器（ROM或EPROM）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I/O接口等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。

目前，汽車上主要采用8位和16位單片機(jī)，少數(shù)高檔轎車也有采用32位單片機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制。2024/7/267

（3）輸出接口

輸出接口是在微控制器與執(zhí)行器之間起關(guān)聯(lián)作用的裝置。它的功能是將微控制器輸出的電流很小的控制命令變成可以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器的控制信號(hào)，使執(zhí)行器產(chǎn)生動(dòng)作。微控制器輸出的控制命令一般為數(shù)字信號(hào)，電流為毫安級(jí)。輸出接口具有控制信號(hào)的生成與放大等功能。通過輸出接口電路后，可以直接控制各缸噴油器、油泵繼電器等工作部件。2024/7/268

3.執(zhí)行器

燃油噴射系統(tǒng)的執(zhí)行器主要有噴油器、燃油泵、燃油壓力調(diào)節(jié)器等。（1）噴油器

①功用。噴油器的功用是按照電控單元的指令將一定數(shù)量的汽油適時(shí)地噴入進(jìn)氣道或進(jìn)氣管內(nèi)，并與其中的空氣混合形成可燃混合氣。2024/7/269

②構(gòu)造原理。噴油器的構(gòu)造如下所示。噴油器由電磁線圈、銜鐵、針閥、復(fù)位彈簧及噴油器體等主要零件構(gòu)成。噴油器相當(dāng)于電磁閥，通電時(shí)電磁線圈產(chǎn)生電磁力，將銜鐵及針閥吸起，噴油器開啟，汽油經(jīng)噴孔噴入進(jìn)氣道或進(jìn)氣管。斷電時(shí)電磁力消失，銜鐵及針閥在復(fù)位彈簧的作用下將噴孔關(guān)閉，噴油器停止噴油。2024/7/270

③驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)電磁線圈電阻值，可將噴油器分為高阻（電磁線圈電阻12～17Ω）與低阻（電磁線圈電阻0.6～3.0Ω）兩種類型。相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)方式可分為3種形式，如圖所示。2024/7/271

2024/7/272

（2）電動(dòng)燃油泵①功用。燃油泵的作用是將汽油從燃油箱中吸出，并送入噴油器。②安裝位置。燃油泵安裝于油箱中，與燃油濾清器、壓力調(diào)節(jié)器和燃油表等結(jié)合為一個(gè)整體。③構(gòu)造原理。主要由電動(dòng)機(jī)、葉輪、燃油泵濾清器、單向閥、安全閥等組成。

葉輪及葉片是一個(gè)圓形平板，在平板的圓周上加工有小槽，形成泵油葉片。葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，小槽內(nèi)的汽油隨同葉輪一同高速旋轉(zhuǎn)。在離心力的作用下，出口處油壓增高，進(jìn)口處產(chǎn)生真空；使汽油從進(jìn)口吸入、出口泵出。

2024/7/273

（2）電動(dòng)燃油泵

燃油泵停止工作時(shí)，單向閥關(guān)閉，以維持燃油管路內(nèi)的殘余壓力，這樣更有助于使發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)。若沒有殘余壓力，在高溫時(shí)很容易出現(xiàn)氣阻，使發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)變得很困難。當(dāng)出油口側(cè)壓力過高時(shí)，安全閥開啟，防止燃油壓力過高。若沒有殘余壓力,在高溫時(shí)很容易出現(xiàn)氣阻,使發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)變得很困難。當(dāng)出油口側(cè)壓力過高時(shí),安全閥開啟,防止燃油壓力過高。2024/7/274

2024/7/22024/7/275

④驅(qū)動(dòng)電路。燃油泵只在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)工作。若發(fā)動(dòng)機(jī)沒運(yùn)轉(zhuǎn)，即使點(diǎn)火開關(guān)開啟，燃油泵也不會(huì)運(yùn)作，如圖6-26所示。點(diǎn)火開關(guān)置“ON”位置。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)位于“IG”位置時(shí)，EFI繼電器接通。點(diǎn)火開關(guān)置“STA”位置。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，從點(diǎn)火開關(guān)的ST端子會(huì)傳遞一個(gè)STA信號(hào)到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。當(dāng)STA信號(hào)被輸入到發(fā)動(dòng)機(jī)ECU時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU內(nèi)部的晶體管接通，結(jié)果開路繼電器被接通。隨后，電流流進(jìn)燃油泵，使燃油泵開始運(yùn)作。2024/7/276

發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)/運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU接收到曲軸位置傳感器傳來的NE信號(hào)，晶體管繼續(xù)保持開啟，使燃油泵繼續(xù)運(yùn)作。

發(fā)動(dòng)機(jī)停止。若發(fā)動(dòng)機(jī)停止，即使點(diǎn)火開關(guān)仍處于開啟狀態(tài)，NE信號(hào)也不再被輸入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，故發(fā)動(dòng)機(jī)ECU會(huì)關(guān)閉晶體管，結(jié)果開路繼電器被關(guān)閉，使燃油泵停止工作。77

（3）燃油壓力調(diào)節(jié)器

壓力調(diào)節(jié)器將噴油器的燃油壓力控制在324kPa（視發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)不同，具體壓力值也會(huì)不同）。此外，壓力調(diào)節(jié)器能像燃油泵的單向閥一樣，維持燃油管里的殘余壓力。壓力調(diào)節(jié)器有兩種燃油調(diào)節(jié)方法。

①燃油壓力恒定調(diào)節(jié)。一種是將燃油壓力控制在一個(gè)恒定的壓力值。當(dāng)燃油壓力超過壓力調(diào)節(jié)器的彈簧壓力時(shí)，閥門開啟，使燃油同流到汽油箱并調(diào)節(jié)壓力。

噴油器的噴射量根據(jù)進(jìn)氣歧管真空度噴射燃油。2024/7/278

這種真空狀態(tài)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的變化而不斷變化。因此，這種燃油調(diào)節(jié)方式，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)進(jìn)氣歧管真空的變化，計(jì)算每次噴射時(shí)間內(nèi)燃油噴油量，確保噴油器噴射適當(dāng)數(shù)量的燃油。2024/7/279

②噴油壓力差恒定調(diào)節(jié)。另外一種，裝備有一個(gè)高壓油管，它持續(xù)調(diào)節(jié)燃油壓力，使燃油壓力高于歧管壓力產(chǎn)生的一個(gè)固定壓力。

其基本工作原理與第一種燃油調(diào)節(jié)方法相同，但由于進(jìn)氣歧管真空被作用于膜片的上腔，燃油壓力就通過閥門開啟時(shí)，根據(jù)歧管壓力改變?nèi)加蛪毫M(jìn)行控制，燃油通過回油管流回汽油箱。

噴油器的噴射量根據(jù)歧管真空噴射燃油。這種真空狀態(tài)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的變化而不斷變化。因此，這種燃油調(diào)節(jié)方式中，燃油壓力根據(jù)進(jìn)氣歧管真空度而不斷進(jìn)行調(diào)節(jié)，使燃油壓力保持高于某一固定壓力，以確保每次噴射時(shí)間都能維持一個(gè)固定的噴油量，如下圖所示。2024/7/280

②噴油壓力差恒定調(diào)節(jié)。2024/7/281三、電控燃油噴射系統(tǒng)的控制原理

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況和噴油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)確定后，每循環(huán)噴油量取決于由ECU控制的噴油器工作（噴射）持續(xù)時(shí)間。由于ECU發(fā)出的控制噴油持續(xù)時(shí)間的指令是脈沖型信號(hào)，該脈沖的工作寬度（簡(jiǎn)稱“噴油脈寬”）就決定了噴油持續(xù)時(shí)間。即：噴油量控制實(shí)質(zhì)上是根據(jù)特定狀況下所設(shè)定的目標(biāo)，對(duì)噴油持續(xù)工作時(shí)間（噴油脈寬）實(shí)施控制，確保發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳A/F燃燒狀況。

電控燃油噴射系統(tǒng)的控制主要有噴油量控制、噴油正時(shí)控制、噴油器控制等。2024/7/282

1.噴油量控制

電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)之所以具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，而排放污染又大為降低，是因其基于空燃比的精確控制。這種空燃比的控制是通過對(duì)噴油持續(xù)時(shí)間的控制實(shí)現(xiàn)的，噴油持續(xù)時(shí)間實(shí)際上就是由ECU運(yùn)算后，輸送給噴油器的噴油脈沖信號(hào)的寬度。電控燃油噴射系統(tǒng)對(duì)噴油量控制的核心是精確地確定和控制噴油的持續(xù)時(shí)間（噴油脈寬）。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，噴油持續(xù)時(shí)間可分為兩大類，即啟動(dòng)時(shí)噴油持續(xù)時(shí)間和啟動(dòng)后噴油持續(xù)時(shí)間。另外，還包括啟動(dòng)后異步噴射。2024/7/283

（1）啟動(dòng)時(shí)噴油持續(xù)時(shí)間

在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，空氣流量傳感器無法精確地測(cè)量進(jìn)氣量，進(jìn)而確定合適的噴油持續(xù)時(shí)間。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，ECU根據(jù)啟動(dòng)裝置的開關(guān)信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，首先判定為啟動(dòng)工況。然后，由ECU根據(jù)當(dāng)時(shí)的冷卻液溫度，從內(nèi)存的冷卻液溫度-噴油時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系中找出相應(yīng)的基本噴油時(shí)間，即啟動(dòng)時(shí)的基本噴油持續(xù)時(shí)間。接下來，再進(jìn)行進(jìn)氣溫度和蓄電池電壓修正，得到啟動(dòng)時(shí)的噴油持續(xù)時(shí)間。

在啟動(dòng)過程中，有些電控汽油機(jī)中的ECU還能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度，同時(shí)進(jìn)行一定量的異步噴射，或控制冷啟動(dòng)噴油器進(jìn)行異步噴射，以補(bǔ)充冷啟動(dòng)過程對(duì)燃油量的額外要求。2024/7/284

（2）啟動(dòng)后噴油持續(xù)時(shí)間

①基本噴油待續(xù)時(shí)間?；緡娪统掷m(xù)時(shí)間是為了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)空燃比控制，利用空氣流量傳感器和曲軸位置傳感器等輸入信號(hào)，計(jì)算求得的噴油持續(xù)時(shí)間。空氣流量傳感器的種類不同，進(jìn)行計(jì)算的方式、方法也不同。

當(dāng)采用葉片式空氣流量傳感器時(shí)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)下，基本噴油待續(xù)時(shí)間是根據(jù)空氣流量傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及設(shè)定的空燃比確定的。

當(dāng)采用熱線式空氣流量傳感器時(shí)，由于它是質(zhì)量流量測(cè)量，不需像使用葉片式空氣流量傳感器和卡門渦旋式空氣流量傳感器時(shí)那樣必須進(jìn)行溫度和大氣壓力修正。2024/7/285

②溫度修正系數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行冷啟動(dòng)時(shí)或夏天在高溫行駛后發(fā)動(dòng)機(jī)熄火10～30min，都需增加燃油噴射量。

低溫啟動(dòng)時(shí)之所以要求燃油增量修正，其主要原因是溫度低時(shí)汽油汽化不良，氣缸內(nèi)滿足要求的可燃混合氣量少，使得燃油基本噴油量形成的混合氣比目標(biāo)空燃比時(shí)的混合氣稀，如果不進(jìn)行燃油增量修正，就會(huì)發(fā)生怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)、發(fā)動(dòng)機(jī)熄火和振動(dòng)等現(xiàn)象。2024/7/286

③加減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃油修正系數(shù)。在汽車進(jìn)行加速、減速等過渡工況時(shí)，如果只有燃油基本噴油量，混合氣的空燃比相對(duì)于目標(biāo)值會(huì)產(chǎn)生一定偏移。一般情況下，加速時(shí)混合氣變稀，減速時(shí)混合氣變濃。因此，需分別進(jìn)行燃油增量和減量的修正。如果不進(jìn)行加速時(shí)燃油量的修正，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)發(fā)生“喘振”，車輛因而產(chǎn)生前后方向的振動(dòng)現(xiàn)象。此外，排氣中的有害成分也會(huì)增加。2024/7/287

④理論空燃比反饋的修正系數(shù)。為了適應(yīng)排放法規(guī)提出的排放要求，汽車上都裝用了三元催化轉(zhuǎn)化器。三元催化劑僅在理論空燃比附近，才能使CO、HC的氧化作用與NOx，的還原作用同時(shí)較好進(jìn)行，才具有向CO2、、以及無害化充分轉(zhuǎn)化的能力。如果實(shí)際空燃比偏離理論空燃比，則轉(zhuǎn)化能力降低。混合氣變稀時(shí)，排出的NOX增多；混合氣變濃時(shí)，排出的CO和HC增多。

為了有效地利用三元催化劑，充分凈化排氣，需提高空燃比的配制精度，使其盡量維持在以理論空燃比為中心的非常狹窄的范圍內(nèi)，這就要求十分精確地控制噴油量。解決的方法是借助安裝在排氣管中的氧傳感器送來的反饋信號(hào)，對(duì)理論空燃比進(jìn)行反饋控制。2024/7/288

⑤大負(fù)荷、高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的修正系數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)在部分負(fù)荷下工作時(shí)，空燃比的調(diào)整是在考慮保持一定排放性能的前提下，盡量提供經(jīng)濟(jì)混合氣成分，以得到最低油耗。當(dāng)汽車在節(jié)氣門全開情況下大負(fù)荷行駛時(shí)，要求發(fā)動(dòng)機(jī)輸出更大轉(zhuǎn)矩。根據(jù)轉(zhuǎn)矩隨空燃比的變化規(guī)律，應(yīng)將空燃比設(shè)定在與轉(zhuǎn)矩峰值相對(duì)應(yīng)的12.5附近，可采用開環(huán)控制。

由于基本噴油持續(xù)時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)理論空燃比在14.7附近，所以需將增量修正系數(shù)乘以基本噴油時(shí)間。節(jié)氣門位置傳感器是傳送發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀態(tài)的傳感器，通過節(jié)氣門位置傳感器可把全負(fù)荷信號(hào)輸入ECU。實(shí)現(xiàn)大負(fù)荷控制為開環(huán)控制，氧傳感器的反饋控制停止工作。2024/7/289

⑥無效噴射時(shí)間修正系數(shù)。當(dāng)ECU輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)噴油器丁作時(shí)，噴油器存在動(dòng)作滯后現(xiàn)象，即閥開啟有動(dòng)作滯后期。對(duì)于動(dòng)作滯后時(shí)間，開閥時(shí)的大于閉閥時(shí)的。其中噴油器不噴射的時(shí)間稱為無效噴射時(shí)間。在用ECU計(jì)算噴油持續(xù)時(shí)間時(shí)，需針對(duì)這一情況進(jìn)行加法修正。當(dāng)蓄電池電壓降低時(shí)，無效噴射時(shí)間增加；當(dāng)蓄電池電壓升高時(shí)，無效噴射時(shí)間減少。（3）啟動(dòng)后異步噴射

啟動(dòng)后異步噴射是指與CA不同步的噴射。加速時(shí)的燃油量修正，是與CA同步的燃油增量噴射，而急加速時(shí)的燃油量修正屬于異步噴射。在急加速工況下，汽油來不及供給，需要施加臨時(shí)性的燃油增量噴射。

為了有效進(jìn)行異步噴射控制，需快速檢測(cè)加速工況：在表征發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的各種參數(shù)點(diǎn)，可以利用節(jié)氣門開度變化信號(hào)快速檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的加速工況。2024/7/290

2.噴油正時(shí)控制

噴油正時(shí)是指噴油器開始噴油的時(shí)刻。單點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)只有一個(gè)或兩個(gè)噴油器，發(fā)動(dòng)機(jī)一啟動(dòng)就連續(xù)噴油。多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)每個(gè)氣缸配有一個(gè)噴油器，根據(jù)燃油噴射時(shí)序不同，多點(diǎn)燃油噴射分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射3種噴射方式。（1）同時(shí)噴射控制

同時(shí)噴射是指各缸噴油器同時(shí)噴油，其控制電路如圖a所示，各缸噴油器并聯(lián)在一起，電磁線圈電流由一個(gè)功率管驅(qū)動(dòng)控制。2024/7/2

曲軸每轉(zhuǎn)一圈或兩圈，各缸噴油器同時(shí)噴油一次，噴油器的控制信號(hào)波形如圖b所示。由于各缸同時(shí)噴油，因此噴油正時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣行程無關(guān)，如圖c所示。91

同時(shí)噴射的控制電路和控制程序簡(jiǎn)單，且通用性較好，但各缸噴油時(shí)刻不可能為最佳。在圖c中，除1、4缸噴油正時(shí)較好外，2、3缸噴射的燃油在進(jìn)氣門附近將要停留較長(zhǎng)時(shí)間，其混合氣霧化質(zhì)量必然降低，因此現(xiàn)代汽車燃油噴射系統(tǒng)已很少采用同時(shí)噴射方式。2024/7/292

（2）分組噴射控制

分組噴射是將噴油器的噴油分組進(jìn)行控制，一般將四缸發(fā)動(dòng)機(jī)分成兩組，六缸發(fā)動(dòng)機(jī)分成三組，八缸發(fā)動(dòng)機(jī)分成四組。四缸發(fā)動(dòng)機(jī)分組噴射控制電路如圖a所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由ECU控制各組噴油器輪流噴油。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)一圈，只有一組噴油器噴油，每組噴油器噴油時(shí)連續(xù)噴射1～2次，噴油正時(shí)關(guān)系如圖b所示。

分組噴射方式雖然不是最佳的噴油方式，但1、4兩缸的噴油時(shí)刻較佳，其混合氣霧化質(zhì)量較同時(shí)噴射有很大改善。2024/7/293

（2）分組噴射控制分組噴射2024/7/294

（3）順序噴射控制

順序噴射是指各缸噴油器按照各缸工作的順序噴油。由于各缸噴油器獨(dú)立噴油，因此也稱為獨(dú)立噴射，其控制電路如圖a所示。

在順序噴射系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)工作一個(gè)循環(huán)（曲軸轉(zhuǎn)兩圈），各缸噴油器輪流噴油一次，且像點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火一樣，按照各缸工作的順序依次進(jìn)行噴射，噴油正時(shí)關(guān)系如圖d所示。2024/7/2952024/7/296

當(dāng)ECU根據(jù)曲軸位置（轉(zhuǎn)角）信號(hào)和判缸信號(hào)，確定出是哪個(gè)氣缸的活塞運(yùn)行至排氣行程上止點(diǎn)前某一角度（四缸發(fā)動(dòng)機(jī)一般在上止點(diǎn)前60°左右）時(shí)，開始計(jì)算噴油提前角，并適時(shí)發(fā)出噴油控制指令，接通該缸噴油器電磁線圈的電流，使噴油器適時(shí)開始噴油。

順序噴射的各缸噴油時(shí)刻均可設(shè)置在最佳時(shí)刻，燃油霧化質(zhì)量好，有利于提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低廢氣的排放量，但其控制電路和控制軟件較復(fù)雜。

在多點(diǎn)順序噴射系統(tǒng)中，噴油順序與點(diǎn)火順序同步，點(diǎn)火時(shí)刻在壓縮上止點(diǎn)前開始，噴油時(shí)刻在排氣上止點(diǎn)前開始。2024/7/297

3.噴油器控制

發(fā)動(dòng)機(jī)各種傳感器的信號(hào)輸入ECU后，ECU根據(jù)數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷結(jié)果，發(fā)出脈沖信號(hào)指令控制噴油器噴油。

電控燃油噴射系統(tǒng)中噴油器的控制電路如下圖所示。當(dāng)ECU向噴油器發(fā)出的控制脈沖信號(hào)的高電平加到驅(qū)動(dòng)晶體管VT基極時(shí)，VT導(dǎo)通，噴油器線圈通電，產(chǎn)生電磁吸力將閥門吸開，噴油器開始噴油。當(dāng)控制脈沖信號(hào)的低電平加到驅(qū)動(dòng)晶體管VT基極時(shí)，VT截止，噴油器線圈斷電，在回位彈簧的彈力作用下閥門關(guān)閉，噴油器停止噴油。

由于控制信號(hào)為脈沖信號(hào)，因此閥門不斷地開閉使噴出的燃油霧化質(zhì)量良好。霧狀燃油噴射在進(jìn)氣門附近，與吸入的空氣混合形成可燃混合氣。當(dāng)進(jìn)氣門打開時(shí)，被吸入氣缸內(nèi)燃燒做功。2024/7/298

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第四節(jié)缸內(nèi)直噴供油系統(tǒng)2024/7/2100

GDI是GasolineDirectInjection的縮寫，意即汽油直接噴射，其結(jié)構(gòu)見圖。傳統(tǒng)汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)是將燃油噴入進(jìn)氣道中，與空氣混合后以可燃混合氣的形式被吸入燃燒室。汽油缸內(nèi)直接噴射技術(shù)是借助一個(gè)燃油泵將汽油壓力提高到10～12kPa，并將汽油直接泵入燃燒室內(nèi)的電磁噴油器，然后通過電控單元控制噴油器，使汽油在最恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻直接注入燃燒室，使燃燒更充分、更完全。

在汽油缸內(nèi)直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中，電控單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況，始終控制噴油器保持最佳噴油量，進(jìn)而使可燃混合氣充分燃燒，大大地提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能。2024/7/2圖6-34GDI結(jié)構(gòu)圖101

1.GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)的組成

GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油系統(tǒng)主要由燃油箱、電動(dòng)燃油泵、燃油濾清器、燃油低壓傳感器、高壓燃油泵、燃油壓力調(diào)節(jié)器、油軌、限壓閥、高壓噴油器、燃油高壓傳感器等組成。第四節(jié)缸內(nèi)直噴供油系統(tǒng)一、組成與供油過程2024/7/2102

GDI燃油系統(tǒng)可分為低壓燃油系統(tǒng)和高壓燃油系統(tǒng)。低壓燃油系統(tǒng)是指電動(dòng)燃油泵至低壓噴油器之間的油路系統(tǒng)。高壓燃油系統(tǒng)是指高壓燃油泵至高壓噴油器之間的油路系統(tǒng)2024/7/2103

2.燃油系統(tǒng)的工作過程

燃油泵控制單元控制電動(dòng)燃油泵，使低壓油路內(nèi)的油壓達(dá)到50～500kPa，在冷、熱機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，低壓燃油系統(tǒng)內(nèi)的油壓可以達(dá)到650kPa。燃油濾清器限壓閥的開啟壓力約為680kPa。高壓燃油泵由驅(qū)動(dòng)凸輪驅(qū)動(dòng)，高壓燃油泵經(jīng)燃油壓力調(diào)節(jié)器（高壓）產(chǎn)生燃油軌內(nèi)所需要的壓力，約為5～11kPa（取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速）。高壓燃油通過分配管被輸送到各缸的噴油器內(nèi)；高壓油路內(nèi)的限壓閥在壓力超過12～15MPa時(shí)開啟，以保護(hù)高壓部件。燃油軌起緩沖器的作用，吸收高壓燃油路內(nèi)的壓力波動(dòng)。2024/7/2104

缸內(nèi)直噴供油系統(tǒng)與缸外噴射供油系統(tǒng)的低壓供油部件基本相同，主要不同之處在于高壓噴油部件。高壓供油部件主要有高壓燃油泵、高壓噴油器、燃油壓力傳感器等。1.高壓燃油泵（1）高壓燃油泵的作用

高壓燃油泵是將來自低壓的燃油（600kPa）加壓至20MPa，以供入油軌。其平均供油量是噴油器平均供油量的2倍左右。高壓泵由凸輪軸以機(jī)械方式來驅(qū)動(dòng)。高壓泵的壓力緩沖器會(huì)吸收高壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力波動(dòng)。第四節(jié)缸內(nèi)直噴供油系統(tǒng)二、主要供油部件2024/7/2105

（2）高壓燃油泵的結(jié)構(gòu)

高壓燃油泵一般采用活塞泵，由凸輪軸驅(qū)動(dòng)。高壓燃油泵由凸輪、柱塞、進(jìn)油泵、燃油壓力控制閥等組成。2024/7/2（3）高壓燃油泵的工作過程高壓燃油泵可分為進(jìn)油、供油和回油三個(gè)過程。①進(jìn)油過程。當(dāng)油泵柱塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞上腔的容積不斷增加，產(chǎn)生真空吸力，此時(shí)出油閥在彈簧力的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，進(jìn)油閥在針閥彈簧力作用下被打開，燃油以最高600kPa的壓力經(jīng)進(jìn)油閥進(jìn)入泵腔。另外，油泵柱塞向下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生真空吸力，也會(huì)吸入燃油。油泵柱塞向下運(yùn)動(dòng)過程中，泵腔內(nèi)的燃油壓力近似于低壓系統(tǒng)內(nèi)壓力。106

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1.高壓燃油泵

②回油過程。在回油過程中，進(jìn)油閥仍然處于打開狀態(tài)。隨著油泵柱塞向上運(yùn)動(dòng)，泵腔內(nèi)過多的燃油被壓回到低壓系統(tǒng)，以此來調(diào)節(jié)實(shí)際供油量。回油時(shí)產(chǎn)生的液體脈動(dòng)由油壓衰減器和節(jié)流閥進(jìn)行衰減?；赜瓦^程中，泵腔內(nèi)的油壓近似于低壓系統(tǒng)的油壓。

③供油過程?？刂茊卧?jì)算供油始點(diǎn)并給燃油壓力控制閥發(fā)送指令使其吸合。針閥將克服針閥彈簧的作用力向左運(yùn)動(dòng)；同時(shí)油泵柱塞向上運(yùn)動(dòng)，泵腔內(nèi)油壓高于油軌內(nèi)的油壓時(shí)，出油閥被開啟，燃油被泵入油軌內(nèi)。2024/7/2108

2.高壓噴油器（1）高壓噴油器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

為了提高霧化細(xì)度和減小