《汽車拖拉機學 第2版》(中文電子課件)第六章 汽油機供油系統(tǒng)

汽車拖拉機學2024/7/2《汽車拖拉機學》課件第六章汽油機供油系統(tǒng)第六章汽油機供油系統(tǒng)第一節(jié)汽油機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)缸內直噴系統(tǒng)《汽車拖拉機學》課件2024/7/21第六章的教學內容電控汽油噴射系統(tǒng)缸內直噴供油系統(tǒng)的組成缸內直噴供油系統(tǒng)的供油原理第六章的重點、難點掌握缸外噴油控制原理掌握缸內直噴控制原理第六章的教學要求1.汽油機混合氣燃燒原理與實踐2.缸外噴油控制原理與實踐3.缸內直噴控制原理與實踐第六章的課程思政融入點專業(yè)與社會科技發(fā)展科學精神科技發(fā)展國之重器科技素養(yǎng)第六章的課程思政的育人目標第六章的“耕讀教育”思政點映射表課程耕讀教育要點耕讀教育映射與融入點教育方法與載體途徑耕讀育人預期成效汽油機混合氣燃燒原理與實踐1.空燃比為何要變化？其變化機理是什么？2.空燃比的脈譜圖是如何獲得的？3.為何汽油機燃燒容易爆燃？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT專業(yè)能力創(chuàng)新意識科技發(fā)展缸外噴油控制原理與實踐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)的核心技術是什么？3.缸外噴油控制系統(tǒng)是如何實現各缸供油量精準控制的？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT專業(yè)與社會科技發(fā)展科學精神缸內直噴控制原理與實踐1.為何缸內直噴正在逐漸取代缸外噴油？2.缸內直噴控制系統(tǒng)的關鍵技術是什么？3.缸內直噴控制系統(tǒng)是如何實現各缸供油量、供油時刻精準控制的？4.為何缸內直噴發(fā)動機可采用稀薄燃燒技術？是如何降低油耗的？信息化載體、參觀體驗、課堂討論；制作講義或教材、制作PPT科技發(fā)展國之重器科學精神科技素養(yǎng)7

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第一節(jié)汽油機可燃混合氣的形成與燃燒8

汽油機供油系統(tǒng)的功用是：根據發(fā)動機各工況的不同要求，供給發(fā)動機氣缸一定濃度和數量的可燃混合氣，并把發(fā)動機燃燒做功行程后產生的廢氣排到大氣中。

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

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

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2024/7/211一、燃料

在汽油發(fā)動機上，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、含有適當添加劑的精制石油餾分稱為汽油。根據其用途和品質的不同，汽油可分為航空汽油、車用汽油、工業(yè)汽油和溶劑汽油。習慣上將車用汽油簡稱為汽油。

汽油性能的好壞對發(fā)動機的動力性、經濟性、可靠性和使用壽命有很大的影響。車用汽油應具有良好的抗爆性、適宜的蒸發(fā)性、良好的氧化安定性、無腐蝕、無污染、不含機械雜質和水分等。2024/7/2

第一節(jié)汽油機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)動機氣缸內燃燒時抵抗產生爆燃的能力。②蒸發(fā)性。汽油由液態(tài)轉化為氣態(tài)的性質稱為汽油的蒸發(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不發(fā)生長久性變化的能力稱為氧化安定性。汽油氧化安定性的評價指標是實際膠質和誘導期。2024/7/213

汽油蒸發(fā)性的評價指標是餾程和飽和蒸汽壓。④清凈性。汽油噴射式汽油機最常發(fā)生的問題是在進氣系統(tǒng)和噴油器上產生沉淀，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。為了保持進氣系統(tǒng)的清潔，充分發(fā)揮汽油噴射的優(yōu)點，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）根據研究法辛烷值分為90號、93號和97號3個牌號；車用汽油（Ⅴ）、車用汽油（Ⅵ）根據研究法辛烷值分為89號、92號、95號和98號4個牌號。車用汽油的質量指標可參閱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（所占體積分數在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)動機的代用燃料，除能保持原發(fā)動機的功率外，還有利于提高發(fā)動機的壓縮比。以天然氣和柴油作燃料的雙燃料發(fā)動機，一般以柴油機作為基礎，當用氣體燃料時，柴油就起引燃作用。天然氣是一種比較潔凈的能源，排放低，燃油經濟性好，使用安全，輸送和使用比較方便。

天然氣燃燒后無廢渣、廢水產生，價格低、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，是煉油廠的副產品，與汽油相比其價格便宜。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。2024/7/216

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

液化石油氣本身是無色無味的，但是因為它一旦泄漏后不易擴散，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，以便及時采取消防措施。

液化石油氣中的丁二烯對橡膠有較強的腐蝕作用，因此液化石油氣的儲存、輸送、減壓等設備中的膜片、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，它燃燒后變成水，不會產生煙霧和有害氣體.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)動機熱效率高，燃料經濟性好。氫氣是汽車最有發(fā)展前途的代用燃料之一。

寶馬7系轎車為氫動力汽車。該車裝用的6.0L、V12發(fā)動機既可使用汽油，也可使用液態(tài)氫。該車除裝有一個容量為74L的汽油箱外，還配有一個可容納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品，性能與天然氣相似，在不對發(fā)動機進行改造的前提下，可以使用甲醇與汽油混合燃料。乙醇是從玉米、小麥、甘蔗等農作物中經過發(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、蒸汽壓和沸點低、著火極限寬和燃燒速度快等特點。

醇類燃料燃燒時，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過霧化、蒸發(fā)并與空氣按一定比例混合的混合物?？扇蓟旌蠚庵衅偷暮糠Q為可燃混合氣濃度?？扇蓟旌蠚獾臐舛韧ǔＳ每杖急群瓦^量空氣系數表示。1.空燃比

將實際吸入發(fā)動機中空氣的質量與燃料質量的比值稱為空燃比，用符號λ表示（多為歐美國家采用），空燃比亦即燃燒1kg燃料實際供給的空氣量。

理論上，1kg汽油完全燃燒需14.7kg空氣，故對汽油機而言，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)動機起動特點與方式20

2.過量空氣系數

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

根據上述定義，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與數值對應關系如表所示。2024/7/221三、汽油發(fā)動機各工況對可燃混合氣濃度的要求

發(fā)動機工況是發(fā)動機工作情況的簡稱。汽車在行駛過程中的載荷、車速、路況等經常變化。因此，汽車發(fā)動機工作時有以下特點：①工況變化范圍大，負荷可從0變到100％，轉速可從最低穩(wěn)定轉速變化到最高轉速；②在汽車行駛的大部分時間內，發(fā)動機在中等負荷下工作。

車用汽油機在不同工況下對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

汽油機在冷啟動時，因溫度低，汽油不容易蒸發(fā)汽化，再加上啟動時轉速低（50～100r/min），空氣流過進氣通道的速度很低，汽油霧化不良，致使進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。為使汽油機能夠順利啟動，要求供給α為0.2～0.6的濃混合氣，以使進入氣缸的混合氣在火焰?zhèn)鞑ソ缦拗畠取?024/7/223

2.怠速

怠速是指汽油機對外無功率輸出的工況。這時可燃混合氣燃燒后對活塞所作的功全部用來克服汽油機內部的阻力，使汽油機以低轉速穩(wěn)定運轉。目前，汽油機的怠速轉速為700～900r/min。在怠速工況，節(jié)氣門接近關閉，吸入氣缸內的混合氣數量很少。在這種情況下，氣缸內的殘余廢氣量相對增多，混合氣被廢氣嚴重稀釋，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，以補償廢氣的稀釋作用。2024/7/224

3.小負荷

小負荷工況時，節(jié)氣門開度在25％以內。隨著進入氣缸內的混合氣數量的增多，汽油霧化和蒸發(fā)的條件有所改善，殘余廢氣對混合氣的稀釋作用相對減弱。因此，應該供給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小負荷工況的穩(wěn)定性，如圖中曲線3的小負荷段所示。2024/7/225

4.中等負荷

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

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

6.加速

汽車在行駛過程中，有時需要在短時間內迅速提高車速。為此，駕駛人要猛踩加速踏板，使節(jié)氣門突然開大，以期迅速增加汽油機功率。這時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，即汽油的流動慣性遠大于空氣的流動慣性，致使汽油流量的增加比空氣流量的增加滯后一段時間。另外，節(jié)氣門開大，進氣歧管的壓力增加，不利于汽油的蒸發(fā)汽化。因此，在節(jié)氣門突然開大時，將會出現混合氣瞬時變稀的現象。這不僅不能使汽油機功率增加、汽車加速，反而有可能造成汽油機熄火。為了避免發(fā)生此種現象，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，由供油系統(tǒng)中附設的特殊裝置瞬時陜速地供給一定數量的汽油，使變稀的混合氣得到重新加濃。2024/7/227

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

1.正常燃燒

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

2.不規(guī)則燃燒

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

火花塞附近混合氣的濃度和氣體紊流性質、程度在各循環(huán)之間均有差異，致使火焰中心形成的時間不同，即由有效著火時間變動而引起缸內壓力隨循環(huán)而產生的變化。循環(huán)間燃燒變化較大，是不應忽視的，低負荷時情況還要嚴重。這種循環(huán)間的燃燒變動使汽油機空燃比和點火提前角調整對每一循環(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，整個汽油機性能下降。2024/7/230

（2）各缸間燃燒差異

汽油機主要采用預混混合氣燃燒的方式，故混合氣成分對燃燒有很大的影響。由于缸外混合，在汽油機進氣管內存在著空氣、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氣管壁上厚薄不同的油膜，情況非常復雜，要想讓它們均勻分配到各個氣缸是很困難的。另外，各缸進氣歧管的差別、各缸間進氣重疊引起的干涉等現象，導致各缸進氣量、進氣速度以及氣流的紊流狀態(tài)等不能完全一致。因此，在多缸汽油機上，各缸混合氣成分存在差異，以化油器供油的汽油機，這種現象尤為嚴重。2024/7/231

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

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

化油器的基本構造（可稱為簡單化油器）包括浮子室、噴管、喉管和節(jié)氣門四個主要部分。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開閉針閥處的進油孔，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。量孔是一個內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。汽油機不工作時，噴管內的油面與浮子室內的油面等高。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氣歧管連接處附近，利用其開度變化來調節(jié)進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。

在進氣沖程中，氣缸內的壓力低于大氣壓力，在兩者的壓力差△作用下，空氣經空氣濾清器、化油器和進氣管流向氣缸。當空氣流過化油器喉部時，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，隨氣流進入氣缸，在氣缸內的進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時沉積在進氣管的管壁上，形成油膜，油膜在氣流的作用下，緩緩地向氣缸流動。2024/7/235

在流動過程中由于進氣管壁的加熱，不斷地蒸發(fā)并與空氣混合。為了促進進氣管管壁油膜的蒸發(fā)，汽油機一般利用廢氣加熱進氣管道?；推鞴┯瓦^程中，可燃混合氣的形成經歷較長時間，因此混合較為均勻。

在簡單化油器上，當節(jié)氣門開度很小時，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，如汽油機轉速不變，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μa在化油器中的雷諾數變化范圍內變化很小，而汽油的流量系數μp在主量孔的雷諾數Re小于某值時變化較大。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量的汽油直接噴入氣缸或進氣管道內的燃油供給系統(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。通過微電子技術對系統(tǒng)實行多參數控制，可使汽油機的功率提高10％；在耗油量相同的情況下，轉矩可增大20％，從0到100km/h的加速時間減少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

根據汽油的噴射位置，汽油噴射系統(tǒng)可分為缸內噴射和進氣管噴射兩大類，進氣管噴射又進一步分為單點噴射和多點噴射。2024/7/2392024/7/240

（1）缸內噴射

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

進氣管噴射又分為單點噴射和多點噴射。單點噴射系統(tǒng)是把噴油器安裝在化油器所在的節(jié)氣門體上，它是用一個或兩個噴油器將燃油噴入進氣管，形成混合氣進入進氣歧管，再分配到各缸中。多點噴射系統(tǒng)是在每缸進氣口處裝有一個噴油器，由電控單元（ECU）控制進行順序噴射或分組噴射，汽油直接噴射到各缸的進氣門前方，再與空氣一起進入氣缸形成混合氣。多點噴射系統(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)分為機械式（或機電式）和電控式兩種。機械式燃油的計量是通過機械傳動與液壓傳動實現的，電控式燃料的計量是由電控單元（ECU）與電磁噴油器實現的。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。間歇噴射按噴油時序又可細分為同時噴射、分組噴射和順序噴射3種形式。2024/7/242

4.按空氣流量測量方法分類

按空氣流量的測量方法，汽油噴射系統(tǒng)可分為3種：第一種是直接測量空氣質量流量的方式，稱為質量流量控制的汽油噴射系統(tǒng)；第二種是根據進氣管壓力和汽油機轉速來推算吸入的空氣量，并計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種是根據節(jié)氣門開度和汽油機轉速來推算吸入的空氣量并計算燃油流量的節(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)動機轉速與曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、上止點位置傳感器、空氣流量傳感器、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、氧傳感器等。（1）發(fā)動機轉速與曲軸位置傳感器

發(fā)動機轉速傳感器用來檢測發(fā)動機轉速；曲軸位置傳感器用來檢測活塞上止點位置及曲軸的轉角。發(fā)動機轉速和曲軸位置傳感器一般制成一體，是控制點火時刻和噴油時刻必不可少的信號源。

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

磁感應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→定子與轉子間的氣隙→轉子凸齒→轉子凸齒與定子磁頭間的氣隙→磁頭→扼鐵→永久磁鐵S極。

當信號轉子旋轉時，磁路中的氣隙就會周期性地發(fā)生變化，磁路的磁阻和穿過信號線圈磁頭的磁通量隨之發(fā)生周期性的變化。根據電磁感應原理，傳感線圈中就會感應產生交變電動勢。2024/7/246

磁感應式曲。信號轉子按順時針方向旋轉時，轉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，感應電動勢E為正，如圖6-8中曲線abc所示。當轉子凸齒接近磁頭邊緣時，磁通量Φ急劇增多，磁通變化率最大，感應電動勢最高，圖中曲線b點所示。轉子轉過b點后，雖然磁通量Φ仍在增多，但磁通變化率減小，因此感應電動勢E降低。2024/7/247

當轉子轉到凸齒的中心線與磁頭的中心線對齊時（圖b），雖然轉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，因此感應電動勢E為零，如圖6-8中曲線c點所示。

當轉子沿順時針方向繼續(xù)旋轉，凸齒離開磁頭時（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，所以感應電動勢E為負值，如圖中曲線cda所示。當凸齒轉到將要離開磁頭邊緣時，磁通量函急劇減少，磁通量變化率達到負向最大值，感應電動勢E也達到負向最大值，如圖中曲線上d點所示。由此可見，信號轉子每轉過一個凸齒。傳感線圈中就會產生一個周期的交變電動勢，傳感線圈也就相應地輸出一個交變電壓信號。2024/7/248

（2）節(jié)氣門位置傳感器

該傳感器用來監(jiān)測節(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。電控單元根據節(jié)氣門開度或節(jié)氣門開閉的快慢程度，得到發(fā)動機負荷工作狀況是怠速無負荷，還是小負荷或中、滿負荷，或者汽車是在加速或減速的信息。電控單元根據這些信息，確定噴油量、噴油正時和最佳點火提前角。

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

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)氣門軸帶動電位計的滑動觸點，如下圖所示。在不同的節(jié)氣門開度下，電位計的電阻也不同。2024/7/249

從而將節(jié)氣門開度轉變?yōu)殡娏骰螂妷盒盘栞斔徒o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，以及節(jié)氣門開度的變化速率，從而更精確地判定發(fā)動機的運行情況，提高控制精度和效果。在裝有電控自動變速器的汽車上，

該信號作為控制不同行駛條件下的擋位變換的主要依據。2024/7/250

（3）空氣流量傳感器

該傳感器用來測量進入發(fā)動機的空氣流量，并將測量的結果轉換成電信號傳給電控單元?？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。熱膜式空氣流量計的結構如圖所示。2024/7/251

（3）空氣流量傳感器

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

接器插座連接，線束設在傳感器殼體中部。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。但是由于其發(fā)熱元件表面制作有一層保護薄膜，存在輻射熱傳導作用，因此響應特性稍差。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現流量檢測。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臂上。當發(fā)熱元件的溫度高于進氣溫度時，電橋電壓才能達到平衡，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

與補償電阻溫度

之差保持恒定（即ΔT=）。2024/7/2當空氣氣流流經發(fā)熱元件并使其受到冷卻時，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。當電橋電流增大時，取樣電阻

上的電壓就會升高，從而將空氣流量的變化轉化為電壓信號

的變化。輸出電壓與空氣流量之間近似于4次方根的關系特征曲線如圖6-13所示。信號電壓輸入ECU后，ECU可根據信號電壓的高低計算出空氣質量流量

的大小。2024/7/2

當發(fā)動機怠速或空氣為熱空氣時，因為怠速時節(jié)氣門關閉或接近全閉，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電壓低?？刂茊卧狤CU根據信號電壓即可計算出進氣量，一般怠速時的空氣流量為2.0～5.0g/s。

當發(fā)動機負荷增大或空氣為冷空氣時，因為節(jié)氣門開度增大?？諝饬魉偌涌欤箍諝饬髁吭龃?；而冷空氣密度大，在體積相同的情況下冷空氣質量大，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，因此當發(fā)動機負荷增大時，信號電壓升高。56

（4）冷卻液溫度傳感器

發(fā)動機冷卻液溫度傳感器將發(fā)動機冷卻液溫度的變化轉換為電信號輸送到ECU，ECU根據輸入的信號（發(fā)動機冷卻液溫度的高低）對發(fā)動機噴油量進行修正，以調整空燃比，使進入發(fā)動機的可燃混合氣燃燒穩(wěn)定，冷機時供給較濃的可燃混合氣；熱機時供給較稀的混合氣。發(fā)動機冷卻液溫度傳感器以熱敏電阻為檢測元件，如圖6-14所示。該傳感器采用的熱敏電阻具有負溫度系數，如圖所示。當水溫低時，電阻值大；水溫升高，電阻值減小。2024/7/2572024/7/258

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

進氣溫度傳感器一般采用熱敏電阻式,熱敏電阻安裝在進氣溫度傳感器內。進氣溫度傳感器的構造如圖6-16a所示,其電阻與進氣溫度的關系如圖6-16b所示。當進氣溫度升高時,傳感器阻值減小,熱敏電阻上的分壓值減小;反之,當進氣溫度降低時,傳感器阻值增大,熱敏電阻上的分壓值升高。ECU根據接收到的信號電壓值便可計算求得對應的進氣溫度,從而實現實時控制。

（6）氧傳感器

該傳感器安裝在排氣管中，用來檢測可燃混合氣的實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短，實現反饋，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構如圖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），亦稱鋯管。鋯管固定在帶有安裝螺紋的固定套中，內外表面均覆蓋著一層多孔的鉑膜，其內表面與大氣接觸，外表面與廢氣接觸。氧傳感器的接線端有一個金屬護套，其上開有一個用于鋯管內腔與大氣相通的孔，電線將鋯管內表面的鉑極經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發(fā)生電離。由于鋯管內、外側氧含量不一致，存在濃度差，因而氧離子從大氣側向排氣一側擴散，從而使鋯管成為一個微電池，在兩鉑極間產生電壓。當混合氣的實際空燃比小于理論空燃比，即發(fā)動機以較濃的混合氣運轉時，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，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、外側氧濃度差加大，兩鉑極間電壓陡增。因此鋯管傳感器產生的電壓將在理論空燃比時發(fā)生突變：稀混合氣時。輸卅電壓幾乎為零；濃混合氣時，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構相似，如圖6-19所示，主要由二氧化鈦傳感元件、鋼質外殼、加熱元件和電極引線等組成。鋼質殼體上制有螺紋，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到使用要求。此外，電極引線與護套之間設置一個硅橡膠密封線圈，可以防止水汽浸入傳感器內部而腐蝕電極。

由于二氧化鈦半導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源相當于一個可變電阻。2024/7/263

當發(fā)動機混合氣?。ㄟ^量空氣系數α>1）時，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，二氧化鈦呈現低阻狀態(tài)；當發(fā)動機的可燃混合氣濃（過量空氣系數α<1）時，由于燃燒不完全，排氣中會剩余一定的氧氣，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)生化學反應，生成CO2，將排氣中的氧離子進一步消耗掉，二氧化鈦呈現高阻狀態(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發(fā)動機運轉工況和汽車運行狀態(tài)對發(fā)動機噴油量進行精確控制。近年來，電子控制系統(tǒng)的功能得以不斷擴大，在發(fā)動機管理系統(tǒng)中，不但控制噴油器的噴油量，還可控制點火、怠速、廢氣再循環(huán)等；另

外，還可控制底盤中的自動變速器、制動防抱死系統(tǒng)、懸架高度調整系統(tǒng)、轉向助力系統(tǒng)及車身控制系統(tǒng)等。發(fā)動機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)中各傳感器檢測到的信號通過I/O接口送入微控制器，完成ECU對控制裝置運行工況的實時檢測。（2）微控制器

微控制器又稱為單片機，是指在一塊芯片體上集成了中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM或EPROM）、定時器/計數器、中斷控制器以及串行和并行I/O接口等部件，構成一個完整的微型計算機。

目前，汽車上主要采用8位和16位單片機，少數高檔轎車也有采用32位單片機進行發(fā)動機管理控制。2024/7/267

（3）輸出接口

輸出接口是在微控制器與執(zhí)行器之間起關聯作用的裝置。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動執(zhí)行器的控制信號，使執(zhí)行器產生動作。微控制器輸出的控制命令一般為數字信號，電流為毫安級。輸出接口具有控制信號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量的汽油適時地噴入進氣道或進氣管內，并與其中的空氣混合形成可燃混合氣。2024/7/269

②構造原理。噴油器的構造如下所示。噴油器由電磁線圈、銜鐵、針閥、復位彈簧及噴油器體等主要零件構成。噴油器相當于電磁閥，通電時電磁線圈產生電磁力，將銜鐵及針閥吸起，噴油器開啟，汽油經噴孔噴入進氣道或進氣管。斷電時電磁力消失，銜鐵及針閥在復位彈簧的作用下將噴孔關閉，噴油器停止噴油。2024/7/270

③驅動電路。根據電磁線圈電阻值，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。相應的驅動方式可分為3種形式，如圖所示。2024/7/271

2024/7/272

（2）電動燃油泵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、壓力調節(jié)器和燃油表等結合為一個整體。③構造原理。主要由電動機、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。葉輪旋轉時，小槽內的汽油隨同葉輪一同高速旋轉。在離心力的作用下，出口處油壓增高，進口處產生真空；使汽油從進口吸入、出口泵出。

2024/7/273

（2）電動燃油泵

燃油泵停止工作時，單向閥關閉，以維持燃油管路內的殘余壓力，這樣更有助于使發(fā)動機重新啟動。若沒有殘余壓力，在高溫時很容易出現氣阻，使發(fā)動機重新啟動變得很困難。當出油口側壓力過高時，安全閥開啟，防止燃油壓力過高。若沒有殘余壓力,在高溫時很容易出現氣阻,使發(fā)動機重新起動變得很困難。當出油口側壓力過高時,安全閥開啟,防止燃油壓力過高。2024/7/274

2024/7/22024/7/275

④驅動電路。燃油泵只在發(fā)動機運轉時工作。若發(fā)動機沒運轉，即使點火開關開啟，燃油泵也不會運作，如圖6-26所示。點火開關置“ON”位置。當點火開關位于“IG”位置時，EFI繼電器接通。點火開關置“STA”位置。發(fā)動機啟動時，從點火開關的ST端子會傳遞一個STA信號到發(fā)動機ECU。當STA信號被輸入到發(fā)動機ECU時，發(fā)動機ECU內部的晶體管接通，結果開路繼電器被接通。隨后，電流流進燃油泵，使燃油泵開始運作。2024/7/276

發(fā)動機啟動/運轉。發(fā)動機運轉的同時，發(fā)動機ECU接收到曲軸位置傳感器傳來的NE信號，晶體管繼續(xù)保持開啟，使燃油泵繼續(xù)運作。

發(fā)動機停止。若發(fā)動機停止，即使點火開關仍處于開啟狀態(tài)，NE信號也不再被輸入發(fā)動機ECU，故發(fā)動機ECU會關閉晶體管，結果開路繼電器被關閉，使燃油泵停止工作。77

（3）燃油壓力調節(jié)器

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

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

噴油器的噴射量根據進氣歧管真空度噴射燃油。2024/7/278

這種真空狀態(tài)隨著發(fā)動機工作狀態(tài)的變化而不斷變化。因此，這種燃油調節(jié)方式，發(fā)動機ECU根據進氣歧管真空的變化，計算每次噴射時間內燃油噴油量，確保噴油器噴射適當數量的燃油。2024/7/279

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

其基本工作原理與第一種燃油調節(jié)方法相同，但由于進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，根據歧管壓力改變燃油壓力進行控制，燃油通過回油管流回汽油箱。

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

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

當發(fā)動機工況和噴油系統(tǒng)結構確定后，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)時間。由于ECU發(fā)出的控制噴油持續(xù)時間的指令是脈沖型信號，該脈沖的工作寬度（簡稱“噴油脈寬”）就決定了噴油持續(xù)時間。即：噴油量控制實質上是根據特定狀況下所設定的目標，對噴油持續(xù)工作時間（噴油脈寬）實施控制，確保發(fā)動機處于最佳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)動機之所以具有良好的動力性和經濟性，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噴油持續(xù)時間的控制實現的，噴油持續(xù)時間實際上就是由ECU運算后，輸送給噴油器的噴油脈沖信號的寬度。電控燃油噴射系統(tǒng)對噴油量控制的核心是精確地確定和控制噴油的持續(xù)時間（噴油脈寬）。根據發(fā)動機的運行特點，噴油持續(xù)時間可分為兩大類，即啟動時噴油持續(xù)時間和啟動后噴油持續(xù)時間。另外，還包括啟動后異步噴射。2024/7/283

（1）啟動時噴油持續(xù)時間

在發(fā)動機啟動時，轉速波動大，空氣流量傳感器無法精確地測量進氣量，進而確定合適的噴油持續(xù)時間。因此，發(fā)動機啟動時，ECU根據啟動裝置的開關信號和發(fā)動機轉速，首先判定為啟動工況。然后，由ECU根據當時的冷卻液溫度，從內存的冷卻液溫度-噴油時間的對應關系中找出相應的基本噴油時間，即啟動時的基本噴油持續(xù)時間。接下來，再進行進氣溫度和蓄電池電壓修正，得到啟動時的噴油持續(xù)時間。

在啟動過程中，有些電控汽油機中的ECU還能根據發(fā)動機冷卻液溫度，同時進行一定量的異步噴射，或控制冷啟動噴油器進行異步噴射，以補充冷啟動過程對燃油量的額外要求。2024/7/284

（2）啟動后噴油持續(xù)時間

①基本噴油待續(xù)時間?；緡娪统掷m(xù)時間是為了實現目標空燃比控制，利用空氣流量傳感器和曲軸位置傳感器等輸入信號，計算求得的噴油持續(xù)時間?？諝饬髁總鞲衅鞯姆N類不同，進行計算的方式、方法也不同。

當采用葉片式空氣流量傳感器時，在標準大氣狀態(tài)下，基本噴油待續(xù)時間是根據空氣流量傳感器和發(fā)動機轉速以及設定的空燃比確定的。

當采用熱線式空氣流量傳感器時，由于它是質量流量測量，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那樣必須進行溫度和大氣壓力修正。2024/7/285

②溫度修正系數。發(fā)動機進行冷啟動時或夏天在高溫行駛后發(fā)動機熄火10～30min，都需增加燃油噴射量。

低溫啟動時之所以要求燃油增量修正，其主要原因是溫度低時汽油汽化不良，氣缸內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空燃比時的混合氣稀，如果不進行燃油增量修正，就會發(fā)生怠速運轉不穩(wěn)、發(fā)動機熄火和振動等現象。2024/7/286

③加減速運轉時的燃油修正系數。在汽車進行加速、減速等過渡工況時，如果只有燃油基本噴油量，混合氣的空燃比相對于目標值會產生一定偏移。一般情況下，加速時混合氣變稀，減速時混合氣變濃。因此，需分別進行燃油增量和減量的修正。如果不進行加速時燃油量的修正，發(fā)動機就會發(fā)生“喘振”，車輛因而產生前后方向的振動現象。此外，排氣中的有害成分也會增加。2024/7/287

④理論空燃比反饋的修正系數。為了適應排放法規(guī)提出的排放要求，汽車上都裝用了三元催化轉化器。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，的還原作用同時較好進行，才具有向CO2、、以及無害化充分轉化的能力。如果實際空燃比偏離理論空燃比，則轉化能力降低?；旌蠚庾兿r，排出的NOX增多；混合氣變濃時，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，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，對理論空燃比進行反饋控制。2024/7/288

⑤大負荷、高轉速運轉時的修正系數。發(fā)動機在部分負荷下工作時，空燃比的調整是在考慮保持一定排放性能的前提下，盡量提供經濟混合氣成分，以得到最低油耗。當汽車在節(jié)氣門全開情況下大負荷行駛時，要求發(fā)動機輸出更大轉矩。根據轉矩隨空燃比的變化規(guī)律，應將空燃比設定在與轉矩峰值相對應的12.5附近，可采用開環(huán)控制。

由于基本噴油持續(xù)時間可以實現理論空燃比在14.7附近，所以需將增量修正系數乘以基本噴油時間。節(jié)氣門位置傳感器是傳送發(fā)動機負荷狀態(tài)的傳感器，通過節(jié)氣門位置傳感器可把全負荷信號輸入ECU。實現大負荷控制為開環(huán)控制，氧傳感器的反饋控制停止工作。2024/7/289

⑥無效噴射時間修正系數。當ECU輸出信號驅動噴油器丁作時，噴油器存在動作滯后現象，即閥開啟有動作滯后期。對于動作滯后時間，開閥時的大于閉閥時的。其中噴油器不噴射的時間稱為無效噴射時間。在用ECU計算噴油持續(xù)時間時，需針對這一情況進行加法修正。當蓄電池電壓降低時，無效噴射時間增加；當蓄電池電壓升高時，無效噴射時間減少。（3）啟動后異步噴射

啟動后異步噴射是指與CA不同步的噴射。加速時的燃油量修正，是與CA同步的燃油增量噴射，而急加速時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，需要施加臨時性的燃油增量噴射。

為了有效進行異步噴射控制，需快速檢測加速工況：在表征發(fā)動機狀態(tài)的各種參數點，可以利用節(jié)氣門開度變化信號快速檢測發(fā)動機的加速工況。2024/7/290

2.噴油正時控制

噴油正時是指噴油器開始噴油的時刻。單點燃油噴射系統(tǒng)只有一個或兩個噴油器，發(fā)動機一啟動就連續(xù)噴油。多點燃油噴射系統(tǒng)每個氣缸配有一個噴油器，根據燃油噴射時序不同，多點燃油噴射分為同時噴射、分組噴射和順序噴射3種噴射方式。（1）同時噴射控制

同時噴射是指各缸噴油器同時噴油，其控制電路如圖a所示，各缸噴油器并聯在一起，電磁線圈電流由一個功率管驅動控制。2024/7/2

曲軸每轉一圈或兩圈，各缸噴油器同時噴油一次，噴油器的控制信號波形如圖b所示。由于各缸同時噴油，因此噴油正時與發(fā)動機進氣、壓縮、做功、排氣行程無關，如圖c所示。91

同時噴射的控制電路和控制程序簡單，且通用性較好，但各缸噴油時刻不可能為最佳。在圖c中，除1、4缸噴油正時較好外，2、3缸噴射的燃油在進氣門附近將要停留較長時間，其混合氣霧化質量必然降低，因此現代汽車燃油噴射系統(tǒng)已很少采用同時噴射方式。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行控制，一般將四缸發(fā)動機分成兩組，六缸發(fā)動機分成三組，八缸發(fā)動機分成四組。四缸發(fā)動機分組噴射控制電路如圖a所示。

發(fā)動機工作時，由ECU控制各組噴油器輪流噴油。發(fā)動機曲軸每轉一圈，只有一組噴油器噴油，每組噴油器噴油時連續(xù)噴射1～2次，噴油正時關系如圖b所示。

分組噴射方式雖然不是最佳的噴油方式，但1、4兩缸的噴油時刻較佳，其混合氣霧化質量較同時噴射有很大改善。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。由于各缸噴油器獨立噴油，因此也稱為獨立噴射，其控制電路如圖a所示。

在順序噴射系統(tǒng)中，發(fā)動機工作一個循環(huán)（曲軸轉兩圈），各缸噴油器輪流噴油一次，且像點火系統(tǒng)點火一樣，按照各缸工作的順序依次進行噴射，噴油正時關系如圖d所示。2024/7/2952024/7/296

當ECU根據曲軸位置（轉角）信號和判缸信號，確定出是哪個氣缸的活塞運行至排氣行程上止點前某一角度（四缸發(fā)動機一般在上止點前60°左右）時，開始計算噴油提前角，并適時發(fā)出噴油控制指令，接通該缸噴油器電磁線圈的電流，使噴油器適時開始噴油。

順序噴射的各缸噴油時刻均可設置在最佳時刻，燃油霧化質量好，有利于提高燃油經濟性和降低廢氣的排放量，但其控制電路和控制軟件較復雜。

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

3.噴油器控制

發(fā)動機各種傳感器的信號輸入ECU后，ECU根據數學計算和邏輯判斷結果，發(fā)出脈沖信號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ECU向噴油器發(fā)出的控制脈沖信號的高電平加到驅動晶體管VT基極時，VT導通，噴油器線圈通電，產生電磁吸力將閥門吸開，噴油器開始噴油。當控制脈沖信號的低電平加到驅動晶體管VT基極時，VT截止，噴油器線圈斷電，在回位彈簧的彈力作用下閥門關閉，噴油器停止噴油。

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

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第四節(jié)缸內直噴供油系統(tǒng)2024/7/2100

GDI是GasolineDirectInjection的縮寫，意即汽油直接噴射，其結構見圖。傳統(tǒng)汽油噴射發(fā)動機是將燃油噴入進氣道中，與空氣混合后以可燃混合氣的形式被吸入燃燒室。汽油缸內直接噴射技術是借助一個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，使汽油在最恰當的時刻直接注入燃燒室，使燃燒更充分、更完全。

在汽油缸內直接噴射發(fā)動機中，電控單元根據發(fā)動機的工作狀況，始終控制噴油器保持最佳噴油量，進而使可燃混合氣充分燃燒，大大地提高了發(fā)動機的綜合性能。2024/7/2圖6-34GDI結構圖101

1.GDI發(fā)動機的燃油系統(tǒng)的組成

GDI發(fā)動機的燃油系統(tǒng)主要由燃油箱、電動燃油泵、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燃油泵，使低壓油路內的油壓達到50～500kPa，在冷、熱機啟動發(fā)動機時，低壓燃油系統(tǒng)內的油壓可以達到650kPa。燃油濾清器限壓閥的開啟壓力約為680kPa。高壓燃油泵由驅動凸輪驅動，高壓燃油泵經燃油壓力調節(jié)器（高壓）產生燃油軌內所需要的壓力，約為5～11kPa（取決于發(fā)動機的負荷和轉速）。高壓燃油通過分配管被輸送到各缸的噴油器內；高壓油路內的限壓閥在壓力超過12～15MPa時開啟，以保護高壓部件。燃油軌起緩沖器的作用，吸收高壓燃油路內的壓力波動。2024/7/2104

缸內直噴供油系統(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械方式來驅動。高壓泵的壓力緩沖器會吸收高壓系統(tǒng)內的壓力波動。第四節(jié)缸內直噴供油系統(tǒng)二、主要供油部件2024/7/2105

（2）高壓燃油泵的結構

高壓燃油泵一般采用活塞泵，由凸輪軸驅動。高壓燃油泵由凸輪、柱塞、進油泵、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油、供油和回油三個過程。①進油過程。當油泵柱塞向下運動時，柱塞上腔的容積不斷增加，產生真空吸力，此時出油閥在彈簧力的作用下處于關閉狀態(tài)，進油閥在針閥彈簧力作用下被打開，燃油以最高600kPa的壓力經進油閥進入泵腔。另外，油泵柱塞向下運動產生真空吸力，也會吸入燃油。油泵柱塞向下運動過程中，泵腔內的燃油壓力近似于低壓系統(tǒng)內壓力。106

2024/7/2107

1.高壓燃油泵

②回油過程。在回油過程中，進油閥仍然處于打開狀態(tài)。隨著油泵柱塞向上運動，泵腔內過多的燃油被壓回到低壓系統(tǒng)，以此來調節(jié)實際供油量?；赜蜁r產生的液體脈動由油壓衰減器和節(jié)流閥進行衰減。回油過程中，泵腔內的油壓近似于低壓系統(tǒng)的油壓。

③供油過程?？刂茊卧嬎愎┯褪键c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動；同時油泵柱塞向上運動，泵腔內油壓高于油軌內的油壓時，出油閥被開啟，燃油被泵入油軌內。2024/7/2108

2.高壓噴油器（1）高壓噴油器的結構特點

為了提高霧化細度和減小