燃油噴射系統(tǒng)

1、課 題 項目四十七 燃油噴射系統(tǒng) 2課時教學(xué)內(nèi)容   燃油噴射系統(tǒng)的分類、組成、連接關(guān)系教學(xué)目的 理解汽油機燃油噴射系統(tǒng)的分類、組成和連接關(guān)系。重點難點 分類、組成教學(xué)方法 講授 多媒體 講授新課一、電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)通常由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)四部分組成。電子控制系統(tǒng)是核心。電子控制系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制單元（ECU）和執(zhí)行器三大部分組成。傳感器可將發(fā)動機各種狀態(tài)的物理量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量送給ECU，ECU綜合處理這些電量信號后，送出控制數(shù)據(jù)，執(zhí)行器將ECU送出的控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理或機械動作，以改變發(fā)動機的工

2、作狀態(tài)。二、電控汽油噴射系統(tǒng)的分類1.按空氣量的檢測方式分類按空氣量的檢測方式可分為直接與間接兩大類。直接檢測方式稱之為質(zhì)量流量計檢測方式。間接檢測方式又分為兩種：一種是利用進氣管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，測定吸入空氣量，計算燃油量的方式，稱之為速度密度方式；另一種是以節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速測定吸入空氣量，并計算燃油量，稱之為節(jié)流速度方式。1）質(zhì)量流量計方式質(zhì)量流量計方式是利用空氣流量計直接計量吸入的空氣流量。目前，占有主流地位的非連續(xù)噴射方式所必需的信號時每一工作循環(huán)的吸入空氣量，也就是每一計量單位時間吸入空氣量與循環(huán)周期數(shù)之比。一般而言，使用空氣流量與發(fā)動機轉(zhuǎn)速之比作為使用值，以這一數(shù)值為基礎(chǔ)計算

3、燃油噴射量。2）速度密度方式速度密度方式是利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速與進氣管壓力測定每一循環(huán)中吸入發(fā)動機的空氣量，再以這一空氣量為基礎(chǔ)，測定燃油噴射量。如果以燃油調(diào)節(jié)量來講，因為發(fā)動機的燃油量的變化范圍約80倍，裝束變化范圍約10倍，所以燃油調(diào)節(jié)范圍約8倍，因此具有燃油調(diào)節(jié)量精度高這一優(yōu)點。但是，其缺點是進氣管壓力與吸入空氣量并不是檢點的函數(shù)關(guān)系，需要修正檢測過度狀態(tài)的吸入空氣流量。其次，作為降低排放的廢氣再循環(huán)（EGR）時，由于進氣管壓力的變化，也不易測定吸入空氣量。3）節(jié)流速度方式節(jié)流速度方式是按照節(jié)氣門開度與發(fā)動機轉(zhuǎn)速測定每一循環(huán)吸入發(fā)動機的空氣量，以這一空氣量為基礎(chǔ)，測定燃油噴射量。由于直接檢測節(jié)

4、氣門的開度，因此過度響應(yīng)性能良好，廣泛應(yīng)用于賽車上。2.按燃油噴射位置分類按燃油噴射位置不同，燃油噴射系統(tǒng)可分為缸外噴射和缸內(nèi)噴射。（1）缸外噴射是指進氣歧管內(nèi)噴射或進氣門前噴射。該方式中噴油器被安裝于進氣歧管內(nèi)或進氣門附近，故燃油在進氣過程中被噴射后于空氣混合形成可燃混合氣再進入氣缸內(nèi)。理論上，噴射時刻設(shè)計在各缸排氣行程上止點前70°左右為佳。噴射方式可以是連續(xù)噴射或間歇噴射。由于缸外噴射方式汽油的噴油壓力不高（0.1MPao.5Mpa），且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，應(yīng)用較為廣泛。（2）缸內(nèi)噴射是指噴油器將燃油直接噴射到汽缸燃燒室內(nèi)，因此需要較高的噴油壓力（3.0MPa4.0MPa）。由

5、于噴油壓力較高，可實現(xiàn)稀薄燃燒，有利于提高經(jīng)濟性和排放指標(biāo)，但對供油系統(tǒng)的要求較高，成本也相應(yīng)較高。3.按燃油噴射方式分類根據(jù)燃油噴射方式不同，燃油噴射系統(tǒng)可分為連續(xù)噴射和間歇噴射。1）連續(xù)噴射連續(xù)噴射又稱為穩(wěn)定噴射，在發(fā)動機整個工作過程中連續(xù)噴射燃油。連續(xù)噴射都是噴到進氣道內(nèi)，而且大部分的燃油是在進氣門關(guān)閉時噴射的，因此大部分的燃油是在進氣道內(nèi)蒸發(fā)的，由于連續(xù)噴射系統(tǒng)無需考慮發(fā)動機的工作順序和噴射時機，故控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，多應(yīng)用于機械式或機電結(jié)合式燃油噴射系統(tǒng)中。2）間歇噴射又可稱為脈沖噴射或同步噴射，噴射是以脈動的方式在某一段時間內(nèi)進行的，因此噴射都有一定能夠的噴油持續(xù)期。其特點是噴油

6、頻率與發(fā)動機轉(zhuǎn)速同步，且噴油量只取決于噴油器的開啟時間（噴油脈沖寬度）。故ECU可根據(jù)各種傳感器所獲得的發(fā)動機運行參數(shù)動態(tài)變化的情況，精確計量發(fā)動機所需噴油量，再通過控制噴油脈寬來控制發(fā)動機各種工況下的可燃混合氣的空燃比。由于間歇噴射方式的控制精度較高，故被現(xiàn)代發(fā)動機集中控制系統(tǒng)廣泛采用。間歇噴射按噴油時序又可細(xì)分為同時噴射、分組噴射和順序噴射三種形式。同時噴射是指發(fā)動機在運行期間，各缸噴油器同時開啟且同時關(guān)閉，又計算機的統(tǒng)一噴油指令控制多余噴油器同時動作；分組噴射是將噴油器按發(fā)動機每工作循環(huán)分成若干組交替進行噴射；順序噴射則是指噴油器按發(fā)動機的工作順序依次進行噴射，它具有噴油正時，又計算機根

7、據(jù)曲軸位置傳感器提供的信號，判斷各缸的進氣行程適時發(fā)出各缸的噴油脈沖信號，以實現(xiàn)順序噴射的功能。相比而言，由于順序方式可在最佳噴油時刻向各缸噴射所需的噴油量，故有利于改善發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。但要求系統(tǒng)能對待噴油的汽缸進行識別，同時要求噴油器驅(qū)動回路與汽缸的數(shù)目相同，故電路較為復(fù)雜。4.按噴油器的數(shù)目分類在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，按噴油器數(shù)目進行分類，可分為單點噴射（Single Point Injection, SPI）和多點噴射（MultiPoint Injection, MPI）兩種形式。1）單點噴射單點噴射是在進氣管的節(jié)氣門體上或穩(wěn)壓箱內(nèi)安裝一個中央噴射裝置，用一只或兩只噴油器集中向進氣歧

8、管噴射，形成可燃混合氣，在發(fā)動機進氣行程時被吸入氣缸內(nèi)，故這種噴射系統(tǒng)可稱為節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)或中央噴射系統(tǒng)。單點噴射系統(tǒng)可采用更低的噴油壓力（0.1MPa），雖然其性能遜于多點噴射系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)簡單、成本低、故障率低、工作可靠，對發(fā)動機改動少，且維修方便，故在20世紀(jì)90年代的小排量普通轎車上曾得到廣泛應(yīng)用，目前已趨于淘汰。2）多點噴射多點噴射系統(tǒng)是在每個汽缸進氣門附近安裝一個噴油器，所以各缸之間的空燃比混合較均勻，而且在設(shè)計進氣管時可以充分利用空氣慣性的增壓效應(yīng)以實現(xiàn)高功率化設(shè)計。5.按噴射裝置的控制方式分類按噴射裝置的控制方式不同，燃油噴射系統(tǒng)可分為機械式、機電混合式和電子控制式三種。1）機

9、械式燃油噴射系統(tǒng)機械式燃油噴射系統(tǒng)早在20世紀(jì)五六十年代就運用于汽車上，采用連續(xù)噴射方式。Bosch公司的K-Jetronic系統(tǒng)屬于此類型，可簡稱K系統(tǒng)。其噴油量是通過空氣計量板直接控制汽油流量調(diào)節(jié)柱塞來控制的，該系統(tǒng)中設(shè)有冷啟動噴油器、暖車調(diào)節(jié)器、空氣閥及全負(fù)荷加濃器等裝置，以便根據(jù)不同工況對基本噴油量進行修正。2）機電混合式燃油噴射系統(tǒng)機電混合式燃油噴射系統(tǒng)，Bosch公司的KE-Jetronic系統(tǒng)即屬于此類型，可簡稱KE系統(tǒng)，是在K系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進后的產(chǎn)品。其特點是增加了一個ECU。ECU可根據(jù)水溫、節(jié)氣門位置傳感器的輸入信號來控制電液式壓差調(diào)節(jié)器的動作，以此實現(xiàn)對不同工況下的空燃比

10、進行修正的目的。3）電子控制式燃油噴射系統(tǒng)電子控制式燃油噴射系統(tǒng)（Electronic Fuel Injection, EFI）。在20世紀(jì)六七十年代大多只汽油噴射，80年代開始與點火控制一起構(gòu)成發(fā)動機集中控制系統(tǒng)。電子控制單元通過各種傳感器來檢測發(fā)動機運行參數(shù)的變化，再由ECU根據(jù)輸入信號和數(shù)學(xué)模型來確定所需的燃油噴射量，并通過控制噴油器的開啟時間來控制噴入氣缸內(nèi)的每循環(huán)噴油量，進而實現(xiàn)對氣缸內(nèi)可燃混合氣的空燃比進行精確配制的目的。最佳點火時刻也用同樣的方法計算，修正后送給點火電子組件，控制點火時刻。此外根據(jù)發(fā)動機的要求，計算機還可控制怠速（ISC）和廢氣再循環(huán)（EGR）等其他系統(tǒng)。由于電子

11、控制式燃油噴射系統(tǒng)在發(fā)動機各種工況下均能精確計量所需的燃油噴射量，且使用精度高，穩(wěn)定性好，能實現(xiàn)發(fā)動機的優(yōu)化設(shè)計和優(yōu)化控制。因此，在汽車 燃油噴射系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。6.按電子控制系統(tǒng)的控制模式分類在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，按電子控制系統(tǒng)的控制模式進行分類，可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種類型。1）開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制，是把根據(jù)實驗確定的發(fā)動機各種運行工況所對應(yīng)的最佳供油量的數(shù)據(jù)事先存入計算機中，發(fā)動機在實際運行過程中，主要根據(jù)各個傳感器的輸入信號，判斷發(fā)動機所處的運行工況，再找出最佳供油量，并發(fā)出控制信號?？刂菩盘柦?jīng)功率放大器放大后，再驅(qū)動電磁噴油器動作，以此精確地控制混合氣的空燃比，使發(fā)動機最佳運行，因此開環(huán)控制系統(tǒng)只受發(fā)動機運行工況參數(shù)變化的控制，按事先設(shè)定在計算機ROM中的實驗數(shù)據(jù)流工作。其優(yōu)點是簡單易行，缺點是其精度直接依賴于所設(shè)定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的精度和電磁噴油器調(diào)整標(biāo)定的精度。但當(dāng)噴油器及傳感器系統(tǒng)電子產(chǎn)品性能變化時，混合氣就不能正確地保持在原預(yù)定的空燃比數(shù)值上。因此，它對發(fā)動機及控制系統(tǒng)的各個組成部分的精度要求高，系統(tǒng)本身抗干擾能力較差，而且當(dāng)使用工況超出預(yù)定范圍時，就不能實現(xiàn)最佳控制。2)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)在排氣管上加裝了氧傳感器，可根