第2章 汽油机燃油喷射系统.ppt
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1、第2章 汽油机燃油喷射系统,2.1 汽油机燃油喷射系统概述,汽油机燃油喷射系统的发展简史 20世纪30年代用于军用飞机上,1954年德国奔驰公司 在奔驰300SL上装了机械式汽油喷射系统(K型); 20世纪60年代在K型的基础上发展了机电组合式汽油喷射系统(KE型); 20世纪60年代后期,随着电子技术的发展,德国BOSCH公司研制出 电控燃油喷射系统(EFI)。,Bosch公司燃油喷射系统的发展过程,2.1.1 汽油机燃油喷射系统的分类 1按汽油喷射部位分类 (1)缸内喷射。 该喷射方式是将汽油直接喷射到汽缸内,故又称缸内直喷式。 (2)缸外喷射(进气管喷射)。 该喷射方式是目前普遍采用的喷
2、射方式。其根据喷油器数量和安装位置的不同又可分为两种: 单点喷射(SPI): 多点喷射(MPI)。,在节气门上方装一个中央喷射装置,由12个喷油器集中喷油。采用顺序喷射方式。结构简单,故障少、维修调整方便。广泛的应用于普通轿车和货车。,插图,单点喷射系统,每缸进气门处装有一个中央喷射装置,由ECU控制喷射。其燃油分配均匀性好,但控制系统复杂,成本高。主要用与中、高级轿车 。,插图,多点喷射系统,2按喷射控制装置的形式不同分类 (1)机械式。 燃油的计量是通过机械传动与液体传动来实现的,即K型系统。 (2)机电一体混合控制式,即KE型系统。 (3)电子控制式。 燃油的计量是由电控单元及电磁喷油器
3、实现的,即EFI。,3按喷射方式不同分类 (1)间歇喷射或脉冲喷射式。 对每一个汽缸的喷射都有一经计算确定的喷射持续期,喷射多数是在进气过程中的某段时间内进行的,喷射持续时间对应所控制的喷油量。 (2)连续喷射或稳定喷射方式。 燃油喷射的时间占有全工作循环的时间,连续喷射都是喷在进气管道内,而且大部分的燃油是在进气门关闭后喷射的,因此大部分燃油也是在进气道内蒸发的,K型、KE型和大部分SPI系统采用这种喷射方式。,4电子控制汽油喷射系统,按空气流量的测量方式分类 (1)速度密度控制型(D型EFI系统)。 它是通过检测进气岐管的压力(真空度)和发动机的转速,推 算发动机吸入的空气量,并计算燃油流
4、量的速度密度控制方式。,1喷油器;2冷起动阀;3燃油压力调节器;4电控单元(ECU);5节气门位置传感器;6怠速空气调整器;7进气压力传感器;8燃油泵;9过滤器; 10水温传感器;11热限时开关 进气岐管压力计量式电控汽油机燃油喷射系统,(2)质量流量控制型(L型EFI系统)。 这种方式是用空气流量传感器直接测量发动机吸入的空气量。 叶片式电控汽油机燃油喷射系统。采用叶片式空气流量传感器 和卡门旋涡式空气流量传感器的电控汽油机燃油喷射系统,其空气流量的计算方式均属体积流量型,即计量进入汽缸的空气的体积量,以控制混合气空燃比的最佳值。,叶片式电控汽油机燃油喷射系统, 热线式和热膜式电控汽油机燃油
5、喷射系统。 热线式和热膜式空气流量传感器直接测量进入汽缸内空气的质量,将该空气的质量转换成电信号,输送给ECU。由ECU根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量,以控制最佳空燃比。,热线式电控汽油机燃油喷射系统,(3)节流速度控制型。节流速度控制型是利用节气门的开度和发动机的转速,推算每一循环吸入发动机的空气量,根据推算出的空气量,计算汽油喷射量。 5对于多点间歇喷射系统,可根据喷油器之间的喷油顺序分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射。,(1)同时喷射。 所有喷油器并联连接。,同时喷射控制电路,某发动机喷油器的喷油正时波形,同时喷射正时图,(2)分组喷射。 分组喷射一般是把所有汽缸的喷油器分成24组
6、。4缸发动机一般把喷油器分为两组,由微机分组控制喷油器,两组喷油器轮流交替喷射。,分组喷射的控制电路图,分组喷射的正时图,(3)顺序喷射。 顺序喷射也称为独立喷射。曲轴每转两圈,各缸喷油器都按照特定的顺序依次进行喷射。,顺序喷射的控制电路,日本本田4缸发动机顺序喷射的正时图,2.1.2 汽油机电控燃油喷射系统的优点,(1)能实现空燃比的高精度控制。 (2)充气效率高。 (3)瞬时响应快。 (4)起动容易,暖机性能好。 (5)节油和排放净化效果明显。 (6)减速、限速断油功能,能降低废气排放量、节省燃油。 (7)便于安装。,2.1.3 电控燃油喷射系统的控制功能,1喷油量的控制 电子控制单元根据
7、空气流量传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器、进气温度传感器、冷却水温度传感器等提供的信号而计算出喷油持续时间,因喷油器针阀的行程是一定的,故喷油量的大小决定于喷油器喷油持续时间的长短。,(1)起动喷油控制。,起动时的基本喷油时间是ECU根据起动信号和当时的冷却水温度,由内存的水温-喷油时间图找出相应的喷油时间TP,然后加上进气温度修正喷油时间TA和蓄电池电压修正喷油时间TB,计算出起动时的喷油持续时间 。 喷油器的实际打开时刻较ECU控制其打开时刻存在一段滞后,从而造成喷油量不足,且蓄电池电压越低,滞后时间越长,故需对电压进行修正。,水温-喷油时间图,喷油时间的确定,喷油滞后,喷油滞后,
8、(2)起动后的喷油控制。 发动机转速超过预定值时,ECU确定的喷油信号持续时间满足公式: 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间喷油修正系数+电压修正值 式中,喷油修正系数是各种修正系数的总和 。 基本喷油时间。 D型EFI系统的基本喷油时间可由发动机转速信号(Ne)和进气管绝对压力信号(PIM)确定。用于D型EFI系统的ECU内存储了一个基本喷油时间三维图,它表明了与发动机各种转速和进气管压力对应的基本喷油时间。L型EFI系统的基本喷油时间由发动机转速和空气量信号(VS)确定。,a起动后加浓。 b暖机加浓。 c进气温度修正。 d大负荷加浓。 e过渡工况空燃比控制。 f怠速稳定性修正(只用于D型E
9、FI系统)。, 起动后各工况下喷油量的修正。,暖机加浓修正曲线,进气温度修正曲线,2喷油正时控制 根据发动机各缸的点火顺序和随发动机工况的不同而将喷油正时控制在最佳时刻。 3减速断油控制 4限速断油控制 5溢油消除控制 发动机启动时,若将加速踏板踩到底,系统将进行断油控制。,6冷起动喷油器喷油时间控制 为了提高低温时发动机的起动性能。现在大多数汽车现已取消了冷起动喷油器。 7燃油泵的控制 (1)在发动机起动和运转过程中,电子控制单元控制燃油泵正常工作。 (2)只有发动机运转时,燃油泵才正常工作。 8汽油泵泵油量的控制 燃油泵的泵油量随发动机负载的变化而变化。,2.2 汽油机电控燃油喷射系统的组
10、成及工作原理 2.2.1 电控燃油喷射系统的组成,电控燃油喷射系统一般由三个子系统组成,即空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统。,1空气供给系统 空气供给系统的作用是提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量 。,2燃油供给系统 作用:向发动机准确地提供所需要的燃油量。,燃油供给系统,3电子控制系统 作用:根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。 组成:该系统由传感器、ECU和执行器三部分组成。,电子控制系统,2.2.2 EFI系统的工作原理,1D型EFI系统 用于中档车型上,如:丰田CROWN等。 (1)燃油压力的建立与燃油喷射方式。(燃油泵提供) (2)进气量的控制与测量。
11、(加速踏板操纵节气门) (3)喷油量与喷油时刻。(ECU提供) (4)不同工况下的控制模式。(传感器) 2L型EFI系统 应用最广泛。 3Mono系统 该系统是一种低压中央喷射系统。 应用于低排量的普通轿车甚至是货车上。,1汽油箱;2电动汽油泵;3汽油过滤器;4油压调节器;5喷油器;6进气温度传感器;7ECU;8怠速控制阀;9节气门位置传感器;10氧传感器;11冷却液温度传感器;12曲轴位置传感器;13蓄电池;14点火开关;15燃油喷射继电器 (高尔夫、帕萨特轿车单点喷射系统),2.3 燃油供给系统的主要部件结构及检测诊断,由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼器及油管组成。如下图
12、:,2.3.1 电动燃油泵 1. 电动燃油泵的作用及类型 2. 电动燃油泵的构造 (1)滚拄式电动燃油泵 (2)涡轮式电动燃油泵 3. 电动燃油泵的控制 (1)ECU控制的燃油泵控制电路 (2)燃油泵开关控制的燃油泵控制 (3)燃油泵继电器控制的燃油泵控制电路 4. 燃油泵的就车检查 5. 燃油泵的拆装与检测,作用:吸油、升压、送油。 类型: 按安装位置不同分为: 内置式安装在油箱中,具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单。 外置式串接在油箱外部的输油管路中,易布置、安装自由大,单噪声大,易产生气阻。 按电动燃油泵的结构不同分为: 涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。,1.电动燃油泵的作
13、用及类型,(1)涡轮式电动燃油泵 (内装泵) 结构:主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。 原理:油泵电动机通电时,电动机驱动涡轮泵叶片旋转,由于离心力的作用,使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳,将燃油从进油室带往出油室。由于进油室的燃油不断增多,形成一定的真空度,将燃油从进油口吸入;而出油室燃油不断增多,燃油压力升高,当达到一定值时,顶开出油阀出油口输出。出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱,保持油路中有一定的压力,便于下次起动。如下图 优点:泵油量大、泵油压力较高、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点。此外,由于不需要消声器所以可以小型化,因此广泛的应用在轿车上。如捷达、本田雅
14、阁,2. 电动燃油泵的构造,结构:主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。 原理: 如图,当转子旋转时,位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下,紧压在泵体内表面上,对周围起密封作用,在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中,工作腔转过出油口后,其容积不断增大,形成一定的真空度,当转到与进油口连通时,将燃油吸入;而吸满燃油的工作腔转过进油口后,容积不断减小,使燃油压力提高,受压燃油流过电动机,从出油口输出。,(2).滚拄式电动燃油泵(外装泵),(3)齿轮式和叶片式电动汽油泵 齿轮式电动汽油泵(又称为转子泵)工作原理与滚柱式十分类似,主要是利用内外齿啮合过程中腔室容积大小的变化
15、,将汽油以一定的压力泵出。由于泵腔数目较多,因而出油压力的波动较滚柱式小。 叶片式电动汽油泵的工作原理类似于蜗轮式,主要是利用液体之间的动能转换来实现汽油的输送和压力的提高的。,电动汽油泵工作原理图,(4)带引射泵的新式油箱。,1油泵;2压力调节器;3滤清器;4接发动机;5油箱;6回油滤清器;7引射泵 丰田RAV4带引射泵的新式油箱,2电动汽油泵的控制 电动汽油泵的控制主要包括油泵的开关控制和油泵的转速控制两方面。电动汽油泵的控制电路应具有下列功能。 在发动机起动及运转过程中,电动汽油泵应始终工作,以保证足够的燃油压力。 当点火开关由“OFF”位置转到“ON”位置而未起动发动机时,电动汽油泵应
16、能运转35s,使油路中充满压力燃油,以利于起动。 当发动机熄火后,即使点火开关仍处于“ON”位置,电动汽油泵也应停止运转。 有的发动机为了控制泵油量,还根据发动机的负荷和转速等情况,对电动汽油泵的转速进行控制。,(1)电动汽油泵开关的控制。, 由点火开关和空气流量传感器内的油泵开关控制的电动油泵控制电路。 此电路用于早期采用叶片式空气流量传感器的波许L型汽油喷射系统 。,1点火开关;2主继电器;3检查插座;4电动汽油泵继电器;5油泵开关;6油泵;7空气流量传感器;8油泵检查开关 波许L型汽油喷射系统的电动汽油泵控制电路, 由点火开关和ECU共同控制的电动汽油泵控制电路。 D型EFI系统以及一些
17、采用卡门涡轮式空气流量传感器的发动机采用这种控制电路。,1点火开关;2主继电器;3检查插座;4电动汽油泵继电器;5油泵; 6分电器;7油泵检查开关 点火开关和ECU共同控制的电动汽油泵电路, 由ECU控制的电动汽油泵控制电路。 目前,大部分欧美车型都采用这种控制电路。,1蓄电池;2起动机;3点火开关;4发动机转速传感器;5主继电器;6电动汽油泵继电器;7ECU;8检查插座;9电动汽油泵 ( ECU控制的电动汽油泵控制电路),(2)电动汽油泵转速的控制。 用电阻器控制的方式。,1点火开关;2主继电器;3检查插座;4电动汽油泵继电器;5电阻器旁路继电器;6电阻器;7油泵电动机;8油泵开关(空气流量
18、传感器);9ECU 油泵转速控制电路(电阻器式), 由专用ECU控制的方式。,1检查连接器;2主继电器;3发动机ECU;4电动汽油泵ECU;5电动汽油泵 油泵转速控制电路(专设油泵ECU式), 由发动机ECU直接控制油泵工作电压的控制方式。,1电动汽油泵;2主继电器;3ECU 油泵工作电压控制电路(ECU直接控制式),4电动汽油泵及控制电路的检测 (1)ECU及共同控制的电动汽油泵控制系统的检查。 在检查这种控制系统时,首先应判别是油泵本身,还是控制电路故障。对控制电路而言,应判断是ECU内部故障,还是ECU外部的控制电路故障,最后进一步检测确认元件的故障。其方法如下。 打开油箱盖,将点火开关
19、置于“ON”位置(但不要起动发动机),在油箱口处倾听有无电动汽油泵运转的声音。如果在打开点火开关后,能听到电动汽油泵运转35s后又停止,说明控制系统各个部分工作正常。 若打开点火开关后听不到电动汽油泵运转的声音,可用一根短导线将故障检测插座内两个检测电动汽油泵的插孔(如丰田汽车故障检测插座内的Fp和+B两插孔)短接(若为一个检测插孔则将其搭铁)。此时打开点火开关,如果能听到电动汽油泵运转的声音,说明ECU外部的电动汽油泵控制电路工作基本正常,故障在ECU内部或继电器;若仍听不到电动汽油泵运转的声音,则为ECU外部的控制电路故障,应检查熔丝、继电器及油泵有无损坏,各电路有无断路或接触不良。,(2
20、)不受ECU控制的电动汽油泵控制电路的检查。 以波许L型汽油喷射系统为例,该系统的电动汽油泵不受ECU控制,则应按下述方法检查。, 卸出燃油管路内的油压,拆下分配油管上的进油管接头,将油管插入容器内。 将点火开关转至起动挡,在起动发动机的同时应有汽油从进油管内喷出;若无油喷出,说明电路有故障,就应进一步检查熔丝、继电器、空气流量传感器内的汽油泵开关、点火开关和线路。 用一根导线将故障检测插座内检测电动汽油泵的两插孔短接,然后打开点火开关(不要起动发动机),打开油箱盖,并倾听有无汽油泵运转的声音。若有运转声,说明控制电路基本工作正常,故障在继电器及油泵开关,若无运转声,说明控制电路有故障,则应检
21、查电路中的熔丝、油泵及线路有无接触不良或断路。, 若上述检查中电动汽油泵控制电路正常,但起动发动机时汽油泵不工作,则应检查叶片式空气流量传感器内的汽油泵开关触点。,叶片式空气流量传感器内的油泵开关检查,1、2电磁线圈脚;3、4常开触点接脚 四脚电动汽油泵继电器的检测,(3)电动汽油泵继电器的检测。 四脚电动汽油泵继电器的检测。, 五脚电动汽油泵继电器的检查。,五脚电动汽油泵继电器的检测,(4)电动汽油泵ECU的检测 皇冠3.0轿车电动汽油泵ECU装在行李舱内的衬板下面。拆下蓄电池上负板搭铁线,拔下ECU的插头,用万用表电阻挡测量导线插头上E和D1端子的接地电阻时应导通。如不通,检测其连接线路。
22、装上蓄电池负极搭铁线,插好电动汽油泵ECU的导线连接器,在各种条件下用万用表电压挡测量电动汽油泵ECU上+B、Fp、FPC端子的接地电压。,皇冠3.0轿车用电动汽油泵ECU连接器端子,(5)电动汽油泵的检测。 拔下电动汽油泵的导线连接器,从车上拆下电动汽油泵进行检查。 电动汽油泵电阻的检测。用万用表电阻挡测量电动汽油泵上两个接线端子间的电阻,其阻值应为23 欧(20时)。如电阻值不符,则须更换电动汽油泵。 电动汽油泵工作状态的检查。如电动汽油泵不转动,则应更换电动汽油泵。,电动汽油泵工作状态的检查,2.3.2 过滤器 过滤器安装在燃油泵之后的油路中,其作用是过滤燃油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物
23、,防止燃料系统堵塞,减小系统的机械磨损,确保发动机稳定运转,提高工作可靠性。,过滤器结构,滤芯元件的结构,2.3.3 燃油脉动阻尼器(阻尼减振器) 燃油脉动阻尼器的作用是使压力脉动衰减,以减小这种波动和降低 噪声。,1燃油接头;2固定螺钉;3膜片; 4压力弹簧;5壳体;6调节螺钉 燃油脉动阻尼器的结构,1阀;2弹簧;3膜片;4供油总管 安装在电动燃油泵上的燃油脉动阻尼器,2.3.4 燃油压力调节器,1结构与工作原理 燃油压力调节器的作用是使燃油压力相对于大气压力或进气管负压保持一定,即保持喷油压力与喷油环境压力的差值一定(约为250kPa)。,2燃油压力调节器的检修,(1)燃油压力调节器的就车
24、检查 燃油压力调节器工作情况的检查。检查时用油压表先测量发动机怠速运转时的燃油压力,随后拆下调节器上的真空软管。这时燃油压力应升高50kPa左右,否则应予以更换。 燃油压力调节器保持压力的检查。检查时将油压表接入燃油管路,用一根导线将电动燃油泵的两个检测接孔短接;打开点火开关,让电动燃油泵运转10s,然后关闭点火开关,取下导线;接着将燃油压力调节器的回油管夹紧,5min后观察油压,该油压即为燃油压力调节器保持压力。 (2)燃油压力调节器的拆卸检查。,2.3.5 喷油器,1喷油器的结构及工作原理 (1)结构 喷油器它由滤网、电接头、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成。 喷油器按用途不同它可分为
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