汽油机供给系ppt课件

第六章 汽油机供给系 第一节 汽油机供给系组成及功用,一、供给系的组成 1、 作用 根据发动机各种不同工况的要求，配置出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸，使之在临近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功，并将燃烧产物排至大气。 2 、组成 （1）燃油供给装置：汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、油管 （2）空气供给装置：空气滤清器、进气消声器 （3）可燃混合气形成装置：化油器 （4）可燃混合气供给和废气排出装置：进气管、排气管、排气消声器,1,2,二、汽油 （1）良好的蒸发性 汽油的蒸发性用镏程和饱和蒸汽压评定。镏程有10%馏出温度、 50%馏出温度、 90%馏出温度和终馏点。 （2）高抗爆性 抗爆性好坏一般用辛烷值表示。辛烷值越高，汽油的抗爆性越好。 选用汽油的主要依据就是发动机的压缩比。,3,a =燃烧1kg燃油实际供给的空气质量 / 完全燃烧1kg燃油 的理论空气质量 a=1 为理论混合气； a1 为稀混合气。,第二节 可燃混合气与简单化油器 一、可燃混合气成分的表示法 1、 过量空气系数,2 、空燃比 =空气质量 / 燃油质量 14.8 为理论混合气； 14.8 为稀混合气。,4,二、简单化油器的结构与特性 1 、简单化油器结构 （1）结构 包括浮子机构、浮子室、量孔、喷管、喉管、节气门。 （2）工作原理 包括进气、进油、功率改变、油量控制、浮子作用。 2 、特性曲线 简单化油器特性曲线为可燃混合气浓度随节气门开度的变化规律。,5,6,7,8,第三节 可燃混合气成分与汽油机性能关系,一、可燃混合气成分对发动机性能影响 发动机功率和燃油消耗率都是随过量空气系数而变化的。 1、 经济混合气 a=1.051.15 2 、功率混合气 a=0.850.95 3 、可燃混合气成分随发动机负荷的变化 a 值随发动机负荷降低而减小。,9,10,11,12,二、发动机各种工况对可燃混合气成分的要求 1、 冷起动 a=0.20.6 2 、怠速 a=0.60.8 3 、小负荷 a=0.70.9 4、 中等负荷 a=1.051.15 5 、大负荷和全负荷 a=0.850.95 6 、加速 化油器必须额外添加供油量。,13,14,第四节 车用化油器的基本结构,一、现代化油器的基本结构 1、 浮子系统 功用：存储机油并使浮子室内油面恒定。 组成：浮子、针阀、浮子室。顶部有平衡孔和通向汽油蒸发控制 系统的孔。 原理：通过针阀的开启与关闭，实现浮子室油面的调节。,15,2 、怠速系统 功用：保证在怠速时供给极浓的混合气。 组成：怠速量孔、怠速空气量孔、怠速喷口、怠速过渡孔、怠速调整螺钉。 原理：在怠速喷口真空度作用下，汽油经怠速量孔、怠速油道与从怠速空气量孔吸入的空气混合成泡沫状，由怠速喷口喷出。 怠速反流：从怠速空气量孔、怠速喷口和过渡孔进入的空气进入主喷管，破坏主供油系统工作。,16,17,18,3 、主供油系统 功用：保证化油器所供给的混合气随节气门开度加大而逐渐变 稀，并在中等负荷下接近最经济成分。 组成：主喷管、主量孔、主空气量孔、油井等。 原理：通过空气量孔引入少量空气，适当降低吸油真空度，抑制 汽油流量增长率，使混合气的规律为由浓变稀。,19,20,21,4、 加浓系统 （1）机械式 组成：加浓量孔、加浓阀、推杆、拉杆、摇臂等。 原理：节气门开到一定角度，推杆顶开加浓阀加浓。 加浓系统起作用的时刻只与节气门开度有关。 （2）真空式 组成：加浓气缸、加浓活塞、加浓杆、加浓阀等。 原理：通过活塞两端压力的变化，实现活塞的运动，从而 关闭或推开加浓阀。 加浓系统起作用的时刻完全取决于节气门后真空度。,22,23,24,5、 加速系统 作用：在节气门突然开大时，及时将一定量燃油一次喷入喉管。 组成：拉杆、连动板、活塞、加速泵弹簧、进油阀、出油阀、加速量孔等。 原理：缓慢开启节气门时不起作用，只在突然开大节气门时起作用。,25,6、 起动系统 作用：保证发动机的冷态起动。 组成：阻风门、自动阀。,26,第五节 典型化油器结构,一、化油器分类 1、 按喉管处空气流动方向 包括下吸式、上吸式和平吸式，其中下吸式应用最广。 2、 按重叠喉管数 包括单喉管式和多喉管式，多喉管应用最多。 3、 按工作腔数目 包括单腔、双腔并动、双腔分动式等。多腔式是为解决高速多缸汽油机各缸进气不均不足的。 二、化油器与汽油泵型号编制 包括设计单位名称、产品特征、产品结构特征、产品顺序号、变型号五部分。,27,28,29,30,第六节 汽油供给装置,包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、油管等。 一、汽油箱 用以储存汽油，容量因车型而不同。为防止油箱内气压变化破坏油箱，汽油箱必须使用带空气阀和蒸汽阀的油箱盖。,31,二、汽油滤清器 用以除去水分和杂质。,32,三、汽油泵 将汽油从油箱吸出，经管路及汽油滤清器，泵入化油器浮子室。目前广泛采用机械驱动膜片式结构。,33,34,四、汽油蒸发控制系统 储存从汽油箱和化油器中蒸发出的汽油蒸汽，并在发动机工作时送入气缸烧掉。,35,36,一、燃油喷射的基本概念 燃油喷射控制系统是根据直接或间接测量的空气进给量，确定燃烧所需的汽油量，并通过控制喷油器开启时间来进行精确配制，使一定量的汽油以一定压力通过喷油器喷射到发动机的进气道或气缸内与相应空气形成可燃混合气。 二、电控燃油喷射系统的优点 克服了传统化油器式发动机对空燃比控制不精确、不能满足发动机各种过渡工况对混合气浓度要求的不足，达到提高发动机充气效率、改善雾化质量和燃烧质量、有效节省能源和减小排放、动态响应迅速的目的。因此，汽油喷射式发动机具有较高的动力性和经济性、良好的排放性，汽车的起动性和加速性明显改善。,第七节 汽油机电控燃油喷射系统,37,三、电控喷射系统的类型 1、按喷油器的安装部位分类 单点喷射（SPI），也称为节气门体喷射(TBI)，是在节气门体上安装一个或两个喷油器，集中向进气歧管中喷射燃油形成可燃混合气。单点燃油喷射系统对混合气的控制精度低，各气缸混合气的均匀性也较差。 多点喷射（MPI），是对每个气缸都装有一个喷油器（进气门附近） ，该方式能保证各缸之间混合气浓度均匀一致，且在进气道的设计上能够充分利用气流惯性，获得较大的转矩和功率，其控制精度比单点喷射好得多。,单点 多点,38,2.按喷油器的喷射部位分类 进气道喷射（port fuel injection，PFI），是在每个气缸的进气门前安装一个喷油器。喷油器喷射出燃油后，在进气门前与空气混合形成可燃混合气。 缸内直接喷射（gasoline direct injection，GDI），是指喷油器将燃油直接喷射到气缸内。这种方式需要较高的喷油压力，因而对供油系统要求高。,进气道喷射 缸内直喷,39,3.按喷油器的喷射方式分类 1） 连续喷射 连续喷射又称稳定喷射，指汽油被连续不断地喷人进气歧管，并在进气管内蒸发后形成可燃混合气再被吸入气缸内。这种连续喷射系统控制系统结构比较简单，控制精度不高。 2） 间歇喷射 间歇喷射又称脉冲喷射，是指在发动机运转期间间歇性地向进气歧管中喷油。这种方式喷油量的大小仅取决于喷油器的开启时间，控制精度较高，应用广泛。现代电控发动机喷射系统都采用间歇喷射方式。 间歇喷射又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种形式。 同时喷射是指发动机在运行期间，各缸喷油器同时开启和关闭。一般将一次燃烧所需要的汽油量按发动机每工作循环分两次进行喷射，所有喷油器受同一个喷油信号控制。,40,分组喷射是将喷油器按发动机的每个工作循环分成若干组交替地进行喷射。 独立喷射也称顺序喷射，是指各缸喷油器按发动机的工作顺序进行独立喷射。独立喷射可在最佳的喷油时间向各缸喷射汽油，有利于改善发动机的燃油经济性。但该方式要对喷油的气缸进行识别，喷油器驱动回路多，控制方式复杂。目前，绝大部分车型都使用燃油独立喷射系统。,41,4. 按进气量检测方式的不同分类 根据对进气量的检测方式，汽油喷射系统分直接式和间接式两种。 直接式指直接利用空气流量计测量发动机吸入的空气量，又称为质量流量方式或L型。该方法的精度高、稳定性好。 间接式，也称为D型喷射系统。可分为速度-密度方式和节气门-速度方式两种。速度-密度方式是根据进气管绝对压力和发动机转速来计算发动机每循环的进气量，而节气门-速度方式则是根据节气门开度和发动机转速计算进气量。,间接D型 直接L型,42,5、按有无信号反馈分类 开环控制系统ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，但不去检测控制结果； 闭环控制系统也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU。,氧传感器,开环控制,闭环控制,43,6. 按系统结构的不同分类 按喷射系统的结构分为机械控制式和电子控制式两种。电子控制式喷射系统又可以分为：D型、L型、LH型、M型多点喷射系统和Mono型单点喷射系统。 1） D型汽油喷射系统 D型（D叶特朗尼克）汽油喷射系统如图。D型汽油喷射系统是最早应用在汽车发动机上的电控多点间歇式汽油喷射系统，其基本特点是以进气管压力和发动机转速作为基本控制参数，用来控制喷油器的基本喷油量。汽油箱内的汽油被电动汽油泵吸出并加压至0.35MPa左右，经汽油滤清器滤除杂质后被送至燃油分配管。燃油分配管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。在燃油分配管的末端装有油压调节器，用来调节油压使其保持稳定，多余的汽油经回油管返回汽油箱。,博世D型喷射系统,44,2）L型汽油喷射系统 L型（L-叶特朗尼克）汽油喷射系统如图。L型汽油喷射系统是在D型汽油喷射系统的基础上，在20世纪70年代发展起来的多点间歇式汽油喷射系统。其构造和工作原理与D型基本相同，只是L型汽油喷射系统采用翼片式空气流量计直接测量发动机的进气量，并以发动机的进气量和发动机转速作为基本控制参数，从而提高了喷油量的控制精度。,博世L型喷射系统,45,3） LH型汽油喷射系统 博世的LH型（LH-叶特朗尼克）汽油喷射系统如图。LH型汽油喷射系统是L型汽油喷射系统的变型产品，两者的结构与工作原理基本相同，不同之处是LH型采用热线式空气流量计，而L型采用翼片式空气流量计。热线式空气流量计无运动部件，进气阻力小，信号反应快，测量精度高。另外，LH型汽油喷射系统的电控装置采用大规模数字集成电路，运算速度快，控制范围广，功能更加完善。,博世LH型喷射系统,46,四、 电控燃油喷射系统的组成和结构 电子控制燃料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。,EFI（电控燃油喷射）系统的组成,47,1. 空气供给系统主要组件的构造和工作原理 空气供给系统的作用是提供、控制以及计量发动机运行时所需要的空气量。主要由空气滤清器、进气总管、空气流量计、节气门、怠速空气控制阀、进气歧管等组成。 空气经过空气滤清器过滤后，用空气流量计进行测量，然后通过节气门体到达稳压箱，再分配给各缸进气管。在进气管内，由喷油器中喷出的汽油与空气混合后被吸入气缸内进行燃烧。,空气供给系统结构图 1-空气滤清器；2-空气流量计；3-节气门体；4-怠速空气控制阀；5-进气旁通阀；6-喷油器；7-气缸,48,1）空气滤清器 空气滤清器的主要功能是滤除空气中的杂质和灰尘，让洁净的空气进入气缸，并有降低进气噪声的效果。结构型式上有油浴式、纸滤芯式、离心式和复合式等，其中，纸滤芯空气滤清器被广泛应用于各类汽车发动机上。 2）空气流量计 空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，其功用是测量进入发动机的空气流量，并将测量的结果转换为电信号传输给电控单元（ECU）。ECU根据进气量信号、发动机转速信号等即可计算出最佳喷油量，以获得与发动机运行工况相适应的最佳浓度的可燃混合气。进气量信号是确定基本喷油量的主要信号之一。 空气流量计有叶片式空气流量计、热线式空气流量计、热膜式空气流量计和卡门涡旋式空气流量计等类型。目前广泛采用的是热线式和热膜式（LH型）。,49,叶片式空气流量计 1、电位计滑臂 2、可变电阻 3、接进气管 4、测量叶片 5、旁通空气道 6、接空气滤清器,50,（a）结构 （b）基本原理 热线式空气流量计 1-控制电路板；2-防护网；3-采样管；4-热线电阻；5-温度补偿电阻；6-线速连接器,热膜式空气流量计的结构 1-插头；2-混合电路盒；3-金属热膜元件；4-滤网；5-导流格栅,博世HFM-8热膜式空气流量计,51,光电检测式卡门涡流式空气流量计 1-板弹簧；2-旋流发生器；3-导压孔；4-反光镜,超声波检测式卡门涡流式空气流量计 1-涡流稳定板；2-涡流发生器；3-整流器；4-旁通空气道；5-超声波发射探头；6-转换电路,52,3） 进气歧管绝对压力传感器 在速度-密度型空气流量检测系统中，不设空气流量计，而是利用进气压力传感器测量节气门后进气管内的绝对压力。ECU根据发动机转速和进气压力信号，并参考进气温度信号即可计算出发动机的进气量。进气歧管绝对压力传感器的种类较多，根据信号转换原理的不同可分为半导体压敏电阻式、电容式、膜盒式、表面弹性波式等。其中，半导体压敏电阻式和电容式的应用较为广泛。 4） 温度传感器 发动机的进气温度对进气密度有影响，因而影响进气量；发动机的冷却液温度和机油温度也是发动机重要的工况参数。所以，电控汽油喷射系统都要采用温度传感器检测冷却液、进气和机油等的温度，而且大都采用电阻值随着温度升高而降低的负温度系数热敏电阻式温度传感器。 冷却液温度传感器的结构如图。该传感器用铜套将热敏电阻封装，安装在气缸盖或气缸体或节温器壳体上，头部伸入水套中，与冷却液直接接触，用来检测发动机循环冷却液的温度，并将检测结果传输给电控单元以修正喷油量。,半导体热敏电阻式温度传感器 1-热敏电阻；2-电插头,53,5） 节气门位置传感器 节气门位置传感器安装在节气门体上，其作用是将节气门打开的角度转换成电信号传输给电控单元，电控单元据此判断发动机的运行工况。 节气门位置传感器的结构如图（a）所示。该传感器实际上就是由节气门轴驱动滑臂的电位计，它包括两对（活动）触点，其中一对作为主电位器，其滑动触点在电阻器上滑动，并与电阻器组成一个电位计。节气门开度不同时，电位计输出的电压也不同，电控单元根据该电压信号就可判断节气门所处的位置，如图（b）所示。另一对触点为怠速触点，提供怠速信号，当该触点闭合时，表明节气门处于关闭位置，电控单元根据该信号实现断油及点火提前角的控制。,（a）结构 （b）原理 线性输出型节气门位置传感器 1-电阻膜；2-节气门开度信号用动触点；3-绝缘部分；4-怠速信号用动触点,54,2. 燃油供给系统 燃油供给系统的作用是向发动机精确提供各种工况下所需要的燃油量，目前大部分的中小型客车用燃油供给系统均采用进气道燃油喷射系统（PFI），其结构如图，它一般由电动输油泵、燃油滤清器、燃油分配管、燃油压力调节器、喷油器等组成。 发动机工作时，汽油被电动燃油泵从油箱中吸出，经燃油滤清器过滤掉杂质和水分后，流入燃油分配管，然后被分送到各个喷油器。燃油压力调节器安装在燃油分配管上，并根据进气管的气体压力对油压进行调整，多余的燃油经燃油压力调节器流回油箱。为减小燃油压力脉动造成的影响，有些发动机在燃油输送管路中还装有油压脉动阻尼器。,进气道燃油喷射系统 1-空气滤清器；2-燃油压力调节器；3-燃油计量单元；4-输油泵；5-滤清器；6-喷油器,55,1） 电动燃油泵 燃油泵的作用是将汽油从油箱中吸出，并使其具有规定的压力。电动燃油泵有多种型式。根据安装位置的不同，包括安装在油箱内的内置式电动燃油泵和安装在供油管中的外置式电动燃油泵；根据结构原理的不同，可分为滚柱式、涡轮式、转子式和叶片式等。内置式电动燃油泵安装管路简单，不易产生气阻和漏油，噪声小，因此在目前的电喷发动机中得到了广泛采用。,滚柱式电动汽油泵 1-单向阀；2-磁铁；3-电枢；4-电动机；5-转子；6-限压阀；7-泵体；8-转子；9-滚柱,56,2）燃油分配管 燃油分配管主要用于储存一定压力下的燃油，缓和燃油的压力波动，以及将燃油以相同的压力输送并分配给发动机的每只喷油器。,博世PFI用燃油分配管,57,3） 燃油压力调节器 喷油器喷油量的多少，除了与喷油持续时间相关外，还与喷油压力有关。进气道燃油喷射系统中，喷油器的喷油压力在数值上是燃油总管油压与进气歧管压力之差，因此，即使燃油总管油压不变，喷油压力也会随进气歧管气压的变化而变化，使得喷油量受发动机负荷和转速的影响。燃油压力调节器的作用就是根据进气歧管气压的变化来调节系统油压，保持喷油压力恒定，使得喷油器喷油量只取决于喷油器的开启时间。燃油压力调节器通常安装在燃油总管上。 4） 喷油器 喷油器的作用是根据电控单元发出的控制信号将一定量的汽油喷入进气道或缸内。喷油器是电控发动机的执行机构。,58,3. 电子控制系统 电子控制系统的功能是根据发动机运转和车辆运行状况确定汽油最佳喷射量。供给发动机的汽油量用喷油器的喷射时间来控制，喷射时间则由ECU进行计算和控制。检测发动机工况的传感器有水温传感器、进气温度传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器等。 1） 传感器 （1）曲轴位置和转速传感器 曲轴位置传感器是发动机控制系统中最重要的传感器之一，用来检测曲轴位置和转速，用于确定发动机的喷油时刻和点火时刻。曲轴位置和转速传感器通常安装在分电器内，也有的安装在曲轴前端或凸轮轴前端。常用的曲轴位置和转速传感器有电磁感应式、霍尔效应式和光电式三种类型。,（a）工作原理 （b）信号波形 电磁感应式曲轴位置传感器,59,（2） 氧传感器 氧传感器是一种对汽油喷射系统实现闭环控制的传感器，它安装在排气管上，用来检测排气中的氧浓度，电控单元根据氧传感器的反馈信号，不断修正喷油量，使混合气成分始终保持在最佳范围内。氧传感器一般与三元催化转换器同时使用，这是因为混合气浓度只有在理论混合气附近很窄的范围内时，三元催化剂才有最佳的净化效果。有些发动机装用两个氧传感器，即在三元催化反应器的前后各装一个。一个用来监控进入气缸燃烧的混合气成分，另一个用于监测三元催化反应器的工作质量及其是否失效。目前应用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种类型，其中常用的是氧化锆氧传感器。,60,2） 电控单元 电控单元（ECU）主要采集发动机数据，按照预定程序控制喷油时机和喷油量，从而实现最高燃烧效率。 ECU通过采集发动机运转状况和车辆运行状态，通过对空气流量计及各种传感器输入的信号进行运算、处理，根据其内存程序和数据，确定最佳燃油喷射量和喷射时刻，然后输出指令，在特定时刻向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量和喷射时刻。 具体来说，电控单元一般先根据进气歧管压力传感器或空气流量计的进气量信号和发动机转速，计算基本喷油时间，然后再根据发动机的水温、节气门开度等参数对其进行修正，确定出当前工况下的最佳喷油时间。,ECU的工作过程,61,电控单元内部由微型计算机、输入和输出回路等组成，具体的控制框图如图。输入回路的任务是对传感器检测的信号进行滤波、整形和放大等处理，然后经过I/O接口送到微型计算机。当传感器检测的信号是模拟信号时，还必须通过A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，才能送到CPU进行运算处理。 微型计算机是整个控制单元的核心，主要包括处理器、存储器和输入/输出接口等。处理器完成各种输入信号的运算处理和逻辑判断，确定最佳控制量，输出控制信号。存储器用于存取各种固定不变和实时变化的数据。输入/输出接口则保证了处理器与各种传感器、执行器的正常通信。 输出回路的作用是将各种控制指令转变为控制信号驱动喷油器、电动汽油泵等执行器进行工作。,电子控制单元框图,62,