第五章 汽油直接噴射

第五章汽油直接噴射系統(tǒng)

§5.1概述一、汽油噴射系統(tǒng)與化油器系統(tǒng)的區(qū)別任務(wù)：根據(jù)發(fā)動機各種工況，將所需空燃比混合氣供給氣缸；分類：化油器系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)；工作原理：依據(jù)節(jié)氣門開啟的角度及發(fā)動機轉(zhuǎn)速計量進氣量，然后根據(jù)進氣量供給適當濃度的混合氣進入氣缸。

化油器供油是利用空氣流動時在喉管處產(chǎn)生的負壓，把汽油吸到喉管中，再隨氣流流向各缸進氣岐管；

汽油噴射發(fā)動機裝有電子控制裝置，根據(jù)所監(jiān)測到的空氣流量和轉(zhuǎn)速信號算出基本噴油量，然后依據(jù)各類傳感器的信號對基本的噴油量進行修正，并按計算出的最佳噴油時間向噴油器發(fā)出噴油信號，噴油器向進氣岐管中噴入霧狀的器油。空氣流量大，噴油器噴油時間就長，反之成立。二、電控汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點1、混合氣的分配均勻性好：在多點噴射系統(tǒng)中，汽油均勻分配給各個氣缸，可燃混合氣的濃度較容易的滿足各種工況的要求，有利于排放控制和提高燃油經(jīng)濟性；2、任何工況下都能獲得精確濃度的可燃混合氣濃度：無論發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負荷怎樣的變化都能連續(xù)地、精確地供應(yīng)可燃混合氣；3、加速性能好：在此系統(tǒng)中，汽油易霧化，極易與空氣混合，混合氣濃度可隨節(jié)氣門開度變化而立即變化；4、良好的起動性能和減速減油或斷油：在此系統(tǒng)中，精確控制空燃比，減速節(jié)氣門關(guān)閉停止供油；5、充氣效率高：汽油與空氣充分混合且吸入氣缸的混合氣更多。三、電子控制的噴射系統(tǒng)的控制功能1、電子控制的汽油噴射：發(fā)動機各種工況的最佳噴油時間存放在ECU的存儲器中。ECU根據(jù)空氣流量計或進器壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器等提供的信號，計算出最佳的噴油時間；2、電子點火提前（ESA）發(fā)動機各種運行工況下的最佳點火定時的數(shù)據(jù)也存在ECU的存儲器中（或點火控制模塊）中，ECU根據(jù)來自各種傳感器的信號控制點火正時，使點火保持在最佳時刻；3、怠速控制（ISC）ECU根據(jù)發(fā)動機怠速運行工況的要求控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速，在ECU中的存儲器中存儲了不同怠速的控制目標值，ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、空調(diào)開關(guān)、動力轉(zhuǎn)向等信號控制怠速，使怠速轉(zhuǎn)速接近目標值；4、診斷功能：

ECU不斷的檢測傳感器的輸入、輸出信號，若ECU檢測到任何一個信號出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象，ECU即將不正?，F(xiàn)象用數(shù)據(jù)形式存入存儲器形成故障碼。需要時，可通過數(shù)據(jù)或故障燈顯示出來；5、安全保險功能：

如果輸入ECU的信號不正常，ECU將按照內(nèi)存中存儲的固定噴油持續(xù)時間和固定的點火提前角控制發(fā)動機，使發(fā)動機能夠繼續(xù)維持簡單的工作；6、發(fā)動機地其它輔助控制功能：

在一些發(fā)動機中，還裝有進氣旋流控制、EGR控制、增壓氣的壓力控制及其他輔助控制裝置；電子燃油噴射系統(tǒng)示意圖

電控汽油噴射系統(tǒng)噴油器火花塞油壓調(diào)節(jié)器水溫傳感器轉(zhuǎn)速傳感器ECU氧傳感器爆震傳感器空氣流量計

§5.2汽油直接噴射系統(tǒng)分類一、按汽油噴射系統(tǒng)控制方式分類

機械控制式和電子控制式（一）機械控制式汽油噴射系統(tǒng)：汽油和空氣的配劑是通過機械的方式達到的

1、機械式汽油噴射系統(tǒng)（K型）機械液力控制的噴油系統(tǒng)，只要油管內(nèi)的油壓大于噴油器的針閥的開啟壓力，噴油器即連續(xù)噴油。汽油的供應(yīng)量與點火順序無關(guān)，只取決于發(fā)動機的空氣量。例如：AUDI1002.2E2、機電混合控制的器油噴射系統(tǒng)（KE型）噴油器不是由電腦控制，是由壓力控制，電腦只是控制上下腔的壓力差。在系統(tǒng)中增設(shè)一個電控單元和若干傳感器，傳感器將接收到的信號傳給電控單元，提高系統(tǒng)的靈活性，擴大功能范圍。例如：Mercedes-Benz500SL（二）電子控制式汽油噴射系統(tǒng)：

汽油和空氣的配劑是由電控單元（ECU）控制，ECU根據(jù)檢測到的空氣量信號，經(jīng)過計算判斷向噴油器發(fā)出信號指令，使噴油器將一定量的汽油噴入進氣岐管。按控制基本噴油量的主要因素的不同，分為以下二類：1、壓力感應(yīng)式電控多點汽油噴射系統(tǒng)（D型）采用進氣管絕對壓力作為控制噴油量的主要因素，ECU根據(jù)各種傳感器輸入信號和發(fā)動機各工況的實際需要來控制噴油量。例如：廣州本田，桑塔納2000GLI、奧迪V6、豐田皇冠、克萊斯勒公司的道奇捷龍。2、流量感應(yīng)式電控多點汽油噴射系統(tǒng)（L型）以吸入空氣流量作為控制噴油量的主要因素，ECU根據(jù)各種傳感器輸入信號的和發(fā)動機的各種工況實際需要來控制噴油量。根據(jù)空氣流量計的類型不同，分為以下四類：（1）翼板式電控汽油噴射系統(tǒng)（LE型）：

將葉板轉(zhuǎn)角變換成電壓信號，以空氣流量和轉(zhuǎn)速作為控制基本噴油量的主要因素。例如：寶馬轎車、豐田子彈頭轎車。（2）熱線式電控汽油噴射系統(tǒng)（LH型）：

將鉑絲熱線電阻置于空氣流量計中，空氣流過時將對熱線電阻冷卻，為保持其溫度必須加大電流，以加大電流來計量空氣流量。例如：桑塔納GSI、上海別克、奧迪A6、尼桑風(fēng)度（楊光）、福特天霸。（3）熱膜式電控汽油噴射系統(tǒng)（LH型）:將熱線、補償電阻、精密電阻等鍍在一塊陶瓷片上——熱膜。熱膜內(nèi)的電阻絲起測量作用，空氣流量計的兩側(cè)有蜂窩狀金屬絲，發(fā)熱體不直接接觸空氣流動所產(chǎn)生的作用力。例如：捷達、紅旗、帕薩特B5、寶來。（4）卡門旋渦式汽油噴射系統(tǒng)：

在氣流通道內(nèi)放置一擾流體，當氣體通過時，在擾流體后方產(chǎn)生許多渦流——卡門旋渦。

產(chǎn)生旋渦的地方裝有超聲波或光電發(fā)生器，其計量信號變?yōu)殡妷褐祷蝾l率值傳給ECU,用以控制噴油量的大小。例如:凌志1UZ—FE型發(fā)動機裝用卡門旋渦廣電式系統(tǒng)，三菱戈蘭和韓國現(xiàn)代轎車裝用卡門旋渦聲波式系統(tǒng)。3、電控單點噴射系統(tǒng)在進氣管的節(jié)氣門前方設(shè)置一個噴射點，對各缸實現(xiàn)集中噴油。結(jié)構(gòu)布置與電控化油器相似，特點是在多缸發(fā)動機的中部安裝一個節(jié)氣門體，用一個或兩個電磁噴油器安裝在節(jié)氣門上方，將汽油直接噴入進器氣流中，也稱節(jié)氣門體汽油噴射系統(tǒng)。典型的單電噴射系統(tǒng)有GM的TBI、Ford的CFI、三菱公司的電控噴射系統(tǒng)。

例如：GM凱迪拉克5.7L和塞維利亞4.1L8發(fā)動機、克萊斯勒公司的81年帝國2.2L4缸機、大眾的高爾夫1.6L發(fā)動機。根據(jù)發(fā)動機構(gòu)造特點判斷其汽油噴射系統(tǒng)的類型（1）首先看噴油器上有沒有線束，凡是噴油器上沒有線束的屬機械噴射（K和KE型）；（2）再去看節(jié)氣門拉線對面有沒有線束，若拉線對面沒有線束，則是K型汽油噴射系統(tǒng)；拉線對面有線束，則說明有節(jié)氣門位置傳感器，說明是KE型汽油噴射系統(tǒng)；（3）凡是噴油器上有線束的屬電子控制的器油噴射系統(tǒng)（L型、D型、TBI型）。此時需要觀察在空氣濾清器與節(jié)氣門之間有沒有帶線束的裝置，若有必是空氣流量傳感器，則其必是L型汽油噴射系統(tǒng)。若空氣濾清器與節(jié)氣門之間沒有此裝置，應(yīng)該可以找到進氣壓力傳感器，它有一線束到電腦，它可能裝在進氣岐管上，也可能用真空軟管引起發(fā)動機室的某一處，這種應(yīng)屬D型汽油噴射系統(tǒng)；

如果類似與化油器，在節(jié)氣門拉線對面又有線束，則是電控單點噴射系統(tǒng)。二、按噴射部位及方式分類（一）噴射部位1、多點噴射（MPI）：一個缸一個噴油器，若是四缸則安裝4個噴油器，直接由噴油器將汽油噴入各缸進氣道的進氣門前方。2、單點噴射（SPI）將燃油噴射在節(jié)氣門的前方，燃油噴入后隨空氣流入進氣歧管內(nèi)，再進入氣缸。（二）噴射方式1、脈沖噴射（定時噴射）每一缸的噴射都有一限定的噴射持續(xù)期。噴射是在進氣行程過程中的一段時間內(nèi)進行的，噴射的持續(xù)時間就是所控制的噴油量。所有的缸內(nèi)噴射和多數(shù)的進氣道噴射都采用脈沖噴射方式。目前D、L、LH、TBI系統(tǒng)都采用脈沖噴射；2、連續(xù)噴射（穩(wěn)定噴射）

燃料噴射是連續(xù)的，只要達到規(guī)定的壓力就噴射，沒有噴射正時，燃料噴射時間占有全循環(huán)，連續(xù)噴射都是噴在進氣道內(nèi)。三、按噴油系統(tǒng)的噴油正時1、同時噴射

所有噴油器并聯(lián)，同時噴油。兩次噴完一個循環(huán)的供油量。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605407200噴油噴油2、分組噴射將氣缸分為兩組，所需燃油一次噴完。13421803605400噴油噴油進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣3、順序噴射按各缸的進氣順序間歇噴油。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605400噴油噴油機械汽油噴射系統(tǒng)的基本裝置

汽油箱9中的汽油被電動汽油泵12吸入，并加壓后經(jīng)蓄壓器11和濾清器10輸入燃油量分配器6中；

燃油量分配器6在不同的控制壓力作用下，根據(jù)空氣計量器5所饋送的吸入進氣管2的空氣流量的信息，將所需的燃油量分配給各缸噴油器；

空氣計量器5和燃油量分配器6組裝為一個部件—混合器的調(diào)節(jié)器；

噴油器在一定壓力下將汽油連續(xù)的噴入進氣管的各個支管中與空氣混合，發(fā)動機進氣門一開啟，混合氣被吸入氣缸。

蓄壓器11——保證在發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)后燃料供給系統(tǒng)仍然保持一定的壓力，以便與重新啟動，特別是熱機起動；

調(diào)壓器8——油壓升高到超過規(guī)定值時，過剩的汽油返回汽油箱，同時油壓下降；

混合氣的調(diào)節(jié)器——完成混合氣的配給。

空氣計量器5

裝在節(jié)氣門的前方，發(fā)動機工作時，在吸入氣流的動壓力作用下，承壓片向上舉升，帶動杠桿克服柱塞阻力轉(zhuǎn)動；承壓片的行程是與被吸入的空氣量成正比的；

承壓片的運動通過杠桿系統(tǒng)傳遞到燃油量分配器的控制柱塞上，而控制柱塞的運動將直接控制噴出的燃油量；

燃油量分配器6

精確的把相應(yīng)與空氣計量器承壓片的升程的燃油量分配給各個氣缸；燃油量分配器中的主要元件是控制柱塞和槽孔套筒，套筒上的進油孔和出油孔的數(shù)目均等于發(fā)動機的氣缸數(shù)；發(fā)動機不工作時，在控制壓力作用下，柱塞處于下極限位置，出油槽孔完全關(guān)閉，無燃油噴出；發(fā)動機處于不同負荷下，承壓片和柱塞即上升到相當于不同的槽孔通過截面的位置，確定不同的供油量；承壓片和柱塞的升程除了受控與節(jié)氣門開度外，還取決于作用在控制柱塞頂部的控制油壓；控制壓力本身取決于發(fā)動機起動過程中的溫度變化，成正比關(guān)系差壓閥——保證燃油量分配器出油量控制槽縫內(nèi)外兩側(cè)的壓力差值為一個恒定的值；冷起動閥18——冷起動發(fā)動機時，吸入的混合氣中有部分燃油冷凝，為了補償損失，及時補充噴入一定量的燃油；開啟持續(xù)時間取決于發(fā)動機的溫度，并由熱控正時開關(guān)15加以控制；控制壓力調(diào)節(jié)器7——調(diào)節(jié)在冷機起動后的暖及過程中使混合氣濃度逐漸變稀的作用，通過施加與燃油量分配器6的控制壓力來實現(xiàn)的；補充空氣調(diào)節(jié)閥3——調(diào)節(jié)冷機起動和暖機過程中所需補充的空氣量；供油裝置結(jié)構(gòu)示意圖供油裝置布置燃油分配管汽油濾清器壓力調(diào)節(jié)器油箱空氣供給裝置空氣濾清器空氣流量計節(jié)氣門怠速控制閥電子控制單元五、各部分結(jié)構(gòu)原理1、電動汽油泵作用：泵油并使燃油壓力升高，以便于燃油霧化。由點火開關(guān)和油泵繼電器控制。油壓：多點噴射：0.2～0.3MPa單點噴射：0.1～0.2MPa汽油泵結(jié)構(gòu)燃油泵1進油側(cè) 4電機

a無壓力2單向閥 5單向閥

c有壓力3轉(zhuǎn)子葉片泵 6出油口

結(jié)構(gòu)：汽油泵實物圖桑塔納2000豐田2、油壓調(diào)節(jié)器作用： 使油壓保持在某一規(guī)定值不變，確保噴油壓力恒定。結(jié)構(gòu)：工作原理：進氣歧管內(nèi)真空度是隨發(fā)動機工況而變化的，即使噴油信號的持續(xù)時間和噴油壓力保持不變，工況變化時噴油量也會發(fā)生少量的變化，為了得到精確的噴油量，必須使油壓保持不變。

與發(fā)動機工況關(guān)系

轉(zhuǎn)速不變：節(jié)氣門開度增大，進氣歧管真空度減小，回油量減小，滿足噴油量增大的需要。節(jié)氣門開度不變：轉(zhuǎn)速增加，進氣歧管真空度增大，回油量增多，滿足噴油量減少的需要。3、噴油器作用： 在恒定壓力下定時、定量地噴油并使之霧化。結(jié)構(gòu)：噴油器總成圖4、冷起動噴油器作用： 冷起動時，額外加大噴油量，使混合氣瞬時加濃，便于著火起動。結(jié)構(gòu)：電插頭電磁線圈閥門彈簧閥門噴嘴5、流量板式空氣流量計作用： 通過流量板轉(zhuǎn)角的變化來計量吸入的空氣量，并將轉(zhuǎn)角的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘栞斔偷诫娔X。結(jié)構(gòu)：調(diào)整螺釘旁通氣道流量板緩沖板電位計緩沖室熱線式空氣流量計別克、日產(chǎn)MAXIMA(千里馬)、沃爾沃、帕撒特空氣流量計在車上位置進氣壓力傳感器6、輔助空氣閥與氣道作用： 在熱起過程中，保證有一定時間的額外進氣，使發(fā)動機處于快怠速狀態(tài)?？刂品绞剑?電加熱法 石蠟溫度控制法雙金屬型空氣閥石蠟溫度閥7、節(jié)氣門位置傳感器作用： 將節(jié)氣門開度的大小和動作的快慢，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎氲诫娔X，以反映負荷的大小。分類： 兩極式： 只有在節(jié)氣門全開和全閉時才給電腦信號，其余由空氣流量計輸送信號。

全程式節(jié)氣門位置傳感器全程式：可以輸出多種電壓的連續(xù)信號，以獲得相應(yīng)的噴油量。(壓力感應(yīng)式）SANTANA節(jié)氣門傳感器8、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器作用： 將發(fā)動機轉(zhuǎn)速的高低，以電信號的形式輸送到電腦，控制噴油量。車速傳感器9、曲軸位置傳感器作用： 反映曲軸轉(zhuǎn)角，使電腦控制正確的點火時間和噴油時刻。鐵片鐵片前沿波形鐵片后沿波形如圖所示的半導(dǎo)體薄片，若在它的兩端通以控制電流I，在薄片垂直方向上施加磁感應(yīng)強度為B的磁場，則在薄片兩側(cè)會產(chǎn)生電動勢UH。這個電動勢稱為霍爾電動勢，其大小與I、B乘積成正比，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。

由于霍爾元件在磁場與控制電流作用下，才會輸出霍爾電動勢，由于建立霍爾電壓時間很短，約為10-14~10-12s之間，其響應(yīng)頻率很高，達109Hz以上，而在汽車上的應(yīng)用多將磁場作為輸入信號．霍爾傳感器工作原理外信號輪外緣上均勻分布著18個觸發(fā)葉片和18個窗口，每個觸發(fā)葉片和窗口的寬度為10°弧長；內(nèi)信號輪外緣上設(shè)有3個觸發(fā)葉片和3個窗口，3個觸發(fā)葉片的寬度不同，分別為100°、90°和110°弧長，3個窗口的寬度亦不相同，分別為20°、30°和10°弧長?；魻柺絺鞲衅?0、水溫、氣溫傳感器作用： 感知冷卻液溫度和進氣溫度，并將信號輸送到電腦，來控制修正噴油量。水溫傳感器桑塔納水溫傳感器阻值檢測：

水溫傳感器也是負溫度系數(shù)傳感器，其阻值隨溫度的變化而變化。11、氧傳感器作用： 將廢氣中氧含量的信號輸送到電腦，以便于電腦控制下一個工作循環(huán)的油氣配比。12、怠速控制裝置作用： 根據(jù)發(fā)動機運行情況，與電腦配合自動調(diào)節(jié)進入空氣量。電噴發(fā)動機的傳感器與執(zhí)行器MAPS:manifoldabsolutepressuresensorAFS:airflowsensorCTS:coolertemperaturesensorATS:AirTemperatureSensorTPS:throttlepositionsensorKNK:knocksensorIAC:idleaircontrolEGR:exhaustgasrecirculationISC:idlespeedcontrol作業(yè)簡述油壓調(diào)節(jié)器的工作原理及作用？缸內(nèi)噴射工作過程一輛裝用V6電控發(fā)動機的上海別克轎車，怠速時嚴重抖動，急加速時進氣管回火，行駛時動力不足，加速不良。故障檢修由于發(fā)動機故障燈沒有亮，因此，沒有檢測故障碼。首先考慮到點火系統(tǒng)，測量各缸的缸線，阻值在正常范圍內(nèi)。于是，清潔空氣濾清器，更換火花塞和汽油濾清器，但故障依舊。又使用燃油噴射系統(tǒng)清潔劑，用專用設(shè)備輸送到進氣歧管，啟動發(fā)動機，對電噴裝置進行自動清洗，未起作用。拆下噴油器，用專用設(shè)備清洗，效果也不明顯。后來拆下空氣濾清器，用手堵住節(jié)氣門閥體的進氣口濾網(wǎng)，以減少主通道的進氣面積，使混合氣變濃，結(jié)果怠速變穩(wěn)，加速不再回火，這說明故障的直接原因是混合氣過稀。測試燃油壓力，但所測壓值在正常范圍內(nèi)。空流量計是影響空燃比的重要因素，便拔下插頭試驗。拔下插頭之后，發(fā)動機能以穩(wěn)定的怠速運轉(zhuǎn)，加速也有所好轉(zhuǎn)。隨即從節(jié)氣門