單元四 汽油機(jī)供給系統(tǒng)

PAGE17PAGE1第頁(yè)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：掌握汽油機(jī)可燃混合氣成分對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響；掌握電控燃油噴射系統(tǒng)的概念、分類、組成和工作原理；掌握燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和工作原理；掌握電控汽油噴射系統(tǒng)油壓的檢測(cè)方法。能力目標(biāo)：能夠檢測(cè)電控汽油噴射系統(tǒng)油壓素質(zhì)目標(biāo)：教學(xué)重點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理教學(xué)難點(diǎn)電控燃油系統(tǒng)的工作原理教學(xué)手段理實(shí)一體實(shí)物講解小組討論、協(xié)作教學(xué)學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)注釋單元四汽油機(jī)供給系統(tǒng)〖理論知識(shí)〗一、汽油機(jī)供給系統(tǒng)概述1.汽油機(jī)的可燃混合氣1）供給系統(tǒng)的作用2）混合氣濃度的表示方法（1）空燃比?？杖急?空氣量/燃油量（2）過(guò)量空氣系數(shù)。過(guò)量空氣系數(shù)用α表示,它是燃燒過(guò)程中實(shí)際供給的空氣質(zhì)量與完全燃燒時(shí)所需要的理論空氣質(zhì)量之比。α=燃燒過(guò)程實(shí)際供給的空氣質(zhì)量/完全燃燒所需的理論空氣質(zhì)量3）可燃混合氣成分對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響可燃混合氣的濃度直接影響動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和耗油率都是隨著過(guò)量空氣系數(shù)α變化而變化的。（1）理想混合氣（α=1）。（2）稀混合氣（α＞1）。（3）濃混合氣（α＜1）。（4）燃燒極限。2.電控燃油噴射系統(tǒng)EFI電控燃油噴射系統(tǒng)EFI（electronicfuelinjectionsystem）是利用電子控制技術(shù)控制噴油器,將一定數(shù)量和壓力的汽油直接噴射到進(jìn)氣管道或氣缸中,與進(jìn)入的空氣混合而形成可燃混合氣的汽油機(jī)燃油供給裝置。3.電控燃油噴射系統(tǒng)的分類1）按噴射位置分類（1）缸內(nèi)噴射。（2）缸外噴射。缸外噴射按噴油器的數(shù)量不同,又可分為單點(diǎn)噴射和多點(diǎn)噴射。①單點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)（SPI）。如圖4-1所示，單點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)是在節(jié)氣門(mén)體上安裝一個(gè)或兩個(gè)噴油器,向進(jìn)氣歧管中噴射燃油形成可燃混合氣。這種噴射系統(tǒng)又被稱為節(jié)氣門(mén)體燃油噴射系統(tǒng)或集中燃油噴射系統(tǒng),對(duì)混合氣的控制精度比較低,各個(gè)氣缸混合氣的均勻性也較差,現(xiàn)已很少使用。②多點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)（MPI）。多點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)在每一個(gè)氣缸的進(jìn)氣門(mén)前安裝一個(gè)噴油器,如圖4-2所示。噴油器噴射的燃油在進(jìn)氣門(mén)附近與空氣混合形成可燃混合氣,這種噴射系統(tǒng)能較好地保證各缸混合氣總量和濃度的均勻性。圖4-1單點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)圖4-2多點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)2）按進(jìn)氣量檢測(cè)方式分類（1）直接檢測(cè)型（L型）。直接檢測(cè)型汽油噴射系統(tǒng)采用空氣流量計(jì)直接測(cè)量單位時(shí)間發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量,如圖4-3所示。直接檢測(cè)型包括體積流量方式和質(zhì)量流量方式兩種。圖4-3L型電控汽油噴射系統(tǒng)（2）間接檢測(cè)型（D型）。間接檢測(cè)型汽油噴射系統(tǒng)中,利用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器檢測(cè)進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對(duì)壓力,如圖4-4所示。圖4-4D型電控汽油噴射系統(tǒng)3）按噴射時(shí)刻分類電控燃油噴射系統(tǒng)按噴射時(shí)刻分連續(xù)噴射系統(tǒng)和間歇噴射系統(tǒng)。二、電控燃油噴射系統(tǒng)的組成與工作原理1.電控燃油噴射系統(tǒng)的組成電控燃油噴射系統(tǒng)根據(jù)工作情況總體上可分為三大部分,即燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng),如圖4-6所示。圖4-6電控燃油噴射系統(tǒng)的組成2.電控燃油噴射系統(tǒng)的工作原理汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)通過(guò)各種傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、空燃比、油門(mén)狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、曲軸位置、車輛行駛狀況等信號(hào)輸入電子控制裝置。電子控制裝置根據(jù)這些信號(hào)參數(shù)計(jì)算并控制發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸所需要的噴油量和噴油時(shí)刻,將汽油在一定壓力下通過(guò)噴油器噴入到進(jìn)氣管中霧化,并與進(jìn)入的空氣氣流混合,進(jìn)入燃燒室燃燒,從而確保發(fā)動(dòng)機(jī)和催化轉(zhuǎn)化器始終工作在最佳狀態(tài)。三、燃油供給系統(tǒng)1.燃油供給系統(tǒng)的作用2.燃油供給系統(tǒng)的組成汽油機(jī)燃油供給系統(tǒng)主要由燃油箱、電動(dòng)燃油泵、燃油濾清器、汽油分配管、噴油器、壓力調(diào)節(jié)器和回油管等組成,如圖4-7所示。圖4-7燃油供給系統(tǒng)1）電動(dòng)燃油泵電控汽油噴射系統(tǒng)中應(yīng)用的電動(dòng)燃油泵通常有滾柱泵和渦輪泵兩種類型。滾柱泵。圖4-8滾柱式電動(dòng)燃油泵渦輪泵。渦輪泵的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖4-10所示。圖4-10渦輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理2）燃油濾清器燃油濾清器如圖4-11所示，其作用是濾去燃油中的氧化鐵、粉塵等雜質(zhì),防止噴油器針閥等精密機(jī)件堵塞,確保發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作,提高可靠性。圖4-11燃油濾清器3）燃油分配管燃油分配管的任務(wù)是將燃油均勻、等壓地分配到各缸噴油器中。4）燃油壓力調(diào)節(jié)器燃油壓力調(diào)節(jié)器如圖4-13所示，其作用是根據(jù)進(jìn)氣歧管壓力的變化來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入噴油器的燃油壓力,使兩者保持恒定的壓力差。圖4-13燃油壓力調(diào)節(jié)器5）噴油器噴油器的功用是根據(jù)ECU發(fā)出的電信號(hào),將一定數(shù)量的汽油適時(shí)地噴入進(jìn)氣道或進(jìn)氣管內(nèi),并與其中的空氣混合形成可燃混合氣。（1）軸針式噴油器。如圖4-14所示,當(dāng)噴油器的電磁線圈沒(méi)有電流通過(guò)時(shí),針閥在彈簧的作用下將噴油器的閥口關(guān)閉,噴油器不噴油。當(dāng)電磁線圈通電時(shí),線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),電磁吸力將銜鐵吸起上移,與銜鐵一體的針閥同時(shí)上移,噴油器的閥口被打開(kāi),燃油從精密的環(huán)形噴口以霧狀噴出。噴油器用專門(mén)的O形密封圈安裝,該密封圈為橡膠成型件,具有隔熱作用,能防止噴油器中的燃油產(chǎn)生氣泡,有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫起動(dòng)性能。噴油器經(jīng)燃油管或使用帶保險(xiǎn)夾頭的連接插座與燃油分配管連接。圖4-14軸針式噴油器（2）球閥式噴油器。球閥式噴油器的針閥是由鋼球、導(dǎo)桿和銜鐵用激光束焊接成整體制成的,如圖4-15所示。為了保證燃油密封,軸針式針閥必須有較長(zhǎng)且空心的導(dǎo)桿,而球閥具有自動(dòng)定心作用,無(wú)須較長(zhǎng)的導(dǎo)桿,因此,球閥式的針閥質(zhì)量輕,且具有較高的燃油密封能力,明顯優(yōu)于軸針式針閥。當(dāng)噴油脈沖輸入電磁線圈時(shí),線圈產(chǎn)生電磁吸力,固定在針閥上的銜鐵向上吸起,針閥抬離閥座,燃油開(kāi)始通過(guò)噴孔噴出。當(dāng)噴油脈沖終止時(shí),吸力消失,針閥在彈簧力作用下返回閥座,于是噴油結(jié)束。因此,每次的噴油量取決于輸入電磁線圈的電流脈沖寬度。圖4-15球閥式噴油器四、空氣供給系統(tǒng)1.空氣供給系統(tǒng)的作用2.空氣供給系統(tǒng)的組成1）空氣濾清器2）空氣流量傳感器空氣流量傳感器可分為直接測(cè)量式和間接測(cè)量式。目前常見(jiàn)的直接測(cè)量式空氣流量計(jì)有葉片式、熱線式和熱膜式三種。（1）葉片式（翼板式）空氣流量計(jì)。它主要由流量板、電位計(jì)兩部分組成,空氣通過(guò)空氣流量計(jì)主通道時(shí),流量板受到進(jìn)氣壓力作用而偏轉(zhuǎn),帶動(dòng)電位計(jì)中的滑臂同軸旋轉(zhuǎn),使得輸出電壓隨空氣流量變化,如圖4-16所示。圖4-16葉片式空氣流量計(jì)（2）熱線式空氣流量計(jì)。熱線式空氣流量計(jì)的基本測(cè)量元件是置于空氣流中的鉑絲制成的熱線,如圖4-17所示。圖4-17熱線式空氣流量計(jì)（3）熱膜式空氣流量計(jì)。熱膜式空氣流量計(jì)如圖4-18所示,其結(jié)構(gòu)和工作原理與熱線式空氣流量計(jì)基本相同。圖4-18熱模式空氣流量計(jì)（4）進(jìn)氣壓力傳感器。進(jìn)氣壓力傳感器最常用的是半導(dǎo)體壓敏電阻式。它由硅膜片、集成電路、壓力傳感器和真空室的殼體等組成,如圖4-19所示。圖4-19進(jìn)氣壓力傳感器3）節(jié)氣門(mén)位置傳感器（TPS）（1）作用。節(jié)氣門(mén)位置傳感器安裝在節(jié)氣門(mén)體上,用來(lái)檢測(cè)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度,它通過(guò)杠桿機(jī)構(gòu)與節(jié)氣門(mén)聯(lián)動(dòng),進(jìn)而反映發(fā)動(dòng)機(jī)的不同工況（怠速、加速、減速和全負(fù)荷等）。此傳感器可把發(fā)動(dòng)機(jī)的這些工況檢測(cè)后輸入ECU,從而控制不同的噴油量。（2）類型。節(jié)氣門(mén)位置傳感器常見(jiàn)有開(kāi)關(guān)式、滑動(dòng)電阻式、綜合式。4）怠速控制裝置怠速轉(zhuǎn)速控制的實(shí)質(zhì)是對(duì)怠速時(shí)進(jìn)氣量、噴油量、點(diǎn)火提前角的控制,通過(guò)對(duì)這三者的增減,以達(dá)到適合各工況的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。對(duì)怠速進(jìn)氣量控制的對(duì)策、方式隨車型的不同有所不同,目前可分為空氣旁通式、節(jié)氣門(mén)直動(dòng)式兩種基本類型,如圖4-23所示。圖4-23怠速空氣量的控制五、電子控制系統(tǒng)1.電控單元電控單元（ECU）是電子控制燃油噴射裝置的控制中樞,它由模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、邏輯運(yùn)算裝置和一些數(shù)據(jù)寄存器等組成。2.冷卻液溫度傳感器冷卻液溫度傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體或缸蓋的水套上,與冷卻液直接接觸。其內(nèi)部裝有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）,利用半導(dǎo)體的電阻隨溫度變化而變化的特性,溫度愈低,電阻愈大；溫度愈高,電阻愈小。ECU根據(jù)這一變化便可測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的溫度,進(jìn)行噴油量修正,當(dāng)冷車起動(dòng)和暖機(jī)階段供給較濃的混合氣,冷卻液溫度升高后供給稍稀的混合氣。3.進(jìn)氣溫度傳感器空氣質(zhì)量大小與進(jìn)氣溫度和大氣壓力的高低有關(guān)。當(dāng)進(jìn)氣溫度低時(shí),空氣密度大,相同體積氣體的質(zhì)量增大；當(dāng)進(jìn)氣溫度升高時(shí),相同體積的氣體質(zhì)量將減小。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度和大氣壓力信號(hào)修正噴油量,使發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)適應(yīng)外部環(huán)境溫度（寒冷、高溫）和大氣壓力（高原、平原）的變化。當(dāng)進(jìn)氣溫度低時(shí)（空氣密度大）,熱敏電阻的阻值大,傳感器輸入ECU的信號(hào)電壓高,ECU控制噴油器增加噴油量；反之,當(dāng)進(jìn)氣溫度高時(shí)（空氣密度?。?熱敏電阻阻值小,傳感器輸入ECU的信號(hào)電壓低,ECU將控制噴油器減少噴油量。4.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器1）磁電式曲軸位置傳感器磁電式曲軸位置傳感器利用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)使磁通量變化,從而在感應(yīng)線圈里產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào),將此信號(hào)放大后,送入電腦ECU。2）霍爾式曲軸位置傳感器ECU通過(guò)電源使電流通過(guò)霍爾晶體管,旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的凸齒經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)時(shí)使磁場(chǎng)強(qiáng)度改變,霍爾晶體管產(chǎn)生的霍爾電壓放大后輸送給ECU,ECU根據(jù)霍爾電壓產(chǎn)生的次數(shù)確定曲軸轉(zhuǎn)角和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。3）光電式曲軸位置傳感器利用發(fā)光二極管作為信號(hào)源。隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)透光孔與發(fā)光二極管對(duì)正時(shí),光線照射到光敏二極管上產(chǎn)生電壓信號(hào),經(jīng)放大電路放大后輸送給ECU。5.爆震傳感器（KS）爆震傳感器安裝于氣缸體上,它能將發(fā)動(dòng)機(jī)爆震情況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入給電控單元,供其修正點(diǎn)火時(shí)刻。6.氧傳感器（O2S）氧傳感器(λ傳感器)又稱空氣燃油混合比傳感器,用以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒狀況,隨時(shí)向ECU提供修正噴油量的電信號(hào),是屬于有空燃比反饋功能的閉環(huán)控制系統(tǒng)?！夹〗Y(jié)〗1.汽油機(jī)供給系統(tǒng)的作用是將空氣與霧化后的汽油充分混合,形成可燃混合氣,提供給發(fā)動(dòng)機(jī),并對(duì)可燃混合氣的供給量及其濃度進(jìn)行有效的控制,使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都能連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。做功后將廢氣排入大氣。2.可燃混合氣濃度的表示方法有空燃比和過(guò)量空氣系數(shù)?？杖急仁侵富旌蠚庵锌諝赓|(zhì)量與燃油質(zhì)量的比值,用A/F表示。空燃比為14.7的可燃混合氣稱為標(biāo)準(zhǔn)混合氣；大于14.7為稀混合氣；小于14.7為濃混合氣。過(guò)量空氣系數(shù)是指燃燒過(guò)程中實(shí)際供給的空氣質(zhì)量與理論上完全燃燒時(shí)所需要的空氣質(zhì)量之比,用α表示。α=1的可燃混合氣稱為理想混合氣；α大于1為稀混合氣；α小于1為濃混合氣。3.燃油消耗率最低時(shí)對(duì)應(yīng)的可燃混合氣為經(jīng)濟(jì)混合氣,此時(shí)α=1.05～1.15。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大功率時(shí)的可燃混合氣為功率成分混合氣,此時(shí)α=0.85～0.95。4.汽油機(jī)供給系統(tǒng)主要由燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。燃油供給系統(tǒng)主要由燃油箱、電動(dòng)燃油泵、燃油濾清器、汽油分配管、噴油器、壓力調(diào)節(jié)器和回油管等組成。燃油供給系統(tǒng)的作用是提供汽油噴射所需的壓力燃油,并在電腦的控制下將燃油噴入進(jìn)氣歧管。5.空氣供給系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器和怠速控制裝置等組成?？諝夤┙o系統(tǒng)的作用是測(cè)量和控制汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒時(shí)所需要的進(jìn)氣量。6.電子控制系統(tǒng)主要由電控單元（ECU）、冷卻液溫度傳感器、氧傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器和爆震傳感器等組成。電子控制系統(tǒng)的作用是收集發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息并確定最佳噴油量、最佳噴油時(shí)刻及最佳點(diǎn)火時(shí)刻