电控燃油喷射系统简述

电控燃油喷射系统简述天津大学机械工程学院1学院机械工程专业热能与动力工程年级2012姓名魏子清学号3012201290指导教师刘昌文2016年1月10日目录1发展...................................................................................................................................31.1化油器式.................................................................................................................31.2电控汽油喷射..........................................................................................................52构成及作用........................................................................................................................62.1燃油供给系统(油路)...............................................................................................62.2空气供给系统(气路)...............................................................................................92.3控制系统(电路)....................................................................................................103电控燃油喷射系统的基本原理.........................................................................................133.1微机控制基础........................................................................................................133.2电控燃油喷射系统分类.........................................................................................153.3控制过程...............................................................................................................16天津大学机械工程学院24电控燃油喷射技术应用现状及发展趋势...........................................................................224.1国外电控燃油喷射系统的应用现状.......................................................................224.2我国电控燃油喷射系统的应用现状.......................................................................224.3发展趋势...............................................................................................................23天津大学机械工程学院31发展内燃机燃料供给与调节系统是内燃机最重要也是制造与调节精度最高的系统，其主要功能是即使、优质地为内燃机气缸内提供适量的燃料，以保证缸内混合气形成与燃烧的有效进行。它对内燃机的主要性能如动力性、燃料经济性、排放与噪声以及可靠性、耐久性等都具有十分重要的影响。燃油的供给方式有化油器式和喷射式2种。1.1化油器式1875年,德国的马库斯(S.Marehus)制成了轮刷式雾化器,这是使用在汽油机上最早的化油器,是一种油柜式供油部件,它使用一个转动的叶轮,其上装有许多浆状刷子,可以从油箱里蘸上汽油抛向空气,使之自然蒸发,通过活塞的抽吸作用,把混合气吸入气缸。1883年,德国的戴姆勒(G.Daimler)制成了1883年，戴姆勒和迈巴赫制成了第一台四冲程往复式汽油机，此发动机上安装了迈巴赫设计的一个称作浮子式化油器的新部件。戴姆勒所使用的化油器,是迈巴赫(W.Myabach)的泡式化油器。它属于“表面蒸发式”结构,化油器内的圆筒油池盛放着汽油,将热空气送入其液面下,一边使气泡上升,一边使燃油汽化,所以化油器亦称汽化器,同时,它带有浮子室,汽油从油箱籍重力流到化油器的浮子室，之后就会引起浮子上升,当浮子达到一定高度时,就会迫使针阀关闭,停止向化油器进油,从而控制发动机的供油溢出。迈巴赫的化油器主要是通过改进轮刷式雾化器和灯天津大学机械工程学院4芯型雾化器所取得的成果。多年来化油器历经改变,己成为一个极为复杂的机械装置。在化油器上附加部分电子控制装置故然能够提高其空燃比的控制精度。由于化油器喉管处的真空度比较低,特别是在低速小负荷时更低,气流速度不高,此时燃油的雾化非常差,有些油滴会沉积在发动机进气歧管壁上,造成实际供给的混合气与使用工况的不一致加速时供油滞后,减速时回火放炮,使发动机的动力性和经济性明显下降。由于燃烧不充分,造成汽车排气中含有大量不完全燃烧的产物。排气中所含有的CO、HC(碳氢化合物)和NOx(氮的氧化物),在大气中发生光化学反应,生成Ox(氧化剂,如臭氧O3等的总称)会对人体和动植物造成危害。这个问题已经受到整个人类社会的关注,汽车排气净化成了不能回避的课题随着排放法规的日益严格,需要使用三元催化转化器来降低汽油机的排放,而其最佳工作条件是λ=1,传统的机械式化油器己无法满足此空燃比高精度控制的要求。电控汽油喷射发动机在混合气的质量与点火定时的精确控制方面具有明显的优势。由于电子控制的灵活性和计算机强有力的处理能力,电控系统可以根据发动机的各种运行工况,如起动、暖机、怠速、加速、满负荷、部分负荷、滑行及环境温度、海拔高度和燃油质量的变化实现最佳空燃比控制,使发动机优化运行,从而在发动机动力性、经济性和排气净化等方面都取得良好的效果。天津大学机械工程学院51.2电控汽油喷射电控汽油喷射的最初设想是从1957年美国Bendix公司试制电控喷油器开始的,但这套系统并未付诸实用。以后,德国Bosch公司购得此项专利,经过努力于1967年推出D-Jetronic型电控汽油喷射系统(D来自德文“Druck”,意为进气歧管压力,是这一系统的主要传感器),并装在大众公司的轿车上向美国出口,其燃油经济性、排气净化与动力性等均优于化油器式发动机,但其缺点是由于采用进气管压力作为控制喷油量的主要因素,它在汽车突然制动或下坡节气门关闭时以及大气状态有较大变化时,会出现加速响应不良的现象。1973年后经过改进,采用以吸入空气量作为控制喷油量的主要因素,成为现在广泛使用的L型(L-Jetronic。)电控汽油喷射系统(L来自德文空气“luft”,空气流量计是这一系统的主要传感器)。1979年,德国Bosch公司又开始生产了集电控汽油喷射系统与点火系统于一体的M型(Motronic)数字式电控系统。90年代推出了BOSCHME7发动机管理系统,增加了许多车辆功能和系统的透明度,实现了真正意义上的集中控制。该公司又专门为直喷式汽油机推出MotronicMED7电控燃油喷射系统。在这种系统中,采用径向高压油泵与共轨式喷油系统,旋流型雾化喷嘴,进气量的控制通过电控节气阀进行,以保证节气阀在怠速时处于全开位置,实现混合气的质调节,进气量用薄膜式热敏电阻来测量。除了进气量、压力与温度等信号外,在发动机排气的NOx反应器前后均装有宽带氧传天津大学机械工程学院6感器(入传感器),以实现对于燃油喷射与NOx反应器再生的有效电控。2构成及作用电控燃油喷射系统主要由燃油供给系统(油路)、空气供给系统(气路)和控制系统(电路,包括各种传感器、电子控制器和执行器)三大部分组成。各部分的组成及功能简介如下。图1燃油喷射系统组成2.1燃油供给系统(油路)燃油供给系统的作用是，向气缸内供给燃烧所需要的汽油。燃油供给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油缓冲器、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器、节温定时开关和冷起动阀(冷起动喷油器)天津大学机械工程学院7等部件。首先电动燃油泵将燃油，从燃油箱泵出，经燃油滤清器和供油管，将其送到燃油分配管中，再由它将高压燃油泵送到各个喷油器中，当电控单元检测出在某一时刻，该缸的活塞位于排气行程上止点某一位置时，电脑通过控制喷油器打开时间的长短来控制喷油量的多少，当发动机的运行工况不需要那么多的高压燃油，而电动油泵又在不断泵送时，有的发动机上安装有燃油压力调节器，当系统压力高于调节器压力时，它将帮助把燃油系统的油压维持在某一固定值，此时与回油管相接的燃油压力调节器，帮助回油。2.1.1燃油箱(汽油箱)燃油箱的作用是储存燃油。汽油箱体由钢板焊接而成，一般是车体的一部分。油箱上部有加油口，用油箱盖盖住。出油管与汽油滤清器相通。油箱底部有放油塞以排除油箱内的积水和污物。2.1.2燃油泵(电动汽油泵)燃油泵的作用是将燃油从燃油箱中泵入燃油管路,并使燃油保持一定的压力,经过燃油滤清器输送到喷油器和冷起动阀。燃油泵按其安装位置分为外装泵和内装泵2种。外装泵即将泵装在油箱之外的输油管路中,内装泵则是将泵安装在燃油箱内。与外装泵比较,内装泵不易产生气阻和燃油泄漏,且噪声小。目前大多数EFI采用内装泵。2.1.3燃油缓冲器(也称脉动阻尼器)燃油缓冲器的作用是使燃油泵泵出的油压变得平稳,减少油压波动,降低噪声。天津大学机械工程学院82.1.4燃油压力调节器燃油压力调节器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。此压力差一般维持在250kPa,当供油压力超过规定值时,燃油压力调节器内的减压阀打开,汽油便经过回油管流回油箱,使输油管油压保持恒定。2.1.5燃油滤清器燃油滤清器的作用是滤除燃油中的水份和杂质等污物,以防堵塞喷油器针阀，一般装于燃油缓冲器与喷油器之间的油路中。2.1.6喷油器喷油器安装在节气门体空气入口处(SPI系统)或进气歧管靠近各缸进气门附近(MPI系统),受电子控制器喷油信号的控制,其喷油量由喷油器通电时间的长短决定,从而将适量的燃油成雾状喷入进气歧管。喷油器的喷油原理是:由电子控制器送来喷油电流信号,电流流经电磁线圈产生电磁吸力,该吸力吸引铁心,由于针阀与铁心制成一体,故此时针阀打开,燃油由喷油器喷出。2.1.7节温定时开关和冷起动阀(冷起动喷油器)节温定时开关的作用是监测冷却水的温度,当发动机起动,冷却水温度低于14℃时,开关的触点闭合,使冷起动阀喷油。冷起动阀的作用是在冷起动发动机时向进气歧管喷射额外的燃油,以改善低温起动性能。有不少汽车已经取消了节温定时开关,冷起动喷油器的工作完全由ECU控制,控制精度更高。天津大学机械工程学院92.2空气供给系统(气路)可燃混合气的形成需要一定数量的空气，空气供给系统的任务就是为发动机提供必要的空气，并且测量出空气的质量。按照怠速时空气的流动路径，分为两种类型，即怠速直接供给空气式进气系