第六章汽油机燃料系.ppt

2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,1,第6章 汽油机燃料系,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,2,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,3,可燃混合气,按一定比例混合的汽油空气混合物,燃料系的功用,功用,根据发动机工况配制合适的可燃混合气，供给气缸,将燃烧产物排至大气中,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,4,油箱,排气管,油压表,汽油滤清器,汽油泵,空气滤清器,消声器,化油器,燃料系组成,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,5,1.汽油供给装置,油箱（储存燃油）,汽油滤清器（清洁）,汽油泵 （泵油）,油管（输送）,2.空气供给装置,轿车上进气消声器,空气滤清器,四大组成装置,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,6,3.可燃混合气形成装置,4.可燃混合气供给和废气排出装置,化油器,进气管,排气管,排气消声器,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,7,汽油机供给系统工作过程,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,8,燃料 汽油的使用性能指标,汽油的蒸发性,燃料的热值,即容易蒸发的程度，对于所形成的混合气质量有很大的影响。,1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值约为44000KJ/kg。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,9,汽油的抗爆性（辛烷值）,指汽油在发动机气缸中燃烧时，避免产生爆燃的能力，亦即抗自燃能力。,汽油的抗爆性的好坏程度一般用辛烷值表示：辛烷值越高，抗暴性越好。,发动机选用抗爆性较好的汽油，就可能采用较高的压缩比而不发生爆燃,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,10,汽油滤清器,汽油箱,汽油泵,汽油滤清器,功用,除去汽油中的杂质和水分,减少化油器和汽油泵等部件的故障,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,11,可燃混合气成分表示方法,汽油机R,1.空燃比 （符号R，多为欧美国家采用）,概念：混合气中所含空气与燃料的质量比,R=14.7 称为理想混合气,R14.7 称为稀混合气,R14.7 称为浓混合气,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,12,2.燃空比（符号,日本工业标准JIS所采用）,概念：空燃比的倒数，=1/R,3.过量空气系数（符号，中国及前苏联等采用）,概念：燃烧1kg燃料实际供给空气质量与理论上1kg燃料完全燃烧所需空气质量之比。,过量空气系数,=1 称为理想混合气,1 称为稀混合气,1 称为浓混合气,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,13,A-小负荷 B-中等负荷 C-大负荷 1-功率混合气 2-经济混合气 3-理论混合气,汽油机不同负荷所需混合气浓度,过量空气系数,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,14,简单化油器的构造,空气滤清器,进气门,浮子室,主量孔,喉管,进油针阀,浮子,燃油与空气混合部分,阻风门,喉 管,喷 管,节气门,控制燃油油量部分,针阀,浮子,浮子室,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,15,三、可燃混合气形成的过程,工作时，空气流速在喉管处最大、静压力最低，形成一定真空度。 因浮子室通大气，燃油从主喷管被吸出。 雾化，形成可燃混合气。 可燃混合气流量的大小靠节气门调节,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,16,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,17,电控汽油喷射系统,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,18,化油器式燃油供给方法,汽油喷射式 燃油供给方法,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,19,汽油喷射的基本概念,1. 汽油喷射,一定数量和压力的汽油,喷油器,气缸或 进气岐管,直接喷入,2. 汽油喷射系统 汽油喷射式发动机燃油供给装置的简称。包括：,空气系统,燃油系统,控制系统,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,20,电控汽油喷射系统的组成,电控汽油喷射尽管形式多样，但它们都具有相同的控制原则，即以电子控制单元(ECU)为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器为控制对象，保证发动机在各种工况下获得最佳的混合气浓度，以满足发动机动力性、经济性和排放要求。相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似的结构，如图所示。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,21,图5-5 电子控制式汽油喷射系统（EFI） 1-燃油箱 2-燃油泵 3-燃油滤清器 4-燃油压力脉动阻尼器 5-控制器 6-点火线圈 7-高压分电器 8-火花塞 9-主喷油器 10燃油分配总管 11-燃油压力调节器 12-冷启动喷油器 13-怠速转速调节螺钉 14-节气门 15-节气门位置开关 16-空气流量传感器 17-进气温度传感器 18-氧传感器 19-热限时开关 20-冷却液温度传感器 21-辅助空气阀 22-怠速混合气浓度调节螺钉 23-曲轴位置传感器 24-转速传感器 25-蓄电池 26-点火开关 27-主继电器 28-油泵继电器,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,22,1、空气供给系统 空气供给系统的作用是向发动机提供与负荷相适应的清洁的空气，同时测量和控制进入发动机气缸的空气量，使它们在系统中与喷油器喷出的汽油形成空燃比符合要求的可燃混合气。空气供给系统的组成和流程如图5.2所示。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,23,2、燃油供给系统 燃油供给系统的功用是用电动汽油泵向喷油器提供足够压力的汽油，喷油器根据来自ECU的控制信号，向进气歧管内进气门上方喷射定量的汽油。燃油供给系统的组成和流程如图所示。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,24,3、电子控制系统 电子控制系统的主要作用是根据发动机和汽车不同的运行工况，对喷油时刻、喷油量以及点火时刻等进行确定和修正，检测各传感器的工作，并将工作参数储存和输出。电子控制系统的工作示意图，如图5.4所示。将发动机的运行工况(如进气量、节气门位置、曲轴位置及转速、冷却液温度、进气温度、排气成分信息等)和车辆运行状况(如车速等)信息，通过传感器转换成为相应的电信号并输送给电控单元，电控单元对这些电信号进行分析、判断、比较、计算等实时处理后，得出最佳控制方案并向各有关执行元件发出控制指令，控制最佳的空燃比和点火时刻，使得发动机在各种工况下都处于最佳工作状态。电控单元还具有故障自诊断功能。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,25,汽油喷射技术的优点,能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气使发动机在各种工况条件下保持最佳的动力性、经济性和排放性能。 供入各气缸内的混合气，分配均匀性较好 在进气系统中，由于没有像化油器那样的喉管部位，因而进气阻力减小。再加上进气管道的合理设计，就能充分利用吸入空气惯性的增压作用，增大充气量，提高了发动机充气效率，从而增加了发动机的功率和扭矩 统配用排放物控制系统后,减少油耗和改善排放性,大大降低了HC、C0和N0X三种有害气体的排放。 发动机冷起动性和加速性较好 具有减速断油功能，既能降低排放，也能节省燃油。减速时，节气门关闭，发动机仍以高速运转，进入气缸的空气量减少，进气歧管内的真空度增大。在化油器系统中，此时会使粘附于进气歧管壁面的燃油由于进气歧管内真空度骤升而蒸发后进入气缸他混合气变浓，燃烧不完全，排气中HC和CO的含量增加。而在电控燃油喷射发动机中，当节气门关闭而发动机转速超过预定转速时，喷油就会减少或停止，使排气中HC和CO的含量减少，降低燃油消耗。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,26,汽油喷射技术的发展,汽油喷射技术的发展历史起源于20世纪初期，由德国Wright兄弟首先在飞机发动机上采用了向进气管连续喷射汽油的混合气配制方法。第二次世界大战以后，汽油喷射技术才逐渐应用于汽车发动机上。 60年代以前，车用汽油喷射装置大多采用机械式柱塞喷射泵，其控制功能借助于机械装置来实现，结构复杂、价格昂贵，因此发展缓慢，技术上无重大突破，应用范围也仅限于赛车和为数不多的追求高速和大功率的豪华型轿车上，在车用汽油发动机领域内化油器仍占有绝对的优势。 60年代，在一些发达国家中随着汽车数量与日俱增，汽车排气对大气的污染日趋严重，欧、美、日各国相继制订了严格汽车排放法规，限制排气中CO、HC和NOX等有害物质的排放。70年代初，由于受能源危机影响各国又制定了汽车燃油经济性法规。两种法规的要求逐年提高，愈来愈严格，已达到传统的机械式化油器和分电器式点火系统难以胜任的地步，迫使世界汽车工业寻求各种技术途径来降低燃油牦和减少排放污染。 1967年，德国Bosch公司研制成功KJetronic机械式汽油喷射系统，后来经改进发展为机电结合式KE-Jetronic汽油喷射系统。由于该系统的主要功能仍由机械装置完成，控制精度偏低，至90年代初已趋于淘汰。 同样是1967年，德国Bosch公司开发出用进气歧管真空度控制空燃比的DJetronic模拟电子控制汽油喷射系统，后经改进发展为采用翼板式空气流量计直接测量进气空气体积流量来控制空燃比的L-Jetronic电子控制汽油喷射系统，开创了汽油电控喷射新时代。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,27,70年代后期，全球电子技术有了长足的进步，特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，迅速推动了计算机控制技术在汽车技术上的应用并快速发展。发动机电子控制技术从单一的点火时刻控制和单一的燃油喷射空燃比控制开始，逐步扩展到发动机怠速控制、排气再循环(EGR)控制、燃油蒸发控制(EVAP)、可变进气控制、涡轮增压控制等多项内容的发动机综合控制系统，称为发动机集中控制系统。 90年代中后期，伴随着计算机网络技术的发展，发动机电子控制系统已成为车载局域网络的重要组成部分。1997年以后，内燃式汽油机已开始采用汽油直喷技术进行稀薄燃烧，进一步降低了油耗和排放。 国产汽车电子控制技术的开发和应用相对较晚，90年代初期只有少数汽车厂家，如一汽奥迪、北汽切诺基汽车上开始装备电控燃油喷射发动机，并且基本上是对国外生产的部件进行组装，与国外先进的汽车制造技术相比差距较大。随着形势的发展，如城市汽车数量的增多，汽车尾气污染日趋严重等，国家出台了新的安全、油耗、排放法规并逐渐与国际标准接轨，我国汽车工业，特别是轿车工业大大加快了电控化、信息化的步伐，电控汽油喷射系统在我国许多车型上得到了广泛的应用和迅猛的发展。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,28,汽油喷射技术最初为航空发动机设计 60年代前，大多采用机械式柱塞喷射泵 60年代 欧美日制定严格的汽车排放法规 70年代 各国制定汽车燃油经济性法规 1967年 Bosch公司K-Jetronic机械式汽油喷射系统， 后改进为KE-Jetronic机电混合控制式 6070年代，电控汽油喷射经历了晶体管、集成电路和微机控制 90年代后，电控汽油喷射已占统治地位,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,29,1、按进入气缸空气量的检测方式分 按进入气缸空气量的检测方式分，有直接检测型和间接检测型。 （1） 直接检测型（L型） 直接检测空气流量的汽油喷射系统采用空气流量计直接测量单位时间发动机吸入的空气量。然后，电控单元根据发动机的转速计算每一循环的空气量，并由此计算出循环基本喷油量。直接检测型包括体积流量方式和质量流量方式两种。,电控汽油喷射系统的分类,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,30,体积流量方式： 如图5.5所示，利用翼片式空气流量计LE型或卡门涡旋式空气流量计，直接测量单位时间发动机吸入的空气体积流量。电控单元根据已测出的空气体积和发动机转速，然后计算出每一循环的进气空气体积流量，并进行大气压力和温度修正，再计算出循环基本喷油量。这种测量方式测量精度较高，有利于提高混合气空燃比的控制精度。但存在需要进行大气压力和温度修正等缺点。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,31,质量流量方式： 如图5.6所示，利用热线式空气流量计LH型或热膜式空气流量计LH型 ，直接测量单位时间发动机吸入的空气质量流量。电控单元根据已测出的空气质量和发动机转速，然后计算出每一循环的进气空气质量流量，计算出循环基本喷油量。这种测量方式除测量精度高，响应速度快，结构紧凑外，由于其测出的是空气的质量，因此，不需要进行大气压力和温度修正。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,32,（2）间接检测型（D型） 在间接检测空气流量方式的汽油喷射系统中，电控单元通过对节气门开度或进气歧管压力、发动机转速的测量，计算出发动机吸入的空气量。间接测量型有节流速度方式和速度密度方式两种。 节流速度方式：电控单元根据节气门开度和发动机转速计算出每一循环的进气空气量，并由此计算出循环基本喷油量。 这种方式由于直接检测节气门的开度，因此，发动机过渡工况响应特性较好，被用在一些赛车上。但是空气量与节气门开度和发动机转速之间的函数关系相当复杂，因此，要精确测量空气量存在一定的困难。 速度密度方式：如图5.7所示，电控单元根据进气歧管压力和发动机转速计算出每一循环的进气空气量，并由此计算出循环基本喷油量。 这种方式测量方法简单，喷油量调整精度容易控制。但是由于进气歧管压力和进气量之间函数关系比较复杂，在过渡工况和采用废再循环时，由于进气歧管内压力波动较大，因此，这些工况空气量测量的精度较低，需进行流量修正，对这些工况混合气空燃比精确控制造成不利影响。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,33,2. 按喷油器安装位置,单点喷射（SPI）,多点喷射（MPI）,节气门装有喷油器,节气门,喷油器,也称节气门体喷射（TBI）,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,34,（1）单点燃油喷射系统 单点燃油喷射系统是在节气门体上安装一个或两个喷油器，向进气歧管中喷射燃油形成可燃混合气。如图5.8所示，这种喷射系统又被称为节气门体燃油喷射系统(TBI)或集中燃油喷射系统。这种燃油喷射系统对混合气的控制精度比较低，各个气缸混合气的均匀性也较差，现已很少使用。应用：国内沈阳金杯、上海奇瑞。 （2）多点燃油喷射系统 多点燃油喷射系统根据喷油器的安装位置又可分为进气道喷射(PFI) 和缸内喷射(GDI)。喷油脉宽114ms,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,35,进气道喷射（PFI）： 在每一个气缸的进气门前安装一个喷油器，如图5.9所示。喷油器喷射出燃油后，在进气门附近与空气混合形成可燃混合气，这种喷射系统能较好地保证各缸混合气总量和浓度的均匀性。目前大多数车型如奥迪A6、本田雅阁、捷达、桑塔纳以及GM公司的MFI系统、日产公司的EGI系统、ECCS系统、丰田公司的TCCS系统等都采用这种多点燃油喷射系统。喷油压力0.20.3MPa，喷射时刻一般在各缸排气行程上止点前70°左右。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,36,缸内喷射（GDI）： 如图5.10所示，将高压燃油直接喷到气缸内。这种喷射技术使用特殊的喷油器，燃油喷雾效果更好，并可在缸内产生浓度渐变的分层混合气(从火花塞往外逐渐变稀)。因此可以用超稀的混合气(急速时可达40：1)工作，油耗和排放也远远低于普通汽油发动机。此外这种喷射方式使混合气体积和温度降低，爆震燃烧的倾向减小，发动机的压缩比可比进气道喷射时大大提高。但喷油器直接安装在缸盖上，必须能够承受燃气产生的高温、高压，且受发动机结构限制，采用较少。比较典型的缸内喷射系统有福特PROCO缸内喷射系统，丰田D4缸内喷射系统和三菱4G缸内喷射系统。喷油压力高，35MPa，成本高； 喷油器结构和布置比较复杂,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,37,3. 按喷油方式,连续喷射,多用于机械式或机电结合式汽油喷射系统 喷油量大小不取决于喷油器,连续喷射性燃油喷射系统：在每个气缸口均安装一个机械喷油器，只要系统给它提供一定的压力，喷油器就会持续不断的喷射出燃油，其喷油量的多少不是取决于喷油器，而是取决于燃油分配器中燃油计量槽孔的开度及计量槽孔内外两端的压差。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,38,间歇喷射,广泛应用于现代电控汽油喷射系统 喷油量大小取决于喷油器喷油阀开启时间,间歇喷射性燃油喷射系统：在发动机运转期间间歇性地向进气歧管中喷油，其喷油量多少取决于喷油器的开启时间，即发动机控制模块(ECU)发出的喷油脉冲宽度。这种燃油喷射方式广泛地应用于现代电控燃油喷射系统中。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,39,间歇性燃油喷射系统按喷油器控制方式又可以分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射，如图5.11所示。,两个喷油器同时喷油,按各缸进气行程的顺序轮流喷射,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,40,世界各国汽油喷射系统,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,41,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,42,Bosch公司Motronic M3.8.2系统,空气,空气,电动 燃油泵,燃油 滤清器,燃油压力调节器,活性炭罐电磁阀,活性炭罐,点火线圈组件,相位 传感器,氧传感器,喷油器,节气门组件,空气 流量计,控制单元,进气温度传感器,转速 传感器,冷却液温度 传感器,爆震 传感器,SANTANA 2000 GSi,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,43,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,44,燃油供给系统,电动 汽油泵,喷油器,油压 调节器,汽油 滤清器,SANTANA 2000 GSi,电动汽油泵 燃油分配管 喷油器 油压调节器 油压缓冲器 冷起动喷嘴及热时间开关,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,45,功用,供给喷油器一定压力的汽油 喷油器根据电脑指令喷油,组成,汽油箱 电动燃油泵 燃油滤清器 燃油分配管 油压调节器 喷油器 冷起动喷嘴 油压脉冲衰减器,燃油系统组成,电控汽油喷射系统压力一般为：多点喷射：0.250.35Mpa；单点喷射：0.1Mpa。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,46,电动燃油泵是电控燃油喷射发动机的基本部件之一。它一般由小型直流电动机驱动，其作用是把燃油从油箱中吸出、加压后输送到管路中，和燃油压力调节器配合建立合适的系统压力。 （1）电动燃油泵的结构与原理 电动燃油泵按安装形式可分为两种：油箱外置型和油箱内置型。油箱外置型电动燃油泵安装在油箱外，串连在输油管上；油箱内置型电动燃油泵安在油箱内部，浸泡在燃油里，这样可以防止产生气阻和燃油泄露，且噪声小。此外内置式还在油箱中设一个小油箱，将燃油泵放在小油箱中，这样可以防止在燃油不足而汽车转弯或倾斜时，燃油泵吸入空气而产生气阻，如图5.13所示。目前大多数电控燃油喷射系统均采用油箱内置型电动燃油泵。油箱外置式主要采用滚柱式燃油泵，油箱内置式主要采用涡轮式燃油泵，也可以采用滚柱式燃油泵。 无论是油箱内置式还是油箱外置式电动燃油泵，其结构基本上是相同的，都是由泵体、电动机和外壳等部分组成，如图5.14所示。,1、电动燃油泵,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,47,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,48,电动机通电即带动泵体旋转，将燃油从进油口吸入，流经电动燃油泵内部，再从出油口压出，给燃油系统供油。在泵油过程中，燃油不断穿过油泵和电动机，油泵本身及电动机中的线圈、炭刷、轴承等部位都靠燃油来润滑和冷却。由此，绝对禁止在无油的情况下运转电动汽油泵，以免烧坏电动汽油泵。电动燃油泵的电动机部分包括固定在外壳上的永久磁铁和产生电磁力矩的电枢以及安装在外壳上的电刷装置。电刷与电枢上的换向器相接触，其引线连接到外壳的接柱上，将控制电动燃油泵的电压引到电枢绕组上。电动燃油泵的外壳两端卷边铆紧，使各部件组装成一个不可拆卸的总成。 燃油进入燃油泵前要先经过燃油滤网，以过滤燃油中的杂质。燃油滤网最好定期清洗，若滤网太脏会使燃油系统压力降低，喷油器喷油量不足，导致汽车高速行驶或急加速时动力不足、加速困难。此外，如果燃油在滤网处堵塞，说明油箱中的沉积物或水分过多，最好拆下整个油箱进行彻底的清洗。 燃油泵的附加功能由安全阀和单向阀完成。安全阀可以避免燃油管路出现阻塞时压力过高而造成油管破裂或燃油泵损坏；单向阀的设置是为了发动机熄火后密封油路，使燃油管路中保持一定的压力，以便发动机下次起动(特别是热起动)更加容易。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,49,（2）常见的几种电动燃油泵 电动燃油泵根据泵体的结构不同可分为：滚柱泵、齿轮泵、涡轮泵。 1）滚柱泵 （1）结构：转子偏心地安装在泵壳内，转子外围均布有若干凹槽，槽内装有滚柱。 （2）原理：转子旋转，滚柱压向壳体内表面，形成若干个密封腔，密封腔容积随转子旋转周期变化，容积增大时，吸油；容积减小时，压油。 （3）性能：压力脉动大，噪声大。桑塔纳轿车采用。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,50,滚柱式电动汽油泵,当输油管路发生堵塞或汽油滤清器堵塞时，汽油压力超过规定值，限压阀打开，汽油流回进油侧。 发动机熄火后，单向阀关闭，避免输油管路中的汽油倒流，保持油路中有一定的残余压力，以便于发动机再起动。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,51,运转噪声大 油压脉动大 泵内表面和转子易磨损,特点,电机,安全阀溢流阀,止回阀,转子与滚柱,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,52,2）齿轮泵 （1）结构：主动齿轮偏心安装在从动齿轮中，从动齿轮可以在泵套内自由转动。 （2）原理：主动齿轮旋转，通过齿轮啮合带动从动齿轮，两齿轮间形成若干个密封腔，密封腔容积随主动齿轮旋转周期变化，容积增大时，吸油；容积减小时，压油。 （3）性能：压力脉动小，噪声小。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,53,3）涡轮泵。 涡轮泵以完全不同于前两种泵的方式工作，泵的燃油输送和压力升高完全是由液体分子之间动量转换实现的。涡轮泵的特点是燃油输出脉动小，其结构非常简单，如图5.14所示。当叶轮与电动机一起转动时，由于转子的外圆有很多齿槽，在其前后利用摩擦而产生压力差，重复运转则泵内产生涡流而使压力上升，由泵室输出。这种泵由于使用薄型叶轮，所需转矩较小，可靠性高。此外由于不需消声器，故可小型化，因此这种燃油泵被广泛用于多种车型上。 由于燃油泵工作时温度升高，使燃油更容易气化，这必将使泵油量减少，导致输油压力不足和压力波动。为此，现在有些车型采用双级泵的形式，即将初级泵和主输油泵组合成一个组件，由二只电动机分别驱动。初级泵一般采用涡轮泵，用以改善输送性能；主输油泵一般采用齿轮泵或涡轮泵，起主导作用。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,54,（3）燃油泵的控制 燃油泵的控制分为：燃油泵转动的控制和燃油泵转速控制。 1）燃油泵转动控制 现代轿车燃油泵的工作是由发动机控制模块ECU来控制的：如图5.17所示。 电动燃油泵只有在发动机起动和运转时才工作。有些车型在打开点火开关时，为建立系统油压，电动燃油泵会先运行26s后停止，以便发动机能顺利起动。而在其他情况下，即使点火开关接通，只要发动机没有转动，油泵就不工作。油泵工作的控制，通常是指对油泵电路开路继电器的控制。即继电器触点闭合，油泵通电工作；继电器触点断开，油泵停止工作。 发动机起动时，点火开关的ST(起动)端接通，开路继电器线圈L2通电，其触点闭合，油泵通电工作。发动机运转时，发动机转速信号(Ne)输入，ECU使晶体管VT导通，开路继电器线圈L1通电。因此，只要发动机运转，开路继电器触点总是闭合的。ECU通过发动机转速信号，来检测发动机运转状态。如发动机停止转动，此时没有转速信号(Ne)输入ECU，晶体管VT截止，开路继电器线圈L1断电，其触点断开，燃油泵停止工作。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,55,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,56,2）燃油泵转速的控制 燃油泵在发动机低速或中小负荷下工作时，需要的供油量相对较小，此时油泵也应低速运转，这样可减少油泵的磨损、噪声以及不必要的电能消耗；而在发动机高转速或大负荷下工作时，需要供油量相对较大，此时油泵应高速运转，以增加油泵的泵油量。一般油泵转速控制分低速和高速两级。 目前常见到的油泵转速控制方式有以下两种：利用串联电阻器控制油泵的转速；利用油泵控制模块(油泵ECU)控制油泵的转速。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,57,利用串联电阻器控制油泵的转速 如图5.18所示为电阻器式油泵转速控制电路。它在油泵控制电路中，增设一个电阻器(降压电阻)和“油泵控制继电器”(或叫电阻器旁路继电器)对油泵转速进行二级控制(高速，低速)。发动机工作时，发动机控制模块(ECU)根据发动机转速和负荷，对油泵控制继电器进行控制，油泵控制继电器则控制电阻器是否串入油泵电路中，使加载在油泵电动机上的电压不同，进而实现油泵转速变化。 发动机在低速或中小负荷下工作时，油泵控制继电器触点B闭合，电阻器串入油泵电路中，油泵以低速运转。当发动机处于高转速、大负荷下工作时，发动机控制模块(ECU)输出信号，切断“油泵控制继电器”线圈电路，使继电器触点A闭合，此时电阻器被旁路，油泵电动机直接与电源相通，油泵处于高速运转。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,58,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,59,利用油泵控制模块(ECU)控制油泵的转速 该种方式为了对油泵进行控制，特别是油泵转速的控制，专设一个控制油泵工作的油泵控制模块(ECU)，如图5.19所示，油泵控制模块(ECU)对油泵转速的控制，是通过控制加到油泵电动机上的电压来实现的。当发动机在起动阶段或高转速、大负荷下工作时，发动机控制模块向油泵控制模块的FPC(油泵控制)端子输入一个高电位信号，此时油泵控制模块(ECU)的FP端子向油泵电动机供应较高的电压(相当于蓄电池电压)，使油泵高速运转。 发动机起动后，在怠速或小负荷下工作时，发动机控制模块(ECU)向油泵控制模块的FPC端输入一个低电位信号，此时油泵控制模块的FP端子向油泵电动机供应低于蓄电池的电压(约9V)，使油泵低速运转。 当发动机的转速低于最低转速(120rmin)时，油泵控制模块断开油泵电路，使油泵停止工作，所以此时尽管点火开关处于接通状态，油泵也不工作。图5.19中发动机控制模块与油泵控制模块间的DI电路，为油泵控制模块的故障诊断信号线路。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,60,发动机低速或中小负荷时，发动机ECU向油泵ECU的FPC端输入低电平，油泵ECU的FP端向油泵提供低电压（9V），油泵低速运转 ；,12V,9V,低电平0,发动机起动、高速或大负荷时，发动机ECU向油泵ECU的FPC端输入高电平，油泵ECU的FP端向油泵提供高电压（12V），油泵高速运转。,高电平 4.55.5V,12V,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,61,2、燃油管,汽车一般有三条燃油管。 （1）供油管：其作用是将燃油从燃油箱输送到发动机； （2）回油管：其作用是使多余的燃油返回燃油箱； （3）燃油蒸气排放管(仅某些车型有)：其作用是将HC气体(即挥发的燃油蒸气)从燃油排出。图5.20 标致307无回油管燃油系统 燃油管有的是钢质的硬管，也有的是尼龙的软管。这三条燃油管通常装在车身地板下或车架下。为防止路面飞起的石子损坏管道，一般安装有防护板。由于发动机的振动，在燃油管与其他部件的连接处要用橡胶软管。 此外一些新型轿车采用了无回油管燃油系统，这套系统使燃油不从发动机部位回流燃油，燃油滤清器和喷油器之间只有一条燃油管，这样，可以降低发动机对燃油的加热效应从而防止油箱内温度升高，降低了燃油蒸发排放。天津一汽丰田生产的花冠、威驰，东风标致307等车型采用这类无回油管燃油系统供油，如图5.20所示。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,62,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,63,3、燃油分配管,进油管,燃油 分配管,油压 调节器,喷油器,燃油 滤清器,进油,回油,燃油分配管安装在进气歧管或气缸盖上，它的作用是安装喷油器并将高压燃油均匀、等压输送给各个喷油器。燃油分配管与喷油器之间用0形圈和卡环密封，0形圈可防止燃油渗漏，并具有隔热和隔振的作用。卡环将喷油器固定在燃油分配管上，如图。 大多数燃油分配管上都有燃油压力测试口，可用于检查和释放油压。另外，燃油压力调节器一般也安装在燃油分配管上。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,64,4、喷油器,功用 按电控单元指令将一定数量的汽油适时地喷入进气管内,a、喷油器相当于电磁阀. b、通电时电磁线圈产生电磁力，衔铁及针阀吸起，喷油器开启，汽油经喷孔喷入进气道或进气管 c、断电时电磁力消失，衔铁及针阀在复位弹簧的作用下将喷孔封闭，喷油器停止喷油。 d、喷油器的通电、断电由电控单元以电脉冲控制。 e、喷油量由电脉冲宽度决定。脉冲宽度=喷油持续时间=喷油量 f、一般针阀升程约为0.1mm，而喷油持续时间在2l0ms范围内,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,65,喷油器的驱动方式 喷油器按电磁线圈的控制方式不同，可分为电压驱动式和电流驱动式两种，如图5.27所示。 电压驱动是指正ECU驱动喷油器喷油电脉冲的电压是恒定的。这种喷油器又可分为高阻型和低阻型两种。低阻型喷油器是用56V的电压驱动；其电磁线圈的电阻较小，约34；不能直接和12V电源连接，否则，会烧坏电磁线圈，因此需串联附加电阻。高阻抗型喷油器是用12V电压驱动；其电磁线圈电阻较大，约为1216；在检修时，可直接和12V电源连接。 在电流驱动回路中无附加电阻，低阻喷油器直接与蓄电池连接，通过ECU中的晶体管对流过喷油器电磁线圈的电流进行控制。电流驱动脉冲开始时是一个较大的电流，使电磁线圈产生较大的吸力，以打开针阀，然后再用较小的电流保持针阀的开启。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,66,5、油压调节器,主要功用是使系统油压(即供油总管内油压)与进气歧管内压力之差保持为恒定值，一般为250kPa300kPa。这样，从喷油器喷出的燃油量便唯一地取决于喷油器的开启时间。因为发动机所要求的燃油喷射量，是根据ECU加给喷油器的通电时间长短来控制的，随着节气门开度和发动机转速的变化，进气歧管内压力即喷射环境压力肯定发生变化，如果不控制燃油压力，即使加给喷油器的通电时间相同，当进气歧管内压力高时，燃油喷射量也会减少；进气歧管内压力低时，燃油喷射量会增加。为了使系统油压与进气歧管压力差保持稳定，燃油压力调节器所控制的系统油压应能随进气歧管压力的变化而变化。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,67,结构,接进气管,球阀,O形 密封圈,回油,燃油分配管,回油管嘴,壳体,下盖,膜片,阀座,大弹簧,上盖,小弹簧,SANTANA 2000 GSi,进气管压力降低进气管真空度升高油压调节器膜片上方的真空吸力增大球阀上方的作用力减小球阀容易打开回油分配油管油压降低，实现分配油管油压随进气管压力的变化而变化，保持喷油压力的稳定,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,68,膜片将金属壳体内部分成弹簧室和燃料室两部分。弹簧室一侧通过管路与进气歧管相通，膜片下方承受油压，膜片上方为歧管负压与弹簧压力之和。由于电动汽油泵泵送的油量远大于喷射所需的油量，故在油压作用下膜片移向弹簧室一侧，阀门打开，部分燃油流回油箱，燃油分配管内保持一定的油压。当歧管真空度增大时，膜片进一步上移，使阀门开度增大，回油量增加，从而使燃油分配管内油压略降，保持与变化了的歧管压力差值恒定；反之亦然，如图5.23所示。油泵停止工作时，油泵单向阀关闭，在弹簧力作用下，调压器阀门关闭，使油泵单向阀与调压器阀门之间的油路内保持一定的残余压力。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,69,冷起动喷嘴及热时间开关,功用 当发动机低温起动时, 喷入附加汽油,以加浓混合气,冷起动 喷嘴,热时间开关,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,70,冷起动喷嘴工作状态,导通喷油状态,断开不喷油状态,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,71,热时间开关,当水温低于14°C触点闭合 当水温高于25°C触点断开 当反复起动时 热电丝发热,金属片保持弯曲,使触点始终断开,电热丝,双金属片,白金触点,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,72,空气供给系统,空气滤清器,热膜式 空气流量计,节气门 控制部件,进气岐管,进气温度传感器,SANTANA 2000 GSi,空气流量计 进气压力传感器 补充空气阀 怠速控制阀 惯性增压进气系统,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,73,BMW735i,翼片式空气 流量计,节气门位置传感器,补充 空气阀,怠速调节螺钉,Motronic汽油喷射系统,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,74,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,75,（1）功用,供给与发动机负荷相适应的、清洁空气 直接和间接计量空气质量 与喷油器喷出的汽油形成最佳混合气,（2）组成,空气滤清器 进气总管 空气计量装置 节气门体和节气门位置传感器 进气歧管 怠速控制系统 进气控制系统 进气温度传感器,空气系统组成,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,76,空气流量计,（1）翼片式空气流量计,翼片,缓冲片,进气温度传感器,电位计,旁通空气调节螺钉,卷簧,组成,翼片部分,电位计部分,接线插头,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,77,工作原理,弱电压信号,缓冲室,当发动机怠速工作时，节气门接近关闭，只有少量空气进入发动机。流过主流道的空气推动翼片偏转很小的角度，同时与翼片同轴的电位计则输出一个微弱的电压信号给电控单元，电控单元便向喷油器输出短脉冲宽度的电脉冲。这时流过旁通空气道的空气未经空气流量计计量，因此不影响喷油量，但却使混合气变稀，使CO的排放量减少。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,78,当发动机在高速大负荷运转时，节气门接近全开，吸入的空气量较多且全部流过主流道，空气推动翼片偏转较大的角度，电位计则输出较强的电压信号，电控单元相应地输出长脉冲宽度的电脉冲。,强电压信号,空气 旁通道,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,79,1）热线式空气流量计 热线式空气流量计进气道内布置有冷丝(前)和热丝(后)，如图5.34所示。冷丝是一个温度电阻，用于检测进气温度；热丝用铂制成，直径约70µm。冷丝和热丝为惠斯通电桥的两个臂。在传感器工作时，热丝被控制电路提供的电流加热到高于冷丝温度100，此时惠斯通电桥处于平衡状态；进气时气流带走了热丝上的热量使热丝变冷，破坏了电桥的平衡；控制电路加大通过热丝的电流使热丝升温以保持始终比冷丝温度高100，维持电桥的平衡，进气量越大热丝被带走的热量也就越多，控制电路的补偿电流也就越大，即空气流量与控制电路的补偿电流成正比，控制电路把这一根据空气质量流量变化的电流在输出端转换成电压信号并输入ECU。,2019年8月27日星期二,武汉大学动力与机械学院,