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汽油噴射系統(tǒng)概述-wenkub

2023-07-10 11:58:06 本頁面
 

【正文】 小與流速和流量成正比。利用各種傳感器感應(yīng)采集的信號送入一個(gè)電控單元(ECU)中、根據(jù)發(fā)動機(jī)的各種工況實(shí)際需要來控制噴油量?,F(xiàn)在主要用于奔馳(Mercedes-Benz)380SEC、500SL等高級轎車上。燃油的供應(yīng)量與點(diǎn)火順序無關(guān),只取決于發(fā)動機(jī)吸入的空氣量。6.發(fā)動機(jī)其他輔助控制裝置再一些發(fā)動機(jī)中,還裝有進(jìn)氣旋流控制、EGR控制、增壓器壓力控制及其他輔助控制裝置。3. 怠速控制ISCECU根據(jù)發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)行工況的要求控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速,在ECU的存儲器內(nèi)存貯了不同怠速的控制目標(biāo)值,ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、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(biāo)值。ECU根據(jù)空氣流量計(jì)或絕對壓力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻水溫度傳感器等提供的信號,計(jì)算出最佳噴油時(shí)間。2. 電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī)自1912年開始研究,于1937年裝在飛機(jī)上,1952年開始德國BENZ公司應(yīng)用與汽車上,此后逐漸開始在汽車上應(yīng)用。4)汽車起動性能好。因?yàn)槠渲凶铌P(guān)鍵的部件——電子控制系統(tǒng)(ECU)10萬 km行駛里程的故障率僅為1‰。2)排氣污染降低,而且電噴發(fā)動機(jī)的成本比要達(dá)到同樣排污標(biāo)準(zhǔn)的化油器式發(fā)動機(jī)低得多。這樣一來,經(jīng)過電腦的判斷、計(jì)算,使發(fā)動機(jī)在不同工況下均能獲得合適的空燃比?;推鞯慕Y(jié)構(gòu)比較簡單,如圖13所示。例如,冷起動要求很濃的混合氣,暖車時(shí)要求加濃逐漸減少的混合氣,加速時(shí)要求加濃的混合氣。1)穩(wěn)定工況要求的混合氣。4)能夠根據(jù)發(fā)動機(jī)技術(shù)狀況與使用條件來改變調(diào)節(jié)?;旌蠚庑纬煞绞接袃煞N,化油器式和汽油噴射式。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速增加,誘導(dǎo)期所占曲軸轉(zhuǎn)角增大,為保持最大功率,應(yīng)加大提前角。最佳點(diǎn)火提前角與發(fā)動機(jī)很多因素有關(guān),其中最主要的是轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管壓力。曲軸轉(zhuǎn)角時(shí),則發(fā)動機(jī)的平均有效壓力和熱效率都得到增高,而點(diǎn)火時(shí)間影響著燃燒最高壓力點(diǎn),因此點(diǎn)火正時(shí)對發(fā)動機(jī)的性能有很大影響。供給稍稀的混合氣時(shí),燃燒較好,CO、HC排放減少,但高溫時(shí)NOx增大很多。圖11 火焰溫度、輸出功率與燃油消耗率隨空燃比變化曲線在實(shí)際空氣量為 kg~,火焰?zhèn)鞑ニ俣茸罡?,此時(shí)的混合氣稱為功率混合氣,所發(fā)出的功率較大,主要滿足動力要求。實(shí)際空氣量與理論空氣量的比值稱為過量空氣系數(shù)λ。其缺點(diǎn)是發(fā)動機(jī)要求使用辛烷值高的汽油,否則易產(chǎn)生爆震。 一、化油器供油系統(tǒng)和汽油噴射 (-)影響汽油機(jī)性能的主要因素 1.壓縮比對發(fā)動機(jī)性能的影響 汽油機(jī)是按奧托循環(huán)即等容循環(huán)工作的,等容理論循環(huán)的熱效率公式為: (11) 式中:ε——壓縮比; k——?dú)怏w的比熱。165 / 165汽油噴射系統(tǒng)概述 目前,在許多汽車發(fā)動機(jī)上都裝用了電子控制汽油噴射系統(tǒng)。 隨著壓縮比的提高,循環(huán)熱效率增大。因而發(fā)動機(jī)的壓縮比不能無限提高。 λ>1的混合氣稱為稀混合氣,λ<1的混合氣稱為濃混合氣。 kg時(shí),火焰?zhèn)鞑ニ俣壬缘?,但此時(shí)油耗較低,稱為經(jīng)濟(jì)空燃比,主要滿足經(jīng)濟(jì)性的要求。若混合氣特別稀時(shí),HC反而增多。發(fā)動機(jī)正常燃燒時(shí)都需要有點(diǎn)火提前角。如果點(diǎn)火過遲,大部分混合氣的燃燒延遲至膨脹過程進(jìn)行,燃燒最高壓力與溫度都降低,對發(fā)動機(jī)作功與效率都不利。發(fā)動機(jī)負(fù)荷降低,節(jié)氣門開度減小,進(jìn)氣管內(nèi)壓力下降,充氣量減小,殘余廢氣對新鮮氣體稀釋加大,混合氣燃燒慢,也需加大提前角?;旌蠚庑纬裳b置必須滿足以下要求;1)供人氣缸內(nèi)的燃油與空氣的混合氣的量與質(zhì)能夠定性和定量調(diào)節(jié),以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)的工況匹配,獲得發(fā)動機(jī)的最佳運(yùn)行工況。5)在發(fā)動機(jī)長期使用過程中,供給系統(tǒng)的既定調(diào)節(jié)應(yīng)保持不變。怠速工況要求極濃的混合氣,小負(fù)荷要求稍濃的混合氣,中負(fù)荷要求稀的混合氣,大負(fù)荷要求稍濃的混合氣,全負(fù)荷工況要求極濃的混合氣。(三) 化油器供油系統(tǒng)和汽油噴射系統(tǒng)汽油機(jī)燃料供給系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)發(fā)動機(jī)各種工況的要求,將所需空燃比混合氣供給氣缸?;推鞴┯褪抢每諝饬鲃訒r(shí)在喉管處產(chǎn)生負(fù)壓,把汽油吸到喉管中,再隨氣流流向各缸進(jìn)氣歧管的。二、為什么要采用電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī)1)采用電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī),可以提高發(fā)動機(jī)的充氣效率,使各氣缸混合氣分配比較均勻,精確控制各個(gè)氣缸混合氣與工況的匹配。3)適合全車電子控制化的要求。三、電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)、現(xiàn)狀與發(fā)展1.電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1)電噴發(fā)動機(jī)比化油器式發(fā)動機(jī)節(jié)油8%~10%。5)怠速轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī)再發(fā)達(dá)國家的裝車率見表11。在大多數(shù)發(fā)動機(jī)中,噴油定時(shí)是不便的,有些發(fā)動機(jī)中噴油定時(shí)隨發(fā)動機(jī)的工況不同而改變。4.診斷功能ECU不斷地檢測傳感器的輸入信號,若ECU檢測到輸入信號中任何一個(gè)信號出現(xiàn)不正?,F(xiàn)象,ECU即將不正常現(xiàn)象用數(shù)據(jù)形式存入存儲器。第二節(jié) 汽油直接噴射系統(tǒng)分類一、燃油直接噴射分類按目前車用噴射形式,為便于區(qū)別可以分為兩大類;(一) 機(jī)械控制式燃油噴射系統(tǒng)其基本特點(diǎn)就是燃油和空氣的配劑是通過機(jī)械方式達(dá)到的,根據(jù)檢測到的空氣量信號,決定發(fā)動機(jī)燃燒時(shí)所需的燃油量,然后將一定壓力的汽油通過噴油器噴入進(jìn)氣歧管。奧迪(AUDI)100 。(二) 電子控制式燃油噴射系統(tǒng)其基本特點(diǎn)就是燃油和空氣的配劑是由電控單元(ECU)來控制的,電控單元根據(jù)檢測到的空氣量信號,指令噴油器將一定量的燃油噴入進(jìn)氣歧管。根據(jù)控制基本噴油量傳感器的不同,又可分為以下幾類:l)流量式電控汽油噴射系統(tǒng)(L型)此種形式的噴射系統(tǒng)用葉板直接計(jì)量空氣的流量,以空氣流量和轉(zhuǎn)速作為控制基本噴油量的主要因素,豐田子彈頭發(fā)動機(jī)上就裝有這種系統(tǒng)。該區(qū)處裝有超聲波或光電發(fā)生器,其計(jì)量信號變?yōu)殡妷褐祩鹘o控制單元,以控制噴油量的大小。典型單點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)有美國通用公司(GM)的TBI(Throttle Body Injection)節(jié)氣門體系統(tǒng)和福特公司(Ford)的CFI(Central Fuel Injection)中央噴射系統(tǒng)和三菱公司(Mitsubishi)的(ECIElectronic Controlled Injection)電控噴射系統(tǒng)。圖14多點(diǎn)噴射方式2.單點(diǎn)噴射如圖15所示,即所謂的節(jié)氣門體汽油噴射系統(tǒng),噴油器安裝在節(jié)氣門前的圖15 單點(diǎn)噴射方式區(qū)段中,燃油噴入后雖空氣流進(jìn)入進(jìn)器歧管內(nèi)。對于所有缸內(nèi)噴射和多數(shù)進(jìn)氣道內(nèi)噴射都采用脈沖噴射方式。1.機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)(K型)該系統(tǒng)一般由三種油壓:第一是系統(tǒng)油壓p系統(tǒng)≈;第二是噴射油壓p噴射≈;第三是控制油壓p控制≈~。四、汽油噴射系統(tǒng)的噴油正時(shí)化油器供油的發(fā)動機(jī)何時(shí)供油由化油器決定,而汽油噴射系統(tǒng)何時(shí)供油由電腦決定。四缸發(fā)動機(jī)的四個(gè)噴油器,都有一根電源線和一根地線。;二、四缸供油情況同三、一缸。一缸所需燃油直接進(jìn)入氣缸,三缸燃油貯存180176。3.順序噴射 圖110示出順序噴射噴射正時(shí)、進(jìn)氣與點(diǎn)火時(shí)刻,順序噴射各個(gè)氣缸噴射時(shí)間都不同,噴油器開始時(shí)刻是按照點(diǎn)火順序依次開始的,其噴油量一次噴完,氣門打開進(jìn)入氣缸。單點(diǎn)噴射只有一個(gè)噴圖112 單點(diǎn)噴射的噴射正時(shí)、進(jìn)氣與點(diǎn)火時(shí)刻油器,安裝在節(jié)氣門前方。其控制電路較簡單,但控制程序比較復(fù)雜。第三節(jié) 汽油直接噴射系統(tǒng)的一般維修工藝一、維修電噴系統(tǒng)注意事項(xiàng)1)在安裝蓄電池時(shí),應(yīng)注意正負(fù)極不可接反。因此,如果有必要,應(yīng)在拆下搭鐵線之前,讀取診斷代碼。4)注意ECU不能承受下列情況:高于70℃的溫度環(huán)境;磁場作用;震動;焊接;水;通訊設(shè)備干擾;人體靜電作用。注意:蜂鳴器鳴叫時(shí)不能起動;汽車過水后不準(zhǔn)起動。二、維修進(jìn)氣系統(tǒng)注意事項(xiàng)ECU主要是根據(jù)流量計(jì)測得的空氣流量來控制噴油量,因此進(jìn)氣系統(tǒng)密封不良對電噴系統(tǒng)的影響,要比化油器式發(fā)動機(jī)的影響更大。不懂就不要亂動,否則可能要出新的故障。3)雨天檢修及清洗發(fā)動機(jī)時(shí),注意電子線路不可濺到水?;?qū)⒁挥团璺旁谟凸芙宇^下面,并用毛巾導(dǎo)引。③安裝前,用汽油清洗O型圈。②給油泵接上火線,使燃油泵工作。對于汽車發(fā)動機(jī),由于其工作狀態(tài)的快速多變性,為達(dá)到預(yù)期的控制效果,還要求控制系統(tǒng)具有很高的響應(yīng)速度。4)輸出執(zhí)行命令:把弱信號變?yōu)閺?qiáng)信號的執(zhí)行命令,輸出故障信息??刂茊卧挠布M成有專用控制微機(jī)、電路與輸入輸出接口。噴射、點(diǎn)火和輸出級的各個(gè)元件安裝在導(dǎo)熱較好的各冷卻點(diǎn)上。3.微機(jī)的組成圖l14上列出電控噴射系統(tǒng)的組成方框圖及工作原理。1)中央處理器CPU中央處理器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心。⑵累加器AKKU。2)常量存儲器ROMROM是只能讀出的存儲器。這些數(shù)據(jù)在制造控制單元時(shí)就已經(jīng)固化在ROM內(nèi)的集成電路中,是不會丟失的儲存。3)運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲器RAMRAM又稱為讀寫存儲器或隨機(jī)存儲器,用來暫時(shí)存放計(jì)算機(jī)操作時(shí)可改變的數(shù)據(jù),例如計(jì)算的結(jié)果或經(jīng)常改變的程序。ECU在執(zhí)行程序時(shí),必須先把指令從存儲器中取出。CPU在執(zhí)行指令時(shí)各種操作要在時(shí)鐘的控制下按順序,而且還要精確地定時(shí)進(jìn)行。5)輸入與輸出接口(I/O)微機(jī)所進(jìn)行的信息接受與發(fā)送,它與外界進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換都是通過輸入、輸出接口來完成的。因此輸入、輸出接口是微機(jī)與被控對象進(jìn)行信息交換的紐帶。總線利用數(shù)據(jù)、儲存地址以及控制信號對系統(tǒng)中的各個(gè)器件進(jìn)行控制與操作。數(shù)據(jù)總線由幾根導(dǎo)線組成,導(dǎo)線與數(shù)據(jù)的位數(shù)是—一對應(yīng)的,例如普通的8位微機(jī),數(shù)據(jù)總線就有8根導(dǎo)線。例如需要對存儲器內(nèi)某單元進(jìn)行存儲或讀出數(shù)據(jù)時(shí),必須先將該單元的地址碼送至地址總線上,然后再送出寫或讀的指令,才能完成操作。微機(jī)系統(tǒng)中的其它器件也都接到控制總線上,其中CPU可通過控制總線隨時(shí)掌握著各個(gè)器件的狀態(tài),并根據(jù)需要隨時(shí)向有關(guān)的器件發(fā)出控制指令。其中輸入的外圍設(shè)備是電控汽油噴射發(fā)動機(jī)中所設(shè)置的各種傳感器(例如空氣流量傳感器、發(fā)動機(jī)冷卻水溫傳感器等),所檢測的信號輸入微機(jī)進(jìn)行處理。1)模擬信號的輸入輸入的模擬信號包括吸入空氣量、空氣溫度、發(fā)動機(jī)冷卻水溫度、發(fā)動機(jī)負(fù)荷、電源電壓等多個(gè)信號。它們通常都是變化緩慢的連續(xù)信號,這些信號必須事先轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后,才能輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。其轉(zhuǎn)換的部件,多數(shù)是采用ADC-0809芯片。由于所用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器或曲軸轉(zhuǎn)角傳感器輸出信號的幅值均是隨轉(zhuǎn)速變化的,當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高(或降低)時(shí),輸出電壓幅值就增大(或減?。?。曲軸轉(zhuǎn)角。也就是以上止點(diǎn)脈沖定為計(jì)算曲軸轉(zhuǎn)角的零點(diǎn),176。它起著控制信號的生成與放大等功能。在順序噴射的系統(tǒng)中,需要按發(fā)動機(jī)各缸工作次序分別向各缸噴油器提供一定寬度的脈沖驅(qū)動信號,因此在噴油器的驅(qū)動電路中,應(yīng)具有缸序判別與定時(shí)兩個(gè)功能。為了減小控制單元中的損失功率,縮短噴油器開啟與落座關(guān)閉的時(shí)間,應(yīng)對噴油器的控制電流進(jìn)行調(diào)節(jié),在噴油器的啟動時(shí)應(yīng)供給大電流,(如六缸發(fā)動機(jī)),以后又降低,至噴射持續(xù)期末了約為3A的保持電流。由于噴油器的電磁線圈存在電感,當(dāng)功放管截止時(shí),在線圈兩端可能產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢,此感應(yīng)電動勢與電源電壓一起加在功放管上,可能將其擊穿而損壞,因此,在線圈兩端并聯(lián)著一個(gè)二極管D起保護(hù)作用。點(diǎn)火信號的持續(xù)期即相應(yīng)為接通時(shí)間。點(diǎn)火輸出級輸出放大的信號,控制著通過點(diǎn)火線圈的電流,以至在適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火時(shí)刻,在火花塞上有足夠的點(diǎn)火能量,保證迅速地點(diǎn)燃可燃混合氣。圖118 點(diǎn)火的時(shí)序3)燃油泵的控制微機(jī)的輸出級隨發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的不同,控制著電動燃油泵的接通與斷開。4)可擴(kuò)展的輸出當(dāng)需要時(shí),此微機(jī)控制系統(tǒng)還可以進(jìn)一步擴(kuò)展輸出級,以獲得更多的應(yīng)用。在目前的控制系統(tǒng)中,軟件多數(shù)是采用模塊結(jié)構(gòu),即把一個(gè)完整的控制程序分成若干個(gè)功能相對獨(dú)立的程序模塊,每個(gè)程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)、編制程序與調(diào)試,最后再將調(diào)試好的程序模塊統(tǒng)一連接起來,這樣不僅單個(gè)程序模塊設(shè)計(jì)與調(diào)試方便,而且單個(gè)模塊又能被多個(gè)模塊公用,易于修改、變動,按需要進(jìn)行任意取舍。另外,控制軟件中還包括轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的處理程序,中斷處理程序以及插座與查表程序,等等。四、控制系統(tǒng)的抗干擾由于汽車發(fā)動機(jī)的使用條件相當(dāng)嚴(yán)酷,電控系統(tǒng)經(jīng)常受到車內(nèi)外電磁波的干擾。系統(tǒng)內(nèi)部的干擾主要是由各電路之間的公共阻抗耦合所引起的。點(diǎn)火系統(tǒng)的強(qiáng)干擾同樣也對輸出信號產(chǎn)生干擾,使輸出信號紊亂,從而引起控制系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)運(yùn)行的失調(diào)。此外,還要注意對整個(gè)控制單元的屏蔽與系統(tǒng)軟件的抗干擾措施,以保證系統(tǒng)在汽車行駛的不同條件下都能穩(wěn)定可靠地進(jìn)行控制。第一節(jié) 壓力感應(yīng)式電子控制多點(diǎn) 汽油噴射采統(tǒng)(D型)一、壓力感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作原理壓力感應(yīng)式噴射系統(tǒng)的基本噴油量主要取決于壓力傳感器,它是利用進(jìn)氣管中壓力的高低來控制其噴油量的多少。二、壓力感應(yīng)式電子控制多點(diǎn)直噴系統(tǒng)的控制圖22為壓力感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)的控制過程圖。如圖23為ECU接收信號及其發(fā)出控制信號的框圖。與K型汽油噴射系統(tǒng)相比,主要區(qū)別是本系統(tǒng)增加了電控單元,由電控單元來控制噴油器何時(shí)噴油,而電控單元的信號則是利用裝在發(fā)動機(jī)各處的傳感器采集。微機(jī)(電控單元)的主要功能是控制噴油器的噴油量。3)還接受節(jié)氣門位置、冷卻水溫、空氣溫度、蓄電池電壓、點(diǎn)火時(shí)間、空調(diào)等傳感器檢測到的表征發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的信號作為噴油量的校正依據(jù),使發(fā)動機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行。由于燃油連續(xù)地流過,因此總能保證有正常的燃油供給。3.控制系統(tǒng)電控單元通過電路接受的輸入信號有:分電器點(diǎn)火線圈——發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速;曲軸位置傳感器——發(fā)動機(jī)一缸上止點(diǎn)位置;空氣流量傳感器——吸入的空氣流量;節(jié)氣門開關(guān)——節(jié)氣門位置;起動開關(guān)——起動信號;冷卻水溫傳感器——冷卻水的溫度;空氣溫度傳感器——吸入空氣的溫度;氧傳感器——廢氣中氧的
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