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汽油噴射系統(tǒng)概述-展示頁

2025-07-04 11:58本頁面
  

【正文】 ,而汽油噴射系統(tǒng)何時供油由電腦決定。2.電控多點汽油噴射系統(tǒng)(D、L、LH型)該系統(tǒng)一般只有一種油壓:p=~。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≈~。4.連續(xù)噴射(穩(wěn)定噴射)燃料噴射是連續(xù)的,只要有壓力就噴射,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(jìn)氣道內(nèi),而且大部分燃油是在進(jìn)氣門關(guān)閉時噴射的,因此大部分燃油是在進(jìn)氣道內(nèi)蒸發(fā)的。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。3.脈沖噴射(定時噴射)每一缸的噴射部位都有一限定的噴射持續(xù)期。圖14多點噴射方式2.單點噴射如圖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)。1.多點噴射如圖14所示,若是四缸機(jī)則安裝四個噴油器,直接由噴油器將燃油噴入各缸氣道的進(jìn)氣門前方。典型單點汽油噴射系統(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)。5)壓力感應(yīng)式(或流量感應(yīng)式)電控單點噴射該系統(tǒng)不像多點式汽油噴射系統(tǒng)那樣,在各個氣缸進(jìn)氣管處設(shè)有噴油器實現(xiàn)各缸分別供油,而是僅在進(jìn)氣管的節(jié)氣門前方設(shè)置一個噴油器,對各缸實行集中噴油。該區(qū)處裝有超聲波或光電發(fā)生器,其計量信號變?yōu)殡妷褐祩鹘o控制單元,以控制噴油量的大小。3)熱膜式電控汽油噴射系統(tǒng)(LH型)此種形式不采用價格昂貴的鉑絲,而是將熱線、補(bǔ)償電阻、精密電阻等鍍在一塊陶磁片上,稱為熱膜式,熱膜內(nèi)的電阻絲起測量作用,空氣流量計兩側(cè)有蜂窩狀金屬網(wǎng),這樣使發(fā)熱體不直接承受空氣流動所產(chǎn)生的作用力,提高了其使用壽命。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)。2.流量感應(yīng)式電控多點汽油噴射系統(tǒng)該系統(tǒng)以吸入空氣流量作為控制噴油量的主要因素。(二) 電子控制式燃油噴射系統(tǒng)其基本特點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。這些傳感器將表示發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的各個信號傳給電控單元,提高系統(tǒng)的靈活性,擴(kuò)大功能范圍。奧迪(AUDI)100 。這種機(jī)械噴射的汽油供給是連續(xù)的,只要油管內(nèi)的油壓大于噴油器針閥的彈簧壓力,噴油器即連續(xù)供油。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。5.安全保險功能如果ECU輸入的信號不正常,ECU將按照內(nèi)存中存儲的固定噴油持續(xù)時間和固定點火提前角控制發(fā)動機(jī),使發(fā)動機(jī)能夠繼續(xù)維持簡單的工作。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信號出現(xiàn)不正?,F(xiàn)象,ECU即將不正?,F(xiàn)象用數(shù)據(jù)形式存入存儲器。ECU根據(jù)來自各種傳感器(同EFI)的信號控制點火正時,使點火時刻保持在最佳。在大多數(shù)發(fā)動機(jī)中,噴油定時是不便的,有些發(fā)動機(jī)中噴油定時隨發(fā)動機(jī)的工況不同而改變。四、電子控制汽油噴射系統(tǒng)的控制功能1. 電子控制燃油噴射發(fā)動機(jī)各種運(yùn)行工況的最佳噴油持續(xù)時間存放在ECU的存儲器中。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。CO含量化油器式一般為3%,%。5)怠速轉(zhuǎn)動平穩(wěn)。3)汽車加速性能好。三、電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī)的優(yōu)點、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1)電噴發(fā)動機(jī)比化油器式發(fā)動機(jī)節(jié)油8%~10%。4)發(fā)動機(jī)故障率,尤其是供油系和點火系的故障率大大降低。3)適合全車電子控制化的要求。例如在火花塞附近用濃混合氣以保證點火,末端混合氣處用稀混合氣可防止爆震,從而使發(fā)動機(jī)功率提高,油耗降低。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,精確控制各個氣缸混合氣與工況的匹配。如果空氣流量大,噴油器噴油時間就長;反之,噴油器的噴油時間則短。化油器供油是利用空氣流動時在喉管處產(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。這兩種裝置均依據(jù)節(jié)氣門開啟的角度及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計量進(jìn)氣量,然后根據(jù)進(jìn)氣量供給適當(dāng)空燃比的混合氣進(jìn)入氣缸。(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。過渡工況的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速隨時間在不斷變化。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?;旌蠚馀鋭┑奈⑿≌`差,就可以引起發(fā)動機(jī)動力性及經(jīng)濟(jì)性不良,排放增加。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。3)在寒冷氣候、低溫條件下能可靠地起動,在低怠速下運(yùn)行穩(wěn)定?;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。(二) 汽油機(jī)混合氣形成高速汽油機(jī)的混合氣形成只允許在極短的時間(~)內(nèi)完成。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。最佳點火提前角是變化的。如果點火過遲,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。每一種工況都有一個最佳點火提前角。發(fā)動機(jī)正常燃燒時都需要有點火提前角?!?4176。若混合氣特別稀時,HC反而增多。如圖12所示,當(dāng)供給濃混合氣時,空氣不足,燃燒不充分, NOx排放少,CO、HC排放增多。 kg時,火焰?zhèn)鞑ニ俣壬缘停藭r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。圖11為火焰溫度Tf、輸出功率Ne與燃油消耗率ge隨空燃比的變化曲線。 λ>1的混合氣稱為稀混合氣,λ<1的混合氣稱為濃混合氣。在汽車的實際運(yùn)行中,發(fā)動機(jī)要在各種工況下燃燒,實際燃燒的空氣量不一定是理論空氣量,它與發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用工況密切相關(guān)。因而發(fā)動機(jī)的壓縮比不能無限提高。 發(fā)動機(jī)壓縮比提高的同時.還可使功率略有增加,并使混合氣成分的可用范圍加寬。 隨著壓縮比的提高,循環(huán)熱效率增大。第一節(jié) 汽油噴射概論 隨著電子裝置在汽車上應(yīng)用越來越廣泛,電子控制汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點已日漸明顯,并且隨著時間的推移,采用電子控制汽油噴射系統(tǒng)的汽車將取代化油器式汽車。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)。它以一個電子控制裝置(又稱電腦或ECU)為控制中心,利用安裝在發(fā)動機(jī)不同部位的傳感器,測得發(fā)動機(jī)的各種參數(shù),按照預(yù)先設(shè)置的程序,精確地計量進(jìn)入氣缸的空氣量,通過控制噴油器精確地控制噴油量,使發(fā)動機(jī)在各種工況下都能獲得最佳濃度的混合氣,以求得最佳的動力性、經(jīng)濟(jì)性及排放性,提高汽車的使用性能。 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。一般壓縮比在10以下時,增大一個壓縮比單位,熱效率大致可提高2%。其缺點是發(fā)動機(jī)要求使用辛烷值高的汽油,否則易產(chǎn)生爆震。 2.空燃比對發(fā)動機(jī)性能的影響 1kg汽油完全燃燒所需要的空氣量約為 kg,此為理論空氣量。實際空氣量與理論空氣量的比值稱為過量空氣系數(shù)λ。混合氣成分對燃燒過程和發(fā)動機(jī)的性能都有重大影響。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際空氣量為 kg~,火焰?zhèn)鞑ニ俣茸罡?,此時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。由于混合氣成分不同,燃燒速度產(chǎn)生明顯差異,結(jié)果排氣成分的含量就不同。供給稍稀的混合氣時,燃燒較好,CO、HC排放減少,但高溫時NOx增大很多。圖12 排氣有害成分隨空燃比的變化3.點火正時對發(fā)動機(jī)性能的影響發(fā)動機(jī)燃燒時,燃燒最高壓力點出現(xiàn)在上止點后10176。曲軸轉(zhuǎn)角時,則發(fā)動機(jī)的平均有效壓力和熱效率都得到增高,而點火時間影響著燃燒最高壓力點,因此點火正時對發(fā)動機(jī)的性能有很大影響。發(fā)動機(jī)工況不同,點火提前角就不同。最佳點火提前角與發(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。如果點火過早,就會有相當(dāng)部分混合氣在壓縮過程中燃燒,活塞所消耗的壓縮功增大,對發(fā)動機(jī)作功不利,而且此時爆震傾向增大。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。實際發(fā)動機(jī)都安裝有隨轉(zhuǎn)速或負(fù)荷改變來調(diào)節(jié)點火提前角的調(diào)節(jié)裝置。混合氣形成方式有兩種,化油器式和汽油噴射式。2)在所有使用條件下,保證燃油在空氣流中分布均勻,從而有可能實現(xiàn)供人各缸的混合氣成分一致,實現(xiàn)各缸的混合氣數(shù)量分配均勻。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)。對汽車發(fā)動機(jī)混合氣要求;燃油供給裝置向進(jìn)氣管提供一定比例的燃油與空氣混合氣,且混合氣的量與質(zhì)都必須適應(yīng)汽車發(fā)動機(jī)各種不同運(yùn)行工況的要求。1)穩(wěn)定工況要求的混合氣。2)過渡工況要求的混合氣。例如,冷起動要求很濃的混合氣,暖車時要求加濃逐漸減少的混合氣,加速時要求加濃的混合氣。通常采用兩種燃油供給系統(tǒng);一為化油器系統(tǒng),另一為電子燃油噴射系統(tǒng)?;推鞯慕Y(jié)構(gòu)比較簡單,如圖13所示。圖13 化油器供油系統(tǒng)與汽油噴射系統(tǒng)的比較1化油器;2喉管;3進(jìn)氣氣流;4節(jié)氣門;5氣缸體;6噴油器 汽油噴射發(fā)動機(jī)裝有電子控制裝置,它根據(jù)所檢測到的空氣流量計算出基本噴油量,然后依據(jù)各類信息傳感器的信號對基本噴油量進(jìn)行修正,計算出最佳噴油時間,最后由電腦向噴油器發(fā)出噴油信號,噴油器向進(jìn)氣歧管中噴入霧狀汽油。這樣一來,經(jīng)過電腦的判斷、計算,使發(fā)動機(jī)在不同工況下均能獲得合適的空燃比??梢园礆飧變?nèi)的不同位置實現(xiàn)燃料的分層燃燒。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。例如采用電子控制點火、電子控制變速器、電子控制制動防抱死系統(tǒng)(ABS)等。因為其中最關(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)電噴發(fā)動機(jī)比化油器式發(fā)動機(jī)有效功率提高10%~15%。4)汽車起動性能好。6)電噴發(fā)動機(jī)比化油器式發(fā)動機(jī)排放低得多。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。 表11裝 國別車年代 率美國德國日本1998年58%50%1990年90%85%65%1992年100%95%80%到1994年底,美、日、德等國排量2L以上發(fā)動機(jī)的轎車幾乎全部采用電子控制汽油噴射發(fā)動機(jī)。ECU根據(jù)空氣流量計或絕對壓力傳感器、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,計算出最佳噴油時間。2. 電子點火提前ESA發(fā)動機(jī)各種運(yùn)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。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。需要時,可通過數(shù)據(jù)或故障燈顯示。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。1.機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)(K型)該系統(tǒng)是一種機(jī)械液力控制的噴油系統(tǒng)。燃油的供應(yīng)量與點火順序無關(guān),只取決于發(fā)動機(jī)吸入的空氣量。2.機(jī)電混合控制的汽油噴射系統(tǒng)(KE型)該系統(tǒng)與機(jī)械式噴射系統(tǒng)一樣都屬干機(jī)械控制的噴射系統(tǒng),只是在系統(tǒng)中增設(shè)一個電控單元和若干傳感器?,F(xiàn)在主要用于奔馳(Mercedes-Benz)380SEC、500SL等高級轎車上。1.壓力感應(yīng)式電控多點汽油噴射系統(tǒng)(D型)該系統(tǒng)采用進(jìn)氣管壓力作為控制基本噴油量的主要因素,利用各種傳感器感應(yīng)采集的信號送入一個電控單元(ECU)中,根據(jù)發(fā)動機(jī)的各種工況實際需要來控制噴油量,目前切諾基上裝有此系統(tǒng)。利用各種傳感器感應(yīng)采集的信號送入一個電控單元(ECU)中、根據(jù)發(fā)動機(jī)的各種工況實際需要來控制噴油量。2)熱線式電控汽油噴射系統(tǒng)(LH型)鉑絲熱線電阻置于空氣流量計中,空氣流過將對熱線電阻進(jìn)行冷卻,為保持其溫度必須加大電流,以這種方式來計量空氣流量。4)卡門旋渦式電控汽油噴射系統(tǒng)在氣流通道中放置一柱體,當(dāng)氣體通過時,在柱體后方產(chǎn)生許多旋渦,被稱為卡門旋渦,渦流的大小與流速和流量成正比。凌志IUZ-FE型發(fā)動機(jī)即采用此種系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)布置與電控化油器很相似,特點是在多缸發(fā)動機(jī)上只用一個或兩個電
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