第二节汽油机混合气的形成
传感器:空气流量传感器、氧传感器、进气温度 传感器、大气压力传感器、水温传感器、转速传 感器、爆震传感器、节气门位臵传感器等。
传感器
蓄电池
空气流量计 (或进气压力 传感器)
ECU A/D 转换器 输 入
CPU
执行器
喷油控制 点火控制 怠速控制 EGR控制
水温传感器 节气门位置 传感器 起动信号 转速传感器 车速传感器 氧传感器
喷油量的控制:根据空气流量计所测量的不同 工况实际进入气缸的空气量,由ECU进行处理演算 出对应该工况的燃油量,并向喷油器发出控制指令, 以达到目标空燃比的控制目的。 首先应确定目标空燃比,然后根据进气量控制 喷油量。
(1)目标空燃比的确定
常用工况的目标空燃比控制在理论空燃比上。 (考虑到利用三效催化转换器来同时净化CO、HC 和NOX) 启动、怠速以及加减速的工况所对应的空燃比, 通过台架标定试验来确定。
(2)组成 •燃油供给系统 功用:向气缸内供给供给燃烧时所需一定量的燃油.
输油管路 油 压 调 节 器 喷油器 汽油泵
汽油滤清器 回油管
•空气供给系统 功用:为发动机可燃混合气的形成提供必要 的空气,并测量和控制空气量。
空气滤清器 空气流量计 节气门体
电子控 制单元
怠速控制阀
空气阀
•电子控制系统 组成: 电控单元:接受来自各个传感器传来的信号,并 完成对这些信息的处理和发出指令控制执行器的 动作 各种传感器:把各种反映发动机工况和汽车运行 状况的参数(非电量参数)转变为电信号(电压 或电流)提供给电控单元,使电控单元正确地控 制发动机运转或汽车运行。传感器数目的多少取 决于控制功能的数目和控制精度。 执行器 :用来完成电控单元发出的各种指令,是 电控单元指令的执行者。
G f K0Ti
即:ECU根据发动机工况的变化通过调节喷射脉宽 Ti来完成喷油量的控制。
喷油器的喷射脉宽Ti是在标准的台架试验条件下,根 据进入气缸的空气质量和目标空燃比确定的基本喷射 时间Tp、用来补偿实际工作条件相对标准试验条件差 别的修正系数Fc以及喷油器的无效时间Tv来表示。
输出 接口
存储器
接 口
稳 压电源
蒸发排放控制
故障诊断
典型汽油喷射电控系统 1) L-Jetronic系统
1-电动燃油泵 2-燃油滤清器 3-压力调节器 4-喷油器 5-空气流量计 6-水温传感器 7-怠速旁通空气阀 8-节气门位臵传感器 9-氧传感器 10-电子控制单元
L-Jetronic系统是一种对多点燃油喷射发动机喷油量 进行控制的电控燃油喷射系统。 系统主要由以下几 个功能模块组成:燃油供给系、工况数据采集系和喷 油控制系。
第二节 汽油机混合气的 形成
化油器式
汽油喷射式
一 、化油器式混合气的形成
1、理想化油器特性 经济混合气 (空燃比) A/F = 17左右 功率混合气: A/F = 12~14 怠速混合气 A/F = 10~12.4 •常用工况 — 中等负荷 要求提供经济混合气。 •负荷 > 90% 以及怠速, 低速情况下下 — 加浓混 合气。
启动时要求提供较高 的混合气浓度。
目前常采用的启动 装臵是阻风门。 注意:需要按一定 规律开启阻风门, 否则会导致混合气 浓度过高而熄火。
二、电控汽油喷射系统
1.分类: (1)按喷油器的布臵分类 •多点喷射(MPI) 每个汽缸设一个喷油器,可保证各缸混和气的均 匀和空燃比的一致性。缸内喷射;进气管喷射(缸外 喷射) •单点喷射(SPI) 将燃油喷射在节气门的前方,燃油喷入后随空气 流入进气歧管内,再进入气缸。(节气门体喷射TBI, 中央喷射CFI),结构简单,工作可靠,对发动机本身 改动量小,成本低,安装性好。
喷油器 气门 输油管
进气支管
调压器 喷油器
节气门体 位置传感器
节气门
缸内直喷
FSI
TSI
均匀燃烧和分层燃烧
(2)按喷油器喷射方式分类 •连续喷射 特点:喷油器在发动机整个工作过程中不间断喷 油,不考虑各缸工作顺序和喷油时刻,控制简单。 应用:缸外喷射,机械式汽油喷射系统 •间歇喷射 特点:喷射不连续,每次喷射有固定的喷射持续期和 间歇期,喷油持续期长短控制了喷油量的大小。 同步喷射:喷油器的开启时间与发动机各缸工作循环 间保持一定的相对关系。 异步喷射:喷油器的开启时间与发动机各缸工作循 环间没有固定的相对关系。
(1)目标空燃比的确定
常用工况的目标空燃比控制在理论空燃比上。 (考虑到利用三效催化转换器来同时净化CO、HC 和NOX) 启动、怠速以及加减速的工况所对应的空燃比, 通过台架标定试验来确定。
(2)进入气缸的空气量的确定 热线式空气流量计
保持温差一定,再测量流经热线的电流的大小。
卡门涡式空气流量计
• 基本喷油量:根据发动机每个工作循环的进气量,按理论 混合空然比计算出的喷油量。 • 修正油量:根据进气温度、大气压力、蓄电池电压等实际 情况,对基本喷油量进行适当修正,以使发动机在不同运转 条件下都能获得最佳浓度的混合气。 • 增加油量:在一些特殊工况(如暖机、加速等)下,为加 浓混合气而增加的喷油量。
断油控制 1. 超速断油控制 —— 当发动机转速超过允许 的最高转速时,由 ECU自动中断喷油,防止 超速减少有害物排放。 2. 减速断油控制 —— 减速断油控制的目的是 为了控制急减速时有害物的排放,减少燃油 消耗量,促使发动机转速尽快下降,有利于 汽车减速。
3.燃油喷射量的控制 根据进入气缸的空气流量的确定方式不同,电 控汽油喷射系统分为质量流量式、速度-密度式、节 气门-速度式。
系统的特点: 整个系统除喷油和点火两个基本 子系统外,可根据控制项目扩展的 需要而设臵其他控制装臵,在一个 电控单元上实现多参数、多目标的 程序控制,具有很好的灵活性和适 应性。 电控单元根据不同的控制内容,按所存储的由发动 机台架试验得到的有关三维脉谱图确定基本控制量, 简化了控制程序,提高了控制精度。 系统具有故障自诊断、安全保护功能及应急状态控 制功能。 在使用三元催化转化器时,系统具有用氧传感器进 行空燃比反馈控制的功能。
3.燃油喷射量的控制 根据进入气缸的空气流量的确定方式不同,电 控汽油喷射系统分为质量流量式、速度-密度式、节 气门-速度式。
喷油量的控制:根据空气流量计所测量的不同 工况实际进入气缸的空气量,由ECU进行处理演算 出对应该工况的燃油量,并向喷油器发出控制指令, 以达到目标空燃比的控制目的。 首先应确定目标空燃比,然后根据进气量控制 喷油量。
1 进气 压缩 作功 排气 3 排气 进气 压缩 作功 4 作功 排气 进气 压缩 2 压缩 作功 排气 进气
喷油
2.特点及组成 (1)优点: •没有喉管,进气阻力小,充气量增加,提高功率。 •各种工况下所需混和气空燃比计算精确,使发动机 在任何工况下都处于最佳工作状态,提高经济性和动 力性。 •多点喷射能保证各缸混和气浓度相同,且采用较稀 的混和气,从而减少了废气中co和HC的含量,排 放好,同时节约了燃油提高经济性。 •喷油雾化好,有利于提高抗爆性。 •冷启动效果大大改善,加速性能大大提高
(2)真空加浓装臵
怠速加浓装臵
(二)化油器变工况运行
1、加速过程
加速过程时,节气 门突然变大,油量的增 加滞后于空气量的增加, 导致混合气浓度瞬时变 稀。
2、急减速过程
节气门突然关闭,进气管真 空度激增,沿进气管壁面流 动的液膜迅速增发,混合气 变浓。导致燃烧恶化,排气 的有害成分增加。 措施:节气门缓冲器;
系统的特点: 电控单元以由节气门 开度决定的吸入空气 量为控制喷油量的基 础。 以空气流量计和转速 传感器检测到的空气 流量和发动机转速为 确定基本喷油量的依 据。 采用分组喷射方式, 曲轴每转一周各组喷 射一次
典型汽油喷射电控系统 1-电动燃油泵 2) Motronic系统 2-燃油滤清器
3a-节气门位臵传感器 3b-压力调节器 3c-喷油器 3d-进气温度传感器连 接柱塞 3e-节气门怠速控制器 4-发动机温度传感器 5-氧传感器 6-电子控制单元 它是在L-Jetronic系统的基础上,用一个控制单元将最重要的 喷油量控制和点火控制集中在一起,加上其他控制内容,形 成一个集中电控系统,即电控发动机管理系统(EMS)。
起动喷油控制
起动时,空气流量计不能 精确检测。因此,起动时, ECU是按预先设定的起动 程序来进行喷油控制,提 供浓混合气。发动机冷却 液、进气温度越低,喷油 量越多。
运转喷油控制
• 发动机运转时, ECU 主要根据进气量和发动机转速来 计算喷油量。 • 为适应不同的工况, ECU的程序通常将喷油量分成基 本喷油量、修正油量、增加油量3个部分,将3个部分叠 加在一起,作为总喷油量来控制电动喷油器喷油。
当节气门开大时,缓冲器推杆在膜片弹簧作用下向外伸出一 定长度。当汽车急减速时,节气门在回位弹簧作用下急速关 闭。节气门操纵臂接触到伸出的缓冲器推杆,由于缓冲器膜 片受压缩气体和弹簧作用,因而延迟了节气门的关闭时间。
采用电子装臵控制节气门开度,提供适量的混合气。
3、启动过程
启动时,转速很低, 流经喉管的气流速度也很 低,真空度很小,吸不出 燃油,即使吸出燃油,也 不容易雾化,几乎全部落 在管壁上,而此时进气管 温度低,燃油不易蒸发, 导致混合气浓度极低。
(3)喷油量的控制
ECU根据发动机不同工况所测量的实际进入气 缸的空气量和对应该工况的目标空燃比,计算所需 的燃油量,向喷油器发出相应的控制指令,及喷油 器开启持续时间喷射脉宽来完成喷油量的控制。
Gf
G
T
G——每进气行程进入气缸的空气质量
Gf——每循环燃烧所必要的燃油量
αT——目标空燃比
喷油量Gf取决于喷油器的喷孔直径、孔数、喷 油针阀升程、喷射压力和喷油器的开启持续时间。 当喷油器结构确定,并保证喷射压力为常数后,喷 油器的喷射量就与喷油器的喷射脉宽Ti成正比。