发动机的燃油系统
汽油机所⽤的燃料是汽油,在进⼊⽓缸之前,汽油和空⽓已形成可燃混合⽓。可燃混合⽓进⼊⽓缸内被压缩,在接近压缩终了时点⽕燃烧⽽膨胀作功。可见汽油机进⼊⽓缸的是可燃混合⽓,压缩的也是可燃混合⽓,燃烧作功后将废⽓排出。因此汽油供给系的任务是根据发动机的不同情况的要求,配制出⼀定数量和浓度的可燃混合⽓,供⼊⽓缸,最后还要把燃烧后的废⽓排出⽓缸。
汽油及其使⽤性能
汽油是汽油机的燃料。汽油是⽯油制品,它是多种烃的混合物,其主要化学成分是碳(C)和氢(H)。汽油使⽤性能的好坏对发动机的动⼒性、经济性、可靠性和使⽤寿命都有很⼤的影响。因此,车⽤汽油需要满⾜许多要求。
化油器式发动机燃油系统
⼀、燃油系统的功⽤及组成
燃油系统的功⽤是根据发动机运转⼯况的需要,向发动机供给⼀定数量的、清洁的、雾化良好的汽油,以
便与⼀定数量的空⽓混合形成可燃混合⽓。同时,燃油系统还需要储存相当数量的汽油,以保证汽车有相当远的续驶⾥程。化油器式发动机燃油系统中最重要的部件是化油器,它是实现燃油系统功⽤、完成可燃混合⽓配制的主要装置。此外,燃油系统还包括汽油箱、汽油滤清器、汽油泵、油⽓分离器、油管和燃油表等辅助装置。
⼆、可燃混合⽓的形成过程
汽车发动机的可燃混合⽓形成时间很短,从进⽓过程开始算起到压缩过程结束为⽌,总共也只有0.01~0.02s的时间。要在这样短的时间内形成均匀的可燃混合⽓,关键在于汽油的雾化和蒸发。所谓雾化就是将汽油分散成细⼩的油滴或油雾。良好的雾化可以⼤⼤增加汽油的蒸发表⾯积,从⽽提⾼汽油的蒸发速度。另外,混合⽓中汽油与空⽓的⽐例应符合发动机运转⼯况的需要。因此,混合⽓形成过程就是汽油雾化、蒸发以及与空⽓配⽐和混合的过程。
三、发动机运转⼯况对可燃混合⽓成分的要求
(⼀)可燃混合⽓成分的表⽰法可燃混合⽓中空⽓与燃油的⽐例称为可燃混合⽓成分或可燃混合⽓浓度,通常⽤过量空⽓系数和空燃⽐表⽰。 1.过量空⽓系数燃烧1kg燃油实际供给的空⽓质量与完全燃烧1kg燃油的化学计量空⽓质量之⽐为过量空⽓系数,记作φa。φa=1的可燃混合⽓称为理论混合⽓;φa<1的称为浓混合⽓;φa>1的则称为稀混合⽓。2.空燃⽐可燃混合⽓中空⽓质量与燃油质量之⽐为空燃⽐,记
作σ。按照化学反应⽅程式的当量关系,可
求出1kg汽油完全燃烧所需空⽓质量即化学计量空⽓质量约为14.8kg。显然,σ=14.8的可燃混合⽓为理论混合⽓;σ<14.8的为浓混合⽓;σ>14.8的为稀混合⽓。空燃⽐σ=14.8称为理论空燃⽐或化学计量空燃⽐。
(⼆)发动机运转⼯况对可燃混合⽓成分的要求及化油器特性随着汽车⾏驶速度和牵引功率的不断变化,汽车发动机的转速和负荷也在很⼤范围内频繁变动。为适应发动机⼯况的这种变化,可燃混合⽓成分应该随发动机转速和负荷作相应的调整。
1.冷起动
发动机在冷起动时,因温度低汽油不容易蒸发汽化,再加上起动时转速低(50~100r/min),空⽓流过化油器的速度很低,汽油雾化不良,致使进⼊⽓缸的混合⽓中汽油蒸⽓太少,混合⽓过稀,不能着⽕燃烧。为使发动机能够顺利起动,要求化油器供给φa 约为0.2~0.6的浓混合⽓,以使进⼊⽓缸的混合⽓在⽕焰传播界限之内。
2.怠速
怠速是指发动机对外⽆功率输出的⼯况。这时可燃混合⽓燃烧后对活塞所作的功全部⽤来克服发动机内部的阻⼒,使发动机以低转速稳定运转。⽬前,汽油机的怠速转速为700~900r/min。在怠速⼯况,节⽓门接近关闭,吸⼊⽓缸内的混合⽓数量很少。在这种情况下⽓缸内的残余废⽓量相对增多,混合⽓被废⽓严重稀释,使燃烧速度减慢甚⾄熄⽕。为此要求供给φa=0.6~0.8的浓混合⽓,以补偿废⽓的稀释作⽤。
3.⼩负荷
⼩负荷⼯况时,节⽓门开度在25%以内。随着进⼊⽓缸内的混合⽓数量的增多,汽油雾化和蒸发的条件有所改善,残余废⽓对混合⽓的稀释作⽤相对减弱。因此,应该供给φa=0.7~0.9的混合⽓。虽然,⽐怠速⼯况供给的混合⽓稍稀,但仍为浓混合⽓,这是为了保证汽油机⼩负荷⼯况的稳定性。
4.中等负荷
中等负荷⼯况节⽓门的开度在25%~85%范围内。汽车发动机⼤部分时间在中等负荷下⼯作,因此应该供给φa=1.05~1.15的经济混合⽓,以保证发动机有较好的燃油经济性。从⼩负荷到中等负荷,随着负荷的增加,节⽓门逐渐开⼤,混合⽓逐渐变稀。
5.⼤负荷和全负荷
发动机在⼤负荷或全负荷⼯作时,节⽓门接近或达到全开位置。这时需要发动机发出最⼤功率以克服较⼤的外界阻⼒或加速⾏驶。为此应该供给φa=0.85~0.95的功率混合⽓。从中等负荷转⼊⼤负荷时,混合⽓由经济混合⽐加浓到功率混合⽐。
6.加速
汽车在⾏驶过程中,有时需要在短时间内迅速提⾼车速。为此,驾驶员要
猛踩加速踏板,使节⽓门突然开⼤,以期迅速增加发动机功率。这时虽然空⽓流量迅速增加,但是由于汽油的密度⽐空⽓密度⼤得多,即汽油的流动惯性远⼤于空⽓的流动惯性,致使汽油流量的增加⽐空⽓流量的增加滞后⼀段时间。另外,节⽓门开⼤,进⽓歧管的压⼒增加,不利于汽油的蒸发汽化。因此,在节⽓门突然开⼤时,将会出现混合⽓瞬时变稀的现象。这不仅不能使发动机功率增加、汽车加速,反⽽有可能造成发动机熄⽕。为了避免发⽣此种现象,保证汽车有良好的加速性能,在节⽓门突然开⼤空⽓流量迅速增加的同时,由化油器中附设的特殊装置瞬时快速地供给⼀定数量的汽油,使变稀的混合⽓得到重新加浓。综上所述,对于经常在中等负荷下⼯作的汽车发动机,为了保持其正常的运转,从⼩负荷到中等负荷要求化油器能随着负荷的增加,供给由浓逐渐变稀的混合⽓,直到供给经济混合⽓,以保证发动机⼯作的经济性。从⼤负荷到全负荷阶段,⼜要求混合⽓由稀变浓,最后加浓到功率混合⽓,以保证发动机发出最⼤功率。满⾜上述要求的化油器特性称为理想化油器特性,即为理想化油器特性。
四、现代化油器的基本结构及附加装置
化油器的功⽤是在发动机任何转速、任何负荷、任何⼤⽓状况下,向发动机供给⼀定数量且成分符合发动机⼯况要求的可燃混合⽓。借助化油器的各⼯作系统及⼀些附加装置来实现这⼀功能。
(⼀)基本结构
1.浮⼦系统浮⼦系统是存储汽油并使浮⼦室内的油⾯保持恒定的装置。它由浮⼦室、浮⼦和进油针阀等组成。
2.怠速系统怠速系统的功⽤是向在怠速⼯况⼯作的发动机供给浓混合⽓。发动机在怠速时,转速很低,节⽓门接近关闭,流过化油器喉管的空⽓量很少,流速也很低。这时喉管真空度很⼩,不⾜以将汽油从主喷管吸出。因此,发动机在怠速⼯况⼯作时须由另外设置的怠速系统供油。
3.主供油系统主供油系统的功⽤是在怠速以外的所有⼯况都起供油作⽤。在发动机从⼩负荷到⼤负荷时,使σ随节⽓门开⼤⽽增⼤φα↑,混合⽓由浓变稀,φα由0.8→1.1其原理是降低主量孔处真空度。
4.主供油系统与怠速系统的相互作⽤从主量孔后吸油的怠速系统称⾮独⽴怠速系统,⽽把直接从浮⼦室
吸油的怠速系统称为独⽴怠速系统。在⾮独⽴系统中,由于主供油系统与怠速系统的油路相通,因此,⼀个系统将对另⼀个系统的⼯作产⽣影响。影响之⼀是延迟了主供油系统开始供油的时刻,因为在怠速系统供油时,主供油系统油井中的汽油由于流向怠速系统⽽使油井中的液⾯下降。在主供油系统供油之前,只有在较⼤的节⽓门开度或较⼤的喉管真空度下,才能使油井中的液⾯回升,所以主供油系统的供油时间因此⽽迟后。第⼆个影响是当
节⽓门开度⾜够⼤或喉管真空度⾜够⼤时,怠速油道中的汽油流向主供油系统。在怠速油道中的汽油被吸空之后,空⽓经怠速空⽓量孔、怠速喷⼝和过渡喷⼝进⼊油井和主喷管。这⼀现象称为怠速反流。当发⽣怠速反流时,由于进⼀步降低了主量孔后的真空度,使主供油系统供油量减少,造成混合⽓过稀。
5.加浓系统当发动机由中等负荷转⼊⼤负荷或全负荷⼯作时,通过加浓系统额外地供给部分燃油,使混合⽓由经济混合⽓加浓到功率混合⽓,以保证发动机发出最⼤功率,满⾜理想化油器特性在⼤负荷段的加浓要求。加浓系统按其控制⽅法的不同分为机械式和真空式两种。
6.加速系统加速系统⼜称加速泵。其功⽤是当节⽓门急速开⼤时将⼀定数量的汽油⼀次喷⼊喉管,维持⼀定的混合⽓成分,以满⾜汽车加速的需要。加速泵有活塞式和膜⽚式两种。活塞式加速泵因为结构简单、传动容易⽽应⽤较⼴泛。
7.起动系起动系统的功⽤是在发动机冷起动时,供给⾜够多的汽油,以使进⼊⽓缸内的混合⽓中有充⾜
的汽油蒸⽓,保证其成分在⽕焰传播界限之内,实现发动机的顺利起动。最常⽤的起动系统是在化油器⼊⼝处装设⼀个阻风门。起动时,将阻风门关闭,并使节⽓门处于⼩开度位置。当发动机被起动机拖转时,在阻风门后⽅产⽣极⼤的真空度,使主供油系统和怠速系统同时供油,这时通过阻风门边缘的缝隙流⼊的空⽓量很少,致使混合⽓极浓。
(⼆)附加装置化油器在降低汽车尾⽓中有害排放物⽅⾯起着重要的作⽤。为了适应⽇益严格的排放法规,⼀⽅⾯要提⾼化油器的制造精度,以实现对混合⽓成分的精确调整和控制;另⼀⽅⾯则需在化油器上加装附加装置,以减少在变⼯况时有害物质的排放量。
1.怠速截⽌电磁阀将怠速转速提⾼之后,通常使⽤较稀的怠速混合⽓并推迟点⽕时刻。这项措施有效地减少了CO、HC和NOx 的排放量,但却提⾼了发动机的温度,使表⾯点⽕倾向增加。所谓表⾯点⽕是⼀种不正常燃烧现象,这⾥是指在关闭了点⽕开关之后,燃烧室内的炽热表⾯将⽓缸内的混合⽓点燃,使发动机不能停转。不过,这种现象可能只在部分⽓缸内发⽣,也可能在同⼀⽓缸内间断地发⽣,这就使HC的排放量不但不会减少反⽽急剧增加,⽽且还将引起发动机振动和噪声。
2.强制怠速截⽌电磁阀汽车下坡或滑⾏时,节⽓门接近关闭,发动机被汽车传动系拖动⾼速运转,这种⼯况称为强制怠速。在强制怠速⼯况,节⽓门后的真空度很⼤,汽油及管壁上的油膜蒸发较快,致使混合⽓成分较浓。另外,由于进⽓歧管真空度⾼,在进排⽓门重叠时期部分废⽓被吸⼊进⽓歧管,并随新鲜混合⽓⼀起进⼊⽓缸,造成⽓缸内残余废⽓量增多,致使燃烧缓慢。以上两个因素
使强制怠速⼯况的CO和HC排放量增加。为了改善强制怠速⼯况的排放性,同时也为了节油的需要,通常采⽤主量孔截⽌电磁阀和进油管截⽌电磁阀,同时切断主量孔和进油管的供油。
3.热怠速补偿阀在炎热季节,当汽车由⾼速⾏驶转为低速⾏驶时,发动机罩下的温度上升,化油器周围的温度很⾼,浮⼦室内的汽油⼤量蒸发。汽油蒸⽓经浮⼦室平衡管进⼊进⽓管,使混合⽓过浓,造成燃烧不完全,CO的排放量增加。如果汽车在⼤负荷⾼速⾏驶后停车,则⼤量汽油蒸⽓充塞进⽓管,再起动时,吸⼊⽓缸的⼏乎都是汽油蒸发,造成发动机热起动困难。
4.节⽓门缓冲器当汽车急减速时,驾驶员急松加速踏板,节⽓门迅速关闭到怠速位置。这时,发动机在汽车传动系的拖动下仍保持着较⾼的转速,因⽽使节⽓门后的真空度急剧增⼤,致使混合⽓过浓,甚⾄超出⽕焰传播界限⽽不能着⽕燃烧,导致排⽓中HC的含量增加。为此在化油器上装置节⽓门缓冲器,以改善汽车急减速时的排放性。
五、辅助装置
(⼀)汽油箱汽油箱的功⽤是储存汽油。其数⽬、容量、形状及安装位置均随车型⽽异。汽油箱的容量应使汽车的续驶⾥程达300~600km。汽油箱由钢板或塑料制造。在汽油箱上还装有油⾯指⽰表传感器、出油开关和放油螺塞等。汽油箱内通常有挡油板,为的是减轻汽车⾏驶时汽油的振荡。
(⼆)汽油滤清器汽油从汽油箱进⼊汽油泵之前,先经过汽油滤清器除去其中的杂质和⽔分,以减少汽油泵和化油器等部件的故障。滤芯多⽤多孔陶瓷或微孔滤纸制造。陶瓷滤芯结构简单,不消耗⾦属,滤清效果较好,但滤芯不易清洗⼲净,使⽤寿命短。纸质滤芯滤清效果好,结果简单,使⽤⽅便。现代轿车发动机多采⽤⼀次性使⽤、不可拆式纸质滤芯汽油滤清器,⼀般每⾏驶30000km整体更换⼀次。
(三)汽油泵汽油泵的功⽤是将汽油从汽油箱吸出,经油管和汽油滤清器泵⼊化油器浮⼦室。汽车上采⽤的汽油泵有机械驱动式和电动式两种。
1.机械驱动式汽油泵机械驱动式汽油泵由发动机配⽓机构凸轮轴或中间轴上的偏⼼轮驱动。不同型号的汽油泵,其结构和⼯作原理基本相同。
2.电动式汽油泵电动汽油泵的优点是安装位置不受发动机结构的限制,可以安装在远离机体、排⽓管等⾼温机件⽽且通风良好的地⽅,这有利于降低油管中汽油的温度,减⼩产⽣汽阻的可能性。电动汽油泵可以在发动机起动前先⾏⼯作,使化油器和管路中充满汽油,以利发动机起动。在汽车下坡滑⾏时,可以将
电动汽油泵电路开关断开,停⽌向化油器供油,有利于节油。
电⼦控制汽油喷射系统
⼀、汽油喷射系统的分类
汽油喷射式发动机的燃油系统简称汽油喷射系统,它是在恒定的压⼒下,利⽤喷油器将⼀定数量的汽油直接喷⼊⽓缸或进⽓管道内的汽油机燃油供给装置。与化油器相⽐,汽油喷射系统具有下列优点:
1)能根据发动机⼯况的变化供给最佳空燃⽐的混合⽓;
2)供⼊各⽓缸内的混合⽓,其空燃⽐相同,数量相等;
3)由于进⽓管道中没有狭窄的喉管,因此进⽓阻⼒⼩,充⽓性能好。
因此,汽油喷射式发动机具有较⾼的动⼒性和经济性,良好的排放性。此外,发动机的振动有所减轻,汽车的加速性也有显著改善。车⽤汽油喷射系统有多种类型,可按不同⽅法进⾏分类:
1)按汽油喷射系统的控制⽅法分为机械控制式、电⼦控制式及机电混合控制式3种。近⼗年来电⼦控制汽油喷射系统(以下简称电控汽油喷射系统)得到了迅速⽽⼜充分的发展,成本⼤幅度下降,使⽤可靠性和可维修性都达到了相当⾼的⽔平。
2)按喷射部位的不同可分为缸内喷射和缸外喷射两种。缸内喷射是通过安装在⽓缸盖上的喷油器,将汽油直接喷⼊⽓缸内。这种喷射系统需要较⾼的喷射压⼒,约3~5MPa。因⽽喷油器的结构和布置都⽐较复杂,⽬前极少应⽤。缸外喷射系统是将喷油器安装在进⽓管或进⽓歧管上,以0.20~0.35MPa的喷射压⼒将汽油喷⼊进⽓管或进⽓道内。缸外喷射系统分进⽓管喷射和进⽓道喷射。进⽓管喷射系统的喷油器安装在节⽓门体上,⽽节⽓门体安装在进⽓歧管的上部,相当于化油器式发动机安装化油器的位置。因此,进⽓管喷射⼜称节⽓门体喷射(TBI)。由于⼀台发动机只装有1或2个喷油器在节⽓门体上,所以⼜称这种喷射⽅式为单点喷射(SPI)。
3)按喷射的连续性将汽油喷射系统分为连续喷射式和间歇喷射式。连续喷射是指在发动机⼯作期间,喷油器连续不断地向进⽓道内喷油,且⼤部分汽油是在进⽓门关闭时喷射的。这种喷射⽅式⼤多⽤于机械控制式或机电混合控制式汽油喷射系统。间歇式喷射是指在发动机⼯作期间,汽油被间歇地喷⼊进⽓道内。电控汽油喷射系统都采⽤间歇喷射⽅式。间歇喷射还可按各缸喷射时间分为同时喷射、分组喷射和按序喷射等三种形式。
⼆、电控汽油喷射系统的基本类型
电控汽油喷射系统(EFI系统)是以电控单元(ECU)为控制中⼼,并利⽤安装在发动机上的各种传感器测出发动机的各种运⾏参数,再按照电脑中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量,使发动机在各种⼯况下都能获得最佳空燃⽐的
可燃混合⽓。⽬前,各类汽车上所采⽤的电控汽油喷射系统在结构上往往有较⼤的差别,在控制原理及⼯作过程⽅⾯也各具特点。
(⼀)波许D型(D叶特朗尼克)汽油喷射系统D型汽油喷射系统是最早应⽤在汽车发动机上的电控多点间歇式汽油喷射系统,其基本特点是以进⽓管压⼒和发动机转速作为基本控制参数,⽤来控制喷油器的基本喷油量。汽油箱内的汽油被电动汽油泵吸出并加压⾄0.35MPa左右,经汽油滤清器滤除杂质后被送⾄燃油分配管。燃油分配管与安装在各缸进⽓歧管上的喷油器相通。在燃油分配管的末端装有油压调节器,⽤来调节油压使其保持稳定,多余的汽油经回油管返回汽油箱。
(⼆)波许L型(L-叶特朗尼克)汽油喷射系统L型汽油喷射系统是在D型汽油喷射系统的基础上,在20世纪70年代发展起来的多点间歇式汽油喷射系统。其构造和⼯作原理与D型基本相同,只是L型汽油喷射系统采⽤翼⽚式空⽓流量计直接测量发动机的进⽓量,并以发动机的进⽓量和发动机转速作为基本控制参数,从⽽提⾼了喷油量的控制精度。
(三)波许LH型(LH-叶特朗尼克)汽油喷射系统LH型汽油喷射系统是L型汽油喷射系统的变型产品,两者的结构与⼯作原理基本相同,不同之处是LH型采⽤热线式空⽓流量计,⽽L型采⽤翼⽚式空⽓流量计。热线式空⽓流量计⽆运动部件,进⽓阻⼒⼩,信号反应快,测量精度⾼。另外,LH型汽油喷射系统的电控装置采⽤⼤规模数字集成电路,运算速度快,控制范围⼴,功能更加完善。
(四)波许M型(莫特朗尼克)汽油喷射系统M型汽油喷射系统将L型汽油喷射系统与电⼦点⽕系统结合起来,⽤⼀个由⼤规模集成电路组成的数字式微型计算机同时对这两个系统进⾏控制,从⽽实现了汽油喷射与点⽕的最佳配合,进⼀步改善了发动机的起动性、怠速稳定性、加速性、经济性和排放性。
(五)节⽓门体汽油喷射系统节⽓门体汽油喷射系统是单点喷射系统。与上述多点喷射系统不同,单点喷射系统只⽤⼀个或两个安装在节⽓门体上的喷油器,将汽油喷⼊节⽓门前⽅的进⽓管内,并与吸⼊的空⽓混合形成混合⽓,再通过进⽓歧管分配⾄各⽓缸。单点喷射系统的⼯作原理与多点喷射系统相似。电控单元根据发动机的进⽓量或进⽓管压⼒以及曲轴位置传感器、节⽓门位置传感器、发动机温度传感器及进⽓温度传感器等测得的发动机运⾏参数,计算出喷油量,在各缸进⽓⾏程开始之前进⾏喷油,并通过喷油持续时间的长短控制喷油量。单点汽油喷射系统的喷油器距进⽓门较远,喷⼊的汽油有⾜够的时间与空⽓混合形成均匀的可燃混合⽓。因此对喷油的雾化质量要求不⾼,可采⽤较低的喷射压⼒。
三、电控汽油喷射系统主要组件的构造和⼯作原理
波许公司设计⽣产的⼏种电⼦控制汽油喷射系统已被⼴泛地⽤于各国⽣产的汽车上。此外还有⼀些国家也研制开发了多种汽油喷射系统。尽管电⼦控制汽油喷射系统多种多样,但就其组成和⼯作原理⽽⾔却⼤同⼩异。主要的区别是电控单元的控制⽅式、控制范围和控制程序不尽相同,所⽤传感器和执⾏元件的构造也有所差别。各类电⼦控制汽油喷射系统均可视为由燃油供给系统、进⽓系统和控制系统三部分组成。
(⼀)燃油供给系统主要组件的构造与⼯作原理电控汽油喷射系统的燃油供给系统由汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器、冷起动喷嘴和输油管等组成,有的还设有油压脉动缓冲器。
1.电动汽油泵
在电控汽油喷射系统中应⽤的电动汽油泵通常有两种类型,即滚柱式电动汽油泵和叶⽚式电动汽油泵。
2.燃油分配管
燃油分配管,也被称作"共轨",其功⽤是将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器。由于它的容积较⼤,故有储油蓄压、减缓油压脉动的作⽤。
3.喷油器
喷油器的功⽤是按照电控单元的指令将⼀定数量的汽油适时地喷⼊进⽓道或进⽓管内,并与其中的空⽓混合形成可燃混合⽓。喷油器的通电、断电由电控单元控制。电控单元以电脉冲的形式向喷油器输出控制电流。当电脉冲从零升起时,喷油器因通电⽽开启;电脉冲回落到零时,喷油器⼜因断电⽽关闭。电脉冲从升起到回落所持续的时间称为脉冲宽度。若电控单元输出的脉冲宽度短,则喷油持续时间短,喷油量少;若电控单元输出的脉冲宽度长,则喷油持续时间长,喷油量多。⼀般喷油器针阀升程约为0.1m
m,⽽喷油持续时间在2~10ms范围内。
4.油压调节器油压调节器的功⽤是使燃油供给系统的压⼒与进⽓管压⼒之差即喷油压⼒保持恒定。因为喷油器的喷油量除取决于喷油持续时间外,还与喷油压⼒有关。在相同的喷油持续时间内,喷油压⼒越⼤,喷油量越多,反之亦然。所以只有保持喷油压⼒恒定不变,才能使喷油量在各种负荷下都只惟⼀地取决于喷油持续时间或电脉冲宽度,以实现电控单元对喷油量的精确控制。
5.油压脉动缓冲器当汽油泵泵油、喷油器喷射及油压调节器的回油平⾯阀开闭时,都将引起燃油管路中油压的脉动和脉动噪声。燃油压⼒脉动太⼤使油压调节器的⼯作失常。油压脉动缓冲器的作⽤就是减⼩燃油管路中油压的脉动和脉动噪声,并能在发动机停机后保持油路中有⼀定的压⼒,以利于发动机重新起动。
6.冷起动喷嘴及热时间开关冷起动喷嘴的功⽤是当发动机低温起动时,向
进⽓管喷⼊⼀定数量附加的汽油,以加浓混合⽓。冷起动喷嘴也是⼀个电磁阀,故⼜称冷起动阀。冷起动喷嘴的开启和持续喷油的时间取决于发动机的温度,并由热时间开关控制。冷起动喷嘴安装在进⽓管上,热时间开关装在机体上并与冷却液接触。
(⼆)空⽓系统主要组件的构造与⼯作原理
各类电控汽油喷射系统的空⽓系统主要包括空⽓流量计、补充空⽓阀、怠速控制阀、节⽓门及空⽓滤清器等。
1.空⽓流量计空⽓流量计的功⽤是测量进⼊发动机的空⽓流量,并将测量的结果转换为电信号传输给电控单元。空⽓流量计有多种形式,如翼⽚式、热线式、热膜式和涡流式等。
1)翼⽚式空⽓流量计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。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。
2)热线式空⽓流量计当空⽓流过热线式空⽓流量计时,铂热线向空⽓散热,温度降低,铂热线的电阻减⼩,使电桥失去平衡。这时混合电路将⾃动增加供给铂热线的电流,以使其恢复原来的温度和电阻值,直⾄电桥恢复平衡。流过铂热线的空⽓流量越⼤,混合电路供给铂热线的加热电流也越⼤,即加热电流是空⽓流量的单值函数。加热电流通过精密电阻产⽣的电压降作为电压输出信号传输给电控单元,电压降的⼤⼩即是对空⽓流量的度量。温度补偿电阻的阻值也随进⽓温度的变化⽽变化,起到⼀个参照标准
的作⽤,⽤来消除进⽓温度的变化对空⽓流量测量结果的影响。⼀般将铂热线通电加热到⾼于温度补偿电阻温度100℃。
3)热膜式空⽓流量计其测量原理与热线式空⽓流量计相同,它是利⽤热膜与空⽓之间的热传递现象来测量空⽓流量的。热膜是由铂⾦属⽚固定在树脂薄膜上⽽构成的。⽤热膜代替热线提⾼了空⽓流量计的可靠性和耐⽤性,并且热膜不会被空⽓中的灰尘沾附。
4)卡门涡流式空⽓流量计它是利⽤卡门涡流理论来测量空⽓流量的装置。在流量计进⽓道的正中央有⼀个流线形或三⾓形的⽴柱,称作涡源体。当均匀的⽓流流过涡源体时,在涡源体下游的⽓流中会产⽣⼀列不对称却⼗分规则的空⽓漩涡,即所谓卡门涡流。据卡门涡流理论,此漩涡移动的速度与空⽓流速成正⽐,即在单位时间内流过涡源体下游某点的漩涡数量与空⽓流速成正⽐。因此,通过测量单位时间内流过的漩涡数量便可计算出空⽓流速和流量。
2.进⽓管压⼒(MAP)传感器计波许D型汽油喷射系统不设空⽓流量计,⽽是利⽤进⽓管压⼒传感器测量节⽓门后进⽓管内的绝对压⼒,并以此作为电控单元计算喷油量的主要参数。在发动机⼯作时,节⽓门开⼤,进⽓量增多,进⽓管压⼒相应增加。因此,进⽓管压⼒的⼤⼩反映了进⽓量的多少。常见的进⽓管压⼒传感器有膜盒式和应变仪式两种。
1)膜盒式进⽓管压⼒传感器在传感器中有⼀个密封的弹性⾦属膜盒,内部保持真空,外部与进⽓管相通。
当进⽓管压⼒发⽣变化时,膜盒或收缩或膨胀,并带动衔铁在感应线圈中移动,从⽽在感应线圈中产⽣感应电压,将此电压信号传输给电控单元⽤来控制喷油量。
汽车尾气成分2)应变仪式进⽓管压⼒传感器物体因承受应⼒⽽变形时,由于长度发⽣变化,其电阻值也将随之改变。应变仪式进⽓管压⼒传感器就是根据这⼀原理设计的。传感器的主要元件是⼀个很薄的硅⽚,四周较厚,中间最薄。硅⽚上下两⾯各有⼀层⼆氧化硅薄膜。沿硅⽚四周有4个传感电阻。在硅⽚的四⾓各有1个⾦属块,通过导线与传感电阻相连。
3.补充空⽓阀补充空⽓阀是实现发动机快怠速的装置。当发动机冷起动时,部分空⽓经补充空⽓阀进⼊发动机,使发动机的进⽓量增加。由于这部分空⽓是经过空⽓流量计计量过的,因此喷油量将相应地有所增加,从⽽提⾼了怠速转速,缩短了暖车时间。
4.怠速控制阀在节⽓门体汽油喷射系统中,节⽓门体上装有步进电机式怠速控制阀。其功⽤是⾃动调节发动机的怠速转速,使
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