本科論文-發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射技術(shù)

1、獨(dú)創(chuàng)聲明 本人聲明所成交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表過或擬寫過的研究成果，也不包含為獲得長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)?；蚱渌逃龣C(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書材料使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確說明并表示了謝意。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本論文作者完全了解長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校有關(guān)保留、使用論文的規(guī)定。特授權(quán)長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校可以將論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存

2、、匯編以供查閱和借閱。 （保密的論文在解密后適用本授權(quán)說明）論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日26摘 要 發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射技術(shù)是汽車技術(shù)中的基礎(chǔ)技術(shù)之一。本文研究它的意義在于其一它是汽車技術(shù)中基本的、貼切實(shí)際的研究；其二伴隨著排放法規(guī)的完善，這種物美價(jià)廉的系統(tǒng)也很大程度上有著環(huán)保的重要意義。本文從發(fā)動(dòng)機(jī)從發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)入手，以我們常見的、應(yīng)用較廣泛的電控燃油噴射系統(tǒng)為例，較系統(tǒng)地介紹了電控燃油噴射技術(shù)的發(fā)展歷程、噴射系統(tǒng)的類型、結(jié)構(gòu)組成、工作原理，方便人們了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)。 另外，本文還以現(xiàn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射技術(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合著現(xiàn)代環(huán)保

3、理念 和排放法規(guī)的要求，對(duì)未來幾年發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了一定的展望。關(guān)鍵詞：電控燃油噴射技術(shù)，類型，結(jié)構(gòu)，工作原理，發(fā)展趨勢(shì) Abstract The engine electric-fuel injection technology is one basic technology of automobile technologies .One of significances of the studying is that the basic and realistic study of automobile technology .The other is that alon

4、g with laws of exhausting compelet,thereis the significance of enviroment protecting at the high quality and inexpensive system. The paper is at beginning of the basic kownladge ,it takes the common, broad-applying electric-fuel injection for instance.Systematically introduces the developement,types

5、,struc-ture,and work principles of electric-fuel injection.It is convenient for people to understandthe basic knowladge of system. What's more,the paper takes the contemporary engine fule injecction technology for the basement ,connecting with the modern environment protecting idea and exhaustin

6、g laws ,has studied the the developement trend of engine fuel injection technology next year in future.Keywords: electric fuel injection system,types,structure,working principles,developement trend. 目錄目 錄 第1章 引言.6 1.1 選題的背景與意義.6 1.2 本文研究內(nèi)容.6第2章 發(fā)動(dòng)機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)介紹與技術(shù)淺談.7 2.1電控汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展概況.7 2.2 電控汽油噴射系統(tǒng)基本介

7、紹.82.2.1 電控汽油噴射系統(tǒng)工作原理.82.2.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成及分類.8 2.3 結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)對(duì)電控汽油噴射系統(tǒng)的一些研究.14第3章 電控柴油噴射系統(tǒng)介紹與技術(shù)淺談.19 3.1 電控柴油電控系統(tǒng)基本介紹.193.1.1 柴油機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀淺談.193.1.2 電控和柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)（共軌式）.193.1.3 高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)原理.20第4章 未來幾年發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).21 4.1 電控汽油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).21 4.2 電控柴油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).22第5章 結(jié)論.23參考文獻(xiàn).24致 謝.25 第一章 引言第一章 引言1.1 選題的背景與意義 目前

8、能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境污染問題是全世界人們關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著汽車的保有量迅速增加，汽車排放的有害氣體和微粒已超過工業(yè)污染物的排放量，人們對(duì)這兩個(gè)問題越來越重視，各國都相繼制定了越來越嚴(yán)格的汽車排放規(guī)定。1973年的石油危機(jī)，使人們更深刻認(rèn)識(shí)到了自然資源的有限性和合理利用的必要性。同時(shí)，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)汽車的經(jīng)濟(jì)性和舒適性要求也越來越高。迫于各方面的壓力人們開始尋找新的途徑來解決排放和油耗問題。其中排氣凈化和節(jié)能是決定汽車能否繼續(xù)生存發(fā)展的兩大課題。這樣內(nèi)燃機(jī)的電子控制噴油技術(shù)就蓬勃發(fā)展起來。 車用汽油機(jī)的電控技術(shù)始于年代中期，由于采用這項(xiàng)新技術(shù)能有效改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放指標(biāo)，是迄今

9、為止實(shí)現(xiàn)高效率、低污染燃燒的最有效、最簡捷的途徑，因而在排放法規(guī)較為嚴(yán)格的工業(yè)發(fā)達(dá)國家迅速得到普及和發(fā)展。近年來國內(nèi)汽車的保有量有了大幅度增長。電子控制燃油噴射系統(tǒng)（EFI）簡稱汽油噴射。它是汽車汽油發(fā)動(dòng)機(jī)取消化油器而采用的一種先進(jìn)的噴油裝置。使用EFI，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒將更充分，從而提高功率，降低油耗，實(shí)現(xiàn)低公害排放的目的。 如今柴油機(jī)發(fā)展越來越完善,以它的高效、功率范圍寬廣,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng) 業(yè)、軍用和民用等領(lǐng)域。在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi),柴油機(jī)還將占有極重要的地位。隨著柴油機(jī)數(shù)量的不斷增多,也引起了人們對(duì)柴油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能的關(guān)注，特別是當(dāng)今排放性能已經(jīng)被提到首要位。 柴油機(jī)電控技術(shù)

10、還面臨著許多課題需要解決，特別是當(dāng)采用高壓電控噴油時(shí)，柴油機(jī)電控系統(tǒng)的成本幾乎占發(fā)動(dòng)機(jī)成本的一半。1.2 本文研究的內(nèi)容本文分為汽油機(jī)電控噴油技術(shù)和柴油機(jī)電控噴油技術(shù)，主要講述了汽油機(jī)部分。汽油機(jī)電控噴油技術(shù)部分主要講述了其發(fā)展概況，組成及工作原理，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)對(duì)電控汽油噴射系統(tǒng)的一些研究。本章著重講述了結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)對(duì)電控汽油噴射系統(tǒng)一些研究。同時(shí)，本文還講述了柴油機(jī)組成工作原理。最后，本文還展望了未來幾年發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。第二章發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)控汽油噴射系統(tǒng)介紹與技術(shù)淺談 第二章 發(fā)動(dòng)機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)介紹與技術(shù)淺談 2.1電控汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展概況11934年德國研制成功第一架裝

11、用汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的軍用戰(zhàn)斗機(jī)。第二世界大戰(zhàn)后期，美國開始采用機(jī)械式噴射泵向氣缸內(nèi)直接噴射汽油的供油方式。1952年，曾用于二戰(zhàn)德軍飛機(jī)的機(jī)械式汽油噴射技術(shù)被應(yīng)用于轎車，德國戴姆樂-奔馳(Daimler-Benz)300L型賽車裝用了德國博世(Bosch)公司生產(chǎn)的第一臺(tái)機(jī)械式汽油噴射裝置。它采用氣動(dòng)式混合氣調(diào)節(jié)器控制空燃比，向氣缸直接噴射。1957年，美國本迪克斯(Bendix)公司的電子控制汽油噴射系統(tǒng)問世，并首次裝于克萊斯勒(Chrysler)豪華型轎車和賽車上。由于汽油噴射系統(tǒng)比起化油器來，計(jì)量更精確、霧化燃油更精細(xì)、控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作更為靈敏，因此，在經(jīng)濟(jì)性、排放性、動(dòng)力性上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)

12、勢(shì)。人們的注意力越來越集中在汽油噴射系統(tǒng)上。1967年，德國博世公司研制成功K-Jetronic機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)，并進(jìn)而成功開發(fā)增加了電子控制系統(tǒng)的KE-Jetronic機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)，使該技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。1967年，德國博世公司率先開發(fā)出一套D-Jetronic全電子汽油噴射系統(tǒng)并應(yīng)用于汽車上，于20世紀(jì)70年代首次批量生產(chǎn)，在當(dāng)時(shí)率先達(dá)到了美國加利福尼亞州廢氣排放法規(guī)的要求，開創(chuàng)了汽油噴射系統(tǒng)的電子控制的新時(shí)代。D型噴射系統(tǒng)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工況發(fā)生急劇變化時(shí)，控制效果并不理想。1973年，在D型汽油噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，博世公司開發(fā)了質(zhì)量流量控制的L-Jetronic型電控汽油噴

13、射系統(tǒng)。之后，L型電控汽油噴射系統(tǒng)又進(jìn)一步發(fā)展成為LH-Jetronic系統(tǒng)，后者既可精確測(cè)量進(jìn)氣質(zhì)量，補(bǔ)償大氣壓力，又可降低溫度變化的影響，而且進(jìn)氣阻力進(jìn)一步減小，使響應(yīng)速度更快，性能更加卓越。1979年，德國博世公司開始生產(chǎn)集電子點(diǎn)火和電控汽油噴射于一體的Motronic數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)綜合控制系統(tǒng)，它能對(duì)空燃比、點(diǎn)火時(shí)刻、怠速轉(zhuǎn)速和廢氣再循環(huán)等方面進(jìn)行綜合控制。 為了降低汽油噴射系統(tǒng)的價(jià)格，從而進(jìn)一步推廣電控汽油噴射系統(tǒng)，1980年 ，美國通用(GM)公司首先研制成功一種結(jié)構(gòu)簡單價(jià)格低廉的節(jié)流閥體噴射(TBI)系統(tǒng)，它開創(chuàng)了數(shù)字式計(jì)算機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制的新時(shí)代。TBI系統(tǒng)是一種低壓燃油噴射系統(tǒng)，它

14、控制精確，結(jié)構(gòu)簡單，是一種成本效益較好的供油裝置。隨著排放法規(guī)的不斷完善，使這種物美價(jià)廉的系統(tǒng)大有完全取代傳統(tǒng)式化油器的趨勢(shì)。1983年，德國博世公司也推出了自己的單點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng),即Mono-Jetronic系統(tǒng)。 2.2 電控汽油噴射系統(tǒng)基本介紹 2.2.1 電控汽油噴射系統(tǒng)工作原理2 壓力調(diào)節(jié)器 汽油箱 發(fā)動(dòng)機(jī) 傳感器 電子控制器 噴油器電控燃油噴射系統(tǒng)采用各種傳感器。它們將發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、加速、減速、吸人空氣流量和溫度、冷卻水的溫度等變化情況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)然后把這些電信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(電子控制器)里電子控制器(ECU)根據(jù)這些信號(hào)與儲(chǔ)存的信號(hào)進(jìn)行精確計(jì)算后，輸出一個(gè)控制信號(hào)去

15、控制噴油器閑的開啟時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，從而供給發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸最佳油量。見圖2.1 汽油泵 圖2.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的原理框圖 2.2.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成及分類電控燃油噴射系統(tǒng)EFI主要由燃油供給系統(tǒng)（氣路）、空氣供給系統(tǒng)(氣路)、電子控制系統(tǒng)（電路）三大部分組成。各部分的組成及功能簡介如下 電控燃油噴射系統(tǒng)主要由燃油供給系統(tǒng)(油路)、空氣供給系統(tǒng)(氣路)和控制系統(tǒng)(電路，包括各種傳感器、電子控制器和執(zhí)行器)三大部分組成。各部分的組成及功能簡介如下：燃油供給系統(tǒng)(油路)燃油供給系統(tǒng)的作用是：向氣缸內(nèi)供給燃燒所需要的汽油。燃油供給系統(tǒng)包括燃油箱、燃油泵、燃油緩沖器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、燃油濾清器

16、、噴油器、節(jié)溫定時(shí)開關(guān)和冷起動(dòng)閥(冷起動(dòng)噴油器)等部件。 油箱(汽油箱)汽油箱用以貯存汽油。普通汽車只有一個(gè)汽油箱，越野車則常有兩個(gè)油箱，以適應(yīng)特殊要求。一般汽車油箱的續(xù)航里程為200-600km。汽油箱常用薄鋼板或工程塑料制成，為防止油液面由于行車振蕩而外溢，在油箱內(nèi)部裝有隔板。油箱上表面裝有液面?zhèn)鞲衅?，有輔助油箱，內(nèi)有粗濾器。為了便于排除箱內(nèi)的雜質(zhì)，在底部裝有放油螺塞。油箱加油口用帶閥門的油箱蓋封閉。油箱蓋用以防止汽油的濺出及減少汽油揮發(fā)，它由空氣閥和蒸汽閥組成?？諝忾y用較弱的空氣閥彈簧壓住，當(dāng)油箱內(nèi)油面下降，壓力低于某一數(shù)值時(shí)，空氣閥打開，使空氣進(jìn)入汽油箱，確保汽油箱內(nèi)不致產(chǎn)生真空，避免

17、受到內(nèi)外空氣壓力差的作用而損壞。蒸汽閥用較硬的彈簧壓住，僅在汽油箱內(nèi)因溫度過高、壓力超過規(guī)定值時(shí)才開啟，因而有利于減少油箱內(nèi)汽油蒸汽揮發(fā)。 電控燃油供給系統(tǒng)：燃油泵 其作用是將燃油從燃油箱中泵人燃油管路，并使燃油保持一定的壓力(一般為0.2MPa03MPa)，經(jīng)過燃油濾清器輸送到噴油器和冷起動(dòng)閥。燃油泵按其安裝位置分為外裝泵和內(nèi)裝泵2種。外裝泵即將泵裝在油箱之外的輸油管路中，內(nèi)裝泵則是將泵安裝在燃油箱內(nèi)。與外裝泵比較，內(nèi)裝泵不易產(chǎn)生氣阻和燃油泄漏，且噪聲小，外裝泵已逐步被前者取代 。目前大多數(shù)EFI采用內(nèi)裝泵。電動(dòng)燃油泵主要由油泵體、 永磁電動(dòng)機(jī)和外殼等部分組成。根據(jù)泵體結(jié)構(gòu)不同可以分為滾柱泵

18、、齒輪泵 和渦輪泵等。 電控燃油供給系統(tǒng)：燃油脈動(dòng)阻尼器作用是使燃油泵泵出的油壓變得平穩(wěn)減少油壓波動(dòng)，降低噪聲。它主要由膜片、彈簧和殼體等組成 電控燃油供給系統(tǒng)：燃油壓力調(diào)節(jié)器 油路中安裝有燃油壓力調(diào)節(jié)器，它使燃油壓力相對(duì)于大氣壓力或進(jìn)氣管負(fù)壓保持一定，即保持噴油壓力與噴油環(huán)境壓力的差值一定。此壓力差一般維持在250kPa，當(dāng)供油壓力超過規(guī)定值時(shí)，燃油壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的減壓閥打開，汽油便經(jīng)回油管流回油箱，使輸油管油壓保持恒定。 電控燃油供給系統(tǒng)：燃油濾清器 裝于燃油緩沖器與噴油器之間的油路中其作用是濾除燃油中的水份和雜質(zhì) 等污物，以防堵塞噴油器針閥。 電控燃油供給系統(tǒng)：噴油器噴油器安裝在節(jié)氣門體空

19、氣人口處(SPI系統(tǒng))或進(jìn)氣歧管靠近各缸進(jìn)氣附近(MPI系統(tǒng))，受電子控制器噴油信號(hào)的控制。噴油器的噴油原理是：由電子控制器送來噴油電流信號(hào)，電流流經(jīng)電磁線圈產(chǎn)生電磁吸力，該吸閥打開燃油由噴油器噴出。影響噴油量的因素主要有噴油孔尺寸、噴油壓力、噴油持續(xù)時(shí)間和噴油器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性等。對(duì)于一定形式的噴油器，其噴油孔尺寸和噴油器動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性是確定的，噴油壓力由燃油壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)為恒定值。因此，噴油量取決于噴油持續(xù)時(shí)間。噴油器分類方法很多，按噴油器結(jié)構(gòu)形式可分為軸針式、球閥式和片閥式三種。 電控燃油供給系統(tǒng)：節(jié)溫定時(shí)開關(guān)和冷啟動(dòng)閥節(jié)溫定時(shí)開關(guān)的作用是監(jiān)測(cè)冷卻水的溫度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)冷卻水溫度低于4時(shí)，開關(guān)

20、的觸點(diǎn)閉臺(tái)，使冷起動(dòng)閥噴油。冷起動(dòng)閥的作用是在冷起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)向進(jìn)氣歧管噴射額外的燃油，以改善低溫起動(dòng)性能。有不少汽車已經(jīng)取消了節(jié)溫定時(shí)開關(guān)。冷起動(dòng)噴油器的工作完全由ECU控制，控制精度更高。 空氣供給系統(tǒng)空氣供給系統(tǒng)的作用是：測(cè)量和控制汽油燃燒時(shí)所需要的空氣量?？諝夤┙o系統(tǒng)包括：空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門室、進(jìn)氣歧管、空氣量調(diào)整器等。空氣由空氣濾清器吸人，經(jīng)空氣流量計(jì)(其作用是測(cè)量進(jìn)人空氣量的多少)、節(jié)氣門室、進(jìn)氣歧管而后進(jìn)人各氣缸。 空氣供給系統(tǒng)：空氣流量計(jì) 用于L型EFI系統(tǒng)。安裝在空氣濾清器和節(jié)氣門之間，用來測(cè)量進(jìn)人氣缸內(nèi)空氣量的多少，然后將進(jìn)氣量信號(hào)送人電子控制器ECU，從而由EC

21、U計(jì)算出噴油量，控制噴油器向節(jié)氣門宣噴人與進(jìn)氣量成最佳空燃比的汽油。 空氣供給系統(tǒng)：節(jié)氣門室氣門室的作用是控制進(jìn)人氣缸的空氣量，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。它主要由節(jié)氣門、怠速調(diào)整螺釘、怠速空氣孔道和節(jié)氣門開關(guān)等組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)(節(jié)氣門全關(guān))，空氣流經(jīng)旁通孔道(怠速空氣孔道)，此時(shí)只要調(diào)整怠速調(diào)整螺釘就可以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)的轉(zhuǎn)速。 空氣供給系統(tǒng)：空氣量調(diào)整器它安裝在節(jié)氣門上方。其作用是在低溫下起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，它通過另一通道使進(jìn)人氣缸的空氣增多，從而使噴油量也增加。便在低溫下順利起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高達(dá)6070qc時(shí)，它將自動(dòng)關(guān)閉。 電子控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的作用是：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和汽車

22、運(yùn)行狀況確定汽油的最佳噴射量?？刂葡到y(tǒng)主要由各種傳感器、電子控制器(計(jì)算機(jī)控制裝置)和執(zhí)行器組成。電子控制器根據(jù)接收到的各種傳感器采集的反映發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)工況的信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算出噴油器針閥的開啟時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，井指令噴油器工作，以確保供給發(fā)動(dòng)機(jī)最佳可燃混合氣。 電子控制系統(tǒng)：傳感器3傳感器用來監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況，感知各種物理信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳遞給ECU。主要采用的傳感器的種類及功能見表1。 表2.1 傳感器的種類及功能 傳感器 安裝位置 功能 結(jié)構(gòu)形式溫度傳感器冷卻水溫度發(fā)動(dòng)機(jī)出水口附近感知發(fā)動(dòng)機(jī)冷水的溫度，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入ECU繞線電阻式；熱敏電阻式熱電偶式進(jìn)氣溫度空氣流量計(jì)感

23、知進(jìn)氣溫度的變化，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入ECU葉片式；電熱絲式；卡門旋渦式流量傳感器空氣流量空氣流量計(jì)的主空氣通道中感知進(jìn)入氣缸內(nèi)空氣的多少，并將進(jìn)入節(jié)氣門的進(jìn)氣量變成電信號(hào)輸入ECU（用于L型）水門式；循環(huán)球燃油流量主油道中用于計(jì)算油耗水門式；循環(huán)球式進(jìn)氣壓力傳感器通過軟管與進(jìn)氣歧管相通測(cè)量進(jìn)氣真空度（用于D型線性可調(diào)變壓器；電容式；半導(dǎo)體壓敏電阻式；表面彈性波式節(jié)氣門位置傳感節(jié)氣門總體殼體內(nèi)將節(jié)氣門打開的角度轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)輸入ECU線性輸出型；開關(guān)量輸出型曲軸位置傳感器曲軸箱內(nèi)左側(cè)檢測(cè)一缸上止點(diǎn)位置信號(hào)脈沖并輸入ECU磁感應(yīng)式；霍爾效應(yīng)式；光電式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)飛輪齒環(huán)上測(cè)

24、量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并將其脈沖信號(hào)輸入ECU磁感應(yīng)式；霍爾效應(yīng)式；光電式傳感器（傳感器）排氣管上控制空燃比氧化皓氧化傳感器爆震傳感器缸體的的進(jìn)氣管下部檢測(cè)缸體的震動(dòng)，判斷爆燃的發(fā)生，輸入爆燃脈沖信號(hào)給ECU，用以推遲點(diǎn)火時(shí)刻熱敏伸縮式；壓電式 電子控制系統(tǒng)：電子控制裝置它是燃油噴射系統(tǒng)的控制核心實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。為了提高其穩(wěn)定性和降低成本內(nèi)部采用集成電路。為了生產(chǎn)和檢修方便對(duì)外采用多腳的插頭插座式結(jié)構(gòu)。 ECU的存儲(chǔ)器中存放了發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況的最佳噴油持續(xù)時(shí)間，在接收了各種傳感器傳來的信號(hào)后，確定滿足發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的燃油噴射量并根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制噴油器的噴射時(shí)間。ECU還可以對(duì)多種信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)

25、EFI以外其它諸多方面的控制。例如，點(diǎn)火控制、患速控制、排氣再循環(huán)控制、防抱死控制等。 ECU的主要控制功能有：燃油噴射控制、空燃比控制、壘電子點(diǎn)火提前角控制、怠速穩(wěn)定控制和自診斷安全功能等。 ECU的發(fā)展總趨勢(shì)是從單系統(tǒng)單機(jī)控制向多系統(tǒng)集中控制過渡。今后汽車電控系統(tǒng)將采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、車身電控系統(tǒng)、底盤電控系統(tǒng)及信息與通信系統(tǒng)等各系統(tǒng)的ECU相連接形成機(jī)內(nèi)分布式機(jī)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)汽車電子綜合控制。 電子控制系統(tǒng)：執(zhí)行器執(zhí)行器是受ECU控制，具體執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。執(zhí)行器一般多是電磁閥類，它由ECU控制其電磁線圈搭鐵回路的通斷。 在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中執(zhí)行器主要有下列各種形式

26、：電磁式噴油器；怠速控制閥、怠速電動(dòng)機(jī)；EGR閥(排氣再循環(huán)閥)；進(jìn)氣控制閥；二次空氣噴射閥；活性炭罐排泄電磁閥；車速控制電磁閥；自動(dòng)變速器檔位電磁閥；增壓器釋壓電磁閥。隨著控制功能的增加。執(zhí)行器也將相應(yīng)增加。 2.3 結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)對(duì)電控汽油噴射系統(tǒng)的一些研究 缸內(nèi)低壓直噴汽油機(jī)噴油器設(shè)計(jì)研究 缸內(nèi)直噴汽油機(jī)可有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和降低有害氣體排放,但其對(duì)噴油器要求極高,要求噴油系統(tǒng)能提供索特平均直徑(SMD)小于25m的高度霧化燃油。為達(dá)到這個(gè)指標(biāo),燃油系統(tǒng)的工作壓力至少應(yīng)為4MPa,對(duì)遲噴和混合氣分層模式來說,壓力還要高至5-13MPa。這種噴油器噴射壓力高、噪聲大、潤滑困難,這是實(shí)現(xiàn)

27、缸內(nèi)直噴技術(shù)的難點(diǎn)之一。基于此,該實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)用于低壓噴射條件的噴油器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。 1.實(shí)驗(yàn)樣機(jī)主要參數(shù) 該試驗(yàn)的噴油器主要應(yīng)用于某162FM摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)上。 該發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)見表2.2 表2.2 162FM發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 型式單缸,風(fēng)冷,四沖程最低燃油消耗/g·kWh)-135.4缸徑·行程/mm 62*49.5排氣污染物CO/%4.5 總排量/mL 149.4極限值(怠速法)HC/ppm1200.0 壓縮比 9.0:1.0 點(diǎn)火方式電容器和可控硅二極管電路標(biāo)定功率(9000+450/min/kW 8.5火花塞型號(hào)D7/D8TC最低空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)

28、速(怠速)/(r·min-1) 1420點(diǎn)火提前角(1500r/min)/(o) 15 2. 噴油器參數(shù)設(shè)計(jì) 4 目前,缸內(nèi)直噴汽油機(jī)主要采用內(nèi)開式旋流噴油器和多孔噴油器。據(jù)研究,這兩種噴油器噴出的燃油在噴油后3ms內(nèi)均能完全汽化,在10MPa燃油壓力下兩者的油滴直徑大致相同,都能滿足缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的要求。由于多孔噴油器結(jié)構(gòu)更簡單,而且噴油過程中有較強(qiáng)的氣流卷入,能在各種燃油壓力下使發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力波動(dòng)較小和碳煙排放較低,因此,選用多孔噴油器。 噴油器參數(shù)設(shè)計(jì): 噴油器循環(huán)噴油量計(jì)算 發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)噴油量可按下式計(jì)算: mm3/循環(huán) （式2.1 ） (2.1)式中:ge為比油耗g/

29、(kWh);Pe為發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率(kW);n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速(r/min);為燃油密度(g/cm3);Z為沖程系數(shù),四沖程Z=0.5;i為缸數(shù)。 將 表2.2中參數(shù)值代入式(1),計(jì)算出該發(fā)動(dòng)機(jī)額定工況下的循環(huán)噴油量Q=15.74mm3/循環(huán)。 噴油參數(shù)設(shè)計(jì):噴孔總面積計(jì)算 噴油器噴孔總面積fe主要由每循環(huán)噴油量、噴油持續(xù)時(shí)間及噴油壓力與缸內(nèi)背壓的壓力差決定,可按下式計(jì)算：（式2.2）（2.2式）中:Q為最大循環(huán)噴油量(mm3/循環(huán));為噴孔的流量系數(shù);Pi為平均噴油壓力(MPa);Pa為噴油時(shí)缸內(nèi)平均壓力(MPa);為燃油密度(kg/m3); i為噴油持續(xù)期間所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角()。把相應(yīng)參數(shù)代

30、入式(2),求得發(fā)動(dòng)機(jī)所需噴孔總面積fe=0.355mm2噴油參數(shù)設(shè)計(jì)：噴油數(shù)目 確定噴孔數(shù)目時(shí),主要考慮缸徑、噴孔總面積、噴孔直徑、燃燒室形狀及缸內(nèi)混合氣的組織形式,以形成良好的可燃混合氣。增加噴孔數(shù),在一定條件下有利于混合氣的形成,但噴孔過多時(shí),相鄰兩孔間夾角過小,會(huì)造成相應(yīng)兩束噴注前鋒部分重疊和互相干擾,特別是在燃燒室內(nèi)存在有組織的大標(biāo)度渦流時(shí)更是如此。所以,有渦流時(shí)噴孔數(shù)目要適當(dāng)減少。該文所選用的發(fā)動(dòng)機(jī)缸徑較小,僅為62mm, 故選用3孔的噴油器。噴油參數(shù)設(shè)計(jì)：噴孔夾角布局設(shè)計(jì) 各噴孔之間的夾角大小是根據(jù)缸徑、孔數(shù)、噴油器在氣缸蓋上的安裝角、噴嘴相對(duì)于燃燒室的幾何位置及燃燒室形狀等因素

31、確定的。夾角過大會(huì)使油噴濺至氣缸蓋底壁上,過小則不能有效利用活塞頂隙內(nèi)的空氣,噴孔夾角一般取為110155。噴孔夾角布局方式按在活塞頂投影布置油線落點(diǎn)的原則,現(xiàn)有設(shè)計(jì)主要有等圓弧、等角度和等面積3種。相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明:油線等角度布置時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性能好;等面積布置時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的高速性能較好;等圓弧布置時(shí),可在高低速之間取得折中的性能指標(biāo)。該機(jī)受燃燒室結(jié)構(gòu)的限制,噴油器中心和燃燒室中心不重合,噴油器布置在燃燒室邊緣。為了保證燃油與空氣周向混合的均勻性,噴孔夾角采用等圓弧布置方案。（如圖2.2）圖2.2噴油參數(shù)設(shè)計(jì)：噴油直徑和長度 根據(jù)噴孔總面積和噴孔數(shù)目可以計(jì)算出噴孔直徑。當(dāng)選用3孔噴油嘴時(shí),噴

32、孔直徑 由于強(qiáng)度要求,噴孔長度不得小于0.5mm,噴孔的長度和直徑之比一般為24。由于該機(jī)的缸徑較小,只有62mm,同時(shí)噴油壓力較低,為了防止油束的貫穿距離太大,提高噴霧質(zhì)量,不宜選用較大的噴孔直徑,只要能滿足最大循環(huán)噴油量的要求就可以了。因此,選用孔徑為0.39mm、孔數(shù)為3的國產(chǎn)噴油嘴偶件進(jìn)行匹配。3. 噴油器噴射霧化研究 噴油器噴射霧化研究：實(shí)驗(yàn)裝置 使用奧地利AVL公司的HG-LE高速數(shù)字?jǐn)z影儀對(duì)燃油噴束的發(fā)展歷程進(jìn)行采集。HG-LE高速數(shù)字?jǐn)z影儀的內(nèi)存為1G,最高攝影速度為100000fps,主要由攝像頭、主機(jī)、監(jiān)視器和多通道數(shù)據(jù)采集器等部件組成。圖2.3為實(shí)驗(yàn)裝置圖2.3 實(shí)驗(yàn)裝置

33、圖 為了研究發(fā)動(dòng)機(jī)在缸內(nèi)低壓噴射條件下的起動(dòng)情況,保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行,對(duì)該發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)工況下噴油器的噴霧特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,噴霧特性隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷的變化關(guān)系將在下一步的工作中進(jìn)行。試驗(yàn)中HG-LE高速數(shù)字?jǐn)z影儀的攝影速度取1000fps,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為500r/min,噴油器噴射壓力為250kPa左右,氣壓為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,環(huán)境溫度為15%。圖2.4為噴油器噴霧歷程發(fā)展圖。由圖2.4可以看出:噴嘴中心附近的油束由于還未來得及與空氣混合,呈明顯的液態(tài)特征;隨著油束的發(fā)展,在噴束外部的燃油不斷與空氣撞擊而被粉碎和汽化,并接納空氣的滲入和卷入,進(jìn)一步加速油束中間部分燃油的霧化。 圖2.4 噴油器霧化歷

34、程發(fā)展圖 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,燃油噴柱大約在80mm的距離時(shí)就幾乎全部霧化為小液滴,不再有液柱存在,整個(gè)噴束射程為150mm左右。為了模擬燃油噴束在缸內(nèi)的噴霧過程,采取合理的缸內(nèi)噴油策略,避免油束噴到活塞和氣缸壁上,進(jìn)一步分析混合氣的形成和燃燒過程,并計(jì)算燃油噴束的噴霧錐角。噴束截面直徑與貫穿距離之間的關(guān)系曲線見圖2.5圖2.5噴束截面直徑與貫穿距離的關(guān)系 從圖4可以看出:噴霧截面直徑與貫穿距離之間幾乎成線性關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算出油束的噴霧錐角為17.6º。實(shí)驗(yàn)總結(jié) 該文根據(jù)某162FM摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù),設(shè)計(jì)計(jì)算了適用于該發(fā)動(dòng)機(jī)低壓缸內(nèi)噴射的噴油器,確定該噴油器的噴孔數(shù)為3,噴孔直

35、徑為0.39mm;噴孔夾角采用等圓弧布置,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算出其夾角分別為144º、144º和72º并利用高速攝影儀對(duì)該噴油器的噴霧特性進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)燃油噴束射程為150mm左右、噴束大約在80mm的距離時(shí)就已經(jīng)霧化良好,不再有液柱存在,燃油噴束的噴霧錐角為17.6º。 采用低壓缸內(nèi)直噴技術(shù),可以有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。該實(shí)驗(yàn)對(duì)該噴油器的噴霧特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,為進(jìn)行缸內(nèi)低壓直噴汽油機(jī)研究打下基礎(chǔ)。第三章電控柴油噴射系統(tǒng)介紹與技術(shù)淺談 第三章 電控柴油噴射系統(tǒng)介紹與技術(shù)淺談3.1 電控柴油電控系統(tǒng)基本介紹3.1.1 柴油機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

36、淺談5與汽油機(jī)相比,柴油機(jī)的電子控制燃油噴射系統(tǒng)有很多相同之處，在整機(jī)電腦管理方面兩者基本相同，但因柴油機(jī)的噴射系統(tǒng)形式多樣，電控系統(tǒng)的硬件也呈多樣形式，同時(shí)柴油機(jī)需要對(duì)油量、定時(shí)、噴油壓力、噴油路等多參數(shù)進(jìn)行綜合控制，其軟件的難度也大于汽油機(jī)。 第一代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)也稱位置控制系統(tǒng)，它用電子伺服機(jī)構(gòu)代替調(diào)速器控制供油滑套位置以實(shí)現(xiàn)供油量的調(diào)整，這類技術(shù)已發(fā)展到了可以同時(shí)控制定時(shí)和預(yù)噴射的 TICS 系統(tǒng)。 第二代系統(tǒng)也稱時(shí)間控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是供油仍維持傳統(tǒng)的脈動(dòng)式柱塞泵油方式，但油量和定時(shí)的調(diào)節(jié)則由電腦控制的強(qiáng)力快速響應(yīng)電磁閥的開閉時(shí)刻所決定。 第三代也稱為直接數(shù)控系統(tǒng)，它完全脫開了

37、傳統(tǒng)的油泵分缸燃油供應(yīng)方式，通過共軌壓力和噴油壓力時(shí)間的綜合控制，實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的供油規(guī)路和特性。強(qiáng)力快速線形響應(yīng)電磁閥是各種系統(tǒng)共同的技術(shù)難點(diǎn)。3.1.2 電控柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)（共軌式）6電控共軌系統(tǒng)組成 電控高壓共軌式燃油系統(tǒng)的基本組成如圖2-1所示。從功能方面分析，電控共軌系統(tǒng)可分為兩大部分：電控系統(tǒng)和燃料供給系統(tǒng)。 圖3.1 柴油機(jī)電控共軌系統(tǒng)的組成框圖（1） 電控系統(tǒng) 電控系統(tǒng)可以分為三大部分：傳感器電控單元和執(zhí)行元件。ECU是電控共軌燃油系統(tǒng)的核心部分。根據(jù)各傳感器信息，ECU計(jì)算出最佳噴油時(shí)間和最合適的噴油量，并且計(jì)算出在什么時(shí)刻，多長時(shí)間的范圍內(nèi)向噴油器發(fā)出開啟電磁閥的指令等，從精確

38、的控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作過程。 ECU的輸入是安裝在車輛和發(fā)動(dòng)機(jī)上的各種傳感器和開關(guān)，ECU的輸出是送往各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電子信息。電子系統(tǒng)的控制框圖如圖3.2所示。 圖3.2 柴油機(jī)電子系統(tǒng)的控制框圖（2） 燃料供給系統(tǒng) 燃料供給系統(tǒng)主要構(gòu)成是供油泵、共軌和噴油器。 燃料供給系統(tǒng)的基本工作原理是：供油泵將燃油加壓成高壓，供入共軌內(nèi)。共軌實(shí)際上是一種燃油分配管。儲(chǔ)存在共軌內(nèi)的燃油在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻通過噴油器噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)。電控共軌系統(tǒng)中的噴油器是一種由電磁閥控制的噴油器，電磁閥的開啟和關(guān)閉由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元控制。 柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)除了控制噴油量外，對(duì)噴油正時(shí)和噴油的壓力都有很高的要求。（柴油機(jī)電控燃油噴

39、射系統(tǒng)的噴油壓力較高約19.6MPa）3.1.3 高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)工作原理 電控柴油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU（計(jì)算機(jī)）和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。其任務(wù)是對(duì)噴油 系統(tǒng)進(jìn)行電子控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴油量以及噴油定時(shí)隨運(yùn)行工況的實(shí)時(shí)控制。采用轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等傳感器，將實(shí)時(shí)檢測(cè)的參數(shù)同步輸入計(jì)算機(jī)，與巳儲(chǔ)存的參數(shù)值進(jìn)行比較，經(jīng)過處理計(jì)算按照最佳值對(duì)噴油泵、廢氣再循環(huán)閥、預(yù)熱塞等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)噴油系統(tǒng)，使柴油機(jī)運(yùn)作狀態(tài)達(dá)到最佳。第四章 未來幾年發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)第四章 未來幾年發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)4.1 電控汽油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 目前除少數(shù)汽車仍采用K或KE系統(tǒng)外大多數(shù)都采用EFI電

40、控燃油噴射系統(tǒng)。SPI單點(diǎn)燃油噴射因其結(jié)構(gòu)較簡單，只用一個(gè)噴油器，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)在化油器式的基礎(chǔ)上變動(dòng)較少，成本較低，故國內(nèi)外已迅速推廣應(yīng)用于低排量的普通轎車甚至載貨汽車上。大排量的轎車多采用MPI多點(diǎn)燃油噴射。 大眾公司的研究結(jié)果表明，與點(diǎn)燃式汽油機(jī)相比，直噴式汽油機(jī)的油耗將減少1520，壓燃式柴油機(jī)將減少2530，而渦輪增壓直噴式柴油機(jī)將減少4045。 全球燃油章程中這樣寫道：發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)取決于噴油系統(tǒng)是否盡責(zé)。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)不正常，就會(huì)出現(xiàn)噪音、冒煙及排氣污染。 因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性將得到提高，廢氣排放將大大減少?？勺兺馆嗇S通過改變進(jìn)排氣門的開啟和關(guān)閉時(shí)間(可變配氣相位)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速

41、工況下獲得盡可能高的功率，在低轉(zhuǎn)速情況下極大地降低燃燒不平穩(wěn)性，提高轉(zhuǎn)矩。采用可變通道進(jìn)氣管，即隨發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷改變進(jìn)氣路徑長短，高轉(zhuǎn)速時(shí)，通道變短，減少流動(dòng)損失，提高高速功率。低轉(zhuǎn)速時(shí)，進(jìn)氣通道變長，提高進(jìn)氣流速，增加轉(zhuǎn)矩。 近年來，高檔豪華轎車有采用DI(DirectInection)系統(tǒng)，即采用直噴系統(tǒng)的趨勢(shì)。該系統(tǒng)最早由日本三菱公司研制開發(fā)，它是將噴油器安裝在每個(gè)氣缸的燃油室上方，燃油直接噴人氣缸內(nèi)進(jìn)行混臺(tái)燃燒，一般噴射系統(tǒng)的噴射壓力為250kPa，而DI系統(tǒng)可達(dá)5MPB以上。由于壓力增大，因而燃燒更充分，效率更高，可以節(jié)約燃料20以上，并能滿足2005年開始實(shí)施的歐洲4號(hào)排放規(guī)定

42、。 但是由于它必須使用低硫汽油，其目前的應(yīng)用還受到一定限制，汽油直噴式發(fā)動(dòng) 機(jī)的開直噴特別是四沖程汽油機(jī)缸內(nèi)直噴是當(dāng)前轎車汽油發(fā)成功為制造出更節(jié)能、更干凈的汽車提供了良好的開端。缸內(nèi)噴射中的前沿技術(shù)，電控燃油直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)將成為2l世紀(jì)汽車的主流。 4.2 電控柴油噴射技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 隨著世界各國城市交通運(yùn)輸車輛、船舶的急劇增加，柴油機(jī)排放的尾氣已經(jīng)成為對(duì)地球環(huán)境的主要污染源。世界各國業(yè)已開始尋找和采取有效的技術(shù)措施主動(dòng)地減少和控制污染物的排放。柴油機(jī)共軌式電控燃油噴射技術(shù)是一項(xiàng)較為成功的控制污染排放的新技術(shù)。共軌式電控燃油噴射技術(shù)通過共軌直接或間接地形成恒定的高壓燃油，分送到每個(gè)噴油器，并借助于集成在每個(gè)噴油器上的高速電磁開關(guān)閥的開啟與閉合，定時(shí)、定量地控制噴油器噴射