電噴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)

1、電噴系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析實(shí)驗(yàn)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心第1頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆娮涌刂迫加蛧娚浒l(fā)動機(jī)的工作原理認(rèn)識電噴發(fā)動機(jī)上主要傳感器及部分執(zhí)行器 認(rèn)識電噴發(fā)動機(jī)電路第2頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)備MR479QA電噴發(fā)動機(jī)萬用表第3頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （一）電噴發(fā)動機(jī)工作原理與組成 工作原理電子控制燃油噴射工作原理是：通過傳感器檢測發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速及曲軸轉(zhuǎn)角等信號，由電子控制單元根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)行

2、工況，計(jì)算出每循環(huán)的基本供油量；同時(shí)通過節(jié)氣門位置、冷卻水溫、空氣溫度和氧含量等發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況，對供油量進(jìn)行修正；修正后的供油量轉(zhuǎn)換為噴油時(shí)間并放大輸出。實(shí)現(xiàn)對噴油器的噴油量的控制，從而使發(fā)動機(jī)始終具有一個(gè)最佳的空燃比。按照電子控制燃油噴射系統(tǒng)噴射位置，該系統(tǒng)可以分為缸內(nèi)噴射和進(jìn)氣管噴射兩大類。進(jìn)氣管噴射又可以分為單電噴射和多電噴射兩大類。第4頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （一）電噴發(fā)動機(jī)工作原理與組成 工作原理 圖1 單點(diǎn)汽油噴射1汽油2空氣3節(jié)氣門 4進(jìn)氣歧管 5噴油器 6發(fā)動機(jī)第5頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)

3、18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （一）電噴發(fā)動機(jī)工作原理與組成 工作原理 圖2 多點(diǎn)汽油噴射1汽油2空氣3節(jié)氣門 4進(jìn)氣歧管 5噴油器 6發(fā)動機(jī)第6頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （一）電噴發(fā)動機(jī)工作原理與組成 系統(tǒng)組成 電控燃油噴射系統(tǒng)由以下幾個(gè)系統(tǒng)組成：進(jìn)氣系統(tǒng) 進(jìn)氣系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動機(jī)的工作狀態(tài)提供適量的空氣量，同時(shí)向ECU傳遞此信息，并根據(jù)ECU的指令完成空氣量的調(diào)節(jié)。進(jìn)氣系統(tǒng)主要由空氣流量計(jì)或進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、進(jìn)氣歧管、空氣閥及空氣濾清器等組成。燃油供給系統(tǒng) 燃油

4、供給系的功能是：根據(jù)ECU的驅(qū)動信號，以恒定的壓差將一定數(shù)量的燃油噴入進(jìn)氣歧管，向發(fā)動機(jī)精確提供各種工況下所需要的燃油量。該系統(tǒng)由電動燃油泵、燃油慮清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、噴油器等組成，另外還包括冷啟動噴油器、脈沖阻尼器、蓄壓器等輔助設(shè)備。第7頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （一）電噴發(fā)動機(jī)工作原理與組成系統(tǒng)組成燃油供給系統(tǒng)圖3 燃油供給系統(tǒng)1油箱 2燃油泵 3汽油慮清器4回油管 5燃油壓力調(diào)節(jié)器6輸出管7冷啟動噴油器 8穩(wěn)壓箱 9噴油器 10各缸進(jìn)氣歧管第8頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中

5、心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （一）電噴發(fā)動機(jī)工作原理與組成系統(tǒng)組成電子控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng)由ECU、各類傳感器、執(zhí)行器、及繼電器等組成。 第9頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （一）電噴發(fā)動機(jī)工作原理與組成系統(tǒng)組成圖4 電噴發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)總體框圖第10頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器空氣流量傳感器真空度傳感器 真空度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖5所示。真空度傳感器實(shí)際上是一個(gè)由硅片組成的半導(dǎo)體應(yīng)變片，硅片封裝在真空室中，硅片的一面是真空室，另一面接人進(jìn)氣歧管壓力。硅片上下面各有

6、一層二氧化硅膜，在膜層中，沿硅片四周，有四個(gè)傳感器電阻，這四個(gè)電阻連接成惠斯頓電橋。無變形時(shí)，電橋調(diào)至電平衡狀態(tài)。當(dāng)硅片中膜片受真空負(fù)壓彎曲時(shí)，引起電阻值的變化，使電橋失去平衡，從面在AB兩端形成電壓差。由于輸出信號較小，因此通過IC集成電路進(jìn)行放大，作為ECU的輸人信號。真空度傳感器與ECU的接線如圖6所示。第11頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器空氣流量傳感器真空度傳感器圖5 真空度傳感器1硅片 2絕對真空室3慮清器 4接線端第12頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原

7、理及方法 （二）各類傳感器空氣流量傳感器真空度傳感器圖6 傳感器與ECU的接線圖第13頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器空氣流量傳感器葉片式流量計(jì)圖7 葉片式流量計(jì)外形結(jié)構(gòu)1進(jìn)氣溫度傳感器 2回位彈簧 3、4緩沖室5緩沖葉片 6電位計(jì)7插頭8怠速調(diào)節(jié)螺釘9旁通道10測量葉片 葉片式空氣流量計(jì)是一種較為常用的空氣流量計(jì)，如圖7所示，它主要由測量板、補(bǔ)償板、回位彈簧、電位器、旁通道與怠速調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成。第14頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器空氣流

8、量傳感器熱線式空氣流量計(jì) 熱線式空氣流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖8所示，它是利用空氣流過熱金屬線時(shí)的冷卻效應(yīng)工作的。將一根鉑絲熱線置于進(jìn)氣空氣流中，當(dāng)恒定電流通過鋼絲使其加熱后，如果流過鉑絲周圍的空氣增加，金屬絲溫度會降低。同理，如果要使鉑絲的溫度保持恒定，就應(yīng)根據(jù)空氣量調(diào)節(jié)通過熱線的電流，空氣流量越大，需要的電流也越大。 當(dāng)空氣以恒定質(zhì)量流量流過時(shí)，電源電流使熱線保持在一定溫度，此時(shí)電橋保持平衡。如空氣流量稍有增加，熱線溫度即降低，其電阻隨之減少，使電橋失去平衡。此時(shí)，放大器即增加通過鉑絲的電流，直到恢復(fù)原來的溫度和電阻值，使電橋重新平衡。由于電流的增加，RM的電壓降增加。這樣，只需精確測量電阻RM兩端

9、的電壓降，就能得到空氣流量的信號。將熱線傳感器的輸出信號和儲存在ECU存儲器中的數(shù)據(jù)相對照，計(jì)算機(jī)就能確定此時(shí)所需的基礎(chǔ)噴油量。第15頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器空氣流量傳感器熱線式空氣流量計(jì)圖8 熱線式空氣流量傳感器的主要零件1溫度補(bǔ)償傳感器2熱線傳感器環(huán) 3精密電阻圖9 熱線式空氣流量傳感器的電橋電路 RH熱線； EK溫度補(bǔ)償電阻； RM測量電阻人；R1、R2平衡電阻；UM測量電壓第16頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器節(jié)氣門位置傳感

10、器線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器圖10 線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器的結(jié)構(gòu) 第17頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器節(jié)氣門位置傳感器線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器圖11 線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器與ECU的接線第18頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器節(jié)氣門位置傳感器線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器 圖10、圖11為線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器的結(jié)構(gòu)圖和回路圖。氣門軸上裝有滑觸臂，氣門軸轉(zhuǎn)動的時(shí)候滑觸臂在相互平行的兩段弧形滑觸電阻上滑動。圖10（b）是該傳感器的輸

11、出特性，該圖表明了節(jié)氣門開度輸出信號（VTA）、怠速觸點(diǎn)（IDL）信號（主要用于斷油控制和點(diǎn)火提前角的修正）隨節(jié)氣門開度變化的關(guān)系。第19頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 節(jié)氣門位置傳感器開關(guān)輸出型節(jié)氣門位置傳感器 開關(guān)量輸出型節(jié)氣門位置傳感器由沿導(dǎo)向輪溝槽移動的可動觸點(diǎn)(TL)、固定的功率觸點(diǎn)(PSW)和怠速觸點(diǎn)(IDL)構(gòu)成，如圖12所示。當(dāng)節(jié)氣門全閉時(shí)，可動觸點(diǎn)和怠速觸點(diǎn)接觸(TL和IDL)導(dǎo)通，從而檢測出節(jié)氣門的全閉狀態(tài)。當(dāng)發(fā)動機(jī)大負(fù)荷時(shí)(節(jié)氣門開度超過50時(shí))，可動觸點(diǎn)和功率觸點(diǎn)接觸(TL和PSW導(dǎo)通)，從

12、而檢測出發(fā)動機(jī)的大負(fù)荷狀態(tài)。當(dāng)節(jié)氣門在中間開度時(shí)，可動觸點(diǎn)和任何一個(gè)觸點(diǎn)都不接觸(PSW和IDL、TL都不導(dǎo)通)。第20頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 節(jié)氣門位置傳感器開關(guān)輸出型節(jié)氣門位置傳感器圖12 開關(guān)量輸出型節(jié)氣門位置傳感器第21頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 水溫傳感器 在冷卻水溫度傳感器內(nèi)感知溫度的是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電阻(NTC電阻)，溫度越高，電阻值越低，在暖機(jī)階段，ECU根據(jù)此信號控制點(diǎn)火提前角與燃油噴射量。圖13 水溫傳感

13、器及其接線圖1NTC電阻2外殼3電接頭第22頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 水溫傳感器 在冷卻水溫度傳感器內(nèi)感知溫度的是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電阻(NTC電阻)，溫度越高，電阻值越低，在暖機(jī)階段，ECU根據(jù)此信號控制點(diǎn)火提前角與燃油噴射量。圖13 水溫傳感器及其接線圖1NTC電阻2外殼3電接頭第23頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 進(jìn)氣溫度傳感器 進(jìn)氣溫度傳感器是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)電阻(NTC電阻)，溫度越高，電阻值越低，在暖機(jī)階段，ECU根據(jù)此信號

14、控制點(diǎn)火提前角與燃油噴射量。圖14 進(jìn)氣溫度傳感器接線圖第24頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器請參閱教材上相關(guān)內(nèi)容。本實(shí)驗(yàn)中所見到的傳感器是整合了曲軸位置檢測功能的轉(zhuǎn)速傳感器，如圖15所示。脈沖盤裝在曲軸上，不可與起動齒圈混淆。脈沖盤通常有60齒，空缺2個(gè)齒。每逢脈沖盤上的齒經(jīng)過傳感器，引起磁通量的變化，便在線圈中感應(yīng)出交變信號，缺齒處的信號特殊，如圖16所示。此交變電壓的幅值隨齒盤與感應(yīng)傳感器的距離的增大而減小，隨轉(zhuǎn)速的提高而增大。但是只要轉(zhuǎn)速超過20r/min就會

15、產(chǎn)生足夠幅值的正弦電壓轉(zhuǎn)換成恒定幅值的矩形波，根據(jù)他可以計(jì)算出曲軸位置和轉(zhuǎn)速。第25頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器圖15 脈沖盤感應(yīng)傳感器1永磁體2感應(yīng)傳感器殼體3發(fā)動機(jī)機(jī)體4軟鐵心5線圈6脈沖盤第26頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器與轉(zhuǎn)速傳感器圖15 點(diǎn)火電壓、脈沖盤感應(yīng)傳感器信號合凸輪軸霍耳傳感器信號a）點(diǎn)火線圈次級電壓；b）脈沖盤感應(yīng)傳感器信號；c）凸輪軸霍耳傳感器信號1初級線圈通

16、電2點(diǎn)火第27頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 車速傳感器車速傳感器主要用于發(fā)動機(jī)怠速和加速期間的空燃比控制，主要包括兩種型式：舌簧開關(guān)型和光電耦合型。圖16 舌簧開關(guān)型傳感器圖17 光電耦合型車速傳感器1帶切槽光盤；2發(fā)光二極管；3光電耦合器；4光敏晶體管第28頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 車速傳感器舌簧開關(guān)型傳感器裝在組合儀表內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖16所示，其中磁鐵由轉(zhuǎn)速表的軟軸驅(qū)動。軟軸每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵的極性變換四次。由于極性的變化，使舌簧

17、開關(guān)的觸點(diǎn)關(guān)閉或打開。光電耦合型傳感器也裝在組合儀表內(nèi)，其結(jié)構(gòu)如圖17所示，其工作原理與前面的光電式曲軸轉(zhuǎn)角位置傳感器一樣。當(dāng)轉(zhuǎn)速表軟軸轉(zhuǎn)一圈時(shí)，光敏二極管產(chǎn)生20個(gè)脈沖，經(jīng)分頻后變成四個(gè)脈沖，送給ECU。第29頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （二）各類傳感器 氧傳感器主要包括加熱的管式氧傳感器和不加熱的管式氧傳感器。圖18 管式氧傳感器原理1傳感陶瓷管；2電極；3觸頭；4殼體觸頭；5排氣管；6陶瓷保護(hù)層（多孔）；7廢氣；8空氣第30頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （三）

18、ECU如圖19所示，電子控制單元ECU的硬件分為輸入級、微型計(jì)算機(jī)、輸出級三部分。 圖19 電子控制單元原理圖第31頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （四）繼電器 主繼電器主繼電器的作用是使包括ECU在內(nèi)的電控汽油噴射系統(tǒng)的各部件不受電源干擾和電壓脈動的影響。圖20為主繼電器的結(jié)構(gòu)，主繼電器一般多采用滑閥型，由線圈、可動鐵心(滑閥)、調(diào)整塊和觸點(diǎn)等組成。 圖20 主繼電器結(jié)構(gòu)1線圈；2可動鐵心（滑閥）；3調(diào)整塊；4觸點(diǎn)第32頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （四）繼電器 斷路繼電器圖21為斷路繼電器的結(jié)構(gòu)圖。從安全角度考慮，斷路繼電器的作用是使燃油泵只有在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)才工作，當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通，發(fā)動機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，燃油泵停止供油。圖21 斷路繼電器1可動片；2線圈；3觸點(diǎn)第33頁，共36頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)18分，星期四機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)原理及方法 （四）繼電器 斷路繼電器采用葉片式空氣流量計(jì)的噴射系統(tǒng)的燃油泵開關(guān)控制電路如圖22（a）所示，當(dāng)發(fā)動機(jī)啟動時(shí)，點(diǎn)火開關(guān)的啟動裝