汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修課件項目四可燃混合氣的形成與燃燒

項目四可燃混合氣的形成與燃燒昆山登云科技職業(yè)學(xué)院汽車工程系【項目描述】可燃混合氣是指由氣態(tài)燃油與空氣組成的一種混合氣，其組成和狀態(tài)應(yīng)能保證它在汽缸內(nèi)易于發(fā)火燃燒?；旌蠚獬煞謱Πl(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性與排放性等有很大的影響，因此要保證在車用汽油機各種工況下都能供給適當(dāng)濃度的可燃混合氣，提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和動力性。點火時刻也對發(fā)動機的動力、油耗、排放污染等產(chǎn)生影響，因此為了滿足各種工況的要求，使發(fā)動機工作時其動力性和經(jīng)濟性達到最佳、排放污染最小，還必須控制可燃混合氣的發(fā)火時刻。（1）了解發(fā)動機各工況對可燃混合氣濃度的要求；（2）能熟練掌握電控燃油噴射系統(tǒng)的組成及工作原理；（3）能熟練掌握主要傳感器的結(jié)構(gòu)特點和工作原理；（4）能熟練掌握執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和工作原理；（5）了解可燃混合氣的燃燒過程；（6）能熟練掌握電控點火系統(tǒng)的組成及工作原理；（7）能熟練掌握電控點火系統(tǒng)主要元件的功用、結(jié)構(gòu)。知識目標(biāo)

技能目標(biāo)（1）能建立對燃料供給系統(tǒng)的整體認識；（2）能建立對電控點火系統(tǒng)的整體認識。任務(wù)內(nèi)容可燃混合氣的燃燒2可燃混合氣的形成1【任務(wù)目標(biāo)】【任務(wù)導(dǎo)入】1.了解發(fā)動機各工況對可燃混合氣濃度的要求；2.能熟練掌握電控燃油噴射系統(tǒng)的組成及工作原理；3.能熟練掌握主要傳感器的結(jié)構(gòu)特點和工作原理；4.能熟練掌握執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和工作原理。

客戶報修：2017年1月18日，售后服務(wù)經(jīng)理接到客戶張先生反映，他的汽車出現(xiàn)動力不足的現(xiàn)象，進行排查為節(jié)氣門位置傳感器故障，需要更換，制訂更換節(jié)氣門位置傳感器的計劃，完成此任務(wù)，提交一份執(zhí)行報告并歸檔。一．可燃混合氣汽油在燃燒前必須與空氣形成可燃混合氣，可燃混合氣是按一定比例混合的汽油與空氣的混合物。其成分對發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性與排放性等都有很大的影響。1.可燃混合氣濃度可燃混合氣中燃料含量的多少稱為可燃混合氣濃度。常用空燃比和過量空氣系數(shù)表示混合氣的濃稀程度。

（1）空燃比對于混合氣濃度，歐美各國及日本一般都直接以其中所含空氣與燃料的質(zhì)量比——空燃比來表示，常用符號λ表示。

【必備知識】理論上，lkg汽油完全燃燒需要空氣14.7kg，故對于汽油機而言，空燃比為14.7：1的可燃混合氣可稱為理論混合氣。若可燃混合氣的空燃比小于14.7：1，則意味著其中汽油含量有余(亦即空氣含量不足)，可稱之為濃混合氣。同理，空燃比大于14.7：1的可燃混合氣則可稱為稀混合氣。（2）過量空氣系數(shù)在我國除用空燃比表示混合氣成分外，還常用過量空氣系數(shù)表示混合氣的濃稀程度，常用符號

表示。

由上面的定義表達式可知：無論使用何種燃料，凡過量空氣系數(shù)

=1的可燃混合氣即為理論混合氣；

<1的為濃混合氣；

>1的則為稀混合氣。2.可燃混合氣濃度對發(fā)動機性能的影響（如圖4-1所示）可燃混合氣的比例成分對發(fā)動機性能的影響是通過試驗得出的。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速一定和節(jié)氣門全開條件下，空氣量即為一定值。此時通過改變供油量，即可得到過量空氣系數(shù)

不同(即濃度不同)的可燃混合氣。分別以不同

值的可燃混合氣供入發(fā)動機，并測出相應(yīng)的發(fā)動機功率和燃料消耗率。試驗結(jié)果表明，發(fā)動機功率Pe和燃料消耗率ge都是隨著過量空氣系數(shù)

而變化的。圖4-1可燃混合氣成分對發(fā)動機性能的影響（發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變，節(jié)氣門全開）1—燃油消耗率；2—功率（1）標(biāo)準混合氣

=1理論上能夠完全燃燒的混合氣，其中所含的氧氣正好使全部燃料燃燒完畢。實際上這種成分的混合氣在汽缸中不能得到完全的燃燒，因為：①汽缸中混合氣的濃度，由于混合時間和空間的限制，不可能是均勻的分布，有可能使部分燃料來不及和空氣混合就排出汽缸。②由于汽缸中總有一小部分的廢氣排不出去，它阻礙了汽油分子與空氣分子的結(jié)合，影響了火焰中心的形成和火焰的傳播。（2）稀混合氣

>1實際上可以完全燃燒的混合氣，其中所含的氧氣能保證燃料全部燃燒完畢。因而經(jīng)濟性最好，故稱經(jīng)濟混合氣，值多在1.05～1.15范圍內(nèi)。但是空氣過量后燃燒速度放慢，熱量損失加大，平均有效壓力和汽油機功率稍有所下降。若混合氣過稀時（

＞1.15），因空氣量過多，燃燒速度過慢，熱量損失過大，導(dǎo)致汽油機過熱、加速性能變壞。（3）濃混合氣

<1混合氣中燃料不能保證完全燃燒，但由于燃料分子密集，火焰?zhèn)鞑タ?，發(fā)動機的平均有效壓力和功率大。值在0.85～0.95范圍內(nèi)時，燃燒速度最快，熱量損失小，平均有效壓力和汽油機功率大。因此，又稱功率混合氣。但是，濃混合氣燃燒不完全，經(jīng)濟性降低。過濃的混合氣（

＜0.88），由于燃燒不完全，產(chǎn)生大量的一氧化碳，在高溫高壓的作用下析出自由碳，導(dǎo)致汽油機排氣冒黑煙、放炮、燃燒室積碳、功率下降、耗油量顯著增大，排放污染嚴重。（4）燃燒極限當(dāng)可燃混合氣太?。?/p>

≥1.4)以及太濃（

≤0.4）時，雖能點燃，但火焰無法傳播，導(dǎo)致發(fā)動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，直至熄火。3.汽車發(fā)動機各種工況對可燃混合氣成分的要求由于汽車在使用中的實際裝載質(zhì)量不是定值，路面性質(zhì)及道路坡度也是多樣化的，路上的車流和人流情況又十分復(fù)雜，這就使得汽車的行駛速度和牽引力經(jīng)常需要作大幅度的變化。因此，作為汽車動力的汽油機的工況(負荷和轉(zhuǎn)速)，不可能如同用作固定動力的汽油機那樣穩(wěn)定，而是要經(jīng)常在最大可能的范圍內(nèi)變化。例如，汽車在起步前或在紅燈信號下短時間停車時，發(fā)動機應(yīng)作怠速運轉(zhuǎn)。此時負荷為零(節(jié)氣門開度最小)，轉(zhuǎn)速最低；在汽車滿載爬陡坡時，節(jié)氣門應(yīng)全開(全負荷)，但轉(zhuǎn)速并非最高；在一般道路上行駛時，行駛阻力不大，節(jié)氣門只須部分開啟，即發(fā)動機在中等負荷下工作，車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速也不一定很高；有時在好路上高速行駛，發(fā)動機就可能是全負荷，轉(zhuǎn)速又達到最大值。總之，汽車用汽油機工作的特點是：（1）工況變化范圍很大，負荷可從0變到100％，轉(zhuǎn)速可從最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速變到最高轉(zhuǎn)速，而且有時工況變化非常迅速。（2）在汽車行駛的大部分時間內(nèi)，發(fā)動機是在中等負荷下工作的。轎車發(fā)動機負荷經(jīng)常是40％一60％，而貨車則為70％一80％。車用汽油機各種使用工況對混合氣成分的要求各不相同，現(xiàn)分述如下。（1）穩(wěn)定工況對混合氣成分的要求發(fā)動機的穩(wěn)定工況是指發(fā)動機已經(jīng)完成預(yù)熱，轉(zhuǎn)入正常運轉(zhuǎn)，且在一定時間內(nèi)沒有轉(zhuǎn)速或負荷的突然變化。穩(wěn)定工況又可按負荷大小劃分為怠速和小負荷、中等負荷、大負荷和全負荷三個范圍。1）怠速和小負荷工況

怠速一般是指發(fā)動機在對外無功率輸出的情況下以最低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，此時混合氣燃燒后所作的功，只是用以克服發(fā)動機內(nèi)部的阻力，使發(fā)動機保持最低轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。汽油機怠速工況時，節(jié)氣門處于接近關(guān)閉位置，吸人汽缸的可燃混合氣不僅數(shù)量極少，且其中的汽油霧化蒸發(fā)也不良，此時混合氣的燃燒不完全，怠速工況排出的HC與CO很多。此外，由于進氣管中的真空度很高，如果當(dāng)進氣門開啟時汽缸內(nèi)的壓力仍高于進氣管壓力，廢氣就可能膨脹而沖入進氣管，而后又隨著新鮮混合氣一起被吸入汽缸，因而吸入汽缸中的氣體廢氣含量較大。為保證這種品質(zhì)不良而且被廢氣稀釋過的混合氣能正常燃燒，提供的混合氣必須較濃，即

應(yīng)為0.6~0.80。當(dāng)節(jié)氣門略開而轉(zhuǎn)入小負荷工況時，新鮮混合氣的品質(zhì)逐漸改善，廢氣對混合氣的稀釋作用也逐漸減弱，因而混合氣濃度可以減小至

=0.7~0.9。2）中等負荷工況

車用發(fā)動機在大部分工作時間內(nèi)處于中等負荷狀態(tài)。在此情況下，節(jié)氣門有足夠的開度，廢氣稀釋的影響可以忽略不計。此時，燃油經(jīng)濟性要求是首要的，應(yīng)供給接近相應(yīng)于燃油消耗率最小的

＝1.0~1.15的混合氣。這樣，功率損失不多，節(jié)油的效果卻很明顯。3）大負荷和全負荷

當(dāng)汽車需要克服較大的阻力(例如上坡或在艱難的道路上行駛時)而要求發(fā)動機能發(fā)出盡可能大的功率時，駕駛員往往將加速踏板踩到底，使節(jié)氣門全開，發(fā)動機在全負荷下工作。這時，要求供給相應(yīng)于最大功率的濃混合氣(

=0．85~0．95)。在達到全負荷之前的大負荷范圍內(nèi)，所供給的混合氣應(yīng)從以滿足經(jīng)濟性要求為主逐漸轉(zhuǎn)到以滿足動力性要求為主。綜上所述，車用汽油機在正常運轉(zhuǎn)時，在小負荷和中負荷工況下，要求能隨著負荷的增加供給由較濃逐漸變稀的混合氣成分。當(dāng)進人大負荷范圍直到全負荷工況下，又要求混合氣由稀變濃，最后加濃到能保證發(fā)動機發(fā)出最大功率。（2）過渡工況對混合氣成分的要求汽車在運行中主要的過渡工況有冷起動、暖機、加速及急減速等幾種。1）冷起動

發(fā)動機起動時轉(zhuǎn)速極低(只有100r／min左右)，因此空氣流速非常低，不能使汽油得到良好的霧化，其大部分將呈較大的油粒狀態(tài)，特別是在冷起動時，這種油粒附在進氣管壁上，不能及時隨氣流進入汽缸內(nèi)，從而使汽缸內(nèi)混合氣過稀，以至無法燃燒。為此，要求供給極濃的混合氣(

=0.2~0.6)，以保證進入汽缸內(nèi)的混合氣中有足夠的汽油蒸氣，使發(fā)動機得以順利起動。2）曖機

冷起動后，發(fā)動機各汽缸開始自動運轉(zhuǎn)，發(fā)動機溫度逐漸上升(暖機)，直到接近正常值，發(fā)動機能穩(wěn)定地進行怠速運轉(zhuǎn)為止。在此暖機過程中，供給的混合氣的過量空氣系數(shù)值應(yīng)當(dāng)隨著溫度的升高，從起動時的極小值逐漸加大到穩(wěn)定怠速所要求的數(shù)值為止。3）加速

發(fā)動機的加速是指負荷突然迅速增加的過程。當(dāng)加速時，駕駛員猛踩加速踏板，使節(jié)氣門開度突然加大，以期發(fā)動機功率迅速增大。這時，空氣流量瞬時隨之增加，但是，液體燃料的慣性遠大于空氣的慣性，其燃料流量的增長比空氣要慢得多，致使混合氣暫時過稀。而且，在節(jié)氣門急開時，進氣管內(nèi)壓力驟然升高，同時由于冷空氣來不及預(yù)熱，使進氣管內(nèi)溫度降低。這種條件當(dāng)然不利于汽油蒸發(fā)，致使燃料的蒸發(fā)量相對減少。因此，除非有額外的燃料添加進去，否則將會出現(xiàn)瞬時混合氣過稀現(xiàn)象。這不僅達不到使發(fā)動機加速的目的，而且還可能發(fā)生發(fā)動機熄火現(xiàn)象。為了改善汽車發(fā)動機的加速性能，應(yīng)能在節(jié)氣門突然開大時，額外添加供油量，以便及時使混合氣加濃到足夠的程度。4）急減速

當(dāng)汽車急減速時，駕駛員急速抬起加速踏板，節(jié)氣門迅速關(guān)閉。這時由于進氣管真空度激增而使沿進氣管壁面流動的油膜迅速蒸發(fā)，使混合氣變濃，燃燒惡化，排氣中HC的含量迅速增加。因此，當(dāng)汽車急減速時，要減少燃油的供給量從而避免混合氣過濃。從汽油機各種使用工況對混合氣成分的要求,可以看出其有利的可燃混合氣濃度隨發(fā)動機負荷而變化的關(guān)系如圖4-2所示。圖4-2可燃混合氣濃度隨發(fā)動機負荷而變化的關(guān)系（轉(zhuǎn)速一定）1一相應(yīng)于最大功率的

值；2一相應(yīng)于最小燃油消耗的

值；3一理想化油器特性課題1概述

二、可燃混合氣形成方式汽油機可燃混合氣的形成方式可分為化油器式和燃油噴射式，目前傳統(tǒng)的化油器式燃油供給系統(tǒng)已被電控燃油噴射系統(tǒng)取代，采用電控燃油噴射系統(tǒng)，汽車發(fā)動機燃燒將更充分，從而提高功率，降低油耗，實現(xiàn)低公害排放的目的。1.電控汽油噴射系統(tǒng)的分類

（1）按噴射裝置的控制方式可分為機械控制、機電混合控制和電子控制三種方式。

1）機械控制機械控制方式的汽油燃油噴射系統(tǒng)（又稱K系統(tǒng)），如圖4-3所示，其特點是噴油器由供油管路中的油壓來控制，而供油管路中的油壓由進氣管中空氣計量器承壓板的機械作用來控制。該系統(tǒng)采用連續(xù)噴油的方式，其噴油量的多少取決于供油管路中的油壓的高低。圖4-3K型機械式汽油噴射系統(tǒng)1-噴油器2-進氣管3-補充空氣調(diào)節(jié)閥4-節(jié)氣門5-空氣計量器6-燃油分配器7-控制壓力調(diào)節(jié)器（暖機調(diào)節(jié)器）8-調(diào)壓器9-汽油箱10-燃油濾清器11-蓄壓器12-電動汽油泵13-蓄電池14-點火開關(guān)15-熱控正時開關(guān)16-分電器

17-控制繼電器18-冷啟動閥19-怠速調(diào)節(jié)螺釘

課題1概述課題1概述

2）機電混合控制機電混合控制的汽油機燃油噴射系統(tǒng)（又稱KE系統(tǒng)），如圖4-4所示。圖4-4機電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)1-電子控制器2-水溫傳感器3-熱限時開關(guān)4-噴油器5-節(jié)氣門位置開關(guān)6-冷啟動噴嘴

7-怠速空氣調(diào)節(jié)器8-燃油分配器9-電液式壓差調(diào)節(jié)器10-混合氣控制器11-油壓調(diào)節(jié)器12-油箱13-電動汽油泵14-燃油濾清器15-蓄壓器

課題1概述

3）電子控制電子控制汽油機的燃油噴射系統(tǒng)（又稱EFI系統(tǒng)）。其主要特點是：采用間歇噴油的方式，噴油器靠電磁驅(qū)動，噴油量的多少取決于噴油器的通電時間，而噴油器的通電時間完全由電子控制單元（ECU）控制，如圖4-5，4-6所示。圖4-5Bosch公司D-Jetronic電控汽油噴射系統(tǒng)1-噴油器2-冷啟動噴油器3-壓力調(diào)節(jié)器4-電控開關(guān)5-電動汽油泵6-節(jié)氣門位置傳感器

7-怠速空氣調(diào)節(jié)器8-汽油濾清器9-進氣歧管壓力傳感器10-溫度傳感器11-熱控正時開關(guān)課題1概述圖4-6Bosch公司L-Jetronic電控汽油噴射系統(tǒng)1-噴油器2-壓力調(diào)節(jié)器3-翼片式空氣流量計4-怠速輔助空氣閥

5-汽油濾清器6-電動汽油泵7-節(jié)氣門位置傳感器8-電控單元9-水溫傳感器

課題1概述

（2）按噴油器的安裝部位分可分為缸內(nèi)噴射和進氣管噴射兩種方式：

1）缸內(nèi)噴射方式該系統(tǒng)將噴油器直接安裝在氣缸蓋上，汽油直接噴入氣缸，如圖4-7所示。圖4-7缸內(nèi)噴射示意圖（直接噴射）1-噴油器2-活塞課題1概述

2）氣管噴射方式該系統(tǒng)將噴油器安裝在進氣總管或進氣歧管上，是目前采用較廣泛的方式。如圖4-8所示。圖4-8進氣歧管噴射1-氣缸蓋2-進氣門3-電磁噴油器4-進氣歧管課題1概述

（3）按噴油的布置方式分：可分為單點噴射方式和多點噴射方式。

1）單點噴射方式（SPI）在進氣道節(jié)氣門的上方安裝1-2個噴油器，集中噴射。單點噴射又稱節(jié)氣門體噴射這種噴射也存在各缸混和氣分配濃稀不均的問題。

2）多點噴射方式（MPI）每一個缸設(shè)置一個噴油器或每兩個缸合用一個噴油器，這種系統(tǒng)可以保證各缸的混合氣濃度的一致性和分配的均勻性。課題1概述

（4）按噴油器工作的時間分：可分為連續(xù)噴射和間歇噴射兩種方式。

1）連續(xù)噴射方式噴油器在發(fā)動機工作時連續(xù)不斷的噴油，大部分汽油是在進氣門關(guān)閉時噴射的，噴入的汽油大部分在進氣管內(nèi)蒸發(fā)，進氣門打開時被吸入氣缸，機械式控制和機電混合控制的汽油噴射裝置都采用連續(xù)噴射方式。

2）間歇噴射方式又稱脈沖噴射，噴油壓力是恒定的，汽油噴射以脈沖方式進行，在某一時間段內(nèi)噴入進氣管，噴油時間的長短直接控制了噴油量的多少。電控汽油噴射系統(tǒng)都采用間歇噴射方式。課題1概述間歇噴射按各缸噴油器工作順序的不同，又可分為同時噴射、分組噴射和順序噴射三種。1）同時噴射方式。發(fā)動機曲軸每轉(zhuǎn)動一周，所有氣缸的噴油器同時噴油一次，發(fā)動機一個工作循環(huán)噴油兩次，同時噴射方式如圖4-9a所示。由于所有氣缸的噴油都是同時進行的，因此噴油正時與發(fā)動機的工作過程沒有關(guān)系，也不需要進行氣缸和活塞位置的判斷。2）分組噴射方式。把個缸噴油器分成幾組，同組同時噴射，由電子控制單元控制，組與組之間以均勻的曲軸轉(zhuǎn)角間隔依次噴油，分組噴射方式如圖4-9b所示。分組噴射方式與同時噴射方式相比，在各缸混合器質(zhì)量和濃度的控制精確度上有較大的提高。3）順序噴射方式。順序噴射方式也稱獨立噴射方式，噴油器按各缸的工作順序，依次把汽油噴入各進氣歧管。課題1概述采用順序噴射的系統(tǒng)，必須由傳感器測得基準氣缸活塞位置和行程特征，獲得判缸和轉(zhuǎn)速信息，然后由電子控制單元確定精確的噴油時刻，順序噴射方式如圖4-9c所示。圖4-9間歇噴射的三種方式a）同時噴射b）分組噴射c）順序噴射課題1概述（5）按空氣量測量方式分可分為直接測量和間接測量兩種。

1）直接測量方式（L型系統(tǒng)）利用空氣流量計直接測量吸入進氣管的空氣量。ECU根據(jù)測得空氣流量除以發(fā)動機轉(zhuǎn)速算出每一循環(huán)的空氣量，并由此確定每一循環(huán)的基本噴油量，這種測量方式測量精度比較高。可對空燃比實行較精確的控制。直接測量方式還可分為體積流量和質(zhì)量流量兩類測量方式。采用體積流量測量的常用空氣流量計有翼片式和卡門渦流式空氣流量計。采用質(zhì)量流量測量方式的常用空氣流量計有熱線式和熱膜式空氣流量計。

2）間接測量方式利用其它參數(shù)的測量值與吸入空氣量有一定對應(yīng)換算關(guān)系進行處理計算而獲得的每一循環(huán)的空氣量。間接測量方式還可分為速度—密度方式（D型系列）和節(jié)流—速度方式兩類。采用速度—密度方式的常用流量計有進氣歧管絕對壓力傳器，它通過測進氣歧管的真空度來間接測量空氣流量。采用節(jié)流—速度方式的流量計通過測量節(jié)氣門的開度來間接測得空氣進氣量，由于這種測量方式精度不夠，因此很少采用。課題1概述直接測量和間接測量兩種方式的空氣供給系統(tǒng)如圖4-10所示。

圖4-10空氣供給系統(tǒng)示意圖（a）直接測量方式（L型）空氣供給系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

(b)間接測量方式（D型）空氣供給系統(tǒng)構(gòu)成示意圖1-發(fā)動機2-輔助空氣閥3-空氣濾清器4-空氣流量計5-節(jié)氣門體6-噴油器7-進氣歧管絕對壓力傳感器課題1概述2.電控汽油機燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點電控燃油噴射系統(tǒng)的發(fā)動機由于精確地控制了混合氣的濃度，與化油器式發(fā)動機相比有如下優(yōu)點：（1）進氣效率高進氣管中沒有象化油器中的喉管，減少了進氣阻力，提高了充氣系數(shù)，因此在不增加發(fā)動機排量的條件下，功率可提高10%以上。（2）混合氣分配均勻在多點噴射系統(tǒng)中，每個缸分別有一個噴油器在進氣門前噴油，其噴油量由ECU根據(jù)來自各種傳感器的信息精確控制，使各缸獲得均勻一致的混合氣。（3）實現(xiàn)了對發(fā)動機空燃比及點火提前角的精確控制使發(fā)動機在各種工況下處于最佳狀態(tài)。（4）減少廢氣排放的污染采用燃油噴射，可提高汽油的霧化質(zhì)量，加快了汽油的蒸發(fā)，使燃燒更完全，降低了燃油消耗，減少了廢氣排放污染。（5）可采用較高的壓縮比由于進氣溫度較低，燃燒時不易產(chǎn)生爆燃，故可適當(dāng)提高壓縮比。課題2電控汽油噴射系統(tǒng)的組成與基本工作原理

3.電控燃油噴射系統(tǒng)組成電控汽油噴射系統(tǒng)主要由空氣供給系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個部分組成。如圖4-11所示。圖4-11電控燃油噴射系統(tǒng)的組成課題2電控汽油噴射系統(tǒng)的組成與基本工作原理（1）空氣供給系統(tǒng)空氣供給系統(tǒng)的功用是：為發(fā)動機提供清潔的空氣，并控制發(fā)動機正常工作時的進氣量?？諝夤┙o系統(tǒng)工作原理如圖4-12所示?？諝饨?jīng)空氣濾清器過濾后，通過空氣流量計量裝置、節(jié)氣門體進入進氣總管，再分配到各進氣歧管。在進氣歧管內(nèi)，和從噴油器噴出的燃油混合后被吸入汽缸內(nèi)燃燒。圖4-12空氣供給系統(tǒng)工作原理圖a）L型電控燃油噴射系統(tǒng)b）D型電控燃油噴射系統(tǒng)1）空氣濾清器空氣濾清器的作用是濾去空氣中的塵土和砂粒，以減少汽缸、活塞和活塞環(huán)的磨損，延長發(fā)動機的使用壽命?？諝鉃V清器按濾清方式可分為慣性式、過濾式和綜合式（前兩種的綜合）三種。目前，汽車發(fā)動機廣泛采用紙質(zhì)干式空氣濾清器，它屬于過濾式。這種濾清器具有結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、成本低、使用方便、濾清效果高的優(yōu)點。紙質(zhì)干式濾清器濾清效率可達99.5％以上。紙質(zhì)干式空氣濾清器有許多型式和形狀，如圖4-13、4-14所示。其濾芯是用樹脂處理的微孔濾紙制成的。濾芯呈波折狀，具有較大的過濾面積。濾芯的上、下兩端有塑料密封圈，以保證濾芯兩端的密封。發(fā)動機工作時，空氣由蓋與外殼之間的空隙進入，經(jīng)紙質(zhì)濾芯被濾清后，通過外殼下端的進氣口進入。圖4-13紙質(zhì)干式空氣濾清器

圖4-14濾芯空氣濾清器長期使用會產(chǎn)生堵塞，對進氣產(chǎn)生額外阻力，使發(fā)動機充氣量和動力性降低。因此必須定期進行維護。桑塔納2000GSi轎車AJR發(fā)動機每行駛15000km進行常規(guī)維護，即將濾芯取出用手輕拍，或用壓縮空氣吹去積灰，切忌接觸油質(zhì)，以免加大濾清阻力。每行駛30000km更換空氣濾清器。2）空氣計量裝置空氣計量裝置的作用是檢測發(fā)動機進氣量大小，并將進氣量信息轉(zhuǎn)換成電信號輸入電控單元，以供ECU計算確定噴油時間（即噴油量）和點火時間，類型包括空氣流量計（如圖4-15）和進氣歧管絕對壓力傳感器（如圖4-16）兩種。圖4-15熱模式空氣流量計1—插頭；2—混合電路盒；3—金屬熱膜元件；4—殼體；5—濾網(wǎng)；6—導(dǎo)流格柵課題3空氣供給系主要元件構(gòu)造與工作原理

進氣管絕對壓力傳感器類型較多，有半導(dǎo)體壓敏電阻式、電容式、膜盒傳動的可變電感式等多種形式。這里只介紹現(xiàn)代汽車大多采用的“半導(dǎo)體壓敏電阻式”進氣歧管絕對壓力傳感器，其構(gòu)造和原理如圖4-16所示。它由壓力轉(zhuǎn)換元件和對輸出信號進行放大的混合集成電路等構(gòu)成。圖4-16半導(dǎo)體壓敏電阻式進氣歧管絕對壓力傳感器a）結(jié)構(gòu)圖b）工作原理A.進起歧管側(cè)VO-輸出VB-電源GND-搭鐵1-過濾器2-混合集成電路3-壓力轉(zhuǎn)換組件4-濾清器5-硅膜片課題3空氣供給系主要元件構(gòu)造與工作原理

3）節(jié)氣門體節(jié)氣門作用是通過改變進氣通道截面積的大小，來控制發(fā)動機的工況，并通過節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門開啟的角度。節(jié)氣門體由節(jié)氣門、旁通氣道、怠速空氣閥、節(jié)氣門位置傳感器等組成，其結(jié)構(gòu)如圖4-17,4-18所示。圖4-17旁通氣道式節(jié)氣門體A-來自空氣濾清器B-至進氣總管C-冷卻水進口D-冷卻水出口1-怠速旁通氣道2-怠速調(diào)節(jié)螺釘3-節(jié)氣門4-輔助空氣閥5-彈簧6-感溫器圖4-18直動式節(jié)氣門體4）進氣管進氣管的作用是將可燃混合氣導(dǎo)入各個汽缸，包括進氣總管和進氣歧管，結(jié)構(gòu)和類型如圖4-19所示。a）單點噴射系統(tǒng)進氣管b）多點噴射系統(tǒng)整體型進氣管C）多點噴射系統(tǒng)分開型進氣管圖4-19進氣管1—進氣歧管；2—進氣總管（2）燃油供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的功用是供給噴油器一定壓力的燃油，噴油器則根據(jù)電腦指令噴油，主要由油箱、燃油泵、燃油濾清器油壓調(diào)節(jié)器、噴油器及燃油分配管等組成，如圖4-20所示。電動燃油泵將汽油自油箱內(nèi)吸出，經(jīng)濾清器過濾后，由壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓，通過油管輸送給噴油器，噴油器根據(jù)電腦指令向進氣管噴油。燃油泵供給的多余汽油經(jīng)回油管流回油箱。圖4-20燃油供給系統(tǒng)的工作原理圖課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理

1）電動燃油泵電動燃油泵的作用是從油箱中吸出燃油，將油壓提高到規(guī)定值，然后通過供給系統(tǒng)送到噴油器。燃油泵的最高輸出油壓為450~600Kpa，其供油量比發(fā)動機最大耗油量大得多，多余的燃油從回油管返回油箱。電動汽油泵按其安裝位置不同，可分為內(nèi)裝式和外裝式兩種。①內(nèi)裝式電動汽油泵內(nèi)裝式汽油泵裝在油箱內(nèi)不易泄漏燃油和產(chǎn)生氣阻，運轉(zhuǎn)噪音小，因此現(xiàn)在大多數(shù)電控汽油噴射系統(tǒng)都采用內(nèi)裝泵，內(nèi)裝泵在油箱中的位置如圖4-21所示。課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理圖4-21內(nèi)裝式電動汽油泵1-出油管2-回油管3-小油罐4-電動汽油泵課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理

常用的內(nèi)裝式電動汽油泵為渦輪式，其結(jié)構(gòu)如圖4-22所示。它由直流電動機、渦輪泵、單向閥、限壓閥和濾網(wǎng)等組成。泵殼一側(cè)有進油口，另一側(cè)有出油口，進油口外裝有濾網(wǎng)，以防雜質(zhì)吸入。圖4-22渦輪型電動汽油泵1-濾網(wǎng)2-橡膠緩沖墊3-轉(zhuǎn)子4-軸承5-磁鐵6-電樞7-碳刷

8-軸承9-限壓閥10-單向閥11-泵體課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理

②外裝式電動汽油泵

外裝式電動汽油泵大多為容積式，泵內(nèi)腔容積變大處連著進油口，泵內(nèi)腔容積變小處連著出油口。泵內(nèi)腔容積變大時，形成一定的真空度而將汽油吸入。泵內(nèi)腔容積減小時，油壓升高，汽油被壓出。外裝式常見汽油泵有兩種：滾柱式和轉(zhuǎn)子式，其結(jié)構(gòu)如圖4-23和4-24所示。圖4-23滾柱泵結(jié)構(gòu)圖4-24齒輪泵結(jié)構(gòu)課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理2）燃油濾清器

燃油濾清器安裝在油泵之后的油路中。用來濾掉燃油中的雜質(zhì)。減小系統(tǒng)內(nèi)的機械磨損，防止堵塞，提高工作可靠性。其結(jié)構(gòu)如圖4-25所示。圖4-25汽油濾清器a）結(jié)構(gòu)b）濾芯結(jié)構(gòu)1-進油口2-出油口3-濾芯4-菊花形5-盤簧形課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理3）燃油脈動阻尼器噴油器噴油時，在輸油管道內(nèi)會產(chǎn)生燃油壓力脈動，燃油脈動阻尼器的作用是使壓力脈動衰減，以減小這種波動和降低噪聲。燃油脈動阻尼器由膜片和彈簧組成減震結(jié)構(gòu)，如圖4-26和4-27所示。圖4-26安裝在回油管道上的燃油脈動阻尼器

圖4-27安裝在供油總管上的燃油脈動阻尼器1—燃油接頭；2—固定螺釘；3—膜片1—閥；2—彈簧；4—壓力彈簧；5—殼體；6—調(diào)節(jié)螺釘3—膜片；4—供油總管課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理4）燃油壓力調(diào)節(jié)器燃油壓力調(diào)節(jié)器（油壓調(diào)節(jié)器）主要功能是通過油壓和進氣負壓的共同作用，使燃油分配管中的油壓與進氣歧管中的氣壓之差保持250～300kPa不變，以保證噴油器噴油量的大小只與噴嘴開啟時間有關(guān)，而與系統(tǒng)油壓、進氣歧管的負壓等參數(shù)無關(guān)。油壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)如圖4-28所示。圖4-28油壓力調(diào)節(jié)器1-彈簧室2-彈簧3-膜片4-殼體5-閥課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理5）

噴油器

噴油器的結(jié)構(gòu)如圖4-29所示。它實際上是一電磁閥，由ECU控制它通電時間，其作用是定時定量地將汽油噴入進氣歧管或進氣管內(nèi)。它由電磁閥圈、電磁銜鐵和鐵閥等組成。圖4-29軸針式噴油器1-濾網(wǎng)2-接線插座3-電磁線圈4-彈簧5-銜鐵6-針閥7-軸針課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理6）

電磁式冷起動噴油器和溫控正時開關(guān)

①電磁式冷起動噴油器電磁冷起動噴油器的結(jié)構(gòu)如圖4-30所示。它由電磁線圈、針閥、彈簧、銜鐵、旋流式噴嘴組成。發(fā)動機低溫起動時，熱控正時開關(guān)使電磁線圈通電，線圈產(chǎn)生的吸力將閥門吸起，汽油經(jīng)噴嘴噴入進氣總管，使混合氣加濃。使發(fā)動機在低溫下順利起動。圖4-30冷起動噴油器1-旋流式噴嘴2-針閥3-電磁線圈4-接線座5-噴油入口連接器6-彈簧7-銜鐵8-閥座課題4燃油供給系統(tǒng)主要元件構(gòu)造與工作原理

②溫控正時開關(guān)溫控正時開關(guān)以螺紋連接的方式安裝在發(fā)動機的水路上，其結(jié)構(gòu)如圖4-31所示。溫控正時開關(guān)內(nèi)部有一段動斷觸點，其中活動觸點由雙金屬片制成，在雙金屬片外圍繞有加熱線圈。溫控正時開關(guān)對冷起動噴油器的控制原理如圖4-32所示。圖4-32冷起動噴油器與溫控正時開關(guān)控制電路1-冷啟動噴油器2-加熱線圈13-雙金屬片動觸點4-加熱線圈2圖4-31溫控正時開關(guān)1-觸電2-加熱線圈3-雙金屬片

4-殼體5-接線柱7）燃油分配管汽油分配管總成如圖4-33所示，用螺栓固定，安裝在進氣歧管下部的4個固定座上。汽油分配管與噴油器相連接，并向噴油器分配汽油。圖4-33汽油分配管總成1、5—油道；2—進油口；3—汽油壓力調(diào)節(jié)器；4—噴油器；6—油壓測試口課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

（3）電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)主要由各傳感器和控制單元組成。1）傳感器

電子控制系統(tǒng)中，傳感器的數(shù)量隨車型的不同而不同，即使具有相同作用的傳感器也會具有不同的結(jié)構(gòu)型式。在此僅將常用的主要傳感器介紹如下：

①節(jié)氣門位置傳感器

安裝在節(jié)氣門體上，用來檢測節(jié)氣門開度信號，有線性輸出型和開關(guān)量輸出兩種。

課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

a.線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器。其結(jié)構(gòu)如圖4-34所示。線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器實際上是一個帶怠速觸點的滑片式變阻器。該傳感器有兩個隨節(jié)氣門軸轉(zhuǎn)動的可動電刷觸點，其中一個觸點在節(jié)氣門轉(zhuǎn)動時，在電阻體上滑動，引起該可變電阻的電阻值變化，從而引起輸出電壓的變化，該輸出電壓與節(jié)氣門開度呈線性關(guān)系，如圖4-35所示。

圖4-34線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器的結(jié)構(gòu)和電路a）構(gòu)造b）電路Vcc-電源VTA-節(jié)氣門開度輸出信號IDL-怠速觸點信號E2-地線1-電阻體2-檢測節(jié)氣門開度的動觸點3-檢測怠速位置的動觸點課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作圖4-35線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器輸出特性1-怠速觸點信號2-節(jié)氣門開度輸出電壓課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

b.開關(guān)量輸出型節(jié)氣門位置傳感器。該型節(jié)氣門位置傳感器僅以開、關(guān)兩種狀態(tài)的組合來反映節(jié)氣門的開度。它的主體由一個活動觸點和兩個固定觸點構(gòu)成，兩個固定觸點一個為怠速觸點，另一個為功率觸點。如圖4-36所示。圖4-36開關(guān)量輸出型節(jié)氣門位置傳感器1-導(dǎo)向凸輪2-節(jié)氣門軸3-控制桿4-活動觸點5-怠速觸點6-全開觸點7-插座8-導(dǎo)向凸輪槽課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作②曲軸位置傳感器

曲軸位置傳感器安裝的部位有，曲軸前端、飛輪上、凸輪軸前端、分電器內(nèi)。曲軸位置傳感器用以檢測曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和活塞上止點，是電控發(fā)動機控制點火時刻、確定曲軸位置不可缺少的信號源。

常用的曲軸傳感器有三類：磁感應(yīng)式、霍爾式和光電式。目前大多采用磁感應(yīng)式和霍爾式曲軸位置傳感器，光電式應(yīng)用較少。課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

a.磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器。磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器工作原理和交流發(fā)動機類似。其基本結(jié)構(gòu)和工作原理如圖4-37所示。它由齒輪式的信號輪和永久磁鐵與鐵芯構(gòu)成的感應(yīng)頭以及繞在鐵芯外的感應(yīng)線圈組成。圖4-37電磁感應(yīng)式傳感器工作原理圖1-信號輪2-感應(yīng)頭3-感應(yīng)線圈4-高速時的輸出信號5-低速時的輸出信號課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作圖4-38曲軸位置傳感器1-缺齒2-信號輪3-感應(yīng)頭桑塔納2000時代超人所用的磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器如圖4-38所示。曲軸位置傳感器由電磁感應(yīng)式傳感器和脈沖盤等組成。課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

b.霍爾式曲軸位置傳感器。安裝在分電器內(nèi)的霍爾式曲軸位置傳感器，其基本結(jié)構(gòu)和工作原理如圖4-39所示。圖4-39霍爾式傳感器工作原理I.霍爾元件上所加的電流1-霍爾組件2-葉輪課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

c.霍爾式同步信號傳感器。

圖4-40所示的是安裝在分電器內(nèi)霍爾式同步信號傳感器，它由分電器軸轉(zhuǎn)動的霍爾信號發(fā)生裝置組成。圖4-40裝在分電器內(nèi)的霍爾式同步信號發(fā)生器a）裝有同步信號傳感器的分電器b）同步信號傳感器示意圖1-定子2-分火頭3-脈沖環(huán)4-軸5-齒輪6-柱銷7、8-墊片和墊圈9-殼體

10-分電器體11-信號發(fā)生器12-脈沖前沿13-轉(zhuǎn)子14-脈沖后沿課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

③進氣溫度傳感器進氣溫度傳感器的作用是檢測進入岐管內(nèi)的空氣溫度。由于進氣的密度隨著溫度的變化而變化。進氣溫度傳感器采用熱敏電阻作為敏感元件，其結(jié)構(gòu)如圖4-41所示。圖4-41進氣溫度傳感器課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

進氣溫度傳感器采用熱敏電阻作為敏感元件，通常D型汽油噴射系統(tǒng)，安裝在進氣總管內(nèi)，L型汽油噴射系統(tǒng)中，安裝空氣流量計內(nèi)。傳感器與ECU的連接如圖4-42所示。圖4-42傳感器與ECU接線圖課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

ECU的電阻R與傳感器串聯(lián)，當(dāng)熱敏電阻的阻值變化時，進氣溫度傳感器的信號（THA）的電壓也隨之改變。圖4-43為進氣溫度傳感器的特性曲線。圖4-43進氣溫度傳感器特性曲線課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

④冷卻水溫傳感器冷卻水溫傳感器用以檢測發(fā)動機冷卻水的溫度；修正噴油量。其外部多用金屬制造，安裝在水道上，其結(jié)構(gòu)如圖4-44所示。工作原理與進氣溫度傳感器相同。圖4-44冷卻水溫度傳感器課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

⑤氧傳感器氧傳感器通常安裝在排氣管或排氣歧管內(nèi)，有的車型在三元催化器的前后各安裝一個氧傳感器，有的車型僅在三元催化器之前安裝一個氧傳感器，此傳感器稱為主傳感器，或稱上游氧傳感器，它的作用是測量排氣中氧含量，以確定實際空燃比與理論空燃比相比較是濃還是稀，向ECU反饋相應(yīng)的電信號，ECU根據(jù)反饋信號修正噴油量，裝在三元催化器后的氧傳感器，稱為副氧傳感器，或稱下游氧傳感器；它的作用是監(jiān)控三元催化器對排氣凈化的效率。氧傳感器分為氧化鋯和氧化鈦式兩種，目前應(yīng)用較普遍的是氧化鋯式氧傳感器。課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

氧化鋯式氧傳感器基本結(jié)構(gòu)如圖4-45所示。它的主體是鋯管，鋯管固定在有安裝螺紋的固定套中，鋯管的內(nèi)外表面都鍍有一層透氣的多孔性鉑膜作電極。圖4-45氧化鋯式氧傳感器基本結(jié)構(gòu)1-殼體；2-陶瓷體；3-引線；4-帶有通氣狹槽的保護罩；5-二氧化鋯管；6-電極接觸部位；7-保護套；8-加熱元件；9-加熱元件夾持器課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

如圖4-46所示。這兩個電極間的電勢差就是氧傳感器要輸出的信號電壓。信號電壓的高低取決于鋯管內(nèi)外表面的氧濃度差，由于內(nèi)表面與大氣相通，其含氧量幾乎不變，因此，信號電壓的高低就取決于外表面廢氣的殘余氧濃度。圖4-46氧傳感器及其特性a）氧傳感器b）氧傳感器特性1-加熱器2-法蘭3-鉑電極4-硅電極（ZrO2元件）5-涂層（陶瓷）課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作2）電子控制單元

圖4-47是電子控制系統(tǒng)框圖。ECU中的CPU為中央處理單元，它是整個控制系統(tǒng)的核心，通常是一單片機。ROM是只讀存儲器，在其內(nèi)部固化了發(fā)動機的控制程序。RAM是隨機存儲器，其內(nèi)容隨時可由計算機改寫。輸入電路用以把外界的傳感器信號轉(zhuǎn)化成計算機可接受的數(shù)字信號，輸出電路則是把計算機的微弱數(shù)字信號放大，以控制噴油器等執(zhí)行機構(gòu)工作。圖4-47發(fā)動機電子控制系統(tǒng)框圖課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作電子控制系統(tǒng)主要有如下幾種功能

①燃油噴射控制功能如圖4-48所示。發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)有關(guān)傳感器輸入的信號，經(jīng)運算判斷后輸出控制信號，控制大功率三極管導(dǎo)通，使噴油器電磁線圈通電，產(chǎn)生電磁吸力。當(dāng)電磁吸力超過針閥彈簧力和油壓力的合力時，針閥開啟，噴油器開始噴油。噴油器的噴油量除結(jié)構(gòu)因素外，只取決于針閥的開啟時間，即ECU給電磁線圈的通電時間。圖4-48燃油噴射控制系統(tǒng)課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作噴油的正時控制也是由ECU來完成的。以下列出四缸發(fā)動機同時噴射、分組噴射和順序噴射的正時圖，如圖4-49、4-50、4-51所示

圖4-49同時噴射正時圖

圖4-50分組噴射正時圖

課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作圖4-51順序噴射正時圖

課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

在裝有氧傳感器的反饋控制系統(tǒng)中，ECU利用氧傳感器檢測到空燃比的反饋信號，將信號電壓與基準電壓進行比較，判斷混合氣的濃稀程度以控制噴油量。如圖4-52所示。圖4-52氧傳感器反饋控制示意圖

課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

②怠速控制怠速控制是控制發(fā)動機保證低排放、低油耗的情況下有一個穩(wěn)定的怠速轉(zhuǎn)速，如圖4-53所示。為步進電機型怠速控制系統(tǒng)。

圖4-53怠速控制系統(tǒng)（步進電機式）

課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作一般情況下，采用發(fā)動機轉(zhuǎn)速反饋形式，將發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速進行比較。根據(jù)比較得出的差值，去驅(qū)動步進電機，改變閥門與閥之間的距離，調(diào)節(jié)旁通空氣道的空氣流量，使發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速達到所需要目標(biāo)轉(zhuǎn)速。怠速控制程序如圖4-54所示。圖4-54怠速控制程序圖

課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

③點火控制功能發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)各傳感器輸入的信號，從存儲器中選擇最恰當(dāng)?shù)狞c火提前角，再根據(jù)曲軸位置傳感器判斷曲軸轉(zhuǎn)速、位置及幾缸處于壓縮上止點，然后發(fā)出信號控制大功率晶體管導(dǎo)通和截止，控制點火線圈初級電流的斷續(xù)。實現(xiàn)點火控制，如圖4-55所示。

圖4-55微機控制點火系的組成簡圖

課題5控制系統(tǒng)主要元件構(gòu)造和工作

④自診斷功能自診斷功能是指當(dāng)ECU在傳感器網(wǎng)絡(luò)中檢測到任何故障和異?，F(xiàn)象時，儀表板上的警報燈就亮。當(dāng)接通自診斷開關(guān)時,ECU就將故障信息用警報燈顯示出來。

⑤廢氣再循環(huán)控制廢氣再循環(huán)控制，是將排氣中的部分廢氣再引入進氣系統(tǒng)，其主要目的是降低混合氣的燃燒溫度，以減少排氣中的NOx的含量。循環(huán)量的大小對發(fā)動機性能影響很大，量過小時對NOx降低作用不大，量過大則會造成發(fā)動機性能惡化，功率下降，油耗上升。采用ECU控制循環(huán)量，能保證在不同工況下均有適量的廢氣進入汽缸。4.電控燃油噴射系統(tǒng)的工作原理（1）燃油壓力的建立和燃油噴射的方式油箱內(nèi)的汽油被電動汽油泵吸出并加壓至350kPa左右，經(jīng)汽油濾清器濾去雜質(zhì)后，被送至發(fā)動機上方的分配油管。分配油管與安裝在各缸進氣歧管上的噴油器相通。噴油器是一種電磁閥，由電腦控制。通電時電磁閥開啟，壓力燃油以霧狀噴入進氣歧管內(nèi)，與空氣混和，在進氣行程中被吸進汽缸。分配油管的末端裝有油壓調(diào)節(jié)器,用來調(diào)整分配油管中的壓力,使油壓保持某一定值(約250—300KPA)多余的燃油從油壓調(diào)節(jié)器上的回油口經(jīng)回油管返回汽油箱。（2）進氣量的控制與測量進氣量由駕駛員通過加速踏板操縱節(jié)氣門來控制。節(jié)氣門開度不同，進氣量也不同；利用進氣管壓力傳感器或空氣流量計可將進氣量電信號的變化，并傳送給電腦，電腦根據(jù)傳感器信號計算出發(fā)動機進氣量。（3）噴油量與噴油時刻的確定ECU根據(jù)測量得進氣量和轉(zhuǎn)速計算出相應(yīng)的基本噴油量，再根據(jù)水溫傳感器、進氣溫度傳感器的信號對噴油量進行修正，得出與工況相應(yīng)的精確噴油量；ECU控制各缸噴油器在每次進氣行程開始之前噴油一次，并通過控制每次噴油的持續(xù)時間來控制噴油量。一般每次噴油的持續(xù)時間2—10ms。各缸噴油器每次噴油的開始時刻則由ECU根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器測得的第一缸上止點的位置來控制。（4）不同工況下的控制模式電子控制汽油噴射系統(tǒng)的電腦能根據(jù)各個傳感器測得的發(fā)動機各種運轉(zhuǎn)參數(shù)，判斷發(fā)動機所處的工況，選擇不同模式的程序控制發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)起動加濃、暖機加濃、加速加濃、全負荷加濃、減速調(diào)稀、強制怠速斷油、自動怠速控制等功能。任務(wù)內(nèi)容可燃混合氣的燃燒2可燃混合氣的形成1【任務(wù)目標(biāo)】【任務(wù)導(dǎo)入】1.了解可燃混合氣的燃燒過程；2.能熟練掌握電控點火系統(tǒng)的組成及工作原理；3.能熟練掌握電控點火系統(tǒng)主要元件的功用、結(jié)構(gòu)?？蛻魣笮蓿?016年9月28日，售后經(jīng)理接到客戶張先生反映，他的汽車發(fā)動機運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)且發(fā)動機工作燈亮起，怠速抖動。作為汽車維修人員，通過讀取故障碼，初步判定某一缸點火系統(tǒng)不工作導(dǎo)致缺缸，要求檢查并排除，制定維修計劃，得到經(jīng)理確認后，完成此任務(wù)，提交一份分析報告并歸檔。一、可燃混合氣的燃燒發(fā)動機可燃混合氣的燃燒過程是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程。燃料燃燒完全的程度，直接影響到熱量產(chǎn)生的多少和排出的廢氣的成分，而燃燒時機又關(guān)系到熱量的利用程度。所以燃燒過程是影響發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和排氣污染的主要過程，同時與噪聲、振動、啟動性能和使用壽命也有重大關(guān)系。燃燒過程的基本要求是：完全：燃燒完全，才能充分利用燃油的化學(xué)能，盡量減少有害污染物排放。及時：燃燒及時，使放熱集中在上止點附近，提高熱功轉(zhuǎn)換能力。在上止點后12°～15°CA燃燒完畢，循環(huán)功最多。正常：正常燃燒，才能保證發(fā)動機穩(wěn)定、可靠的工作。1.可燃混合氣的燃燒過程汽油機的燃燒過程指從點火開始到燃料基本燒完為止的過程，分為正常燃燒和非正常燃燒。

【必備知識】（1）正常燃燒：唯一地由火花定時點火開始，火焰前鋒以正常速度傳播到整個燃燒室。正常燃燒過程如圖4-55所示。圖4-55正常燃燒過程Ⅰ-延遲期；Ⅱ-顯燃期；Ⅲ-補燃期；θ-點火提前角1）著火延遲期：指從火花塞點火1點到形成火焰中心，汽缸壓力明顯脫離壓縮線而急劇上升2點的時間或曲軸轉(zhuǎn)角。它約占全部燃燒時間的15%，是燃燒的準備階段，主要進行熱量的積累，缸內(nèi)的壓力線與純壓縮線基本重合。當(dāng)反應(yīng)的混合氣的溫度升高到一定程度后，形成發(fā)火區(qū)，即火焰中心。著火延遲期長短對汽油機正常燃燒無影響，可以通過點火提前角調(diào)整。但對爆震燃燒有重要影響。從火花塞跳火瞬時到活塞行至上止點時的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為點火提前角，用

表示，用來表示點火時刻。著火延遲期的長短與以下因素有關(guān)：①混合氣成分：混合氣過量空氣φ=0.8~0.9時，著火落后期最短。②開始點火時的缸內(nèi)氣體溫度和壓力：開始點火時缸內(nèi)氣體溫度和壓力越高，著火落后期越短。③缸內(nèi)氣體流動：加強紊流運動，會加快混合氣的氧化反應(yīng)速度，著火落后期縮短。④火花能量：加大火花能量，著火落后期縮短。⑤殘余廢氣量：殘余廢氣對燃燒反應(yīng)起阻礙作用，使著火落后期變長，所以應(yīng)盡量減少殘余廢氣。2）明顯燃燒期：指從形成火焰中心2點到出現(xiàn)最高壓力3點的時間或曲軸轉(zhuǎn)角。在均值混合氣中，當(dāng)火焰中心形成之后，火焰向四周傳播，形成一個近似球面的火焰層，即火焰前鋒，從火焰中心開始層層向四周未燃混合氣傳播，直到連續(xù)不斷的火焰前鋒掃過整個燃燒室。明顯燃燒期是汽油機燃燒的主要時期。明顯燃燒期愈短，愈靠近上止點，汽油機經(jīng)濟性、動力性愈好，但可能導(dǎo)致壓力升高率值過高，工作粗暴，對排污亦不利?；旌蠚饧s80—90%在此期間燃燒完畢，一般明顯燃燒期約占20o~40o曲軸轉(zhuǎn)角。最高壓力點3到達的時刻，對發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性及壓力升高率等都有重大影響，可用點火提前角來調(diào)整。燃燒最高壓力出現(xiàn)在上止點后12o~15o曲軸轉(zhuǎn)角，發(fā)動機的性能最好。最高壓力過早使壓縮功增大，過遲散熱損失增大；過大產(chǎn)生振動、噪音，過小使膨脹功減少。

3）補燃期：從最高壓力點3到燃燒結(jié)束為補燃期。指明顯燃燒期以后在膨脹過程中的燃燒，主要由火焰前鋒面過后，后面未及燃燒的燃料（燃燒室邊緣和縫隙）再燃燒，以及部分燃燒及高溫分解的燃燒產(chǎn)物（H2、O2、CO等）重新氧化。補燃期燃燒速度慢，燃燒放熱因活塞下行不能利用，反而使排氣溫度升高。雖不能絕對消除，但通過完善燃燒過程，可盡量減少。（2）汽油機的不正常燃燒當(dāng)汽油機的燃燒不能按正常燃燒的要求，即并非由火花定時點火開始，或者火焰前鋒速度過快；或者不是火焰前鋒傳播到整個燃燒室，則出現(xiàn)不正常燃燒。汽油機的不正常燃燒主要是爆燃（如圖4-56所示）和表面點火（如圖4-57所示），表面點火又分為早燃和后火。圖4-56爆燃

圖4-57表面點火1）爆燃①爆燃的外部特征汽缸內(nèi)發(fā)出特別尖銳的金屬敲擊聲，亦稱為敲缸。輕微敲缸時，發(fā)動機功率上升，油耗下降，但嚴重時會產(chǎn)生冷卻水過熱，功率下降，油耗上升，發(fā)動機磨損加劇，排放污染增加（主要是排氣冒黑煙）。②爆燃產(chǎn)生的原因在火焰前鋒到達之前,末端混合氣的溫度、壓力超過其臨界溫度、壓力而自燃，形成新的火焰中心,火焰?zhèn)鞑ニ俣燃哟?高達800—1000m/s),使得缸內(nèi)局部壓力、溫度急劇升高,壓力來不及平衡,形成沖擊波（激波）,沖擊波反復(fù)撞擊缸壁,激波來回反射，在示功圖上（如圖4-58所示）形成鋸齒形發(fā)出尖銳的敲缸聲。

圖4-58爆燃示功圖

圖4-59早燃示功圖③危害a．機件過載強烈爆燃時的沖擊波能使缸壁、缸蓋、活塞、連桿、曲軸等機件的機械負荷增加，使機件變形甚至損壞。b．機件燒損汽油機燃燒終了時的溫度可達到2000℃～2500℃,而活塞頂、燃燒室壁及缸壁的溫度僅為200℃～300℃，除了冷卻水的作用外，能夠維持如此低溫度的原因，還包括在這些壁面上形成了氣體的附面層，它起到隔熱的作用。而強烈爆燃時的沖擊波會破壞這一附面層，使機件直接與高溫燃氣接觸。而嚴重爆燃時，局部燃氣溫度可高達4000℃以上，這樣會使活塞頭部和氣門等機件燒損。同時熱量傳給冷卻水引起發(fā)動機過熱。c．性能指標(biāo)下降嚴重爆燃時的局部高溫及強烈的壓力沖擊波，破壞了附面層，氣體向缸壁的傳熱量大大增加，使熱效率下降，功率降低，耗油率增加。d.發(fā)動機磨損加劇由于傳熱損失增加，使冷卻水和潤滑油溫度增加，使?jié)櫥蜐櫥Ч儾?，零件磨損加劇。實驗表明，嚴重爆燃時磨損比正常燃燒時大27倍。e.排氣管冒黑煙，補燃增加，排氣溫度增加爆燃時局部高溫引起熱分解現(xiàn)象嚴重，使燃燒產(chǎn)物分解為CH、H2、O2、NO及游離碳的現(xiàn)象增多，排氣冒煙嚴重。CH、H2、O2等在膨脹過程中重新燃燒又使補燃增加，排氣溫度增高。爆燃產(chǎn)生的炭粒形成積炭，破壞活塞環(huán)、火花塞、氣門等零件的正常工作，使發(fā)動機可靠性下降。f.輕微爆燃有利接近等容燃燒，熱效率提高，汽車上坡時駕駛員感覺輕松。④影響因素a.燃料因素汽油機的壓縮比，應(yīng)適應(yīng)汽油辛烷值的要求。b.末端混合氣的壓力和溫度發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，進氣速度加快，壓縮終了氣體的紊流度提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，爆燃程度減弱；汽缸殘余廢氣多，會使混合氣自燃溫度提高，著火延遲期加長，可減弱爆燃；過量空氣系數(shù)在0.85~0.95時，自燃溫度低，著火延遲期短，爆燃最嚴重；點火提前覺大，易爆燃；缸內(nèi)積碳使熱阻加大，壁面溫度升高，實際壓縮比增加，爆燃加重，影響混合氣的溫度和壓力。c.火焰前鋒傳到末端混合氣的時間提高火焰?zhèn)鞑ニ俣?、縮短火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x，都會減少火焰前鋒傳到末端混合氣的時間，有利于避免爆燃。燃燒室結(jié)構(gòu)能使壓縮終了氣體紊流速度提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，能避免爆燃；火花塞的位置和?shù)目使火焰行程縮短，可減少爆燃；使末端氣體接觸的燃燒室壁強冷卻，可減少爆燃；采用小直徑的汽缸，不易爆燃。2)早燃在汽油機中，凡是不靠電火花點火而由燃燒室內(nèi)熾熱表面（如排氣門頭部、火花塞絕緣體或零件表面熾熱的沉積物等）點燃混合氣的現(xiàn)象，統(tǒng)稱表面點火。早燃是指在火花塞點火之前，熾熱表面就點燃混合氣的現(xiàn)象，示功圖如圖4-59所示。由于早燃提前點火而且熱點表面比火花大，使燃燒速率快，汽缸壓力、溫度增高，發(fā)動機工作粗暴，并且由于壓縮功增大，向缸壁傳熱增加，致使功率下降，火花塞、活塞等零件過熱。早燃會誘發(fā)爆燃，爆燃又會讓更多的熾熱表面溫度升高，促使更劇烈的表面點火，兩者互相促進，危害可能更大。3）后火在火花塞不跳火時，混合氣仍能著火，并且形成的火焰前鋒仍以正?；鹧?zhèn)鞑ニ俣认蛭慈細怏w推進，這種表面點火稱為后火。這種現(xiàn)象在發(fā)動機斷火后出現(xiàn)。發(fā)動機仍像有電火花一樣，繼續(xù)運轉(zhuǎn)，直到熾熱點溫度下降到不能點燃混合氣為止，發(fā)動機才停轉(zhuǎn)。2．影響燃燒過程的因素（1）汽油的品質(zhì)汽油的蒸發(fā)性與抗爆性是影響汽油機燃燒過程的主要使用性能。汽油的蒸發(fā)性用餾程和蒸氣壓評定。汽油的蒸發(fā)性愈強，愈容易汽化，與空氣混合愈均勻，易于完全燃燒。因而汽油要有良好的蒸發(fā)性，但蒸發(fā)性過強，在炎熱的夏季、高原山區(qū)使用時，易形成供油系“氣阻”，甚至發(fā)生供油中斷現(xiàn)象。汽油的抗爆性是指汽油在發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒時抵抗爆燃的能力，用辛烷值評定。汽油的辛烷值愈高，其抗爆性愈好。汽油的牌號以辛烷值劃分。（2）混合氣成分在Φ=0.8～0.9時，由于燃燒溫度最高，火焰?zhèn)鞑ニ俣茸畲?，爆燃傾向最大。在Φ=1.03～1.1時，由于燃燒完全，be最低，但此時缸內(nèi)溫度最高且空氣富裕，Nox排放量大。使用Φ＜1的濃混合氣工作，由于必然產(chǎn)生不完全燃燒，所以CO排放量明顯上升。當(dāng)Φ＜0.8及Φ＞1.2時，火焰?zhèn)鞑ニ俣染徛?，部分燃料可能來不及完全燃燒，因而?jīng)濟性差，HO排放量增多且工作不穩(wěn)定。（3）點火