发动机电喷系统的基本组成和逻辑原理简介

所属类目:汽车发动机原理 - 发布时间:2017-06-04

电喷发动机组成图

 

一 什么是电喷发动机

  我第一次听说电喷发动机是在1997年,当时还是中专生的我,在新华书店淘了一本电喷发动机的培训教材,有很深的印象,福建科学技术出版社出版。此书图画清晰,讲解深入,讲到了电喷发动机分类,各个系统部件原理、线路和检修。并且附有各种车型自诊断解码方法。在依靠利用跨接线行短接诊断座,利用仪表的发动机故障指示灯的闪灭来读取故障代码的年代,此书很有现实意义。当时我的教师想要把此书“据为已有”。也被我拒绝了。

  现在再看这几年出版的关于电喷发动机维修类图书,图画不清晰(可能是扫描别人的原因);内容陈旧(还在大书特书如何利用跨接线行短接诊断座,利用仪表的发动机故障指示灯的闪灭来读取故障代码);故障检修思维不合实际。但今天我来说电喷发动机,还要将部分阵年旧识表述出来,这也是没有办法事情。我的原则是简单现实。

  电喷发动机是利用发动机的各种传感器、如空气流量计、进气压力传感器、水温传感器、转速传感器等,检测发动机的各种工作参数(进气量、进气压力、水温、转速等),经过电子控制单元ECU计算后,控制喷油器工作,将汽油喷入进气管或气缸内,形成最佳的混合气。 

  电喷发动机定义可能有四点:

  (1)以ECU为控制中心;

  (2)利用传感器检测发动机工作参数,如进气量、转速、水温、节气门开度等信号;

  (3)ECU按提前设定的程序控制喷油器通电时间精确控制喷油;满足各种工况的需求;

  (4)发动机控制系统除了具备喷油控制,还对点火、怠速、排放、故障自诊断功能;

  

 

 

电喷发动机结构图

 

  在图上有传感器:热线式空气流量计(用于检测发动机的进气量)、节流阀位置传感器(也称节气门位置传感器、用于检测节气门的开度信号)、水温传感器、氧传感器(用于检测排气中氧的含量、反馈混合气的稀或浓),这些传感器将信号给了电子控制单元,电子控制单元计算后,控制喷油器喷油,形成最佳的混合气;同时电子控制单元还控制怠速执行器(也称为怠速控制阀)实现对发动机怠速的控制,如实现在发动机水温低时提高发动机的怠速。而喷油器所需的压力汽油由们位于油箱内的电动燃油泵提供,并由油压调节器调节。

 二 电喷发动机有哪些部件组成

  依据电喷发动机工作原理来看,电喷发动机的组成可以认为有传感器、控制单元和执行元件组成;

  

 

电喷发动机结构控制原理图(左侧为传感器,中间为电子控制单元,右侧为执行元件)

电喷发动机组成部件

  (1)空气流量计:

  空气流量计是电喷发动机最重要的传感器之一,因为控制单元要计算喷多少油,必须要有空气量信号,按14.7比1的标准空燃比控制。

  (2)进气压力传感器:

  也称为进气歧管绝对压力传感器,用于检测发动机节气门后的压力,因为进气歧管的压力反映了发动机的负荷信号。有些电喷发动机没有空气流量计,而采用进气压力传感器,控制单元依据进气压力信号来计算喷油量。

  (3)进气温度传感器:

  进气温度传感器用于检测发动机进气温度高低,进气温度信号不是控制单元计算喷油量的主要信号,现在可能已不是必须的传感器了;

  (4)水温传感器:

  相对于进气温度传感器,水温传感器要重要的多,因为低温启动时需要混合气浓一些,着车后怠速要高一些。控制单元依据水温信号控制启动加浓,并在着车后提高怠速,待水温正常后恢复正常怠速;现在电喷发动机冷却风扇多由控制单元控制,也需要水温信号。

  (5)节气门位置传感器:

  节气门位置传感器安装在节气门轴一侧,用于检测发动机节气门的开度,节气门开度信号对于喷油量影响不大,控制单元检测节气门开度信号,可以检测驾驶员控制意图,实现一些功能控制。如驾驶员没有踩油门时,控制单元按怠速方式控制;急加速、急减速时控制单元有相应的控制模式。

  (6)转速曲轴位置传感器:

  也称为转速和曲轴位置传感器,听上去像是两个传感器,实际上是一个传感器,它即可以检测发动机转速,也可以检测曲轴的位置信号,所以就称为转速和曲轴位置传感器。为什么要检测发动机转速呢?控制单元知道了进气量信号,可以计算出喷多少油:如在一分钟内进气14.7g,则在一分钟内要喷油1g。但是这1g油要喷多少次,则需要知道在一分钟内发动机转了多少转。如果一分钟转了800转,因为四冲程发动机两转完成一个工作循环,喷油一次,所以喷油器要喷400次。知道了喷油次数,就可以计算出每次喷油多少了。

   控制单元知道了曲轴位置信号,才能识别出多缸发动机的哪个缸活塞离上止点还有多远。因为在某个点控制单元要控制喷油器喷油和点火线圈点火。

  (7)凸轮轴位置传感器:

  凸轮轴位置信号应是曲轴位置传感器的补充,对于四冲程发动机,压缩和排气时活塞都是向上运动,控制单元检测曲轴位置信号可以知道活塞的位置,但是不能识别出是在压缩还是排气,凸轮轴位置信号识别出是在压缩还是排气。

  (8)氧传感器:

  氧传感器装在排气管,通过检测排气中氧的成份判断混合是浓了还是稀了,控制单元依据氧传感器号的反馈修正喷油量。

  (9)爆震传感器:

  爆震传感器装在发动机缸体,检测发动机的爆震信号,因为点火早了后,会产生爆燃和爆震,控制单元要及时的依据爆震传感器信号来修正点火时间。

  (1)喷油器:喷油器是一个电磁线圈控制的开关,电磁线圈通电时打开喷油,电磁线圈断电时封闭不能喷油;喷油器电磁线圈的通电或断电由控制单元控制;

 

  

  

  (2)点火线圈:点火线圈产生高压电,通过火花塞点燃气缸的混合气;

  (3)怠速控制阀:自动稳定调节发动机的怠速;

  (4)排放控制:

  (5)进气控制:

  (6)故障自诊断:

三 电喷发动机的分类

  提到分类,很多地方会给出很多分类依据和分类结果,把人搞的云里雾里。实际上从发展的角度看,电喷发动机分类有三种:节气门体单点喷射;进气歧管多点喷射和缸内直喷;

  1 节气门体单点喷射:

 

节气门体单点喷射示意图

 

 单点电喷结构、单点电喷喷油器

单点电喷节气门总成

 

  包括两层意义:节气门体喷射和单点喷射;从喷油器的数量看,只有一个喷油器,从喷油位置看,喷油器处于节气门体,向节气门前喷油,结构上和化油器相似;

  2 进气歧管多点喷射:

 

进气歧管多点喷射

 

  也包括两层意义:进气歧管喷射和多点喷射;从喷油器数量看,有多个喷油器,从喷油器位置看,喷油器处于进气歧管,向进气歧管喷油,现在多数的电喷发动机采用进气歧管多点喷射;

  3 缸内直喷:

  如果按前面的定义,应叫燃烧室多点喷射;从喷油器数量看,有多个喷油器,从喷油器位置看,喷油器向燃烧室喷油;

 

喷油器

喷油器的位置图(左为进气管喷射,右为缸内直喷发动机)

 

  进气管喷射指的是喷油器将汽油喷入进气管,在进气管内形成混合气。进气管喷射喷油器的喷油压力低,只有200-300KPa(0.2-0.3MPa)。而缸内直喷发动机指的是喷油器直接将汽油喷入气缸,这种方式喷油器的喷油压较高,可达3-5MPa,喷油器的结构比进气管喷射复杂。现在奥迪A6L的2.0FSI发动机即是缸内直缸发动机。

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