汽车电喷系统与化油器的结构及工作原理

阜阳职业技术学院FuyangV ocational Technical College
毕业论文
专业：汽车检测与维修
班级学号：09级（2）班-091090225
学生姓名：王辉
指导教师：贾雪
二O一二年六月
阜阳职业技术学院毕业论文
普通化油器与电喷系统的优缺点
The regular carburetor and the advantages and disadvantages of EFI system
专业班级：09级汽检（2）班
学生姓名：王辉
指导教师：贾雪
系别：机电系
2012年6月
摘要
随着生产力水平的提高，科学技术的发展使人类走向文明，同样随着工业技术的发展与进步，汽车的运用技术也在不断改进，众所周知汽车在人们的生活中扮演着重要的角色，其对于环境的影响也越来越大，因此现在对汽车各个性能指标的要求越来越高。

工业技术以及经济的发展使燃油的价格也在上涨所以汽车的使用经济性、动力性被消费者所关注，而燃油喷射系统直接关系着汽车的动力性、经济性、环保性。

所以了解燃油喷射系统的结构及工作原理，对于燃油喷射系统的改进及故障诊、排除有很大帮助。

这样才能使汽车的各个性能指标达到最佳满足人们对汽车的需求。

关键词：燃油喷射系统工作原理及结构组成故障诊断及排除
Summary
With improved productivity, scientific and technological development to human civilization, the same as the development and progress of industrial technology, automotive technology is the use of continuous improvement in people's lives vehicles known to play an important role in the for environment is also growing, so now the car all performance indicators have become increasingly demanding. Industrial technology and economic development of the fuel prices are rising so the use of economy cars, power is of concern to consumers, and the fuel injection system is directly related to vehicle power, economy, environmental protection. Therefore, understanding the structure and the fuel injection system works, the fuel injection system for the improvement and fault diagnosis, rule out the possibility of great help. So as to enable all vehicles to achieve the best performance of the car to meet people's needs.
Key words: fuel injection system working principle and structure of fault diagnosis and rule out the composition
电喷与普通化油器的优劣研究
目录
摘要 (3)
引言 (6)
第一章概述 (7)
1．1 燃油喷射系统的发展 (7)
1.2燃油喷射系统对发动机性能指标的影响 (8)
第二章普通化油器 (9)
2．1 普通化油器的的组成及工作原理 (9)
2.2可燃混合气对发动机的影响 (10)
2.3发动机各个工况对混合气的要求 (14)
2．4 普通化油器的故障诊断及排除 (17)
第三章电控燃油喷射系统 (18)
3.1 电控系统的综述 (18)
3.1.1电喷系统的新概念 (18)
3.1.2电喷系统的优缺点 (18)
3.2电控燃油系统的组成及工作原理 (19)
3.2.1空气供给系 (20)
3.2.2燃油供给系 (21)
3.2.3电子控制系统 (22)
3．3 电控燃油喷射系统的故障诊断和排除及注意事项 (23)
结论 (24)
参考文献 (25)
致谢 (26)
引言
时代的进步推动着各个行业的进步，汽车作为当今人的代步工具以及身份的象征发展也是非常迅速，如今汽车已经家庭化在人们的生活当中扮演着一个重要的角色，同样随着其发展有些不可避免的问题也就随之而来，怎样使汽车能够以最佳工作状态来提高人民的生活效率保障消费者的经济效益，这就要求汽车性能以最佳的质量来为人民服务和汽车维修行业的较高工作效率来实现汽车的最佳工作状态来完成人民的生活各个方面对汽车的需要。

汽车燃油喷射系统是发动机的重要组成部分，它直接关系着汽车的经济性、动力性、并且对人类生存环境也有一定的影响。

所以对于汽车维修行业的专业人员来说了解和掌握汽车燃油喷射系统的工作原理及其各个主要元件工作情况就很重要了。

第一章概述
1．1燃油喷射系统的发展
上个世纪60年代，汽车用燃油输送系统绝大部分是采用结构简单的化油器，随着汽车工业的高速发展，世界上汽车的保有量在60年代有了急剧的增长，由于传统化油器混合气调节不精确，汽车尾气排放含量过高〔C O、H C、N O化合物〕，对大气的环境污染日益严重，是造成全球气候变暖，产生温室效应的一个重要因素。

为此各个国家都提出了限制汽车排放的法规。

同时随着电子技术的不断进步，尤其是晶体管〔二极管、三极管〕、集成电路的飞速发展，为汽车电控燃油喷射技术奠定了基础
汽车燃油喷射系统作为发动机的燃油输送系统，经历了两次阶段性的发展历程：从机械式燃油喷射系统向电控燃油喷射系统的变革。

机械式存在结构复杂，价格昂贵，故障率及维修成本高，油耗大、混合气控制精度低等缺点，汽车工程师们在80年代开发了电控燃油喷射系统。

汽车上传统的化油器诸如易发生气阻，结冰、节气门响应不灵敏等现象，在多缸发动机中供油不匀，引起工作不稳、不利于大功率发动机的设计。

为了弥补这些缺陷，早在上个世纪三十年代，燃油喷射系统已经在航空发动机的研发中作为对象，经过十多年的深入研发，在1945年二战面临结束的晚期，喷射系统开始应用于军用战斗机。

电控燃油喷射系统发展路程非常崎岖。

经过最早世界上各个汽车公司的一个一个阶段的发展，1967年德国B O S C H公司研制成D型电子控制燃油喷射系统，随后又开发了L型电子控制喷射系统，后来这些技术不断改进、完善。

到1979年，发动机电子控制技术已达到相当高的程度。

电控燃油喷射系统〔E l e c t r o n i c F u e l I n j e c t i o n简称E F I〕就是用计算机控制燃油供应量的装置。

电控燃油喷射系统中的计算机综合各种不同的传感器送
来的信息作出判断，控制喷
油器以一定的压力，正确迅
速的把燃油喷射到发动机的
进气歧管里，与吸入的空气
混合后进入发动机的气缸，
配合电子控制点火器在最佳
时刻点燃可燃混合气。

1．2 燃油喷射系统对发动机性能指标的影响
在今天人们的生活中汽车已经越来越普及人们的生活，人们对它的要求也越来越高，特别是动力性、经济性，还有关系人们生存环境的环保性。

汽车是一种高效率的运输工具，运输效率之高低在很大程度上取决于汽车的动力性。

所以，动力性是汽车各种性能的中最基本、最重要的性能。

动力性代表了汽车可发挥的极限能力。

燃油喷射系统在对发动机的供油当中,要做到供油准确，还有要达到最佳的空燃比，这直接关系着发动机的动力性。

首先从燃油喷射系统中的电控燃油喷射系统介绍对发动机性能指标的影响。

电控燃油喷射系统已经经历了很长的发展，现在的电控燃油喷射系统是通过各种传感器的信号输入电脑，再经过电脑计算后按照设定的控制程序，通过各种执行器控制喷油量、进气量、点火提前角和达到最佳空燃比等控制发动机以良好的状态运行。

此外，电控燃油喷射系统还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能。

能够满足发动机特殊工况对混合气的要求，使发动机获得良好的燃料经济性和环保性，提高了汽车的使用性能。

电控燃油喷射系统对于对发动机的废气排放有重要影响。

当监测的废气排放装置的传感器检测到混合气燃烧不完全，混合气过稀，或者混合气过浓不能达到最佳的空燃比。

就会造成废气中的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物的含量就会增加。

此时电控燃油喷射系统中的控制程序就要做出调整达到最佳空燃比，这样就减少了废弃物的排放保护了环境。

普通化油器就没有电控燃油喷射系统这样结构复杂，普通化油器就单一的让汽油气化，以一定的空燃比形成混合气，通过产生吸力将燃油从浮子室吸出，并将其雾化。

所以燃油雾化效果不佳，这样混合气就燃烧不充分，废弃物排放的含量就会增加就会加重环境的污染，混合气燃烧不充分就不能发挥汽车性能的最佳值，也会造成燃料的浪费，对汽车动力性，经济性，都有影响。

第二章普通化油器
2．1化油器的组成及工作原理
化油器可分为简单化油器和复杂化油器。

化油器还可以分为下吸式，和上吸式。

化油器从节气门上还可分为转动时和升降式，下面介绍一种简单的化油器。

如图所示：
所有化油器都是在大气压力的基本原理下工作的。

通过改变引擎喝哦化油器的大气压，我们能够改变压力并使燃料和空气通过化油器流动。

在化油器里面是一段喉管。

喉管是在化油器里面迫使空气加速通过增加压力差。

化油器还需要其他系统包括主油系，怠速系统、加浓
系统、加速系统和起动系统。

主油系是化油器的主要供油系统，常用的主油系校正
方法有三种：一用渗入空气补偿，二用油针改变主量孔面
积，三同时改变喉口主量孔的面积。

其中以第一种方法应
用比较普遍，空气补偿方法是在主量孔与喷口之间，加入
主空气量孔和泡沫管。

由此渗入空气，以降低主量孔处的
真空度。

从而控制燃油的流量可得到说需要的混合气成
分。

为使混合气成分稳定，浮子室有与大气相通的通孔。

用浮子控制进油针阀使浮子室中燃油的高度保持稳定，通
常液面比喷口低5～6毫米，以防止内燃机倾斜时燃油溢
出。

喷管的形状和尺寸决定空气流速和真空度，从而影响
内燃机的充气量。

怠速系统；怠速时节气门近于关闭，喉口处的真空度
不能将燃油吸出和雾化。

因此在节气门后设有一怠速喷口
利用此处的真空吸出燃油。

为了保证怠速系统工作顺利地
过渡到主油系工作，在怠速喷口与喉管之间的怠速油路上
还设有过度喷口。

加浓系统；为了满足最大要求，当节气门接近全开时
要求得到最大功率，这时省油器的阀门打开让油量孔多进
入一些燃油从而得到最大功率。

起动系统；发动机在起动时转速很低，温度也很低燃
油的雾化和气化都很差，因此需要供给更浓的混合气以保
证内燃机的起动燃烧。

2.2可燃混合气成份对发动机的影响
1. 混合气成分表示方法：可燃混合气的成分对于发动机的动力
性、经济性和排放都有很大的影响。

可燃混合气的成分表示方法有两种：欧美各国及日本用空燃比（空气和燃料的质量比）来表示；理论空燃比
中国及苏联用过量空气系数来表示，Φa=；
2. 成分对性能的影响：混合气的成分对发动机的性能影响是通过
实验来显示的。

试验时，保持发动机的转速不变，油门全开，这样就可以保证流经化油器的空气量保持一定的值。

此时，只需要改变的量孔的尺寸
就可以得到过量空气系数不同的混合气。

分别以不同的过量空气系数Φa （即不同的浓度）的混合气供入发动机，并测出相应的发动机功率和燃油消耗率。

这样就可以分析出混合气成分对发动机性能的影响。

Φa=1时（空燃比=14.7:1）：这个时候化油器提供的是理论空燃比的混合气，从理论上来讲空气中含有的氧气能够刚好完全满足汽油燃烧的需要。

但实际上，由于时间和空间的限制，汽油蒸汽和微粒不可能及时地与空气绝对均匀地混合。

因此，即使Φa=1,混合气不可能完全燃烧，要使混合气能够完全燃烧，必须使空气的含量增加，成为稀混合气。

Φa>1时：如图，这款发动机在Φa=1.11时（空燃比=16.3:1），燃油消耗率最低，燃油最经济，此混合气称为经济混合气。

这种混合气有富余的氧气，整好使汽油完全燃烧。

试验证明，不同的汽油机相应的燃油消耗率最低值时，混合气的成分不同，大体在Φa=（1.05—1.15）.如果混合气过稀（大于经济混合气的配比），虽然混合气中的汽油能够保证完全燃烧，但是由于过稀的混合气燃烧速率降低，很大一部分的混合气的燃烧是发生在活塞向下止点移动，汽缸容积迅速扩大的过程中，这部分混合气燃烧产
生的热量转变为机械功的相对较少，而是通过汽缸壁面向外散失的能量增多，使发动机的动力性、经济性都相应变坏。

如果混合气严重过稀，燃烧过程还有可能持续到下一个循环的进气行程，进气门打开以后，残存在燃烧室内的火焰会把进气管内的混合气点燃，造成进气管回火，产生拍击声；另外过稀的混合气，单位体积内汽油含量少，燃烧以后放出的热量少，造成发动机的功率下降。

实际上，当混合气稀到Φa=（1.3—1.4）,相应的空燃比在（19--21）程度的时候，燃料分子之间的间距将增大到火焰不能传播的程度，此时发动机工作就不稳定，甚至缺火。

此Φa值称为过量空气系数的传播下限。

Φa<1时：从这个图中还可以看出来，在节气门全开，发动机转速一定的情况下，该发动机在过量空气系数为Φa=0.88（空燃比=13）时输出的功率最大，此混合气称为功率混合气，对于不同的汽油发动机来说，混合气的过量空气系数Φa=0.85-0.95（空燃比=12.5-14）的混合气中，汽油分子相对比较多，混合气的燃烧速度相对较快，热损失小。

如果其他的条件相同，用这种成分的混合气的汽油机所输出的功率将是最大的。

但是因为这个时候的空气含量不足，必将造成一部分汽油的不完全燃烧，因而发动机的经济性较差。

如果混合气过浓，比如Φa<功率混合气的系数0.88，这个时候混合气比较浓，燃烧速度也比较低，燃烧很不完全，汽缸中将产生大量的一氧化碳甚至还有游离的碳粒，造成汽缸盖、活塞顶、气门和火花塞积碳，排气管冒黑烟，污染严重。

废气中的一氧化碳还有可能再排气管中被高温燃气点燃，发生排气管“放炮”现象。

另外由于燃烧速度低，有效功率将减小，
燃油消耗率将增高。

当混合气浓到Φa=0.4-0.5(空燃比=5.88-7.35)左右时，混合气中严重缺氧，也将使火焰不能传播。

此混合气称为过量空气系数的火焰传播上限。

以上分析建立在了一定的特性条件下，但是反应出了事物的普遍规律。

对于结构一定的化油器，对应于发动机的某一种特定的工况，只有一种过量空气系数的混合气提供，设置的这个浓度的混合气成分到底是照顾发动机功率的要求，还是照顾发动机经济性的要求，是要根据发动机的不同工况要求来定的。

同样也存在着过量空气系数的火焰传播上限（能够燃烧的混合气浓度上限）、功率混合气、理论混合气、经济混合气、过量空气系数的火焰传播下限（能够燃烧的混合气浓度下限）等等。

2.3发动机各个工况对混合气成份的要求
1.稳定工况对混合气成分的要求
发动机的稳定工况是指发动机已经完成预热，进入正常的工作状态，并且在一定的时间内没有转速和负荷的突然变化。

稳定工况按照节气门开度的大小可以分为怠速和小负荷、中负荷、大负荷和全负荷三个工况。

（1）怠速和小负荷。

怠速是指发动机对外没有功率输出，此时燃料燃烧以后所做的功用来满足克服发动机内部的阻力，使发动机保持在最
低稳定转速下运转。

这个时候，节气门的开度几乎为零，接近关闭
的位置。

发动机工作时，吸入的混合气的量极少，喉管的真空度很
小，从主喷口喷出来的油也是几乎没有，空气比较多。

不但吸入到
汽缸内的混合气量少而且，燃油雾化蒸发也不良。

此外，由于此时
发动机一直在运转，节气门几乎关闭没有空气进入，吸气过程造成
进气管产生负压，如果当进气门开启时，汽缸内的废气的压力大于
了进气管的压力，废气就会膨胀进入到进气管，和新鲜的混合气混
合后再进入到汽缸，因此吸入到汽缸中的混合气中废气含量比较
大，再加上燃烧室内的残余废气致使废气的比例增大。

为了保证这
种品质不佳并且被废气稀释过的混合气能够燃烧，保证发动机的怠
速运转，必须提供较浓的混合气。

此时过量空气系数在0.6-0.8左
右（空燃比在9-12）。

实际的化油器什么机构实现？进气门略开大，转入小负荷工况时，新鲜混合气的品质逐渐改善，废气对混合气的
稀释作用也在减弱。

（2）中负荷工况：摩托车发动机大部分时间在中等负荷工况下运转，这个时候，节气门有足够的开度，废气的稀释作用可以忽略不计，这个时候燃油的经济性要求是主要的，化油器应该供给相应于燃油消耗率最小的Φa的混合气。

（3）大负荷和全负荷工况：当摩托车需要克服比较大的阻力时（比如上坡或者比较艰难的路上），需要供给发动机更大的功率，这个时候节气门全开，发动机在全负荷下工作，化油器供给相应于最大功率的浓的混合气（Φa=0.85-0.95），在到达全负荷之前的大负荷范围内，化油器供给的混合气应该从满足经济性为主转化到满足动力性为主。

2. 过渡工况对混合气成分的要求
发动机的过渡工况可以分为冷启动、暖机、加速等三种。

（1）冷启动。

发动机在外力下启动时，发动机的转速非常低，化油器中空气的流动速度非常低，不能使汽油良好的雾化，其大部分将呈现较大的油粒状态，尤其是在环境温度比较低的状态下起动，这种油粒附在进气管璧上，不能随着空气流动，造成混合气过稀，以致无法燃烧。

因此要求化油器供给过量的汽油，以保证进入汽缸中的混合气中有足够的汽油蒸汽，使发动机顺利起动。

结构上怎么实现的？
（2）暖机。

冷启动后，发动机开始持续运转，发动机温度逐渐上升（暖机）直到正常值，发动机进行稳定的怠速运转为止。

随着温度的不
断升高，化油器提供的混合气应该从起动时的很浓的状态，浓度逐
渐减小到稳定怠速时所要求的值。

（3）加速。

发动机的加速时指节气门开度突然增大的过程，以期获得较大的功率。

但是这个时候液体燃料的惯性远远大于空气的惯性，其
燃料流量的增长远低于空气流量的增长，反而使混合气过稀。

而且
在节气门急开的时候，进气量突然增大，进气管内压力骤然升高，冷空气来不及预热，使进气管内温度降低。

这种条件不利于混合气
中燃油的蒸发，反而使得燃油的蒸发量减少，如果没有额外的燃油
添加进去，混合气会变稀。

这不但达不到摩托车加速的目的，反而
有可能使得摩托车熄火。

为了改善发动机的加速性能，在摩托车突
然加速时，化油器应该提供额外的燃油，以便及时将混合气加浓到
足够的浓度。

综上所述，在小负荷和中负荷工况下，随着负荷的增加，要求化油器供给有较浓逐渐变稀的混合气，并逐渐接近最低燃油消耗
率曲线。

当进入到大负荷工况直到全负荷工况范围内，又要求化油
器提供的混合气由稀到浓，最后加浓到保证发动机发出最大功率，有靠近最低油耗曲线转到靠近最大功率曲线。

2．4化油器常见的故障诊断及排除
常见故障1：化油器浮子室内无燃油
化油器进油到堵塞；分析及排除步骤如下：
打开化油器浮子室检查在浮子室下落时是否带动油针阀随之下落。

如果没有下落可判断针阀与针阀座粘结引起进油道堵塞，此故障一般为汽油胶质凝结。

可采用酒精或丙酮清洗。

取下浮子和针阀从化油器进油管处接入汽油观察汽油从阀座流出的情况，如无汽油流出则为油路堵塞。

可用压缩空气从进油管处吹入处理。

另外，油路堵塞表明大量杂质进入化油器内，此时需要对燃油滤清器进行清洗检查。

⑵化油器与发动机进气管连接垫片或胶圈损坏
连接垫片或胶圈损坏会出现漏气现象，额外空气进入发动机，使怠速状态下供油偏稀，导致怠速不稳现象
分析及排除；直接更换连接垫片或胶圈即可。

第三章电控燃油喷射系统
3.1电喷系统综述
3.1.1 电喷系统的新概念
电喷系统的实质就是一种新型的汽油供给系统。

化油器利用空气流动时在节气门上方的喉管处产生负压，将浮子室的汽油连续吸出，经过雾化后输送给发动机，汽油喷施系统则是通过采用大量的传感器受各种工况，根据直接或间接检测的进气信号，经过计算机判断和处理，计算出燃烧时所需的汽油量，然后将加一定压力的汽油经喷油器喷出，供发动机使用。

3.1.2 电喷系统的优缺点
电控发动机系统取消了化油器供油系统中的喉管，喷油位置在节气门的下方或缸内，有计算机控制喷油器的精准喷射量。

与化油器式发动机比，电喷系统有以下优点：
1)提高了发动机的充气系数，从而提高了发动机的输出功率和扭矩。

这是因为电喷系统当中没有了喉管，减少了进气压力损失；汽油喷射是在进气歧管附近，只有通过进气歧管，这样可以增加进气歧管的直径，增加进气歧管的惯性作用，提高进气效率。

2）根据发动机负荷的变化，精准控制混合气的空燃比，适应各种工况，使燃烧更充分，降低油耗，减少排气污染，而且响应速度快。

3）可均匀分配到各缸燃油，减少了爆震现象，提高了发动机工作的稳定性，同时也降低了废气排放和噪声污染。

4）提高了汽车的使用性能。

在寒冷的冬季，化油器主喷油管易结冰上冻，而电喷系统没有结冰上冻现象，所以提高了冷启动性能。

另外电喷系统提供的是高压供油，喷出的气雾滴较小，能与空气同时进入燃烧室混合，因而响应速度快，加速性能好。

电喷系统与传统系统相比可以使油耗降低5%-15%，废气排放量减
少20%左右发动机功率提高5%-10%。

电控系统无论从燃油经济性发动
机动力性，还是排气和噪声等方面都具有传统系统无法比拟的优越性。

电喷发动机系统的缺点就是在于价格偏高，维修要求高。

3.2 电控燃油喷射系统的结构及工作原理
电控燃油喷射系统经历了很长一段时间的发展了，如
今呈现多种类型的电控燃油喷射系统。

下面就以桑塔纳2000G L I上的D型电控燃油喷射系统进行讲解。

如图所
示：
1电控单元2节气门位置传感器3怠速旁通阀4空气压力传感
器5燃油滤清器6爆震传感器7空气温度传感器8油压调节器
9喷油器10氧传感器11点火线圈12水温传感器13分电器14
电动燃油泵15空气滤清器
按其部件功用来看，电喷系统的组成主要有：空气供给系统（气路）、燃油供给系统（油路）和电子控制系统（电路）三大部分。