第5章 汽油机燃油供给系统

4.电子控制燃油喷射系统的油量控制
1）基本喷射时间Tp ：依据发动机每个工作循环的进 气量，以及给定的目标空燃比所确定的喷射时间， 通常目标空燃比为理论空燃比。
以速度密度式为例：（三维MAP）：转速和进气管 绝对压力确定吸入的空气质量，从而确定基本燃油 喷射时间。 中间工况点， 可用插值计算。
2）修正系数：取决于 冷却水温、进气温度、 节气门位置等。
1.可燃混合气浓度的参数 1)空燃比 :可燃混合气中空气与燃料的质量之比。 2)过量空气系数：
α=1的混合气为理论混合气，汽油：14.7 α>1的混合气为稀混合气， α<1的混合气为浓混合气。
（1. 什么是空燃比、过量空气系数？）
2.混合气浓度与发动机性能的关系
（可燃混合气成分对汽油机性能有何影响？ 回火、
多点燃油喷射系统将汽油喷射 在热的气门上，促进了燃油的蒸 发，因此混合气浓度控制与化油 器式燃油供给系统有了很大的区别： ①启动工况：由于温度状态低，燃油不易蒸发，导致混合气变稀， 因此需要附加的混合气加浓，过量空气系数约为0.9。 ②暖机工况：当发动机温度低，三元催化装置不能正常工作，采 用比理论混合气稍浓的混合气，以尽快结束暖机。 ③加速工况：为了提高车辆的加速性，采用比理论混合气稍浓的 混合气。 ④满负荷工况：考虑到输出功率的需求，通常采用功率混合气， 有些发动机上满负荷工作时也采用理论混合气，功率需求的满足 通过采用较大排量的发动机来实现。
空气系统
2.燃料系统
燃料系统功用: 泵油、滤清、稳压、喷油
燃料系统分类
(1)缸外喷射(单点和多点)
压差：多点为0.2至0.45MPa；
单点为0.1至0.2MPa；
（2）缸内喷射：应用较少 喷射压力5MPa
来自百度文库
多点喷射
单点喷射
单点喷射和多点喷射
3.控制系统
①功用：根据发动机运转状况确定最佳喷油量。 ②组成：传感器、ECU及执行部件。 a.传感器：信号转换装置，反映发动机运行状态。 b. ECU：信号处理；运算、分析和判断，发出控制命令。 c.执行器: 喷油器等
第五章 汽油机燃料供给系
单位：机械与车辆工程学院 教师：郝利君
第五章 汽油机供给系
第1节 汽油机燃油供给系的功用与组成 第2节 可燃混合气成分与汽油机性能的关系 第3节 现代化油器 第4节 汽油泵及汽油滤清器 第5节 进、排气装置 第6节 汽油喷射式燃油供给系
本章要点：
1. 什么是空燃比、过量空气系数？ 2. 可燃混合气成分对汽油机性能有何影响？ 3. 汽油机不同工况对可燃混合气的浓度有何要求？ 4. 现代化油器包括几种主要的供油装置？ 5.电控汽油喷射系统有何优点？它由哪几个主要系统组成？各
喷油脉宽修正
③暖机加浓： 根据暖机过程中水 温变化， 确定喷 油脉宽修正系数。
二. 电子控制汽油喷射的基本概念
1.电控汽油喷射类型： （1）按照喷油器安装位置分： 单点 (SPI、TBI、CFI)、多点 (MPI) 及缸内直接喷射。
喷射压力：单点 (SPI) 0.1---0.2 MPa 多点 (MPI) 0.2---0.45 MPa 缸内直接喷射 5 MPa
(电控汽油喷射系统基本分类形式有几种？)
化油器利用吸入空气 流的动能实现汽油的雾化。 （1）形成原理； （2）预热装置； （3）功率调节方式； （4）简单化油器特性：
简单化油器特性：
空气流量变化与汽油流量变化不成比例，随节气门 开度增大，汽油流量增长率比空气流量增长率大，可燃 混合气浓度由稀变浓。继续加大节气门开度，这种趋势 逐渐趋于稳定。
4、大负荷加浓装置
a 机械加浓装置
机械加浓装置
在节气门开大至一
定程度时对混合气 进行加浓(一般为距 最大开度约10°转 角时)
4、大负荷加浓装置
b 真空加浓装置 转速越低，真空加浓起
作用的节气门开度越小， 即起作用的时刻越早。
5、加速装置
第四节 电子控制汽油喷射系统 及其可燃混合气的控制
一.概述
(现代化油器包括几种主要的供油装置? )
现代化油器的结构
1、主供油装置
作用：保证从小负荷到 中等负荷，混合气的浓度由 浓变稀(α＝0.9～1.1)，供 给最经济的混合气。
2、怠速装置：
怠速装置供给α值约为0.6～0.8的浓混合气。
3.启动装置
冷车启动时，供给α值约α为0.2～0.6的浓混合气。
燃油喷射系统的发展
2. 电控燃油喷射特点
• 空燃比控制精度高。 • 燃油雾化好，混合均匀； • 取消喉口，充气效率提高，动力性改善；功率提高5～10%； • 节油和排气净化效果好。与化油器比，燃油消耗低5～15%，
排污减少20%。 • 安装适应性好，给汽油机的总体设计带来更大的灵活性。
（电控汽油喷射系统有何优点？）
工况下都能精确地计量燃油，而且在整个使用期内可以保持
高精度和高稳定性。
• 同时，对发动机各种运行工况，实现最佳空燃比控制，达到
良好的节油和排气净化效果。
燃油喷射系统的发展
1930年，航空发动机，高性赛车上安装。安装适应性 好，给汽油机的总体设计带来更大的灵活性
1957年，奔驰在四冲程发动机上首先采用； 1958年奔驰200SE采用进气管喷射系统，分组喷射。
1.电控汽油喷射类型：
（2）按喷射量（或喷射时间）控制方法分： a.连续喷射： 压差一定，控制燃料流通截面积大小。 仅限于进气管喷射。 b.间断喷射： 在发动机工作循环的某一段或几段时间内进行， 压差一定，控制喷射持续时间。适用于所有电喷系统。
(a) 同时喷射 (b) 顺序喷射 (c) 分组喷射
燃油喷射方式：
发动机电子控制系统
发动机电子控制ECU
发动机电子控制ECU
发动机电子控制系统部件
汽油机电喷系统部件
4.电子控制燃油喷射系统的油量控制
喷油时间控制 喷油脉宽：Ti = Tp×Fc + Tv
式中： Tp——基本喷射时间；Fc——修正系数； Tv—— 电压修正系数；
根据进气量确定了基本喷射时间之后，还需按照工况变化 对其进行修正，从而满足各工况对空燃比的特定要求。这些 修正包括： ①启动加浓；②启动后加浓；③暖机加浓；④大负荷加浓； ⑤加减速时的燃料修正系数；⑥怠速稳定性修正； ⑦空燃比反馈修正(用于闭环控制系统) ； ⑧怠速后加浓修正系数(保证平稳起步)； ⑨蓄电池电压修正——无效喷射时间修正。喷油器针阀的开启 和落座速度与蓄电池电压有关，必须采取修正措施。 ⑩断油控制：超速断油、汽车超速行驶断油和减速断油。
1. 电控燃油喷射系统发展概述：
• 化油器缺陷：
•
由真空度对燃油进行计量，空燃比控制精度差，燃油雾化
质量差；且对大气温度和发动机磨损状况敏感，无法满足空
燃比高精度控制的要求。
节能环保的要求：
• 燃油经济法规和排放法规的要求越来越严格，机械式化油器
难以胜任，电子控制燃油喷射技术是有效途径之一。
• 采用电子控制燃油喷射技术使空气和燃油分开测量，在各种
(a)同时喷射:
同时双次喷射 同时喷射正时图:
同时喷射 控制电路：
（b）分组同时喷射：
需要汽缸判别信号
（c）顺序喷射
1）顺序喷射 控制电路：
2）顺序喷射 控制时序：
2. 控制方式
a.开环控制：根据发动机试验结果，按事先设定控制规律工作, 只受发动机运行工况参数影响。
b.闭环控制：根据控制结果反馈修正控制，如空燃比修正。 闭环控制好处：与三元催化器配合，降低有害气体的排放。 闭环控制工况：常用工况，空燃比在14.7附近。
3）空燃比A/F与排放物关系
混合气浓度与汽油机排放的关系：
二、车用汽油机各工况对混合气浓度的要求
汽车的行驶状态变化频繁，牵引力及行驶速度 经常要发生变化。起步、加速、匀速行驶，从高速行 驶突然降至怠速，因此，作为其动力装置的车用汽油 机，运行工况也比较复杂，并需随车辆行驶状态变化 的需要做频繁的转换。
车用汽油机在不同的运行工况下对混合气的浓 度有不同的要求。
由于化油器式燃油供给系统和电子控制汽油喷 射式燃油供给系统混合气调节原理的不同，以下就这 两种供油系统分别介绍。
第三节 化油器式燃油供给系统可燃混合气的控制
1.简单化油器工作原理
混合气形成时间很短， 约0.01～0.02ｓ，必须先 将燃料雾化成微小的油滴， 使蒸发面积增加。
喷油脉宽修正
蓄电池电压修正——无效喷射时间修正
喷油器喷油过程
T0 ---开阀时间； TC，为关阀时间 T0 - TC，无效喷射时间。
喷油脉宽修正
①起动喷油控制：转速波动大，根据冷却水温查基 本喷射时间, 再进行进气温度和蓄电池电压修正。
起动喷油控制
喷油脉宽修正
② 启动后修正：加浓修正系数初值由水温确定，然 后以一固定速度下降，逐步达到正常。
而起动、暖 机、加速、 大负荷等开 环控制。
（ 7.什么是空 燃比闭环控制？ 为什么采用闭 环控制？）
空燃比控制目标
包括理论空燃比控制和稀薄燃烧。 （1）理论空燃比控制，目的使三元催化器净化率最高。
（2）稀薄燃烧控制，目的降低燃油消耗率及NOx。丰田稀 燃发动机及三菱缸内喷射发动机GDI。
3．电控汽油机各工况混合气浓度控制目标：
化油器特性比较
必须在简单化油器上，采用一系列校正混合气浓度的装置。
三、现代化油器的结构及工作原理
在现代化油器上，采用了一系列能自动校正混合气浓度的装 置，包括 ：
主供油装置 怠速装置 启动装置 加速装置 加浓装置 以保证车用汽油机各种工况下都能供给适当浓度的可燃 混合气，提高发动机的经济性和动力性。
⑤其他工况：除上述工况以外，为使三元催化转化器的工作效 率最高，均采用理论空燃比的闭环控制。
4.空气量的检测方式
（1）直接测量法——质量或体积式空气流量计。 （2）间接测量法：测量与进气量有关参数，方法有两种：
a.速度密度方式：利用转速和进气管绝对压力。 b.节流速度方式：利用节流阀开度和转速，响应性好。 直接测量法——质量式或体积式空气流量计
a.质量流量检测方式：
b.体积流量检测方式
BOSCH公司L型电控汽油喷射系统
4.空气量的检测方式
间接测量法:
(1)速度密度方式: 利用转速和进气管绝对压力
Ps、Ts 进气压力及温度 (2)节流速度方式: 利用节气门开度和转速
BOSCH公司D型电控汽油喷射系统
三、电子控制汽油喷射系统组成及工作原理 空气系统 燃油系统 控制系统
第一节 汽油机燃油供给系的功用与组成 一、功用: ①根据各工况需要供给可燃气； ②排出废气。 二、类型：1.化油器式；2. 燃油喷射式
缸内直接喷射(GDI)与进气道喷射(PFI)
化油器式系统
化油器式系统组成： ①燃油供给； ②燃油计量及混合气形成：化油器； ③进、排气系统：
第二节 可燃混合气成分与汽油机性能的关系
2.化油器式发动机各工况对混合气浓度的要求
①起动:流速低，温度低，雾化差，α约为0.2～0.6。 ②怠速：流速低，缸内新气少，废气稀释，α为0.4～0.6。 ③小负荷：缸内进气增加，废气稀释仍较大，α为0.7～0.9。 ④中等负荷:常用的工况，考虑经济性、排放，α为0.9～1.1。 ⑤大负荷及全负荷: 追求动力性，功率混合气，α为0.85～0.95。 ⑥加速: 保证动力性要求，供给功率混合气，α约为0.85～0.95。
1.空气系统
（1）组成： 空气滤清器、空气流量计或进气压力传感器、 节气门体、进气总管、进气歧管。 （2）功用：控制并测量空气量。
a. 空气量控制: 主调节：节流阀 辅助调节：空气阀或怠速执行器。
b. 测量：空气流量计或进气管绝对压力传感器。
（电控汽油喷射系统由哪几个系统组成？各系统的功用如何？ ）
放炮原因是什么？ ）
1) 着火极限： α＝0.4～ 1.4，相应 5.88<A/F<20.58 2）混合气浓度与汽油机动力性、经济性的关系：
经济空燃比A/F: 16～18，燃烧较完全， 燃油消耗率最低。 但混合气过稀，燃烧过慢， 易回火。
功率空燃比A/F: 12～13，燃烧速度快，
动力性最好。但混合气过浓， 后燃增加，易产生排气噪声。
系统的功用如何？ 6.电控汽油喷射系统基本分类形式有几种？ 7.电控汽油喷射系统中空燃比是如何检测的？ 8. 什么是空燃比闭环控制？电喷发动机闭环控制中空燃比的
目标值是多少？为什么要采用闭环控制？ 9.为什么在电喷系统中要有压力调节器？ 10.电子控制汽油喷射系统的节气门在启动和怠速工况处于什
么状态?在这两种工况下汽油机的进气量是如何控制的？