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汽油电控燃油喷射系统组成及类型

【摘要】:电控燃油喷射系统一般由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统3 个部分组成。图3.1单点汽油喷射和多点汽油喷射示意图1)单点汽油喷射系统在节气门体上安装一个或两个喷油器,向进气管中喷油,汽油和空气在进气管中形成可燃混合气,在进气行程时混合气被吸入汽缸。多点喷射是目前最普遍的喷射系统。按喷油器的喷射位置分类电控燃油喷射系统按喷油器的喷射位置分,可分为内缸直喷和外缸喷射。图3.3燃油喷射系统分类图

电控燃油喷射系统一般由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统3 个部分组成。

空气供给系统的功用是根据发动机的工况提供适量的空气,并根据电控单元的指令完成空气量的调节。空气供给系统主要由空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、进气歧管、辅助空气阀及空气滤清器等组成。

燃油供给系统是根据电控单元的驱动信号,以恒定的压差将一定数量的汽油喷入进气管。燃油供给系统主要由油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油压力调节器、燃油分配管、喷油器等组成。

电控系统由电控单元、传感器、执行器等组成,其主要功能是采集发动机的工况信号,计算确定最佳的喷油量、喷油时刻以及点火时刻,电控系统还具有故障诊断功能,可保存故障代码,并通过故障指示灯输出故障代码。

(1)按汽油喷油数量分类

电控燃油喷射系统按汽油喷油数量分,可分为单点汽油喷射系统(SPI)和多点汽油喷射系统(MPI),如图3.1 所示。

图3.1 单点汽油喷射和多点汽油喷射示意图

1)单点汽油喷射系统

在节气门体上安装一个或两个喷油器,向进气管中喷油,汽油和空气在进气管中形成可燃混合气,在进气行程时混合气被吸入汽缸。该系统虽然能够提高空燃比的控制精度,但各缸混合气分配不均匀的问题仍然没有解决,因此已逐步被淘汰。

2)多点汽油喷射系统

在每一个汽缸的进气门附近装有一个喷油器,多点喷射系统(Multi Point Injection,MPI)是在每缸进气口处装有一个喷油器,由电控单元(ECU)控制进行分缸单独喷射或分组喷射,汽油直接喷射到各缸的进气门前方,再与空气一起进入汽缸形成混合气。多点喷射又称为多气门喷射(MPI)或顺序燃油喷射(SFI)或单独燃油喷射(IFI)。由于多点喷射系统是直接向进气门前方喷射,因此,多点喷射属于在气流的后段将燃油喷入气流,属于后段喷射。多点喷射是目前最普遍的喷射系统。

(2)按汽油喷射方式分类

电控燃油喷射系统按汽油喷射方式分,可分为连续喷射系统和间歇喷射系统。

1)连续喷射系统

在发动机运转期间连续不断地喷油,这种方式多用于机械控制式和机电结合式汽油喷射系统中。

2)间歇喷射系统

在发动机运转期间间断喷油,喷油量的多少取决于喷油器开启时间的长短。

(3)按喷射装置的控制方式分类

电控燃油喷射系统按喷射装置的控制方式分,可分为机械控制式(K 型)和电子控制式(EFI)喷射系统。其中,电子控制式空气流量计和各种传感器,检测发动机的运行状态,控制单元对这些信号进行分析、计算、比较、判断后发出喷油脉冲和点火正时指令。

(4)按空气量的检测方式分类

电控燃油喷射系统按空气量的检测方式分,可分为两大类:进气管绝对压力传感器式和空气流量传感器式。空气流量传感器式又可分为体积流量型和质量流量型两类。体积流量型有叶片式和卡门旋涡式两种,质量流量型包括热线式和热膜式空气质量流量计。

(5)按喷油器的喷射位置分类

电控燃油喷射系统按喷油器的喷射位置分,可分为内缸直喷和外缸喷射。内缸直喷指喷油器将汽油直接喷射到汽缸燃烧室内,因此需要较高的喷射压力(0.3~0.4 MPa);该喷射方式是将喷油器安装在缸盖上直接向缸内喷油。因此,要求喷油器阀体能承受燃气产生的高温高压。另外,发动机设计时需保留喷油器发生的安全位置。缸内喷射是近几年来燃油喷射技术的发展趋势之一。缸外喷射是指进气支管或进气门前喷射。

(6)按有无反馈信号分类

1)开环控制系统(无氧传感器)

开环控制系统是将通过实验确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入计算机,在发动机工作时。计算机根据系统中各传感器的输入信号,判断自身所处的运行工况,并计算出最佳喷油量。通过对喷油器喷射时间的控制,来控制混合气的浓度,使发动机优化运行。

开环控制系统按预先设定在计算机中的控制规律工作,只受发动机运行工况参数变化的控制,简单易行,但其精度直接依赖所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度。喷油器及发动机的产品性能存在差异,或由于磨损等引起性能参数变化时,就不能使混合气准确地保持在预定的浓度(空燃比)上。因此,开环控制系统对发动机及控制系统各组成部分的精度要求高,抗干扰能力差,当使用工况超出预定范围时,不能实现最佳控制。

2)闭环控制系统(有氧传感器)

在闭环控制系统中,发动机排气管上加装了氧传感器,根据排气中含氧量的变化,判断实际进入汽缸的混合气空燃比,再通过计算机与设定的目标空燃比值进行比较,并根据误差修正喷油器喷油量,使空燃比保持在设定的目标值附近。

闭环控制系统可达到较高的空燃比控制精度,并可消除产品差异和磨损等引起的性能变化,工作稳定性好,抗干扰能力强,但是,为了使排气净化达到最佳效果,只能运行在理论空燃比14.7∶1 附近。对启动、暖机、加速、怠速、满负荷等特殊工况,仍须采用开环控制,使喷油器按预先设定的加浓混合气配比工作,以满足发动机特殊工况的工作要求。因此,目前普遍采用开环和闭环相结合的控制方案。缸内喷射示意图如图3.2 所示。

图3.2 缸内喷射示意图

燃油喷射系统分类图,如图3.3 所示。

图3.3 燃油喷射系统分类图