论文关于电喷发动机研究.doc

一、 汽油喷射系统的发展汽油喷射系统在20世纪30年代始用于军用飞机发动机上，最早装用同喷射系统的汽车出现在1954年的汽车展览会上，是德国奔驰公司生产的奔驰300SL汽车，该车装用的机械式汽油喷射系统与柴油机供给系统相同，利用柱塞泵和喷油器直接向气缸内喷油，此后改进为向进气管喷油机械式汽油喷射系统采用连续喷射方式，即在发动机工作中，喷油器连续不断地将汽油喷入进气管机械式汽油喷射系统简称为“K型”汽油喷射系统，“K”德语连续的第一个字母K型汽油喷射系统是利用机械方式控制汽油喷射量在20世纪60年代之前，化油器在汽油机供给系统中占主导地位，仅在国外生产的赛车和豪华型轿车上采用K型汽油喷射系统；20世纪80年代末期，我国一汽集团引进德国大众技术生产的奥迪100五缸和门缸发动机仍选装K型汽油喷射系统20世纪60年代，随着汽车数量的日益增多，在汽车发达国家相继制定了严格的排放法规，以限制汽车排放污染的数量；20世纪70年代，受能源危机的影响，迫使各国纷纷定汽车燃油经济性法规；在这一背景下，汽油喷射技术也得到了进一步的完善和发展机电组合式汽油喷射系统就是20世纪60年代末在机械式汽油喷射系统的上发展起来的，简称为“KE型”汽油喷射系统，其中“E”指电子控制。

KE型汽油喷射在K型汽油喷射系统的上，增加了一个由电脑控制的电液式压差调节器，电脑根据冷却液温度、节气门的位置等传感器的信号，通过调节器的信号，通过调节器来改变供油压差，调节汽油供给量，从而达到对不同工况混合气浓度修正的目的KE型汽油喷射研制成功后，主要应用在德国奔驰380SE、500SL型车上20世纪60年代后期，随着电子技术的飞速发展，尤其电子计算机问世，电子技术在汽车上的应用成为各国汽车工业的重要发展方向德国BOSCH公司首先成功研制电控燃油喷射系统，电控燃油喷射系统都是以BOSCH产品为原形发展而来的电控燃油喷射系统简称为“EFI”，是由该系统的英文“Electronic Fuel Injection”简化而来的在现代汽车上，K型和KE型汽油喷射系统已淘汰，EFI系统因其更优越的性能而成为现代汽溅机燃料供给系统的主流二、 电控燃油喷射系统的优点众所周知，要提高发动机的动力性，燃料经济性和降低排放污染，就必须根据汽车工况的变化，精确控制供往气缸的混合气浓度EFI系统能实现混合气浓度（即空燃比）的高精度控制，比化油器式汽油机供给系统放K型，KE型汽油喷射系统明显的优越性因为电子控制的灵活性和电脑有力的综合处理功能，使电控系统能够根据发动机工况和运行环境的变化，如起动、暖机。

怠速、加速、满负荷、部分负荷、滑行、环境湿度、海拔高度和燃油品质等，实现最佳空燃比控制及最佳点火提前角控制，以优化发动机各运行工况，从而取得良好的节油和排气净化等效果如上海桑塔纳2000轿车装用电控汽油喷射系统后，发动机排量不变，与原装有化油器式发动机相比，排放污染物（一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物）减少了50%以上，最大扭矩提高了7%，最大功率提高了9%，加速时间缩短了20%，等速百公里油耗也略有下降三、 电控燃油喷射系统的类型1、按喷射方式分类按喷射方式不同，燃油喷射系统可分为连续喷射方式和间歇喷射方式连续喷射方式是指在发动机运转期间，汽油连续不断喷射在进气道内，且大部分汽油是在进气门关闭时喷射的，因此大部分汽油在进道内蒸发除K型机械式，KE型机电组合汽油喷射系统外，电控燃油喷射系统一般不采用此种喷射方式间歇喷射方式是指在发动机运转期间，将汽油间歇地喷入进气道内在目前应用广泛采用间歇喷射方式的多点电电控燃油喷射系统中，按各缸喷油器的喷射顺序又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射1） 同时喷射 同时喷射是将各缸的喷油器并联，在发动机运转期间，所有喷器由电脑的同一个喷油指令控制，同时喷油、同时断油。

采用此种喷射方式，对各缸而言，喷油时刻不可能是最的，其性能较差，一般用在部分缸数较少的汽油发动机上，如韩国大宇轿车装用的四缸发动机电控多点燃油喷射系统等采用同时喷射方式的电控燃油喷射系统，一般用都是曲轴每转一圈各缸同时喷油一次，对每个气缸来说，每一次燃烧所需要的供油量需要喷射两次，即曲轴每转一圈 喷射1/2的油量2） 分组喷射 分组喷射是指各缸的喷油器分成几组，它是同时喷射的变形方案，电脑向某组喷油器发出喷油式断油指令时，同一组的喷油器同时喷油或断油3） 顺序喷射 顺序喷射是指各缸喷油器由电脑分别控制，按发动机各缸的工作顺序喷油多缸发动机电控燃油喷射系统采用分组喷射或顺序喷射方式较多2、按对空气量的计量说谎式分类电控燃油喷射系统必须对进入气缸的量进行精确的计量，才能通过对喷油量的控制实现混合气浓度的高精度控制按对进气量的计量方式不同，电控燃油喷射系统可分为D型和L型1）D型电控燃油喷射系统“D”是德语Druck（压力）的第一个字母D型 电控燃油喷射系统利用绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电脑根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进量，再根据进气量和发动转速确定基本喷油量。

D型电控燃油喷射系统的基本工作原理（2） L型电控燃油喷射系统 “L”在德语主：Luft（空气）的第一个字母L型电控燃油喷射系统利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不必进行推算，即可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量由于消除了推算量的误差影响，其测量的准确程度高于D型，帮对混合气浓度的控制更精确L型电控燃油喷射系统的基本工3、按喷射位置分类按喷射位置不同，电控燃油喷射系统可分进气管喷射和缸内直接喷射两种类型缸内直接喷射技术是近年来研究和开发的发动机新技术，目前还未得到推广应用，它是将喷油器安装在气缸盖上，把燃油直接喷入气缸内，配合缸内组织的气体流动形成可燃混合气，容易分层燃烧和稀混合气燃烧，可进一步提高汽油发动机的经济性和排放性目前汽车上应用的电空燃油喷射系统一般都是进气喷身式，按喷油器的数量不同，又可分为单点喷射（SPI）系统和多点喷射（MPI）系统AFRSDFSD（1） 多点喷射系统 是在每缸进气门外装有一只喷油器，由电子控制单元ECU控制喷油，因此多点喷射又称为多气门喷射多点喷射系统的燃油分配均匀性好，进气管可按最大进气量来设计，而且无论发动机处于冷态或热态，其过渡的响应及燃油经济性都是最佳；但多点电控燃油喷射系统比较复杂，成本较高，主要应用于对汽车性能要求较高的中、高级轿车上。

2） 单点喷射系统 是在节气门上方装一个中央喷射装置，用1-2只喷油器集中喷射汽油喷入进气流中，形成的可燃混合气由进气歧管分配到各气缸中单点喷射又称为节气门喷射（TBI）或中央喷射（CFI）单点电控燃油喷射系统在每个气缸进气行程开始时候喷油，采用的是顺序喷射方式，又称独立喷射可合燃油在进气管中滞留的时间最短，各缸得到燃油量尽可能一致单点喷射系统与多点喷射系统的控制原理相似，空气量可采用空气流量计直接计量，也可采用绝对压力传达室感受器间接测量单点喷射系统的出现较晚，其性能介于多点喷射系统与化油器式供给系统之间虽然单点喷射系统的性能比多点喷射系统差一些，但其结构简单，故障少，维修调整方便，且对发动机本身的改动较小，特别是大量生产后，其成本较低，仅略高于传统化油器的成本4、按有无反馈信号分类电控燃油喷射系统按有无反馈信号可分为开环控制系统和闭环控制系统1） 开环控制系统（无氧传感器） 它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电脑，在发动机工作时，电脑根据系统中各传感器输入信号，判断自身所处的运行工况，并广计算出最佳喷油量，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电脑中的控制规律工作，只受发动机运行工况参数变化的控制，简单易行但其精度真接依赖于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的变化时，就不能合混合气部分的精度要求高，搞干扰能力差，当合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） 在该系统中，发动机排气管上加装了氧感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进入气缸的混合气空燃比，再通过电脑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，合空烯比保持在设定的目标值附近闭环控制系统可达到交高的空燃比控制精度，度可消除因产品差异和磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，抗干扰能力强介是，为了合排气净化达到最佳效果，只能运行在理论空燃比14对起动、暖机、加速、怠速、江负荷等特殊工况，仍需要采用开环控制，使喷油器按预先设定的加浓混合气配比工作，经满足发动机特殊工部的工作要求所以，目前普遍采用开环的闭环相结合的控制方式电控燃油喷射系统的功能一、 喷油正时的控制在采用间歇喷射系统中，电脑必须控制喷油器喷油的开始时刻，这就是喷油正时控制其控制目标一般是在进气行程开始前，喷油结束。

喷油器的喷油可分为同步喷油和异步喷油两种类型同步”是指根据发动机各缸工作循环，在既定的曲轴位置进行喷油，同步喷油有规律性异步喷油与发动机的工作不同眇，无规律性，它是在同步喷油的基础上，为改善发动机的性能额外增加的喷油，主要有起步异步喷油和加速喷油1、 同步喷油正时控制（1） 顺序喷射正时控制 采用顺序喷射方式的电控燃油喷射系统中，各缸喷油器分别由ECU进行控制在采用顺序喷射方式的发动机上，ECU根据凸轮轴位置传感器信号，曲轴位置传感器信号和发动机的作功顺序，确定各缸工作位置当确定某缸活塞运行至排气行程上止点前某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸即开始喷油，如北京切诺基发动机在各缸排气行程上止点前64度开始喷泉油，喷油顺序与作功顺序一致2） 分组喷射正时控制 分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2-4组，由ECU分组控制喷油器分组喷射喷油正时的控制是以各组最先进入作功行程的缸为基准在该缸排气行程上止点前某位置，ECU输出指令信号，接通该组喷油器电磁线圈电路，该组喷油器即开始喷油即开始喷油3） 同时喷射正时控制 这种喷射方式是所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油，其缺点是由于各缸喷油时间不可能最佳，可能会导致各缸的混合气形成不一样。

但这种喷射方式的喷射驱动回路通用性好，其电路结构与软件都比较简单，因此目前这种喷射方式还占有一定地位2、 异步喷油正时控制（1）起动时异步喷油正时控制 在部分电控燃油喷射系统中，为改善发动机的起动性能，在发动机起动时，除同步喷油外，再增加一次异步喷油2）加速时异步喷油正时控制 发动机由于燃油惯性等原因，会出现混合气稀的现象为了改善起步加速性能，ECU根据节气门位置传感器中怠速触点输送的怠速信号从接通到断开时，增加了一次固定量的喷油系统，为使发动机加速更灵敏，当节气门迅速开启或进气量突然增加时，在同步喷射的基础上再增加异步喷射二、喷油量的控制喷油量控制是电控燃油喷射系统中最主要的控制功能之一，其目的是使发动机在各种运行工况下，都能获得最佳的混合气浓度，以提高发动机的经济性和降低排放污染当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油量的多少就取决于喷油时间在汽油机电控燃油喷射系统中，喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的1、 起动时的同步喷油量控制在发动机起动时，由于转速波动大，无论是D型电控燃油喷射系统的绝对压力传感器，还是L型电控燃油喷射系统中的空气流量计，都不能精确地确定进气量，也就无法确定合适的基本喷油时间，所以发动机起动时的同步喷油量控制与起动后不的控制不同。

发动机起动时ECU根据冷却液的温度，由内丰的冷却液温度------喷油时间曲线来。