电喷发动机技术概述

生产实习报告电喷发动机技术概述学生：林凯学号：20112340课程教师：鞠萍华专业班级：11级机自01班重庆大学.机械工程学院电喷发动机技术概述机械设计制造及其自动化20112340林凯摘要随着国民经济迅速发展，汽车行业已成为我国的支柱行业。它开始走进了我们的生活，它成为了人类密不可分的伙伴。汽车既可以作为运输生产用品，又可以作为代步、休闲、旅游等消费用品，汽车技术的发展是人类文明历史的见证。汽车现在的发展十分迅速同时也带来了一些负面影响，交通条件、安全、环境污染也成了日益严重的问题。汽车安全、环保、节能是当今汽车技术发展的方向。关键字：电喷发动机；电子控制系统；喷射系统前言现代汽车用的发动机多为往复活塞式内燃机，简称活塞式内燃机。它是将燃料在气缸内燃烧，使其热能直接转化成机械能的机器。发动机是汽车的动力来源，其质量的优劣，直接影响着汽车的性能、可靠程度和寿命。汽油机是汽车发动机的传统机型，由于其工作柔和、噪声低、运转平稳、升功率高、比质量轻，所以在轿车和轻型车是占优势。传统的汽油机通常由曲柄连杆、配气两大机构和燃料供给、润滑、冷却、点火、起动五大系统组成。汽车现在的发展十分迅速，由于化油器的种种缺点，所以不能在满足汽车发展的需要，新一代的电喷技术便应运而生，在汽车行业里特显着起独特的优点。电控技术的发展与应用体现了汽车行业飞速的发展，是促进人类追求人与自然和谐相处的又一重大举措。1电喷发动机概述电喷发动机是采用电子控制装置，取代传统的机械系统（如化油器）来控制发动机的供油过程。如汽油机电喷系统就是通过各种传感器将发动机的温度、空燃比、油门状况、发动机的转速、负荷、曲轴位置、车辆行驶状况等信号输入电子控制装置，电子控制装置根据这些信号参数，计算并控制发动机各气缸所需要的喷油量和喷油时刻，将汽油在一定压力下通过喷油器喷入到进气管中雾化。并与进入的空气气流混合，进入燃烧室燃烧，从而确保发动机和催化转化器始终工作在最佳状态。这种由电子系统控制将燃料由喷油器喷入发动机进气系统中的发动机称为电喷发动机。2发动机电控技术的发展始于20世纪60年代，分为三个阶段：第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代中期，主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造；第二阶段，从20世纪70年代末期到90年代中期，为解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统；第三阶段，20世纪90年代中期以后，电子技术广泛的应用在底盘、车身、和发动机多个领域。3发动机电子控制系统3.1电子燃油喷射系统(EFI)功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器(如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等)信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。发动机使用电控汽油喷射技术的优点:(1)进气系统无喉管和预热的影响；无流动损失和抢气的影响；无雾化不良和分配不均的影响。(2)因而充气效率好、燃烧条件好、热效率高。(3)利用电脑ECU计量控制，均匀点喷，随机修正，能使空燃比(A/F)控制在14.7最佳区域内。(4)获得了更佳的“动力性”、“经济性”、“净化性”。3.2电控点火系统功用：是点火提前角控制。根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。3.3怠速控制系统功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。关于电喷车空档滑行是否省油的问题？很多专家都说电喷车空档滑行不省油原因很简单，当带档不给油的时候，如果此时发动机转速高过怠速时的转速，发动机停止供油，直至发动机转速跌至怠速以下时，才重新供油；若摘空档，发动机一下子就失去了来自驱动轮的动力(发动机与驱动轮之间的动力是双向的)，转速跌落的非常快，这个时候为了保证发动机不熄火，就必须供油以维持最基本的怠速。3.4排放控制系统功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环(EGR)控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。3.5进气控制系统功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。3.6增压控制系统功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度。3.7巡航控制系统功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。3.8警告系统功用：由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号警告提示。3.9自诊断与报警系统功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码(故障码)形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。3.10失效保护系统功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。3.11应急备用系统功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统(备用集成电路)，按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。4电控系统的控制方式与组成4.1控制方式开环控制系统的控制方式比较简单，ECU只根据传感器信号对执行元件进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。开环控制——ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，但不去检测控制结果；闭环控制——也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU。4.2基本组成任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号输入装置、电子控制单元(ECU)和执行元件三部分信号输入装置：各种传感器，用于采集控制系统所需的信息，并将其转换成电信号通过线路输送给ECU。常用的传感器有：空气流量计、进气管绝对压力传感器、节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、爆燃传感器、起动开关、空调开关、档位开关、制动灯开关等。电子控制单元(ECU)：给传感器提供参考电压，接受传感器或其他装置输入的电信号，并对所接受的信号进行存储、计算和分析处理，根据计算和分析的结果向执行元件发出指令。执行元件：受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。常用的执行元件有：喷油器、点火器、怠速控制阀、EGR阀、炭罐电磁阀、油泵继电器、节气门控制电机、二次空气喷射阀、仪表显示器等。5电子控制燃油喷射系统的基本组成及功能5.1空气供给系统功用：为发动机供给空气并测量进入气缸的空气量。组成：空气滤清器、空气流量传感器、进气软管、节气门体、节气门位置传感器、进气歧管、进气温度传感器等。信号输入装置(各种传感器)电子控制单元(ECU)执行元件5.2燃油供给系统功用：向发动机各个气缸供给混合气燃烧所需的燃油量。组成：燃油箱、电动燃油泵、输油管、燃油滤清器、油压调节器、燃油分配管、喷油器和回油管等组成。5.3电子控制系统由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器组成，功用是由传感器采集发动机的工况信号，根据各种传感器的信号，由ECU进行综合分析和外理，确定最佳喷油量、最佳喷油时刻以及最佳点火时刻等，从而提高发动机的动力性、燃油经济性和排放性能。a)L型b)D型6电子控制燃油喷射系统的分类6.1按喷油器数量l）多点喷射多点喷射系统中，每个气缸有一个专用的喷油器用于为该气缸提供汽油。2）单点喷射单点喷射系统中，几个气缸共用一个喷油器生成混合气。单点喷射因喷油器在节气门体上喷油而得名节气门体喷射。又因各缸由一个喷油器集中供油，故又称集中喷射或中央喷射。1-汽油；2-空气；3-节气门；1-汽油；2-空气；3-节气门；4-进气歧管；5-喷油器；6-发动机4-进气歧管；5-喷油器；6-发动机6.2按喷油地点1）喷在节气门上喷油器装在节气门体上，燃油喷在节气门阀板上，用于单点喷射。其缺点是，进与管壁上会形成燃油油膜，在一定的条件下，油膜又会蒸发成燃油蒸汽，因而干扰燃油定量的准确性。2）喷在进气门前喷油器装在进气管上，燃油喷在进气门前，又称进气口喷射。显然，只有多点喷射才能采用上述喷射方式。3）喷入气缸这种燃油喷射又称为直接喷射。这种情况有点像柴油机，直接将燃油喷入气缸。但与柴油喷射有根本区别，主要表现在喷油时刻不同。汽油直接喷射发生在压缩冲程开始前或刚开始时，而柴油喷射发生在压缩冲释将要结束时。所以，现代汽油直喷技术（GDI）具有如下特征电子控制节气门是电动的，由计算机控制，油门踏板是一个位置传感器，它跟节气门之间没有直接的机械联系油门踏板踩下不多时节气门是全开的，但当油门踏板踩下较深时节气门反而不是全开的超稀薄燃烧，其空燃比可超过理论当量空燃比的2倍，缸内燃油和空气的混台气不均匀，喷油压力可高达12Mpa．采用竖直的立式进气口喷油器喷出的油束带涡旋．活塞顶面弯曲成特殊的形状，跟立式进气口相配合形成翻滚气流。6.3按喷油的连续性1）连续喷射在发动机运行过程中连续不断地喷油，连续喷射不能用于直接喷入气缸的情况。2）间歇喷射喷油系统只在发动机一个工作循环中一定的曲轴转角范围内喷油。间歇喷射既可用于多点喷射，又可用于单点喷射，既可用于喷入气缸，也可用于喷在进气门前或节气门上。目前生产的汽油喷射装置几乎都采用间歇喷射。其中，多点间歇喷射按各缸喷油相位又可分为：①同时喷射。各缸喷油器同时喷油。此时各缸喷油相位不同，因而各缸混合气生成的条件不同，造成气缸与气缸之间的差异。②成组喷射。各缸喷油器分成若干组。同组喷油器同时喷射。组与组之间以均匀的曲轴转角间隔喷油。③顺序喷射。各缸喷油器都在各自固定的曲轴相位喷油，效果最佳，是目前流行的方式。6.4按汽油喷射控制方式1）机械控制通过机械装臂将发动机负荷、转速、冷却液温度、进气温度、大气压力等信息传递给喷油装置，以实现燃油定量控制。2）电子控制利用传感器采集发动机负荷、转速、冷却液温度等信息，利用电子控制单元对这些信息进行分析处理，最终由电子控制单元发出指令，通过燃油泵、喷油器等执行器控制燃油定量。现代汽车发动机汽油喷射装置都是电子控制的。按负荷信息传感方法又可分为：①间接传感。用转速-密度法（利用转速和进气歧管压力信号）或转速-转角法（利用转速和节气门转角信号）间接确定每循环吸气量，进而确定喷油定量。②直接传感。用空气流量传感器直接测定单位时间吸气量，再根据发动机转速算出每循环吸气量，进而确定燃油定量。电子控制汽油喷射装置按信息处理方式又可分为①模拟式。采用模拟电路处理数据（信息）。②数字式。采用数字电路处理数据，目前为电子控制汽油喷射所普遍采用。传感器输出的模拟信号先经过模／数（A/D）转换，然后送往数字计算机进行处理。7汽油喷射的特点汽油喷射本身相对于化油器有如下优点7.1降低缸内温度燃油直接喷入缸内，会有燃油在进入气缸后吸热汽化，导致缸内温度降低。所以，一方面可增加吸入的空气量，因而提高转矩和功率；另一方面降低爆震倾向，在燃油辛烷值保持不变的情况下可增大点火提前角或提高压缩比0.5-1.5，因而降低油耗，或者在压缩比保持不变的情况下可放松对燃油辛烷值和沸腾范围的要求。7.2可增大气门叠开角，实现纯空气扫气因吸入的空气充量中不含燃油，故可适当增大气门叠开角而不至于造成未燃燃油外逸。有可能利用纯空气扫气，既增加吸入的空气量，又降低油耗和排放。7.3便于实现分层充量、稀薄燃烧稀薄燃烧（空燃比大于22-23)可降低油耗、改善排放，为汽油机的重要发展方向之一。为了在稀薄燃烧发动机中实现点火，必须在汽油机中造成非均质混合气，这就是分层充量。仅仅依靠化油器或单点喷射是无法达到这一目标的。汽油直接喷射就能很容易实现分层充量、稀薄燃烧。7.4燃油定量精确化油器集