燃油供给系统

第2章燃油喷射系统控制2.3燃油供给系统2.4传感器的结构与原理本次课要求：1.掌握燃油供给系统的组成及工作原理2.掌握传感器的种类、结构及原理主讲内容：2.3燃油供给系统2.3.1燃油供给系统的组成燃油泵燃油滤清器燃油压力调节器脉动阻尼器喷油器冷启动喷嘴供油总管燃油供给系统组成2.3.2电动燃油泵电动燃油泵是一种小型直流电机驱动的燃油泵，包括永磁式直流电机、泵体和外壳三部分组成。分类：按安装位置不同分为：•内置式——安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单。•外置式——串接在油箱外部的输油管路中，易布置、安装自由度大，但噪声大，易产生气阻。按电动燃油泵的结构不同分为：涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。2.3.2燃油泵1.涡轮式电动汽油泵常见于内置式。组成：油泵电动机、涡轮泵、止回阀和安全阀工作原理涡轮泵主要由一或两个叶轮、外壳和泵盖组成。工作原理：叶轮在电机带动下，不断的将燃油由进油口压向出油口，当压力达到一定程度，顶开止回阀电机停止工作时，止回阀关闭，使系统保持一定的残余压力，方便发动机下次启动特点安全阀作用：当供油系统压力超过一定值时，通常为343～441kpa，顶开安全阀，使燃油流回油箱，防止输油压力过高。工作特点：燃油泵工作时，流动的燃油对电机具有润滑和冷却作用。供油压力稳定、运转噪声小，不需设减震器，容易小型化，适合于内置式，用于输送低压且输送量大的场合。2.3.2燃油泵2.滚柱式电动汽油泵常见于外置式。组成：油泵电动机、滚柱泵、止回阀、安全阀和阻尼减振器1—安全阀；2—滚柱泵；3—驱动电动机；4—止回阀；A—进油口；B—出油口工作原理转子转动过程中，容积不断发生变化。转向进油腔时，容积不断增多，吸入燃油；转向出油腔时，容积不断减小，压力升高将燃油泵出动画工作特点止回阀和安全阀的作用与涡轮式类似。特点：输出油压波动大，输出端必须装阻尼减振器，因此体积大。视频2.3.3汽油滤清器功用：滤清燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机件磨损，保证发动机正常工作。一般采用纸质滤心，每行驶40000㎞应更换，安装时应注意燃油流动方向的箭头，不能装反。1—入口2—出口3—滤芯视频2.3.4燃油压力调节器和脉动阻尼器1.燃油压力调节器作用：使燃油系统压力（即燃油总管内油压）与进气歧管压力之差保持恒定，一般为250kpa.电喷发动机，喷油量多少，实际取决于三个因素：喷油压差喷油脉宽（喷油器通电时间的长短）喷油器的结构为了使喷油量精确的取决于喷油脉宽，所以必须保持喷油压差和喷油器的结构恒定。安装位置油压调节器油压调节器结构出口入口阀膜片膜片弹簧燃油压力调节器真空管接头工作原理示意图膜片承受三个力：上方：弹簧压力和进气管内气体的压力；下方：燃油压力进气管真空度增大，膜片上移，回油量加大，燃油压力降低；反之，燃油压力升高。视频桑塔纳2000GSiAJR发动机燃油分配管总成2.脉动阻尼器作用：减小在喷油器喷油时，油路中的油压可能会产生微小的波动，使系统压力保持稳定。2.3.4燃油压力调节器和脉动阻尼器结构原理通常在250kpa压力下使用，由于喷油器工作会产生压力波动，所以工作范围可达300kpa.2.3.5电磁喷油器作用：执行ECU指令，控制燃油喷射量。安装位置：SPI:节气门体空气入口处MPI:进气歧管处组成：滤网、线束插接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成2.3.5电磁喷油器分类：按电磁线圈阻值高低：低阻喷油器：2～3欧姆高阻喷油器：13～17欧姆。按结构不同：轴针式球阀式片阀式轴针式喷油器单孔式喷油器多孔式喷油器区别轴针式：特点是轴针可使汽油环状喷出，有利于雾化；针阀在喷口中往复运动，不易引起喷口堵塞。球阀式：与轴针式主要区别在于阀针的结构球阀式阀针由钢球、空心导杆和衔铁用激光束焊接整体制成球阀式喷油器球阀杆为空心杆，质量轻。另外，由于球阀有自动定心作用，因而具有较高的密封性能。片阀式喷油器结构特点：质量轻的阀片和孔氏阀座。相较于其他两种，其优势:片阀式运动件的惯性质量小，喷油器开启滞后时间短。视频单点喷射用喷油器在单点喷射系统中，将压力调节器、进气温度传感器和1到2只喷油器等器件安装在节气门体上做成一个总成，称为中央喷射单元。这种喷油器特点是头部采用球阀结构，易于成批生产，工作可靠性较好。调压器喷油器节气门体位置传感器节气门冷启动喷油器和热限时开关作用：在发动机冷起动时喷油，以加浓混合气，改善发动机的冷起动性能。现代汽车取消冷启动喷油器，采用增加喷油脉冲宽度来补偿。喷油器结构如右图：热限时开关作用：控制冷启动喷嘴的喷油时间。冷起动喷油器电插头电磁线圈阀门弹簧阀门喷嘴控制电路视频2.4传感器的结构与原理传感器：空气流量计进气压力传感器节气门位置传感器氧传感器温度传感器2.4.1空气流量计种类：热线式热膜式卡门漩涡式叶片式1.热线式组成：主要有防护网、采样管、感知空气流量的白金热线、温度补偿电阻和控制电路等组成。热线式空气流量计的电路工作原理当空气流经RH时，使热线温度发生变化，电阻减小或增大，使电桥失去平衡，若要保持电桥平衡，就必须使流经热线电阻的电流改变，以恢复其温度与阻值，精密电阻RA两端的电压也相应变化，并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往ECU，即可检测进气量。特点：热线式空气流量计测量精度高、响应速度快，且进气阻力小。检测的空气的质量流量。1.热线式根据白金热线在壳体内安装的部位不同，可分为安装在空气主通道内的主流测量方式和安装在空气旁通道内的旁通测量方式。这种流量计均具有污物自洁功能视频2.热膜式特点：热膜式不使用白金丝作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。增加了发热体的强度，提高了空气流量计的可靠性。3.卡门漩涡式卡门漩涡：在流体中放置一个圆柱体或三角状物体时，在这一物体的下游就会产生两列旋转方向相反，并交替出现的漩涡。测量原理：空气的体积流量与卡门漩涡发生频率成正比，因此，只需检测卡门漩涡发生频率即可求出空气流量光学式光学式检测原理在卡门漩涡产生过程中，漩涡发生器两侧的空气压力发生变化，经压力导向孔作用在反光镜（即金属箔）上，使反光镜发生振动，光电管接受的光是被漩涡调制的，即光电管产生的电压频率与漩涡产生频率成正比。经解调后得到空气流量信号。超声波测量原理利用超声波的物理性质，把非电量转换成声学参数，通过压电元件转换成电量。超声波的发射探头：逆压电效应超声波的接收探头：压电效应工作原理：在卡门漩涡发生器下游管路两侧相对安装超声波发生探头和接收探头。因卡门涡流对空气密度的影响，就会使超声波从发射探头到接收探头的时间较无漩涡时变晚，控制电路对这个信号处理后，就可以得到体积流量信号。视频•1）结构如右图，空气流量计主要由测量叶片、缓冲叶片、回位弹簧、电位计、旁通气道组成，此外还包括调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。4.叶片式空气流量计缓冲叶片缓冲室弹簧测量叶片温度传感器旁通气道封口调节螺钉电位计•缓冲叶片和缓冲室•作用：利用缓冲室内的空气对缓冲叶片的阻尼作用，可减小发动机进气量急剧变化时引起的测量叶片脉动，提高测量的精确度。•调节螺钉•可以调节混合气浓度，但是保证总空气量不变。•旋入，混合气变浓；•旋出，混合气变稀。工作原理检测电路有两种：一种是电压比检测Us/UB的比值作为空气流量计输出。另一种是电压值检测直接用Vs作为进气量的数值，电压值与进气量成反比，且呈线性关系实物视频2.4.2进气压力传感器两种差动变压器式半导体应变式在D型电控燃油喷射系统中，由进气管绝对压力传感器测量进气管压力，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。1.差动变压器式测量原理：利用差动互感传感器，又称差动变压器组成：衔铁一次绕组二次绕组线圈框架L1L2△L1.差动变压器式原理：两个二次绕组反向串接，类似于变压器，又称差动变压器传感器当一次绕组通电时，在两个二次绕组中产生互感电动势，当衔铁位于初始位置时，互感电动势大小相等，极性相反，差动电感为0；随着衔铁位移量加大，差动电感增大。UZ为零点残余电压。1.差动变压器式传感器膜盒差动变压器衔铁至进气歧管2)进气歧管压力传感器（D型EFI）(1)膜盒式进气歧管压力传感器2.半导体应变式利用压阻效应原理。压阻效应：指半导体材料（通常为硅片）当在其轴向施加一定载荷时，电阻会发生变化的现象。该传感器的组成：半导体应变片、真空室、混合集成电路板、外壳等。进气歧管进气压力传感器1—半导体应变片；2—混合集成电路；3—真空室2.4.3节气门位置传感器作用：检测节气门的开度及开度变化，此信号输入ECU，控制燃油喷射及其他辅助控制。三种：开关式（触点式）线性（电位计式）综合式1.开关式组成：三个触点及驱动凸轮。三个触点：动触点、怠速触点及满负荷触点驱动凸轮：与节气门轴联动1.开关式工作原理：怠速工况（节气门开度为0）时，动触点与IDL触点接触，IDL输出高电位节气门开度大于50%时，动触点与满负荷触点接触，PSW输出高电位节气门开度在0～50%之间时，动触点悬空，此时为中等负荷工况，IDL和PSW均为低电位。视频（触点式）2.线性（电位计式）采用线性电位计原理。节气门轴驱动电位计的滑动触点。微机给ECU提供5v参考电压，将节气门开度信号转变为电压信号视频（电位计）3.综合式在电位计基础上增加了一个怠速触点。组成：电位计和怠速触点。三种比较开关式：只能准确测量节气全关及全开时状态，在两者之间的状态无法精确测量。电位计：从节气门全关至全开之间的状态可以线性测量，而无法准确测量全关和全开的状态。综合式：综合上述两种优点，即可测量全关的状态，又可线性测出节气门的开度变化2.4.4氧传感器检测排气中的氧含量，使ECU能对空然比进行反馈控制。两种：二氧化钛二氧化锆1.二氧化钛是一种电阻气敏型氧传感器。利用化学反应强、对氧气敏感、易于还原的半导体材料二氧化钛与氧气接触时发生氧化还原反应，使其晶格结构发生变化，从而导致电阻值变化的原理制成的。测量原理二氧化钛传感器的工作温度为300～400原理：废气中的氧浓度高时，即稀混合气，二氧化钛的电阻值增大；废气中氧浓度较低时，即浓混合气，二氧化钛的电阻值减小。C14.8空燃比电阻/ΩVCVSR+1v2.二氧化锆实质是氧浓度差电池。测量原理在300度以上工作时，若氧化锆管内、外表面接触到气体中氧的浓度有很大差别，在氧化锆管内、外表面的铂电极之间将会产生电动势。内、外表面氧浓度差越大，产生的电动势就越大，反之，越小。稀混合气，小电动势；浓混合气，大电动势。输出特性输出电压在理论空燃比附近有突变，过量空气系数α=1时突变，α＞1时输出几乎为零，α＜1时输出电压接近1V。氧传感器2.4.5温度传感器常用：热敏电阻式温度传感器进气温度传感器：D型：安装于空气滤清器上L型：安装于叶片式空气流量计或热式空气流量计冷却液温度传感器：安装于发动机缸体伸入水套中或冷却水出口处2.4.5温度传感器负温度系数的热敏电阻随温度升高，电阻降低热敏电阻电插头冷却液温度传感器动画进气温度传感器动画小结燃油供给系统的组成、结构及工作原理传感器的种类、作用及原理