第八节汽油喷射系统
一、汽油喷射系统概述
(1)进气管道中没有狭窄的喉管,空气流动阻力小,提高了发动机的充气效率,从而增加了发动机的功率和扭矩(5%~10%);
(一)汽油喷射的基本概念:
汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到汽缸或进气歧管中,与进入的空气混合而形成可燃混合气。其目的是为了提高汽油的雾化质量,改善燃烧,以改善汽油机的性能。
汽油喷射按喷射位置分为进气道喷射和缸内喷射两种。前者是低压喷射,~,是目前技术成熟的商品化产品;后者前者是高压喷射,喷射压力约3~5MPa,日本已初步商品化。
(二)电控汽油喷射系统的优点:
与传统化油器式发动机相比,电控汽油喷射式发动机的优点有:
(2)可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制,使发动机在任何工况下都保持最佳的工作状态(经济性、动力性、排放的最佳折衷),尤其是对过渡工况的动态控制;
30年代航空发动机最早使用的汽油喷射系统是机械控制汽油喷射系统,德国波许公司在1973年生产的K-Jetronic(K-叶特朗尼克系统)用在了轿车发动机上,并于1982年生产了KE-Jetronic机电混合控制汽油喷射系统,它们都是连续多点喷射系统。应该说,现代汽车发动机几乎都采用电控汽油喷射系统,属于间隙喷射系统,喷射压力较低。我们只介绍电控汽油喷射系统。
(3)因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制,可采用较高的压缩比;
(4)发动机的冷起动性和加速性较好;
(5)多点汽油喷射系统可彻底解决发动机各缸混合气的分配不均匀问题;
(6)可节省燃油(油耗降低5%~10%)并减少废气中的有害成分(有害排放减少15%~20%),尤其是在减速滑行时可切断燃油的供应。
(三)汽油喷射系统的分类
基本分类:机械控制汽油喷射系统和电控汽油喷射系统两大类。
(四)电控汽油喷射系统的分类:
1、按进气量的检测方法不同分为
(1)直接测量方式(流量型)---用空气流量计直接测量出进气管的空气流量,用测得的空气流量除以发动机转速即得每一循环的空气量,由此算出每一循环应喷射的汽油量。
I、体积流量----L-Jetronic电控汽油喷射系统(1973年波许),,用摆板式空气流量计测量进气管的空气体积流量,当然要根据进气条件换算成空气质量流量,精度稍差一些。
II、质量流量----LH- Jetronic电控汽油喷射系统(1981年波许),采用热线式空气流量计测量进气管的空气质量流量,热线容易断,容易氧化,可靠性、耐久性差。后来发展的空气质量流量计是热膜式,解决了这一问题,目前广泛使用。
2、按喷油器的布置方式分
(1)多点电控汽油喷射系统(MPI)----在每缸进气口处装有一个由电控单元(ECU)控制的电磁喷油器,顺序地进行分缸单独喷射或分组喷射, ECU 复杂,尤其是分缸单独喷射,成本高。目前中高档轿车上广泛使用。
(2)单点电控汽油喷射系统(SPI)----在进气总管节气门的前方装一个中央喷射装置,用1-2个电磁喷油器集中喷射。形成的混合气由进气歧管分配到各个气缸。单点喷射也可称为中央喷射(CFI)和节气门体喷射(TBI)。由于成本低,目前广泛应用在经济型轿车上。
(2)间接测量方式(压力型)----如D- Jetronic电控汽油喷射系统(1967年波许),以速度-密度方法检测进气流量,即通过压力传感器测出进气管的压力,再根据发动机的转速间接地推算出进气流量,从而确定每循环喷油量。因进气压力与吸入的空气流量不是简单的线性关系,此方法检测精度不高,但成本低。
3、按电子控制过程分
(1)开环控制方式---测出发动机所在工作状态,按最佳发动机性能、排放等要求所需的事先已实验确定好的数据(编写在程序中)调整喷油量、点火提前角等。如果发动机在使用中由于机械磨损发生了变化,或生产出的发动机由于制造精度的差异而不同,则无法保证发动机的性能等指标最优。
(2)闭环控制方式----电控单元(ECU)采用自学习系统,即使用了能测出发动机被控制目标变化的传感器,如氧传感器,可测出混合气成分的变化趋势(对最佳混合气成分而言,属于偏浓或偏稀),因此可以不断修正喷油量,使其在发动机运转的大部分时间内控制在±,此时,三元催化转化效率最佳(排放中有害成分最少),发动机燃油经济性也最佳。
过渡工况的混合气浓度控制不考虑三元催化器的作用,即开环控制。
另外,爆震传感器的采用也可以对点火提前角的电控闭环化:没有爆震现象,则ECU使点火提前角提前一个角度增量1可以继续,因为实际点火提前角如能提前,则燃油经济性改善;出现爆震现象,则ECU使点火提前角推迟一个角度增量2,直至爆震现象消
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