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武汉大学动力与机械学院 电控汽油喷射系统的组成 电控汽油喷射尽管形式多样,但它们都具有相同的控制原则,即以电子控制单元(ECU)为控制核心,以空气流量和发动机转速为控制基础,以喷油器为控制对象,保证发动机在各种工况下获得最佳的混合气浓度,以满足发动机动力性、经济性和排放要求。相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似的结构,如图所示。 汽油喷射技术的发展 汽油喷射技术的发展历史起源于20世纪初期,由德国Wright兄弟首先在飞机发动机上采用了向进气管连续喷射汽油的混合气配制方法。第二次世界大战以后,汽油喷射技术才逐渐应用于汽车发动机上。 60年代以前,车用汽油喷射装置大多采用机械式柱塞喷射泵,其控制功能借助于机械装置来实现,结构复杂、价格昂贵,因此发展缓慢,技术上无重大突破,应用范围也仅限于赛车和为数不多的追求高速和大功率的豪华型轿车上,在车用汽油发动机领域内化油器仍占有绝对的优势。 60年代,在一些发达国家中随着汽车数量与日俱增,汽车排气对大气的污染日趋严重,欧、美、日各国相继制订了严格汽车排放法规,限制排气中CO、HC和NOX等有害物质的排放。70年代初,由于受能源危机影响各国又制定了汽车燃油经济性法规。两种法规的要求逐年提高,愈来愈严格,已达到传统的机械式化油器和分电器式点火系统难以胜任的地步,迫使世界汽车工业寻求各种技术途径来降低燃油牦和减少排放污染。 1967年,德国Bosch公司研制成功K.Jetronic机械式汽油喷射系统,后来经改进发展为机电结合式KE-Jetronic汽油喷射系统。由于该系统的主要功能仍由机械装置完成,控制精度偏低,至90年代初已趋于淘汰。 同样是1967年,德国Bosch公司开发出用进气歧管真空度控制空燃比的D.Jetronic模拟电子控制汽油喷射系统,后经改进发展为采用翼板式空气流量计直接测量进气空气体积流量来控制空燃比的L-Jetronic电子控制汽油喷射系统,开创了汽油电控喷射新时代。 70年代后期,全球电子技术有了长足的进步,特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的发展,迅速推动了计算机控制技术在汽车技术上的应用并快速发展。发动机电子控制技术从单一的点火时刻控制和单一的燃油喷射空燃比控制开始,逐步扩展到发动机怠速控制、排气再循环(EGR)控制、燃油蒸发控制(EVAP)、可变进气控制、涡轮增压控制等多项内容的发动机综合控制系统,称为发动机集中控制系统。 90年代中后期,伴随着计算机网络技术的发展,发动机电子控制系统已成为车载局域网络的重要组成部分。1997年以后,内燃式汽油机已开始采用汽油直喷技术进行稀薄燃烧,进一步降低了油耗和排放。 国产汽车电子控制技术的开发和应用相对较晚,90年代初期只有少数汽车厂家,如一汽奥迪、北汽切诺基汽车上开始装备电控燃油喷射发动机,并且基本上是对国外生产的部件进行组装,与国外先进的汽车制造技术相比差距较大。随着形势的发展,如城市汽车数量的增多,汽车尾气污染日趋严重等,国家出台了新的安全、油耗、排放法规并逐渐与国际标准接轨,我国汽车工业,特别是轿车工业大大加快了电控化、信息化的步伐,电控汽油喷射系统在我国许多车型上得到了广泛的应用和迅猛的发展。 2、燃油管 4、喷油器 功用 按电控单元指令将一定数量的汽油适时地喷入进气管内 a、喷油器相当于电磁阀. b、通电时电磁线圈产生电磁力,衔铁及针阀吸起,喷油器开启,汽油经喷孔喷入进气道或进气管c、断电时电磁力消失,衔铁及针阀在复位弹簧的作用下将喷孔封闭,喷油器停止喷油。d、喷油器的通电、断电由电控单元以电脉冲控制。e、喷油量由电脉冲宽度决定。脉冲宽度=喷油持续时间=喷油量f、一般针阀升程约为0.1mm,而喷油持续时间在2~l0ms范围内 喷油器的驱动方式 喷油器按电磁线圈的控制方式不同,可分为电压驱动式和电流驱动式两种,如图5.27所示。 电压驱动是指正ECU驱动喷油器喷油电脉冲的电压是恒定的。这种喷油器又可分为高阻型和低阻型两种。低阻型喷油器是用5~6V的电压驱动;其电磁线圈的电阻较小,约3~4Ω;不能直接和12V电源连接,否则,会烧坏电磁线圈,因此需串联附加电阻。高阻抗型喷油器是用12V电压驱动;其电磁线圈电阻较大,约为12~16Ω;在检修时,可直接和12V电源连接。 在电流驱动回路中无附加电阻,低阻喷油器直接与蓄电池连接,通过ECU中的晶体管对流过喷油器电磁线圈的电流进行控制。电流驱动脉冲开始时是一个较大的电流,使电磁线圈产生较大的吸力,以打开针阀,然后再用较小的电流保持针阀的开启。 5、油压调节器 主要功用是使系统油压(即供油总管内油压)与进气歧管内压力之差保持为恒定值,一般为250k
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