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现代燃油喷射系统在汽车发动机电控系统中的原理与维修

时间:2023-09-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:丰田佳美、丰田大霸王以及马自达MPV多用途汽车都采用这种燃油喷射系统。这种燃油喷射系统在桑塔纳2000GSi、捷达、别克、日产等轿车上都已采用,是目前比较先进的燃油喷射系统。目前,中央多点燃油喷射系统多用于大排量发动机。GDI系统的燃油压力远远高于普通的燃油喷射系统,可高达10MPa。GDI系统可能会逐步取代传统的进气门前喷射系统,得到广泛应用。

现代燃油喷射系统在汽车发动机电控系统中的原理与维修

电子工业的飞速发展,促使汽车控制的电子化在20世纪的后30年逐渐成为各国汽车工业的重要发展方向。首先是德国博世公司成功研制并开始批量生产出D-Jetronic电控燃油喷射系统(D型EFI),如图2-12所示。这种电控燃油喷射系统是速度—密度型电子燃油喷射系统,它可将进气歧管绝对压力信号和转速信号输送到发动机控制单元,由发动机控制单元根据该信号计算出基本进气量,再由进气温度传感器、冷却液温度传感器、节气门位置等信号修正后发出与之相对应的喷油脉宽信号,控制喷油器喷射出适量的燃油。国产桑塔纳2000GLi、奥迪C3及A6、北京切诺基东风富康丰田威驰以及丰田皇冠车都采用D型燃油喷射系统。

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图2-12 D-Jetronic电控燃油喷射系统

为克服D型EFI在某些工况下进气歧管绝对压力不够稳定、间接测量进气量不够精确的问题,博世公司在该系统基础上,用翼板式体积型空气流量传感器代替进气歧管绝对压力传感器检测进气量,这种系统简称为L-Jetronic电控燃油喷射系统(L型EFI),如图2-13所示。丰田佳美、丰田大霸王以及马自达MPV多用途汽车都采用这种燃油喷射系统。

由于L型EFI在进气道设置了一个空气流量感知板,造成发动机进气阻力增加,进而限制了发动机功率的提高;另外,它测量的体积流量并不能直接获取进入发动机气缸的空气质量,所以博世公司又研制出LH-Jetronic系统。如图2-14所示,它是用热线式或热膜式空气质量流量传感器(MAF)代替翼板式空气体积流量传感器来检测发动机的进气量。因它可直接检测进气质量,所以无需用进气温度和大气压力进行修正,并且进气阻力较低,对驾驶人加速意图响应比较快。这种燃油喷射系统在桑塔纳2000GSi、捷达别克日产等轿车上都已采用,是目前比较先进的燃油喷射系统。

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图2-13 L型EFI电控燃油喷射系统

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图2-14 LH型电子燃油喷射系统

不久前,通用汽车公司推出了中央多点燃油喷射系统(CMFI)。如图2-15所示,该系统兼具节气门体喷射系统和进气门前喷射系统的许多特点,使用一个中央喷油器就可对流向几个(图中为6个)提升式喷油器的燃油进行控制。CMFI喷油器总成由燃油检测体、压力调节器、一个中央喷油器,6个提升喷油器以及密封垫组成。中央喷油器通过一个多孔分配垫片分配经过检测的燃油。该垫片在中央喷油器以及分别与6个提升喷油器相连的6根燃油油管之间进行密封。

如图2-16所示,在每个喷油器内都装有一个由单向球阀、阀座和拉伸弹簧组成(它们被固定在一起)的总成来调节燃油流量。当高压燃油作用在单向阀上时,喷油器打开,将雾化的燃油送到各个气缸。当喷油器被ECU控制时(使用电磁喷油器),可以实现顺序喷射。目前,中央多点燃油喷射系统(CMFI)多用于大排量发动机。

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图2-15 中央多点燃油喷射系统

1—中央喷油器总成 2—排水孔 3—分隔壁 4—气缸进排气口 5—尼龙管 6—提升式喷油器 7—排水孔 8—下半部分进气歧管

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图2-16 中央喷油器和提升喷油器(www.xing528.com)

1—电线接柱 2—电磁线圈 3—提升式喷油器 4—中央喷油器 5—回位弹簧

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图2-17 缸内直接燃油喷射系统GDI

最新公布的燃油喷射系统是缸内直接燃油喷射系统(GDI),如图2-17所示。进气门前燃油喷射系统是将燃油喷射到进气门附近,而GDI系统同柴油喷射系统类似,是将燃油直接喷入燃烧室内。GDI系统的燃油压力远远高于普通的燃油喷射系统,可高达10MPa。在如此高的压力下,汽油一喷入气缸内就会汽化。对GDI系统来说,空燃混合气可以更稀(空燃比可达35∶1)。这样,可将燃油经济性提高30%,并且可显著减少在进气门出现燃油积垢和积炭的现象。

比较典型的缸内喷射系统有福特PROCO缸内喷射系统、丰田D-4缸内喷射系统和三菱4G缸内喷射系统。目前这种技术还处在完善和提高阶段,其中领先的是日本的三菱公司,到1998年2月为止,它的缸内直喷发动机已经售出200000台,到2010年,三菱公司计划把本公司的所有汽油机都实现直喷化。GDI系统可能会逐步取代传统的进气门前喷射系统,得到广泛应用。

在燃油喷射技术发展的同时,燃油喷射系统很自然地与共用许多资源的点火系统融为一体,并不断地增加了诸如故障报警、故障诊断、进气控制、排放控制以及自动变速器控制等功能,逐步发展成为发动机管理系统,如图2-18所示。

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图2-18 发动机管理系统

近年来,随着汽车控制自动化程度越来越高,各系统之间的联系也越来越复杂。显然,此时若还采用通常的线路连接既不可靠也不经济,于是汽车网络控制系统应运而生,其中比较典型的是博世公司开发的CAN系统(Controller Area Network),又称为多路传输系统。图2-19所示为某奔驰轿车上使用的CAN系统。汽车上不同系统的控制模块、一些共用的传感器等都通过CAN总线连接成网络,进行相互通信和资源共享。

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图2-19 某奔驰轿车CAN系统示意图

随着半导体芯片价格的不断降低,汽车网络系统已不再是高档轿车的专利,很多国产车型,如奥迪、宝来帕萨特、派里奥等都已经使用了基于CAN数据总线的网络技术。

综上所述,发动机燃油喷射系统的发展可以由图2-20和图2-21来表示。

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图2-20 发动机燃油喷射系统(EFI)的发展(一)

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