汽车发动机电控技术（第2版）张俊课件10-缸内燃油喷射系统.pptVIP

2.6 汽油机缸内燃油喷射系统 进气管燃油喷射系统（Port Fuel Injection，简称PFI）将燃油喷射到进气门附近的进气道内，冷启动时HC排放高，过渡工况性能较差 缸内喷射系统 （Gasoline Direct Injection 简称GDI）将燃油精确地喷射到气缸燃烧室内，具有节省燃油、减少废气排放、提升动力性能、减少发动机振动、发动机更耐用等优点。 一、汽油缸内喷射技术概述 1. 汽油直接喷射系统（GDI ） 汽油缸内直喷发动机将汽油直接喷射在发动机气缸内，汽油与空气混合形成可燃混合气被高压电点燃做功。缸内直喷发动机采用“稀薄燃烧”技术调配空燃比。稀薄燃烧是指供油系统向气缸内喷入较少的燃油，使缸内实际空燃比高于理论空燃比。燃料与空气在燃烧室内形成的混合气是不均匀的，部分区域空燃比等于理论空燃比，另一些区域的空燃比大于甚至远大于理论空燃比。在较浓的区域点火燃烧，再引燃较稀区域的混合气，实现稀薄燃烧。 汽油缸内直喷发动机的优点 2. 燃油分层喷射技术（FSI） 分层喷射燃烧是火花塞附近的混合气较浓，火花塞先点燃较浓的混合气，外围的混合气被引燃。其进气方式和燃油喷射方式是独特的。 发动机的一个工作循环喷油器两次喷油。发动机的进气行程，喷油器第一次向气缸内喷入较少的燃油，气缸内形成很稀的混合气。压缩行程末段，活塞还未到上止点时，喷油器向燃烧室第二次喷油，此时，高速喷出的燃油借助活塞顶部的特殊凹陷结构在气缸内形成的强涡流，运动到燃烧室顶部，在火花塞附近区域与空气形成浓度较高的混合气，此混合气足以被火花塞点燃。在涡流的作用下，火焰很快扩散到浓度较低的周边区域。这一过程，使平均浓度较稀的混合气得以在气缸内充分燃烧，提高了燃料能量的转换效率。 FSI直喷与GDI直喷的异同： 二、汽油缸内喷射系统的组成与工作原理 1、空气供给系统 汽油直喷发动机的空气供给系统由空气滤清器、进气管、进气管阀门、空气流量传感器、节气门、进气歧管和缸盖气门等组成。 2、供油系统 1）低压供油系统 燃油供给系统由低压燃油系统和高压燃油系统组成。低压系统由油泵ECU、油箱、电动油泵、带有压力限压阀的燃油滤清器（开启压力大约680kpa）、低压燃油压力传感器组成。 3）高压供油系统 高压燃油泵 油压调节阀 油轨压力限制阀（开启压力大约12Mpa） 高压燃油压力传感器 喷油器 高压供油系统 3、电子控制系统 2.汽油缸内喷射系统的工作原理 发动机转动，发动机ECU接收到曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器和空气流量传感器的信号；ECU还要根据其他传感器的信号确定发动机的工作状况，选择程序，计算、对比数据，输出指令，控制执行器。 发动机转动时，凸轮轴驱动的机械高压泵将低压电动燃油泵输送来的燃油加压到10Mpa左右，压力传感器将燃油压力信息传给ECU，ECU通过电磁阀控制燃油的压力，使燃油压力处于最佳值。发动机ECU对气门开闭时刻、缸内气流形式、喷油时刻、喷油时间、点火正时进行控制，形成适合工况的燃烧模式，达到提高动力性、经济性，减少污染排放的目的。 4、汽油缸内喷射系统的主要机件 （1）柱塞式高压泵。柱塞在凸轮和柱塞弹簧的作用下往复运动，向供油导轨提供高压燃油。其中，进油阀同时又是调压阀，出油阀保证燃油分配管腔与泵腔的迅速通断，缓冲减小燃油压力的波动。另外此泵内包含限压阀。 （2）燃油压力调节电磁阀。缸内喷射燃油压力较高，最高可达14Mpa，产生如此高的压力需要较大的能量，将高压油释放掉是浪费。通过进入高压泵的燃油量来控制燃油压力是绝佳的方案。油压调节阀是一个电磁阀，安装在高压泵上，受发动机ECU控制，通过开启关闭进油阀控制进入高压泵腔的燃油量来控制燃油压力。燃油压力调节电磁阀有两种形式，不通电时进油阀开启型（常开型）和不通电时进油阀关闭型（常闭型）。 （3）压力限制阀。燃油系统设置了最高压力限制阀，限压阀开启压力一般为14Mpa。 （4）燃油分配管。燃油分配管的容积约为80cm3，有很高强度、较好弹性，能减小燃油波动。其上有喷油器安装孔、燃油压力传感器安装孔和高压管连接孔。 （5）喷油器。喷油器受发动机ECU控制，将高压燃油喷入燃烧室形成雾状。燃油压力很高，开启喷油器芯的电磁力很大，为了满足喷油器稳定的工作又不增大喷油器体积，将喷油器的工作电压设计为65V（有的喷油器工作电压最高可达100～110V），喷油器驱动电流可达17～20A（迈腾FSI发动机喷油器驱动电压65V，电流2.6～12A）。由于工作电压远高于电源电压14V，因此缸内直喷汽油机喷油器的供电方式也与进气歧管喷射式汽油机的喷油器的供电方式不同，喷油器的2条线都是接在ECU上。在ECU中装备了电压升高装置，用升高后的电压驱动喷油器，这样可以减小驱动电流。 （6）高压燃油压力传感器。 发动机