汽油机电控燃油喷射系统ppt课件

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第一节电控燃油喷射系统的概述第二节电控燃油喷射系统的功能第三节电控燃油喷射系统的组成与基本原理第四节空气供给系统主要元件的构造与检修第五节燃油供给系统主要元件的构造与维修第六节控制系统主要元件的构造与检修第二章汽油机电控燃油喷射系统 一、汽油喷射系统的发展二、电控燃油喷射系统的优点三、电控喷射系统的类型第一节电控燃油喷射系统的概述 20世纪30年代用于军用飞机上,1952年德国奔驰公司在奔驰300SL上装了机械式汽油喷射系统;20世纪60年代(1967年)德国博世公司成功研制出K-Jetronic机械式汽油喷射系统,并在K型的基础上发展成机电结合式汽油喷射系统(KE型);20世纪60年代(1967年底),随着电子技术的发展,德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射系统(D型)。一、汽油喷射系统的发展下一页 Bosch公司燃油喷射系统的发展过程 1.在进气系统中,由于没有像化油器那样的喉管部位,因而进气阻力小,充气效率高,可提高发动机功率;2.燃油在一定的压力下喷射,因此雾化比较好;3.能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度;4.具有减速断油功能,既能降低排放,也能节省燃油;二、电控燃油喷射系统的优点下一页 5.用排放物控制系统后,降低了HC、CO和NOX三种有害气体的排放;6.在汽车加减速行驶的过渡运转阶段,燃油控制系统能迅速的作出反应;7.在不同地区行驶时,发动机控制ECU能及时准确地作出补偿;8.发动机起动容易,暖机性能提高。 1.按喷射方式分类:同时喷射分组喷射顺序喷射2.按空气量的测量方式分类:直接测量(L)型电喷系统间接测量(D)型电喷系统3.按喷射位置分类多点喷射系统集中喷射系统4.按有无反馈信号分类开环控制系统闭环控制系统三、电控喷射系统的类型 ——将各气缸的喷油器并联,所有喷油器由电脑的同一个指令控制,同时喷油,同时断油。同时喷射: ——将各气缸的喷油器分成几组,同一组喷油器同时喷油或断油。分组喷射 ——喷油器由电脑分别控制,按发动机各气缸的工作顺序喷油。顺序喷射 ——根据进气压力、温度和发动机转速确定基本喷油量(没有L型精确)。插图间接测量(D)型电控燃油喷射系统 ——利用空气流量计直接测量发动机的进气量,电脑不必进行推算,ECU根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。直接测量L型电控燃油喷射系统 每缸进气门外装有一个喷射装置,由ECU控制喷射。其燃油分配均匀性好,但控制系统复杂,成本高。主要用于中、高级轿车。多点喷射系统气门喷油器输油管进气支管 在节气门上方装一个中央喷射装置,由1~2个喷油器集中喷油。结构简单,故障少、维修调整方便。广泛的应用于普通轿车和轻型汽车。集中喷射系统调压器喷油器节气门体位置传感器节气门 ECU根据传感器的信号对执行器进行控制,但不去检测控制结果;开环控制系统传感器电子控制单元执行器发动机 也叫反馈控制,在开环的基础上,它对控制结果进行检测,并反馈给ECU。闭环控制系统传感器电子控制单元执行器发动机闭环控制氧传感器 一、喷射正时控制二、喷油量的控制三、燃油停供控制四、燃油泵控制第二节电控燃油喷射系统的功能 在采用间歇喷射方式的电控燃油喷射系统中,电脑必须控制喷油器喷油的开始时刻,这就是喷油正时控制。其控制目标一般是在进气行程开始前,喷油结束。一、喷射正时控制1.同步喷油正时控制2.异步喷油正时控制 (1)顺序喷射正时控制(2)分组喷射正时控制(3)同时喷射正时控制1.同步喷油正时控制分为: (1)顺序喷射正时控制工作原理:ECU根据凸轮轴位置传感器(G信号)、曲轴位置 传感器(Ne信号)和发动机的作功顺序,确定各气缸工作位置。 当各缸活塞运行至排气行程上止点前某一位置时,ECU输出喷油控制信号,接通喷油器电磁线圈电路,该缸开始喷油。特点:喷油器驱动回路数与气缸数目相等。 (2)分组喷射正时控制特点:把所有喷油器分成2~4组,由ECU分组控制喷油器。工作原理:以各组中先进入作功的缸为计算基准,在该气缸排气行程上止点前某一位置,ECU输出指令信号,接通该组喷油器电磁线圈电路,该组喷油器开始喷油。 (3)同时喷射正时控制特点:所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油。工作原理:喷油正时控制是以发动机正时缸1缸或4缸进入作功行程为计算基准,在1缸或4缸排气行程上止点前某一位置,ECU输出指令信号,接通所有喷油器电磁线圈电路,所有喷油器同时喷油。 (1)起动时异步喷油正时控制(2)加速时异步喷油正时控制2.异步喷油正时控制 在同步喷油基础上,为改善发动机的起动性能,在启动时使混合气加浓,增加一次异步喷油。在起动开关(STA)处于接通状态时,ECU接收到第一个凸轮轴位置传感器信号(G信号)后,紧接着在接收到第一个曲轴位置传感器信号(Ne信号)时,开始进行起动时的异步喷油,以一个固定喷射持续时间,向各缸增加一次异步喷油。(1)起动时异步喷油正时控制 由怠速过渡到起步时,由于燃油惯性等原因,会出现混合气稀的现象,为改善起步加速性能,ECU根据节气门位置传感器中怠速IDL信号从接通到断开时,增加一次固定喷油持续时间的喷油(有些发动机)ECU接受到IDL信号从接通到断开后,检测到第一个曲轴位置传感器信号(Ne信号)时,增加一次固定喷油持续时间的喷油(有些发动机)当节气门突然开启或进气量突然增加时(急加速),为了提高加速响应特性,仅在加速期间,增加异步喷油(2)加速时异步喷油正时控制 目的:使发动机在各种运行工况下,都能获得最佳的喷油量,以提高发动机的经济性和降低排放污染。1.起动时的同步喷油量控制2.起动后的同步喷油量控制3.异步喷油量控制二、喷油量的控制 二、喷油量控制同步喷射喷油量(时间)控制异步喷射起动时喷油控制起动后喷油控制基本喷油时间控制进气温度和电压修正起动后加浓修正暖机加浓修正进气温度修正过渡工况修正大负荷工况修正怠速稳定性修正D空燃比反馈修正基本喷油时间控制修正起动喷油控制加速喷油控制(固定喷油量) 转速低于规定值点火开关STA挡THW信号ECU内存的冷却液温度——喷油时间曲线在发动机转速低于规定值且点火开关位于STA(起动)档时,喷油时间的确定见左图,ECU根据冷却液传感器信号(THW信号)查询冷却液温度——喷油时间曲线确定基本喷油时间,根据进气温度传感器(THA信号)对喷油时间进行修正(延长或缩短)。然后再根据蓄电池电压适当延长喷油时间,以实现喷油量的进一步的修正,即电压修正。1.起动时的同步喷油量控制 发动机起动后转速超过预定值,ECU确定喷油持续时间:喷油持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正2.起动后的同步喷油量控制 (1)起动后的基本喷油时间1)D型EFINe信号PIM信号ECU内存的基本喷油时间三维图(三元MAP图)D型根据发动机转速信号和进气管绝对压力信号确定基本喷油时间;同时,还必须根据各种传感器输送来的各种运行工况信息,对基本喷油时间进行修正。 2)L型EFI中转速信号Ne空气流量计信号Vs基本喷油时间:实现既定空燃比(理论空燃比14.7:1)的喷射时间ECUL型根据发动机转速信号和空气流量计信号确定基本喷油时间。同时,还必须根据各种传感器输送来的各种运行工况信息,对基本喷油量时间进行修正。 起动后加浓修正暖机加浓修正进气温度修正大负荷工况喷油量修正过渡工况喷油量修正怠速稳定性修正(仅D型)空燃比反馈修正各工况喷油量修正 (2)起动后各工况下喷油量修正1)起动后加浓修正点火开关由STA转到ON转速已达到或超过预定值根据冷却液温度确定喷油时间的初始修正值,然后以一固定速度下降,逐步达到正常。使发动机保持稳定运转ECU冷却液温度THW信号 实施工况:冷机低温起动后的数十秒内。这是因为发动机在低温冷起动后的一段时间内,即使按照理想A/F实行燃油配给,但由于汽油雾化不良和附壁现象的存在,仍会造成实际燃烧的混合气A/F较大,混合气变稀。必须在按照理想空燃比配给的燃油数量的基础上增加喷油量,且发动机温度越低,所需的喷油增量越大,修正时间也越长。显然,冷起动后加浓修正的目的是补偿由此造成的燃油供给不足。冷起动后加浓修正 冷机起动后加浓修正ECU按以下程序处理:①根据发动机工作温度确定起动后加浓修正系数的初始值②发动机完成爆发后,每隔一定时间,对起动后燃油加浓修正系数进行衰减 2)暖机加浓修正发动机温度较低时,燃油蒸发性差,为使发动机迅速进入最佳工作状态,必须供给较浓混合气IDL触点接通或断开时,温度不同,转速不同,喷油时间有少量变化 达到正常工作温度之前怠速信号(IDL信号)确定暖机加浓修正值,当水温上升为正常值后,暖机修正趋于零暖机加浓还受IDL信号控制,怠速触点接通或断开时,温度不同,转速不同,喷油时间有少量变化ECU冷却液温度THW信号 冷车起动后即进入暖机阶段。暖机时的加浓修正的目的是补偿冷态时汽油汽化不足而导致的实际供油量的不足,发动机起动运转之后,机件温度和冷却水温度会不断上升,修正系数随发动机工作温度的上升而逐渐衰减。起动后燃油加浓修正与暖机加浓修正同时开始。不同之处在于:起动后燃油加浓修正在发动机完成爆发后数十秒内即告结束,而暖机加浓修正过程将一直持续到冷却水温度达到规定值为止。暖机燃油加浓修正 3)进气温度修正发动机进气温度影响进气密度,ECU根据进气温度传感器提供的进气温度信号,对喷油时间进行修正最大修正量约为10% 4)大负荷工况喷油量修正发动机稳定运行于部分负荷时,空燃比控制的原则:在保持排放性能前提下,尽量提供经济棍合气,以提高发动机经济性。当汽车在大负荷、高速行驶时,应追求发动机的动力性。根据图示空燃比变化规律,ECU应根据负荷与转速信号,修正喷油时间将A/F值控制中心设定在与转矩峰值相对应的12.5处,并实施开环控制,提高发动机动力性。大负荷的喷油加浓量约为正常喷油量的10%~30%。 进气管压力传感器PIM信号全负荷PSW信号判断发动机负荷状况大负荷时适当增加喷油时间ECU空气流量计Vs信号节气门开度VTA信号 5)过渡工况喷油量修正汽车处于加速、减速等非稳定(过渡)工况时如果仅采用基本喷油量进行燃料配给,则燃料“附壁”效应导致混合气实际A/F值会相对于计算值产生偏移。其趋向是:加速时A/F值增大(混合气变稀);减速时A/F值变小(混合气变浓)。如果不进行相应的燃油量修正,发动机和车辆本身会产生“喘振”现象,排气有害成分也会因此而增加。因此,EFI系统必须根据发动机调整特性对基本喷射脉宽进行修正,即非稳定(过渡)工况燃油修正。 (1)加速燃油修正:燃料附壁的数量受到进气系统压力及附壁表面温度的影响。进气系统压力越高或附着部位表面的温度越低,附壁燃油气化速度越慢,附壁燃料量越多。加速时节气门开大,进气系统压力增加,附壁燃油量增加,造成实际供油量相对不足,致使实际A/F值大于目标值,导致进入气缸内的实际混合气的浓度变稀。(2)减速燃油修正。减速时节气门开度减小,进气系统压力降低,附壁汽油加速气化,因此与加速工况恰恰相反,这时混合气的浓度显然变浓。 PIM或Vs信号SPD信号(车速信号)判断发动机过渡状况对喷油时间进行修正ECUNe信号VTA信号(节气门开度)NSW信号(空档起动开关) 6)怠速稳定性修正(仅D系统)进气管绝对压力在过渡工况时,相对于发动机转速的变化将产生滞后。节气门之后进气管容积越大,怠速时发动机转速越低,这种滞后时间越长,怠速越不稳定。进气管压力变动,发动机转矩也变动。由于压力较转速滞后,转矩也较转速滞后,怠速转速上升时转矩也上升,怠速转速下降时转矩也下降,造成怠速运转不稳定 PIM信号ECUNe信号 7)空燃比反馈控制修正(1)空然比反馈控制:氧传感器输出信号在A/F=14.7时发生临界跃变。ECU利用氧传感器的信号特征,将信号电压与基准电压(0.45V)进行比较,即可判定适时混合气A/F值并以此进行反馈控制。如果信号电压大于基准电压,表示A/F值过小(混合气为浓混合气),缩短喷油时间,反之则增大喷油脉宽。空燃比反馈控制的实质就是通过氧传感器信号使A/F值回归理论值的控制。 如图所示,假设混合气A/F值偏向小的一边,则氧传感器输出高电位信号,EGU可据此使反馈修正系数减小(先骤降,再缓降),减少喷油脉宽。喷油量的减少使得A/F值增大,混合气随之又很快变稀;当A/F值低于预定值时,氧传感器输出低电位信号。ECU据此又使反馈修正系数增大(先骤升,再缓升),增大喷射脉宽,混合气随之很快变浓,如此周而复始,A/F值不断被施以负反馈控制,最终收敛于14.7左右。 图例显示出空燃比、氧传感器信号电压和空燃比反馈修正系数三者之间宏观上的相应关系。从整体上看,在特定周期中,如果实际空燃比较小,由于混合气处于“浓”状态所占的时间比处于“稀”状态所占的时间相对较长,因此氧传感器输出信号处于高电位的时间也相对较长,从而使修正系数向着减小的方向移动。最终导致空燃比在理论值附近获得平衡。反之则相反。闭环控制系统的反馈控制过程需要经过一定时间,才能使空燃比在理论值附近获得平衡。该时间段包括混合气从进入气缸直至废气到达氧传感器,以及氧传感器的响应时间等。因此,实际所控制的混合气A/F值总是收敛于14.7附近的一个狭窄范围内。 (2)反馈控制的实施条件:闭环控制在发动机的某些工况下不适宜采用。如:发动机起动时以及暖机过程未完成的状况下,发动机温度低,附壁现象严重,汽油汽化较差,这时都需要较浓的混合气。此时如果仍按反馈控制原则使供给的混合气A/F值收敛于理论值附近,发动机会起动困难;又如发动机在大负荷或高转速运转时,需要较浓的功率混合气,此时如果A/F值仍收敛于理论值附近的话,则将造成发动机运转不良,动力不足。所以,在某些情况下应停止反馈控制,即进入开环控制状态。 通常在下述情况,反馈控制将自动解除:①发动机起动与暖机时。②起动后燃油增量修正(加浓)时。③节气门全开(大负荷、高转速)时。④发动机处于非稳定工况(加、减速)时。⑤燃油中断停供油时。⑥氧传感器检测的A/F信号过小且持续时间大于规定值(如10s以上)时。⑦氧传感器检侧的A/F信号过大且持续时间大于规定值(如4s以上)时。此外,由于氧传感器在400℃温度以下不会产生相应的电压信号,因此反馈控制也不会发生作用。当开环控制时,令其修正值等于1,而闭环控制时,其值在0.8~1.2范围内变化。 空燃比学习控制修正空燃比学习控制通常又称之为“学习控制”,如图所示。其目的是为进一步提高空燃比控制精度。特定发动机各种工况下的基本喷射时间都是标准数据,可根据计算机ROM中存储的数据进行控制。但实际运行中由于发动机性能的变化,如空气系统、供油系统的性能变化,可能会造成实际A/F值相对于理论值的偏离不断增大。虽然反馈修正可以修正类似A/F值的偏差,但修正范围有限(一般为0.8~1.2)。如在反馈修正过程中,反馈修正的中心线偏向稀或浓的一边(图中的A—B—C所示),且修正值超出修正范围时(图中的C线),就会造成控制困难。为使修正值回到可控范围内,并使反馈修正的中心线回到A/F理论值的位置上(图中的A线),带有学习控制功能的EFI系统ECU可根据反馈修正值的偏离情况,设定一个学习修正值(学习修正系数),以实现燃油喷射时间的总修正 学习控制过程大致可分为几个阶段:(1)求出实际A/F值与预定值的偏离量。(2)求出并记忆A/F值偏离的学习修正值并可靠保存,在点火开关断开时也不应消除。(3)把符合当前条件的学习修正值反映到喷射时间(喷射脉宽)上,综合各修正系数加以总修正。空燃比学习控制修正 例如:由于某种原因(如喷油器喷孔磨损变大),造成喷油器喷油量相应变化(增加),引起实际A/F值较理论值偏小。假若无反馈控制时的发动机实际A/F值较理论值超出0.2(例如0.25,A/F=0.75),加反馈控制后其反馈修正值的中心线将偏离理论中心值,假设能维持在0.95(少0.05),可以肯定,实际上反馈修正值的中心将偏离理论A/F值0.05,其实这时氧传感器检测的A/F信号过小且持续时间大于规定值(如10s以上)时,反馈控制将自动解除,空燃比A/F开环控制在0.75。若使反馈修正值的中心回到理论A/F值1.0的位置上,即可确定学习控制修正值0.2。ECU求出学习修正值后,将该值存储到存储器中,以便在后续过程中将符合当前条件的学习修正值及时反映到基本喷射脉宽上,即进行学习修正,以提高过渡工况运转的空燃比控制精度。 检测A/F值的偏离量并求出正确的学习修正值需要一定时间。每当断开点火开关、切断ECU电源时,所求得的学习控制修正值会立即被清除。以后再遇到相应特性变化引起的空燃比偏离时,学习修正值不会立即反映到喷射时间脉宽上,从而降低空燃比的控制精度。为做到及时修正,实现空燃比高精度控制,EFI中存储学习控制修正值的存储器(如RAM)不应受点火开关控制,而由一根备用常火线与蓄电池直接连接。学习修正值存储 图a)是无学习控制系统的反馈修正情况。通常反馈控制的积分速度是百微秒级,当A/F值出现偏移时,在工况变化条件下,用几十毫秒的指令不能实现A/F值的控制目标。图b)是有学习控制的反馈修正情况。由于学习修正量能随运转条件变化立即被反映出来,所以当A/F值发生偏移时,能及时将其收敛控制于理论值范围内,如图所示。有无空燃比学习控制比较情况 ①在部分电控燃油喷射系统中,为改善发动机的起动性能,在发动机起动时,除同步喷油外,再增加一次异步喷油。②发动机由怠速工况向汽车起步工况过度时,由于燃油惯性等原因,会出现混合气稀的现象。为了改善起步加速性能,ECU根据节气门位置传感器(TPS)中怠速触点输送的怠速信号(IDL信号)从接通到断开后,检测到第一个Ne信号时,增加一次固定量的喷油。③有些发动机电控燃油喷射系统,为使发动机加速更灵敏,当节气门迅速开启或进气量突然增加(急加速)时,在同步喷射的基础上再增加异步喷射。3.异步喷油量控制 发动机起动和急加速时的异步喷油量是固定的,各气缸喷油器以一个固定的喷油持续时间,向各缸增加一次喷油。前面介绍的燃油量修正是在同步喷射状况下实施的。但在急加速工况下,突然增大的负荷使得燃油供给产生滞后现象,必须实施临时性燃油增量喷射,以确保发动机在急加速工况能够反应灵敏,过渡迅速。此时采取的即是所谓异步喷射模式。 急加速时异步喷射图示表明急加速时节气门开度和吸入空气质量与活塞行程的对应关系,从中可以看出异步喷射的必要性。图中Ga1为加速初始时测定的空气质量(m3),TA为按照目标A/F要求,依据Ga1确定的同步喷射脉宽。由图可见,急加速时第一缸在进气行程中实际吸入的空气质量为Ga2,所对应的空气质量增量为△Ga1。对应燃油喷射持续时间TA所喷射的汽油量明显不足,进而引起A/F值增大,使汽车加速过程缓慢;同理,第三缸在进气行程中,实际吸入的空气质量为Ga3,所对应的空气质量增量为△Ga2,因此也会产生同样的结果。所以,为补充与空气增量△Ga1及△Ga2相对应的汽油喷射量,必须进行异步喷射。异步喷射时间在图中用TB表示。 急加速时的异步喷射量是根据发动机节气门开度变化率来确定的。假设节气门初始开度用THA表示,以10~20ms内的THA变化量△THA为依据,确定异步喷射量。如图所示,节气门开度变化量△THA越大,吸入的空气质量增量越大,所需的异步喷射油量也就越大。 减速断油控制——当汽车急减速时,ECU将会切断燃油喷射控制电路,停止喷油,以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量。限速断油控制——加速时,发动机超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时,ECU将切断燃油喷射控制电路,停止喷油,防止超速。三、燃油停供控制 三、燃油停供控制(1)急减速断油控制发动机高速运行下,节气门突然关闭称急减速工况ECU将会切断燃油喷射控制电路,停止喷油,避免混合气过浓、燃油经济性和排放变差当发动机转速降至预设转速或节气门重新打开时又恢复正常喷油。 (2)限速断油控制发动机加速时,发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时,ECU将切断燃油喷射控制电路,停止喷油,防止超速当发动机转速降至预设转速时又恢复正常喷油。 喷油修正系数总图喷油量蓄电池电压修正由冷却液温度确定基本喷油量起动后加浓修正暖机加浓修正加速增量(暖机时)蓄电池电压修正大气压力修正进气温度修正基本喷油量大负荷工况修正减速断油发动机状态起动(500rpm以下)起动节气门全闭怠速行驶(暖机)加速正常行驶节气门打开(4188rpm以上)全负荷发动机制动节气门全开(减速时)进气温度修正空燃比反馈修正暖机修正随转速略有变化 学习目标喷油正时控制方式分类及特点同步喷油正时控制异步喷油正时控制2.喷油量控制方式分类及特点起动时同步喷油量控制起动后同步喷油量控制 当点火开关打开,电控燃油喷射系统中的燃油泵一般预先或延迟工作2~3S,以保证燃油系统必须的油压。在发动机起动过程和运转过程中,燃油泵应保持正常工作。关闭点火开关后,应适时切断燃油泵控制电路,使燃油泵停止工作。四、燃油泵控制 一、空气供给系统二、燃油供给系三、控制系统第三节电控燃油喷射系统的组成与基本原理 功用:为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的供气量。工作原理如图一、空气供给系统 功用:供给喷油器一定压力的燃油,喷油器则根据电脑指令喷油。工作原理如图二、燃油供给系油箱电动燃油泵燃油滤清器供油总管喷油器压力调节器 ECUECU根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油时间,再根据其他传感器对喷油时间进行修正,并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令,使喷油器喷油或断油。三、控制系统空气流量计或进气管绝对压力传感器发动机转速传感器其他传感器基本喷油量修正喷油量喷油器 第四节空气供给系统主要元件的构造与检修一、空气供给系统元件位置二、空气供给系统基本元件的构造三、空气供给系的检修 1.D型EFI空气供给系2.L型EFI空气供给系一、空气供给系统元件位置功用:为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量。组成元件包括:空气滤清器、节气门体和进气管等。分类: 1.D型EFI空气供给系D型喷射系统由于没有空气流量计,其进气系统结构简单。 2.L型EFI空气供给系L型喷射系统对空气量的测量更精确,应用广泛。 二.空气供给系统基本元件的构造1.空气滤清器2.节气门体3.进气管 用于滤除空气中的灰尘,一般都为纸质滤芯,其结构与普通发动机上相同。1.空气滤清器 2.节气门体功能:节气门体安装在进气管中,控制发动机正常工况下的进气量。组成:主要由节气门和怠速空气通道等组成。节气门位置传感器装在节气门轴上,检测节气门的开度。有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器D型多点喷射系统节气门体L型多点喷射系统节气门体单点喷射系统节气门体 1、节气门衬垫2节气门限位螺钉3、螺钉孔护套4、节气门体5、加热水管6、节气门位置传感器7、螺钉8、怠速控制阀9、O形密封圈10、螺钉D型多点喷射系统节气门体如右图所示为韩国大宇王子/超级沙龙轿车D型多点喷射系统的节气门体。 1、空气流量计2、怠速控制阀3、节气门位置传感器L型多点喷射系统节气门体如右图所示为美国通用鲁米娜(LUMNA)3.8L旅行车带空气流量计的节气门体。 1、进油管接头2、喷油器3、燃油压力调节器  4、回油接头5、怠速控制阀6、节气门位置传感器7、真空管接头 8、活性炭管接头单点喷射系统节气门体如图所示为韩国大宇希望(ESPERO)和赛手(RACER)轿车单点燃油喷射系统的节气门体。管接头7和8用于燃油蒸发排放控制系统。 3.进气管在多点电控燃油喷射式发动机上,为了消除进气波动和保证各缸进气均匀,对进气总管和进气歧管的形状、容积都有严格的要求,每个气缸必须一个单独的进气歧管。有些发动机的进气总管与进气歧管制成一体,有些则是分开制造再用螺栓连接。 三、空气供给系的检修维修时应注意进行以下检查:(1)检查空气滤清器滤芯是否赃污,必要时用压缩空气吹净或更换;(2)进气系统漏气对电控燃油喷射发动机的影响比对化油器式发动机的影响大。检查各连接部位应连接可靠,密封垫应完好;(3)检查节气门内腔的积垢和积胶情况,必要时用清洗剂进行清洗。注意:绝对不能用砂纸和刀片清理积垢和积胶。 一、燃油供给系的组成二、电动燃油泵三、燃油滤清器四、脉冲阻尼器五、燃油压力调节器六、燃油供给系的检修第五节燃油供给系统主要元件的构造 由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼器及油管组成。如下图:压力调节器汽油滤清器油箱燃油分配管一、燃油供给系统元件位置 二、电动燃油泵1.电动燃油泵的类型2.电动燃油泵的构造(1)涡轮式电动燃油泵(2)滚拄式电动燃油泵3.电动燃油泵的控制(1)ECU控制的燃油泵控制电路(2)燃油泵开关控制的燃油泵控制(3)燃油泵继电器控制的燃油泵控制电路4.燃油泵的就车检查5.燃油泵的拆装与检测 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、转子式和侧槽式等。1.电动燃油泵的类型 (1)涡轮式电动燃油泵(内置式)结构:主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。原理:当叶轮旋转时,事先充入泵内的液体,就被迫随叶轮一起旋转,并因而产生一定的离心力,向叶轮的外周抛出,进入泵壳的环形流道。液体进入环形流道后,因受流道的限制,又被迫回流,并自叶片根部重新进入另一叶道中,因此液体在叶片与环形流道之间的运动迹线,对固定的泵壳来说,是一种前进的螺旋线,而对于转动的叶轮来说,则是一种后退的螺旋线,正是由于流体在泵壳内作上述涡流运动,因此就能使液体连续多次的进入叶片之间,多次的从叶轮获得能量,燃油压力升高,当达到一定值时,顶开出油阀,燃油从出油口输出。涡轮泵能产生较大的压力,但由于涡流损失严重,效率较低。出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱,保持油路中有一定的压力,便于下次起动。优点:泵油量大、泵油压力较高、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点,因此广泛的应用在轿车上。如捷达、本田雅阁2. 电动燃油泵的构造 结构:主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。原理:如图,当转子旋转时,位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下,紧压在泵体内表面上,对周围起密封作用,在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中,工作腔转过出油口后,其容积不断增大,形成一定的真空度,当转到与进油口连通时,将燃油吸入;而吸满燃油的工作腔转过进油口后,容积不断减小,使燃油压力提高,受压燃油流过电动机,从出油口输出。(2)滚柱式电动燃油泵 3. 电动燃油泵的控制(1)ECU控制的燃油泵控制电路主要应用在装用D型EFI和装用热式和卡门旋涡式空气流量计的L型EFI系统中。控制原理:如图,ECU根据端子FPC和DI的信号,控制+B端子与FP端子的连通回路,以改变输送给燃油泵电压,从而实现对燃油泵转速的控制。当发动机在起动阶段或高转速、大负荷下工作时,发动机ECU向油泵ECU的FPC端子输入一个电压信号,此时油泵ECU的FP端向油泵电动机供应较高的电压(相当于电源蓄电池电压),使油泵高速运转。发动机起动后,在怠速或小负荷下工作时,发动机ECU向油泵ECU的DI端子输入一个电压信号,此时ECU的FP端,向油泵电动机供应低于蓄电池的电压(约9V)使油泵低速运转。 (2)燃油泵开关控制的燃油泵控制主要用于装用叶片式空气流量计的L型EFI系统中。控制原理:如图,当点火开关ST端子接通时,起动机继电器线圈通电使触电闭合,此时开路继电器中L1线圈通电使其触电闭合,从而通过主继电器、开路继电器向燃油泵供电,油泵工作;发动机正常运转时,点火开关IG端子与电源接通,同时空气流量计测量板转动使油泵开关闭合,开路继电器L2通电,使开路继电器触电保持闭合,油泵继续工作。发动机停转时,L1和L2线圈不通电,燃油泵停止工作。 如图所示,此控制电路根据发动机转速和负荷的变化,通过燃油泵继电器改变油泵的供电线路,从而控制油泵的工作转速。(3)燃油泵继电器控制的燃油泵控制电路与油泵开关控制的燃油泵控制电路类似,点火开关接通后即通过主继电器将开路继电器的+B端子与电源接通,启动时开路继电器中的L1线圈通电,发动机正常运转时,ECU中的晶体管VT1导通,开路继电器中的L2线圈通电,均使开路继电器触点闭合,油泵继电器FP端子与电源接通,燃油泵工作。发动机熄火后,ECU中的晶体管VT1截止,开路继电器内的L1和L2线圈均不通电,其开关断开燃油泵电路,燃油泵停止工作。发动机ECU控制油泵继电器。发动机低速、中小负荷工作时,ECU中的晶体管VT2导通,油泵继电器线圈通电,使触点A闭合,由于将电阻串联到燃油泵电路中,所以燃油泵两端电压低于蓄电池电压,燃油泵低速运转。发动机高速、大负荷工作时,ECU中的晶体管截止,油泵继电器触点B闭合,直接给燃油泵输送蓄电池电压,燃油泵高速运转。 (1)用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上;(2)将点火开关转至“ON”位置,但不要起动发动机;(3)旋开油箱盖能听到燃油泵工作的声音,或用手捏进油软管应感觉有压力;(4)若听不到燃油泵的工作声音或进油管无压力,应检修或更换燃油泵;(5)若有燃油泵不工作故障,且上述检查正常,应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线各熔丝有无断路。4.燃油泵的就车检查 拆装燃油泵时注意:应释放燃油系统压力,并关闭用电设备。拆下燃油泵后,测量燃油泵两端子之间电阻,应为2~3Ω。用蓄电池直接给燃油泵通电,应能听到油泵电机高速旋转的声音。注意:通电时间不能太长5.燃油泵的拆装与检测 功用:滤清燃油中的杂质和水分,防止燃油系统堵塞,减少机件磨损,保证发动机正常工作。一般采用纸质滤芯,每行驶20000~40000㎞或1到2年应更换,安装时应注意指示燃油流动方向的箭头,不能装反。三、燃油滤清器1—入口2—出口3—滤芯 功用:在喷油器喷油时,油路中的油压可能会产生微小的波动,脉动阻尼器减小这种波动使系统压力保持稳定。组成:由膜片、回位弹簧和外壳等组成。原理:发动机工作时,燃油经过脉动阻尼器进入输油管,当燃油压力产生脉动时,膜片弹簧被压缩或伸张,膜片上方的容积稍有增大或减小,从而起到稳定燃油系统压力的作用。如右图。四、脉动阻尼器 五、燃油压力调节器作用:稳定燃油管的压力,使它与进气歧管之间的压力差保持恒定的250~300kPa.组成:主要由阀片、膜片、膜片弹簧和外壳组成。原理:发动机工作时,燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧压力和进气管内气体的压力之和,膜片下方承受的压力为燃油压力,当压力相等时,膜片处于平衡位置不动。当进气管内气体压力下降时,膜片向上移动,回油阀开度增大,回油量增多,使输油管内燃油压力也下降;反之,进气管内气体压力升高时,燃油的压力也升高。 六、燃油供给系的检修1.燃油系统的压力释放2.燃油系统压力预置3.燃油系统压力测试 目的:防止在拆卸时,系统内的压力油喷出,造成人身伤害和火灾。方法:(1)起动发动机,维持怠速运转;(2)在发动机运转时,拔下油泵继电器或电动燃油泵电线接头,使发动机熄火;(3)再使发动机起动2~3次,就可完全释放燃油系统压力;(4)关闭点火开关,装上油泵继电器或电动燃油泵电源接线。1.燃油系统的压力释放 目的:为避免首次起动发动机时,因系统内无压力而导致起动时间过长。方法一:通过反复打开和关闭点火开关数次来完成.方法二:(1)检查燃油系统元件和油管接头是否安装好。(2)用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上。(3)将点火开关转至“ON”位置,使电动燃油泵工作约10s。(4)关闭点火开关,拆下诊断座上的专用导线。2.燃油系统压力预置 (1)检查燃油,释放燃油系统压力。(2)检查蓄电池,拆下负极电缆。(3)将专用压力表接在脉动阻尼器位置(对于韩国大宇或通用)或进油管接头处(对于丰田)。(4)接上负极电缆,起动发动机使其维持怠速运转。(5)拆下燃油压力调节器上真空软管,用手堵住进气口一侧,检查油压表指示的压力,多点喷射系统应为0.25~0.35MPa,单点喷射系统为0.07~0.10MPa。(6)接上燃油压力调节器的真空软管,检查燃油压力表的指示应有所下降(略低于0.05MPa)。(7)将发动机熄火,等待10min后观察压力表的压力,多点喷射系统不低于0.20MPa,单点喷射系统不低于0.05MPa。(8)检查完毕后,应释放系统压力拆下油压表,装复燃油系统。3.燃油系统压力测试 第六节控制系统主要元件的构造一、传感器二、电子控制单元(ECU)     三、喷油器 一、传感器1.空气流量计(MAF)2.进气管绝对压力传感器(IMAPS) 3.节气门位置传感器(TPS) 4.进气温度传感器(IATS)5.冷却水温度传感器(ECTS)6.凸轮轴/曲轴位置传感器(CPS)7.车速传感器(VSS)8.信号开关 (1)叶片式空气流量计(2)热式空气流量计(3)卡门旋涡式空气流量计:反光镜检测法超声波检测法1.空气流量计:(MAF) 1)结构如右图,空气流量计主要由测量板(叶片)、补偿板(缓冲叶片)、回位弹簧、电位计、旁通气道组成,此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。(1)叶片式空气流量计(见视频)下一页补偿挡板缓冲室弹簧测量板温度传感器旁通气道封口调节螺钉电位计 2)叶片式空气流量计工作原理如图,来自空气滤清器的空气通过空气流量计时,空气推力使测量叶片打开一个角度,当吸入空气推开测量叶片的力与弹簧变形后的回位力相平衡时,叶片停止转动。与测量叶片同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度,将进气量转换成电压信号VS送给ECU。 (2)热式空气流量计20世纪80年代后生产的日本日产公爵轿车和美国福特车系轿车多数采用热式空气流量计,热式空气流量计的主要元件是热线电阻,可分为热线式和热膜式两种类型,其结构和工作原理基本相同。下一页控制电路热膜温度传感器防护网 如右图所示热线电阻RH以铂丝制成,RH和温度补偿电阻RK均置于空气通道中的取气管内,与RA、RB共同构成桥式电路。RH、RK阻值均随温度变化。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,集成电路就必须使流经热线电阻的电流发生相应改变,以恢复电桥平衡,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。1)热线式空气流量计工作原理下一页A:集成电路;RH:热线电阻RK:温度补偿电阻RA:精密电阻RB:电桥电阻 测量原理 传感器HFM-5有5只引脚:1-附加温度传感器(部分车型悬空不用);2-+12V加热电源;3-接地;4-+5V参考电压;5-信号输出 2)热线式空气流量计电路检测:接通点火开关,不起动发动机,测E与D及E与C之间的电压为蓄电池电压。B与C间的信号电压:发动机工作时为2~4V,发动机不工作为1.0~1.5V,F与D间电压,关闭点火开关时,电压应回零并在5s后有跳跃上升,1s后再回零,说明自洁信号良好。热线式空气流量计电路 在气流通道中放一个柱体,气体通过时在柱体后产生许多涡旋。按检测分为:超声波检测法和反光镜检测法(3)卡门旋涡式空气流量计 1、反光镜2、发光二极管3、钢板弹簧4、光电管 5、导压孔6、涡流发生器反光镜检测法检测部分结构:如图,镜片、发光二级管和光电晶体管组成。原理:空气流经过发生器时,压力发生变化,经压力导向孔作用在反光镜上,使反光镜发生振动,从而将反光二极管投射的的光发射给光电管,对反射光进行检测。 结构:由超声波信号发生器、超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接受探头和转换电路组成。原理:卡门涡旋造成空气密度变化,受其影响,信号发生器发出的超声波到达接收器的时机或变早或变晚,测出其相位差,利用放大器使之形成矩形波,矩形的脉冲频率为卡门涡旋的频率。如右图超声波检测法1、超声波信号发生器2、超声波发射探头3、涡流稳定板4、涡流发生器5、整流器6、旁通空气道7、超声波接收探头8、转换电路 2.进气管绝对压力传感器(IMAPS)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)压敏电阻式进气管绝对压力传感器传感器(2)电容式进气管绝对压力传感器(3)进气管绝对压力传感器电路及其检修 (1)压敏电阻式进气管绝对压力传感器主要由绝对真空室、硅片和IC放大电路组成。1—绝对真空室2—硅片3—IC放大电路 (2)电容式进气管绝对压力传感器位于传感器壳体内腔的弹性膜片用金属制成,弹性膜片上、下两个凹玻璃的表面也均有金属涂层,这样在弹性膜片与两个金属涂层之间形成两个串联的电容。1—弹性膜片2—凹玻璃3—金属涂层4—输出端子5—空腔6—滤网7—壳体电容式进气管绝对压力传感器利用电容效应检测进气管绝对压力。发动机工作时,进气管内的空气压力作用于弹性膜片上,使弹性膜片产生位移,弹性膜片与两个金属涂层之间的距离发生变化,一个距离减小,而另一个距离增大,在弹性膜片与两个金属涂层之间形成的两个电容的电容量也就一个增加,另一个则减小。电容量的变化量与弹性膜片的位移成正比,而弹性膜片的位移取决于上、下两个空腔的气体压力,弹性膜片上部的空腔为绝对真空,下部空腔通进气管,则可通过检测电容量的变化来检测进气管的绝对压力。电容量的变化量再经过测量电路转换成电压信号输送给ECU,测量电路可以是电容电桥电路或谐振电路等。在使用中,将点火开关转至“ON”位置,检查传感器电源电压应约为5V,否则应检查ECU或其他连接线路是否有故障;拆开传感器与进气管连接的软管,用手动真空泵给传感器施加真空度,测量传感器输出的信号电压,输出信号电压应随真空度增加而下降,否则应更换传感器。 (3)进气管绝对压力传感器电路及其检修如右图所示为日本丰田皇冠3.0轿车进气管绝对压力传感器电路。ECU通过VCC端子给传感器提供标准5V电压,传感器信号经端子PIM输送给ECU,E2为塔铁端子。 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。(1)电位计式节气门位置传感器(2)触点式节气门位置传感器(3)综合式节气门位置传感器3.节气门位置传感器(TPS) (1)电位计式节气门位置传感器利用触点在电阻体上的滑动来改变电阻值,测得节气门开度的线性输出电压,可知节气门开度。全关时电压信号应约为0.5V,随节气门增大,信号电压增强,全开时接近5V。 1、节气门位置传感器2、怠速触点3、功率触点4、滑动触点5、节气门轴由一个动触点和两个固定触点(功率触点和怠速触点)组成。节气门全关闭时,可动触点与怠速触点接触,当节气门开度达50°以上时,可动触点与功率触点接触,检测到节气门大开度状态。如图(2)触点式节气门位置传感器 (3)综合式节气门位置传感器由一个电位计和一个怠速触点组成,工作原理和前两种相同。如右图 功用:给ECU提供进气温度信号,作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。4.进气温度传感器(IATS)下一页 D型安装在空气滤清器或进气管内,L型安装在空气流量计内。结构如图热敏电阻电插头 在ECU中有一标准电阻与传感器的热敏电阻串联,并由ECU提供标准电压,E2端子通过E1端子搭铁。当热敏电阻随进气温度变化时,ECU通过THA端子测得的分压值随之变化,ECU根据此分压值判断进气温度。 功用:给ECU提供发动机冷却液温度信号,作为燃油喷射和点火正时控制修正信号。5.冷却水温度传感器(ECTS)下一页 一般安装在气缸体水道上或冷却水出口处。其工作原理与进气温度传感器相同。热敏电阻电插头 (1)功用(2)电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器(3)霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器(4)光电式凸轮轴/曲轴位置传感器6.凸轮轴/曲轴位置传感器(CPS) 凸轮轴位置传感器:给ECU提供曲轴转角基准位置(第一缸压缩上止点)信号,作为燃油喷射控制和点火控制的主控信号。曲轴位置传感器:检测曲轴转角位移,给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号,作为燃油喷射和点火控制的主控信号。(1)功用凸轮轴位置传感器(CamshaftPositionSensor,CPS)又称为气缸识别传感器(CylinderIdentificationSensor,CIS),凸轮轴位置传感器一般都用CIS表示。凸轮轴位置传感器的功用是采集配气凸轮轴的位置信号,并输入ECU,以便ECU识别气缸1压缩上止点,从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆燃控制。此外,凸轮轴位置信号还用于发动机起动时识别出第一次点火时刻。因为凸轮轴位置传感器能够识别哪一个气缸活塞即将到达上止点,所以称为气缸识别传感器。 组成:左侧为曲轴位置传感器,由带一个凸齿的G转子和两个感应线圈G1和G2组成。右侧为凸轮轴位置传感器,由一个带24个凸齿的Ne转子和一个Ne感应线圈组成。如图原理:利用电磁线圈产生的脉冲信号来确定发动机转速和各缸的工作位置。检测:检查感应线圈的电阻,冷态下的G1和G2感应线圈电阻例如某车型为125~200Ω,Ne感应线圈电阻应为155~250Ω。(2)电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器1—G转子 2—G1感应线圈 3—G2感应线圈4—Ne转子 5、9—Ne感应线圈6—G和Ne转子 7—G1和G2感应线圈 8—分电器壳体 组成:由转子、永久磁铁、霍尔晶体元件和放大器组成。原理:如图,ECU通过电源使电流通过霍尔元件,旋转转子的凸齿经过磁场时使磁场强度改变,霍尔晶体管产生的霍尔电压放大后输送给ECU,ECU根据霍尔电压产生的次数确定曲轴转角和发动机转速。(3)霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器永久磁铁霍尔元件触发轮 1—转子    2—永久磁铁3—霍尔晶体管 4—放大器同步信号传感器电路检测:点火开关转至“ON”位置,如图,检测A、C之间的电压应为8V,B、C间输出的信号电压应为5V到0V交替变化。 组成:由转子、发光二极管、光敏二极管和放大器组成。原理:如图,利用发光二极管作为信号源。随转子转动,当透光孔与发光二极管对正时,光线照射到光敏二极管上产生电压信号,经放大电路放大后输送给ECU。检测:点火开关转至“ON”位置,如图,检测电脑侧1和2端子间电压为12V或5V,给传感器施加12V电压或5V,在信号输出端子3和4与1之间接上电流表,转动转子一圈,两个电流表应分别摆动1次和4次,电流约为1mA。(4)光电式凸轮轴/曲轴位置传感器 1、密封圈2、分火头3、发光二级管4、光敏二极管5、放大电路6、转子光电式曲轴和凸轮轴位置传感器电路上一页 功用:检测汽车行驶速度,给ECU提供车速信号,用于巡航控制和限速断油控制等。类型:舌簧开关式和光电式、霍尔式。7.车速传感器(VSS) 常用的有:起动开关、空调开关、档位开关、制动开关、动力转向开关和巡航控制开关等。8.信号开关 1、传感器2、模拟信号3、输入回路4、A/D转换器5、输出回路6、执行元件7、微型计算机8、数字信号9、ROM/RAM记忆装置二、电子控制单元(ECU)发动机集中系统使用的ECU主要由输入回路、模/数转换器(A/D转换器)、微型计算机(简称微机)和输出回路组成。 三、执行元件(喷油器)1.喷油器的构造与工作原理2.喷油器的驱动方式3.喷油器的检修4.喷油器控制电路5.冷起动喷油器及其控制电路(见视频) 1.喷油器的构造与工作原理1)构造:按喷油口的结构不同,喷油器可分为轴针式和孔式两种。如图所示:喷油器主要由滤网、线束连接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成,针阀与衔铁制成一体。轴针式喷油器的针阀下部有轴针伸入喷口。a)孔式喷油器 b)轴针式喷油器 2)工作原理喷油器不喷油时,回位弹簧通过衔铁使针阀紧压在阀座上,防止滴油。当电磁线圈通电时,产生电磁吸力,将衔铁吸起并带动针阀离开阀座,同时回位弹簧被压缩,燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出。当电磁线圈断电时,电磁吸力消失。回位弹簧迅速使针阀关闭,喷油器停止喷油。滤网电磁线圈衔铁针阀电插 2.喷油器的驱动方式喷油器的驱动方式可分为:1)电流驱动方式2)电压驱动方式a)电流驱动  b)电压驱动(低阻) C)电压驱动(高阻) (1)简单检查方法检查喷油器针阀开启时的振动和声响。(2)喷油器电阻检查低阻为2~3Ω,高阻为13~16Ω。(3)喷油器滴漏检查用专用设备检查,在1min内喷油器应无滴油现象。(4)喷油量检查用专用设备检查,检查15s内的喷油量应为50~70mL。3.喷油器的检修 4.喷油器控制电路各车型喷油器控制电路基本相同,一般都是通过点火开关和主继电器(或熔丝)给喷油器供电,ECU控制喷油器搭铁。只是不同发动机喷油器数量、喷射方式、分组方式不同,ECU控制端子数量不同。 功用: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。原理:发动机起动时,起动继电器线圈通电,触点闭合使蓄电池电压送至冷起动喷油器,时间延时开关开关控制冷起动搭铁回路接通,冷起动喷油器喷油。若冷却水温度较高,时间延时开关则断开,冷起动喷油器不喷油。5.冷起动喷油器及其控制电路下一页 冷起动喷油器冷起动喷油器控制电路电插头电磁线圈阀门弹簧阀门喷嘴

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