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1、 汽车发动机电控技术教案第七章 燃气发发动机电电控技术术简介课程名称称汽车发动动机电控控技术总学时：2学时讲课：22学时实习：00学时课程性质质理论课任课教师师职 称称授课对象象专业 年 班级 教学目的的和要求了解双燃燃料发动动机的供供气电控控系统及及电控燃燃气喷射射系统的的原理。教学重点点和难点了解电控控燃气发发动机的的工作原原理。教学进程程第 次次课第1次课课授课章节节燃气发动动机电控控技术简简介学 时2备 注教案（章章节备课课） 学时时第1 节节概 述教案内容一、燃气气汽车的的发展1 燃气汽车车的发展展历程18722年天然然气发动动机产生生，到了了三十年年代初由由意大利利人率先先采用天天
2、然气作作为汽车车燃料；七十年年代燃气气汽车技技术逐渐渐快速发发展；九十年年代后天天然气汽汽车数量量迅速增增加。2 我国燃气气汽车的的发展现现状20世纪纪50时时年代开开始天然然气汽车车的研究究；80年年代中期期开始发发展天然然气汽车车；19994年起起上海组组织开展展液化石石油气燃燃气汽车车样车的的适用及及研究。20011年底我我国燃气气汽车保保有量已已超过111万辆辆，预计到到20005年，我我国燃气气汽车的的保有量量将达到到1000万辆，到到20001年将将达到1150万万量。3 燃气汽车车的发展展趋势目前，两两用燃料料单点喷喷射系统统和单一一燃料（天天然气或或液化石石油气）闭闭环多点点顺
3、序喷喷射系统统相继问问世，而而闭环多多点顺序序喷射系系统是当当今燃气气发动机机电控技技术发展展的主流流和方向向。二、燃气气汽车的的类型1按所所用气体体燃料的的种类液化石油油气汽车车、天然然气汽车车液化石油油气汽车车以液化化石油气气作为燃燃料。天然气汽汽车以天天然气作作为燃料料。2 所用燃料料的数量量和形式式单燃料燃燃气汽车车、两用用燃料燃燃气汽车车、混合合燃料燃燃气汽车车单燃料燃燃气汽车车只使用用天然气气或液化化石油气气中的一一种作为为发动机机燃料。三、燃气气发动机机供给系系统1燃气气发动机机供给系系统类型型（1）按按燃气供供给量的的控制方方式机械控制制式燃气气供给系系统、电电子控制制式燃气气
4、供给系系统电子控制制式燃气气供给系系统由各各种传感感器采集集信号并并向ECCU输送送发动机机的工况况信息，EECU则则根据这这些信息息和内存存控制模模型直接接控制功功率阀或或燃气喷喷射器工工作，以以实现对对供气量量的控制制。电子控制制式燃气气供给系系统的燃燃气与空空气可以以采用缸缸内混合合方式，也也可采用用缸外混混合方式式。（2）按按燃气供供给方式式混合气供供给系统统、燃气气喷射系系统混合气供供给系统统的燃气气与空气气采用缸缸外混合合方式，与与传统的的化油器器式汽油油发动机机类似。教案内容燃气喷射射系统与与空气可可以采用用缸内混混合方式式，也可可采用缸缸外混合合方式。缸内混合合方式与与柴油机机
5、类似，在在发动机机压缩行行程接近近上止点点时，将将一定量量的燃气气经安装装在气缸缸盖上的的高压燃燃料阀（或或喷嘴）直直接喷入入气缸，在在气缸内内部使燃燃气与空空气混合合形成可可燃混合合气。缸外混合合方式是是将燃气气定时、定定量的喷喷入各缸缸进气歧歧管中的的进气门门处。（3）按按空燃比比控制方方式开环控制制系统和和闭环控控制系统统。机械控制制燃气供供给系统统均属开开环控制制系统。闭环控制制系统是是由ECCU根据据氧传感感器的反反馈信号号对供气气量进行行修正。（4）按按发动机机的类型型单燃料发发动机供供给系统统、两用用燃料发发动机供供给系统统、混合合燃料发发动机供供给系统统2械控控制式燃燃气供给给
6、系统（1）单单燃料发发动机燃燃气供给给系统单燃料发发动机燃燃气供给给系统一一般利用用节气门门根据工工况要求求实现对对混合气气量的控控制，而而可燃混混合气一一般利用用火花塞塞点燃。1）单燃燃料发动动机燃气气供给系系统的结结构主要由储储液罐、燃燃料控制制电磁阀阀、调节节器、混混合器等等组成。2）工作作原理当发动机机工作时时，燃气气控制电电磁阀打打开，由由储液罐罐流出的的燃气经经调节器器调压、计计量后以以气态输输送到混混合器，并并在混合合器内与与空气混混合后被被吸入气气缸。3）单燃燃料发动动机燃气气供给系系统各部部件的功功用储液罐用用于储存存液态燃燃气燃料料控制电电磁阀功功用是当当发动机机停止工工作
7、时自自动切断断燃气供供给，而而发动机机工作时时，根据据温度打打开其中中一个电电磁阀，并并自动实实现供给给气态或或液态燃燃气的切切换。调节器的的功用是是对输送送给混合合气的燃燃气进行行减压，使使液态燃燃气蒸发发以便与与空气更更好的混混合。混合器的的功用类类似于汽汽油机化化油器，主主要是根根据发动动机工况况来调节节空燃比比，使调调节器输输送来的的气态燃燃气按一一定比例例与空气气混合，并并送往气气缸。（2）两两用燃料料发动机机供气系系统化油器式式汽油机机改装的的汽油/CNGG两用燃燃料发动动机供给给系统结结构特点点：即在在原汽油油机上加加装一套套CNGG燃气供供给系统统，包括括高压钢钢瓶、高高压管路
8、路、滤清清器、调调节器、混混合器等等，在燃燃用天然然气时，替替代原汽汽油机供供给系统统向发动动机提供供天然气气-空气混混合气。 化油器器式汽油油机改装装的汽油油/LPPG两用用燃料发发动机供供给系统统由燃料料转换开开关控制制两个电电磁阀实实现燃用用汽油与与LPGG的切换换，LPPG经过过滤清器器过滤后后，进入入调节器器进行减减压并蒸蒸发，气气态的LLPG流流入混合合器与空空气混合合形成可可燃混合合气进入入气缸。（3）混混合燃料料发动机机供给系系统教案内容柴油/CCNG混混合燃料料发动机机供给系系统组成成：燃料料供给系系统、发发动机控控制保护护系统、天天然气供供给和调调节系统统、天然然气储存存系
9、统 燃料供给给系统：1）燃料料供给系系统结构构混合器、供供气量控控制阀、柴柴油供给给装置2）燃料料供给系系统的功功用根据发动动机不同同工况的的工作需需要，供供给发动动机一定定数量和和浓度的的燃气空空气混合合气，并并将一定定量的引引燃柴油油以一定定压力和和喷油质质量定时时喷入气气缸。发动机控控制保护护系统：1） 动机控制制保护系系统的结结构供气量控控制阀的的传动装装置、燃燃料转换换装置、燃燃气供给给闭锁装装置。2） 动机控制制保护系系统的功功用供气量控控制阀的的传动装装置主要要是根据据发动机机最高转转速和空空气滤清清器堵塞塞程度，校校正供气气量控制制阀的开开度，以以控制燃燃气供给给量。燃料转换换
10、装置主主要用来来实现燃燃用柴油油和柴油油/燃气气混合燃燃料之间间的转换换，并在在高压气气瓶压力力不足时时自动切切换到燃燃用柴油油。燃料转换换装置主主要是在在发动机机不工作作时，切切断燃气气供给。天然气供供给和调调节系统统：1） 天然气供供给和调调节系统统的组成成调节器（高高压减压压阀和低低压减压压阀）、燃燃气滤清清器、加加热器2） 天然气供供给和调调节系统统的功用用其功用是是向混合合器输送送清洁的的低压天天然气，以以避免因因天然气气减压吸吸收热量量而造成成输气管管路及其其它零件件冻结，增增设天然然气加热热器，以以保证燃燃气供给给系统正正常供气气。天然气储储存系统统：1）天然然气储存存系统的的组
11、成高压气瓶瓶、压力力表、充充气阀、供供气阀等等。2）天然然气储存存系统的的功用储存并对对天然气气的压力力进行指指示。第2节两用燃料料发动机机混合器器供气电电控系统统教案内容一、电控控燃气供供给系统统的功能能1模拟拟汽油喷喷射信号号发动机在在燃用燃燃气时必必须在切切断汽油油喷射的的同时，由由电控燃燃气供给给系统向向汽油EECU输输入模拟拟的汽油油喷射信信号。2模拟拟氧传感感器信号号电控燃气气供给系系统必须须向汽油油ECUU输入一一个理想想的模拟拟氧传感感器信号号，以便便切换到到燃用汽汽油时汽汽油ECCU能够够正常工工作。二、混合合器供气气电控系系统的组组成1 基本组成成除与电控控汽油喷喷射系统统
12、共用的的元件外外，增加加的主要要电控元元件有：转换开开关、模模拟器、燃燃气ECCU、步步进电机机功率阀阀等。2 主要元件件位置燃气供给给系统中中的调节节器、混混合器、步步进电动动机功率率阀等均均安装在在发动机机室内，燃燃料转换换开关安安装在驾驾驶室内内仪表盘盘附近，不不同车型型高压气气瓶安装装位置不不同，手手动供气气阀、电电磁阀等等安装位位置不同同。三、混合合器供气气电控系系统工作作原理1 开环控制制系统电控汽油油喷射发发动机改改装的汽汽油/CCNG两两用燃料料发动机机开环控控制供气气系统，在在进气管管前，该该系统的的燃气供供给和汽汽油供给给两个燃燃料供给给系统是是并列的的。在发发动机工工作时
13、由由油气转转换开关关控制燃燃气电磁磁阀和电电动燃油油泵，同同一时刻刻，只允允许发动动机燃用用汽油或或燃气一一种燃料料。 发动机机燃用天天然气时时，将燃燃料转换换开关转转到“气”位置，此此时燃气气电磁阀阀开启、电电动燃油油泵停止止工作，天天然气经经减压调调节器减减压后，在在经动力力调节阀阀进入混混合器，并并与来自自空气滤滤清器的的清洁空空气混合合后供往往气缸。2 闭环控制制系统闭环控制制系统，在在减压调调节器和和混合器器之间安安装由EECU控控制的功功率阀，并并加装氧氧传感器器实现空空燃比闭闭环控制制，则可可使发动动机在各各种工况况下都能能获得最最佳的空空燃比。第3节混合燃料料发动机机混合器器供
14、气电电控系统统教案内容混合燃料料发动机机混和供供气电控控系统是是纯混合合器供气气电控系系统与第第一代柴柴油机电电控燃油油喷射系系统的结结合，混混合燃料料发动机机采用压压缩自然然式的点点火方式式，没有有点火系系统，而而引燃柴柴油的喷喷射量和和喷射正正时由柴柴油机电电控燃油油喷射系系统控制制。CNG/柴油混混和燃料料非增压压发动机机混和器器供气系系统组成成：天然然气供气气系统、引引燃柴油油供给系系统、电电子控制制单元。天然气供供气系统统主要由由高压气气瓶、电电磁阀、调调节器、功功率阀、混混和器组组成。引燃柴油油供给系系统的组组成和原原理见“第六章章柴油电电控技术术简介”的相关关内容。电子控制制单元
15、的的主要功功能是根根据各传传感器信信号来确确定供油油齿条和和功率阀阀的位置置，并根根据燃料料转换开开关等控控制天燃燃气电磁磁阀的通通断，同同时燃气气ECUU也具有有失效保保护功能能。第4节 电控燃气气喷射系系教案内容一、电控控气态燃燃气喷射射系统1电控控气态燃燃气喷射射系统的的分类（1）按按使用燃燃料电控气态态CNGG喷射系系统、电电控气态态LPGG喷射系系统（2）按按燃气EECU工工作原理理直接采集集信号控控制系统统、间接接采集信信号控制制系统直直接采集集信号控控制系统统的燃气气ECUU直接采采集各种种传感器器信号，如如发动机机转速、节节气门位位置、氧氧传感器器等信号号，经过过分析计计算，确
16、确定喷入入各缸的的燃气量量。间接采集集信号控控制系统统的燃气气ECUU只相当当于一个个转换器器，它充充分利用用汽油EECU的的控制功功能，采采集汽油油ECUU输出的的喷油器器控制信信号并将将其转化化为燃气气喷射器器控制信信号再用用来控制制燃气喷喷射器的的喷射时时刻和喷喷射时间间。2单燃燃料或两两用燃料料发动机机电控多多点燃气气喷射系系统电控多点点燃气喷喷射系统统将燃气气喷射器器布置在在各缸进进气歧管管的进气气门处，采采用顺序序喷射控控制方式式分别对对每个缸缸的燃气气喷射器器进行控控制。如如图日本本本田公公司研制制的电控控多点燃燃气喷射射系统。本田公司司研制的的电控多多点燃气气喷射系系统3混合合
17、燃料发发动机电电控多点点燃气喷喷射系统统混合燃料料发动机机电控多多点燃气气喷射系系统与混混合器供供气电控控系统相相比，只只是采用用的燃气气供给方方式不同同，多点点燃气喷喷射系统统中取消消了功率率阀和混混合器，利利用燃气气喷射器器控制燃燃气供给给量。4电控控燃气直直接喷射射系统电控燃气气直接喷喷射系统统利用燃燃气喷射射器直接接向气缸缸内供气气，并由由燃气EECU控控制喷气气量和喷喷气正时时。二、电控控液态燃燃气喷射射系统电控液态态燃气喷喷射系统统以液化化石油气气为燃料料，主要要部件包包括，LLPG燃燃料泵、压压力调节节器、压压力传感感器、喷喷射器及及ECUU等。目前研制制的电控控液态LLPG喷喷
18、射系统统都是间间接采集集信号的的控制系系统，即即燃气EECU都都是利用用汽油EECU的的喷油器器控制信信号（包包括同步步喷射信信号和异异步喷射射信号），来来控制燃燃气喷射射器的工工作。第5节电控燃气气供给系系统主要要元件教案内容一、功率率阀1功率率阀的安安装位置置功率阀安安装在燃燃气压力力调节器器与混合合器之间间的低压压输气管管路中。2功率率阀的类类型步进电动动机功率率阀、占占空比功功率阀步进电动动机功率率阀采用用步进电电动机驱驱动调节节阀来执执行燃气气ECUU的指令令，实现现燃气供供给量调调节。占占空比功功率阀采采用占空空比控制制型电磁磁阀来执执行燃气气ECUU的指令令，实现现燃气供供给量调
19、调节。3功率率阀的控控制原理理功率阀通通过改变变低压输输气管路路的流通通截面来来控制供供气量。二、模拟拟器1模拟拟器的功功用发动机燃燃用燃气气时，产产生并向向汽油EECU输输送模拟拟喷油器器工作的的信号。2模拟拟器的类类型电压驱动动方式、电电流驱动动方式3模拟拟器的工工作原理理电压驱动动方式：当燃用用汽油时时，模拟拟器接通通短路开开关即可可将蓄电电池122V电源源不经电电阻R输输送给喷喷油器，喷喷油器正正常工作作。当燃燃用燃气气时，模模拟器断断开短路路开关，此此时汽油油ECUU仍能正正常向喷喷油器输输送喷油油信号，由由于接通通喷油器器搭铁回回路后，蓄蓄电池112V电电源经过过串联电电阻R输输送
20、给喷喷油器，使使通过喷喷油器的的电流减减小，喷喷油器线线圈产生生的电磁磁力不足足以吸开开针阀，所所以喷油油器不喷喷油，但但输送给给汽油EECU的的仍是112V电电压信号号。 电流驱驱动方式式：当燃燃用汽油油时，模模拟器接接通喷油油器电路路而断开开电阻RR电路，喷喷油器正正常工作作。当燃燃用燃气气时，模模拟器则则断开喷喷油器电电路而接接通电阻阻R电路路，喷油油器不喷喷油，由由于喷油油器并联联电阻与与喷油器器电阻相相等，所所以输送送给汽油油ECUU的电流流信号不不变。三、点火火提前调调节器燃气与汽汽油的化化学性质质不同，在在同一工工况下的的最佳点点火提前前角不同同，所以以在以汽汽油机改改装的两两用
21、燃料料发动机机上，设设有点火火提前调调节器，以以满足发发动机燃燃用燃气气和燃用用汽油时时对点火火提前角角的不同同需要。四、燃气气喷射器器1国产产HSVV电控低低压燃气气喷射器器工作过过程：电电磁线圈圈不通电电时球阀阀在进气气口和出出气口两两侧气体体压差的的作用下下向右开开启，使使燃气经经出气口口喷出。当当电磁阀阀通电时时，衔铁铁在电磁磁力作用用下向左左移动，并并通过顶顶杆使球球阀向左左关闭，停停止燃气气喷射。2天然然气柴油组组合式喷喷射器工工作过程程：当EECU发发出喷射射指令使使控制电电磁阀通通电时，电电磁阀关关闭供油油/回油油通道，凸凸轮驱动动柱塞向向下运动动压缩泵泵油腔内内的柴油油，柴油
22、油压力达达到喷射射始点压压力，柴柴油针阀阀开启喷喷射引燃燃柴油。而而后随着着高压燃燃气进入入喷射器器内燃气气压力腔腔，当凸凸轮顶点点转过使使柱塞开开始上移移（喷油油基本结结束），且且燃气压压力腔内内的压力力超过气气体针阀阀回位弹弹簧的弹弹力时，将将气体针针阀顶起起，使柴柴油喷射射停止而而燃气喷喷射开始始。作 业业1按所所用气体体燃料的的种类分分，燃气气汽车的的类型？2按燃燃气供给给方式燃燃气发动动机的类类型？3简述述混合燃燃料发动动机供给给系统？4电控控燃气供供给系统统的功能能？5混合合器供气气电控系系统的组组成？6按使使用燃料料电控气气态燃气气喷射系系统的分分类？本章小结1目前前，两用用燃料
23、单单点喷射射系统和和单一燃燃料（天天然气或或液化石石油气）闭闭环多点点顺序喷喷射系统统相继问问世，而而闭环多多点顺序序喷射系系统是当当今燃气气发动机机电控技技术发展展的主流流和方向向。2按空空燃比控控制方式式可分为为开环控控制系统统和闭环环控制系系统3两用用燃料发发动机供供气系统统结构特特点：即即在原汽汽油机上上加装一一套CNNG燃气气供给系系统，包包括高压压钢瓶、高高压管路路、滤清清器、调调节器、混混合器等等，在4天然然气供给给和调节节系统组组成调节节器（高高压减压压阀和低低压减压压阀）、燃燃气滤清清器、加加热器5发动动机在燃燃用燃气气时必须须在切断断汽油喷喷射的同同时，由由电控燃燃气供给给系统向向汽油EECU输输入模拟拟的汽油油喷射信信号。6电控控燃气供供给系统统必须向向汽油EECU输输入一个个理想的的模拟氧氧传感器器信号，以以便切换换到燃用用汽油时时汽油EECU能能够正常常工作。 备 注15