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1汽车电器主讲：毛矛2第七章电子燃油喷射系统简称EFI:ElectronicFuelInjection在此基础上发展出发动机电子控制系统，对发动机的燃油喷射、点火时刻、怠速和废气再循环等进行集中控制。本章系统地介绍各种电喷系统和发动机电控系统的结构、原理以及检测诊断的维修方法。37.1电喷系统的概念、类型及特点7.1.1电喷的概念电喷系统是按照发动机各种工况的要求和进气量控制喷油量，实现空燃比的最佳控制。47.1.1电喷的概念电喷系统工作时，ECU根据控制程序和各传感器输入的检测信号→确定喷油量→向喷油器提供喷油脉冲信号，57.1.1电喷的概念喷油器将定量的燃油以一定的压力喷向各缸进气歧管（多点喷射）或节气门上方（单点喷射），与空气混合→可燃混合气→吸入发动机→点火燃烧做功。67.1.2电喷系统的类型及特点1、多点/单点喷射系统按照喷油器数量和位置，分为多点喷射（MPI）和单点喷射系统（SPI）两类。77.1.2电喷系统的类型及特点MPI是在每缸进气歧管进气门的上方分别安装一个喷油器，ECU控制各喷油器的喷油时刻和喷油量，分别与各进气歧管的空气混合形成混合气。87.1.2电喷系统的类型及特点97.1.2电喷系统的类型及特点SPI是在进气管集合部只安装一个喷射器（通常称为节气门喷射体）。ECU控制该喷油器的喷油时刻和喷油量，形成混合气后再分配到各缸进气歧管。107.1.2电喷系统的类型及特点2、间歇/连续喷射系统按照喷油方式分类。间歇喷射：由ECU控制各缸的喷油量和喷油时刻，间歇地向各缸进气歧管喷油。也叫“脉冲喷射”进一步可分为同时喷射、分组喷射、顺序喷射3种。117.1.2电喷系统的类型及特点连续喷射：采用机械或机电混合式控制各缸喷油量，连续地喷油。如波许公司的K型和KE型，应用在早期奥迪上。127.1.2电喷系统的类型及特点3、质量流量式、速度密度式和节流速度式——按照进气量的检测方式分类。质量流量式（Mass-flow）：由空气流量计直接测量发动机进气量，ECU根据进气量和发动机转速，计算出每个循环各缸的进气量，从而确定相应的喷油量。如波许公司的L型和LH型。137.1.2电喷系统的类型及特点速度密度式（Speed—Density）：利用进气管绝对压力和发动机转速信号计算出每一工作循环各缸进气量，进而确定喷油量。如D型。节流速度式（Throttle—Speed）利用节气门开度和发动机转速信号计算每一工作循环各缸进气量，从而确定喷油量。147.1.2电喷系统的类型及特点4、单独控制/集中控制系统单独控制→只控制空燃比，点火时刻、怠速等由其他ECU控制。90年代初以前多此类。集中控制系统又称发动机电控系统，由一个电控单元完成空燃比、点火时刻、怠速等发动机的全部控制。90年代中以后均属该种类型。157.1.2电喷系统的类型及特点5、空燃比开环/闭环控制系统按照控制系统有无反馈控制分类。开环系统：把发动机不同工况下的最佳喷油量存在储存器内，发动机运行时，ECU根据各传感器的信号确定喷油量。闭环控制：在排气管内增加氧传感器作为空燃比的反馈信号，进行喷油量的修正。167.2L型电喷系统L型电喷L-Jetronic，属多点电喷，波许研发生产。LE型、LH型系统和Motronic系统均是在L型电喷基础上发展而来。7.2.1L型电喷系统的组成L型电喷系统的组成如图7-3。整个系统分为供油系统、进气系统和控制系统3个子系统。177.2L型电喷系统187.2.2供油系统1、系统组成和工作过程电动燃油泵将燃油从油箱中泵出，经滤清器进入燃油管，经压力调节器调节压力，使燃油压力与进气压力之差保持恒定。197.2.2供油系统燃油经燃油管输送给各缸喷油器和冷起动阀，喷油器根据ECU的信号，定时定量地将燃油喷射到进气歧管内。207.2.2供油系统2、电动燃油泵作用：向燃油系统输送一定压力的燃油。由：永磁电动机、油泵转子、滚柱和泵体等组成。217.2.2供油系统工作原理：燃油泵工作时，永磁电动机驱动油泵转子和滚柱一起旋转，使泵体与转子之间的空腔容积发生变化。227.2.2供油系统进油口一侧容积不断增加产生真空，将燃油吸入。出油口一侧容积不断减少，将燃油加压后泵出。237.2.2供油系统进油口一端设有限压阀，防止管路堵塞造成油压过高。油压超过300kpa时，限压阀打开，燃油流回进油口。247.2.2供油系统出油口一端设有单向阀（止回阀），防止发动机熄火后管路中燃油倒流，以保持供油系统剩余压力。257.2.2供油系统早期电动燃油泵装在油箱外部。90年代后，直接将燃油泵安装在油箱内。使用时，不要将油箱中的油耗尽，以免烧坏油泵。267.2.2供油系统3、燃油滤清器作用是滤除汽油中的杂质。滤清器壳体内有一个纸质滤芯，滤芯的孔径平均为10um，后面串接一个纤维过滤网提高滤清效果。应按规定行驶里程（约1万KM）更换燃油滤清器。277.2.2供油系统4、压力调节器调节供油压力与进气管压力之差保持恒定，使喷油量不受进气压力波动的影响，由喷油时间决定。由金属壳体组成的内腔，被膜片分成两室，膜片的一侧压着弹簧，另一侧承受燃油压力。287.2.2供油系统弹簧室内有一真空管与节气门后方的进气管相通，承受进气压力。当燃油压力超过上方（弹簧+进气压力）时，膜片上移，回油孔开启，使超压的燃油流回油箱。→使供油压力随进气压力变化，供油压力与进气压力之差保持恒定，约为250kpa297.2.2供油系统307.2.2供油系统5、喷油器喷油器在ECU的控制下向各缸进气歧管定时定量地喷油。喷油器体内装有电磁线圈，头部的针阀与衔铁结合成一体。317.2.2供油系统当ECU接通喷油器电路时，电磁线圈通电，产生的电磁力将衔铁与针阀吸起，燃油从针阀头部的环形间隙喷出并雾化。327.2.2供油系统针阀的升程约0.1mm，喷油器每次开启时间约为2~10ms。开启时间越长，喷油量越多。多缸发动机通常采用分组喷射和顺序喷射。337.2.2供油系统Ｌ型电喷系统采用分组喷射，将喷油器分成２～３组，每组有２～３个喷油器。同一组喷油器采用同时喷射方式，不同组的喷油器交替喷射。每个工作循环，每组喷射1、2次。喷油正时由ECU根据分电器内的曲轴位置传感器信号或点火信号决定。347.2.2供油系统顺序喷射：在一个工作循环内，各喷油器按发动机工作顺序，依次在本气缸排气行程上止点前喷油一次。各喷油器喷油时间和喷油量由ECU分别独立控制。357.2.2供油系统如：发动机转速为4600rpm时，喷油间隔时间仅0.0065s，所以，顺序喷射控制精度高，各缸混合气均匀性好，提高了发动机的动力性、经济性，减少了排放。367.2.2供油系统６、冷启动阀和温度－时间开关冷启动阀的作用是冷车起动加浓，喷油量由温度－时间开关控制。冷启动阀的结构与喷油器相似。377.2.2供油系统低温（冷却液温度低于３０℃）起动时，温度－时间开关控制冷启动阀电磁线圈形成电流回路，冷起动阀喷油；常温起动时，冷起动阀不喷油。387.2.2供油系统温度—时间开关安装在发动机冷却水道上，控制冷起动阀的喷油时间。起动时的冷却液温度越低，冷起动阀喷油时间越长。温度越高，喷油时间越短。冷却液温度高于30℃时，冷起动阀不喷油。397.2.3进气系统1、系统的组成及工作过程进气系统由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气歧管等组成。407.2.3进气系统空气经滤清器，由空气流量计进行检测，再通过节气门进入各缸进气歧管。417.2.3进气系统427.2.3进气系统节气门由驾驶员通过加速踏板操控，控制进气量的大小。在节气门旁通道上装有怠速空气阀，控制怠速进气量的大小，实现怠速控制。ECU把空气流量信号作为控制喷油量的主要依据之一。437.2.3进气系统2、叶片式空气流量计Ｌ型系统采用叶片式空气流量计。流量计内腔的空气通道上装有空气流量叶片，叶片的偏转角度随进气量变化447.2.3进气系统进气量增加，气流对叶片作用力加大，叶片转角增大，与回位弹簧作用力相平衡，使电位计向ECU输出的电压信号增大。ECU根据电位计输出的电压信号确定进气量的大小。457.2.3进气系统流量计中设有阻尼板，以克服进气管压力波动造成的叶片振动。叶片一侧设有怠速进气旁通道，由调节螺钉调节流量，以调节怠速时混合气的浓度。进气温度传感器安装在流量计的进气通道上。467.2.3进气系统３、节气门体节气门体控制发动机运行工况。包括控制进气量的节气门通道和怠速空气旁通道。节气门位置传感器安装在节气门轴上，用来检测节气门开度。477.2.3进气系统发动机怠速运行时，节气门完全关闭，旁通道进气。冷车时，怠速空气阀随冷却液温度变化自动调节旁通道开启截面，实现发动机快怠速调节。热车后，可通过怠速调整螺钉调整发动机的热车稳定怠速。487.2.3进气系统双金属片式怠速空气阀结构如图7-16。冷车起动时，双金属片向下弯曲变形，闸状阀门开启截面增大，进气量增加，怠速升高。随着发动机温度升高和电流通过电热丝，使双金属片受热，缓缓将阀门关闭，怠速逐渐降低，直至达到稳定的怠速。497.2.4电控系统1、系统的组成由各传感器、电控单元ECU和执行器三部分组成。各传感器向ECU输入检测信号，ECU根据存储的控制程序和输入信号计算各缸所需喷油量，并向各缸喷油器输出喷油脉冲信号，实现空燃比控制。50517.2.4电控系统2、转速传感器该系统中以点火线圈“—”接线柱产生的脉冲信号作为转速信号。3、空气流量计采用叶片式，结构与工作原理前面已作了介绍。527.2.4电控系统4、节气门位置传感器（TPS）节气门位置传感器的作用是检测节气门的开度。开关式节气门传感器又称节气门开关，主要由动触点、怠速触点、功率触点等部分组成。537.2.4电控系统动触点可在导向凸轮导轨内移动，导向凸轮随节气门轴一起转动。当节气门关闭时，动触点与怠速触点接触，测出发动机处于怠速状态；547.2.4电控系统节气门完全打开时，动触点与功率触点接触，测出发动机处于全负荷状态；节气门部分开启时，动触点既不跟怠速触点接触，也不跟功率触点接触。表明发动机处于部分负荷状态。557.2.4电控系统电位计式节气门位置传感器：有2个动触点，其中线性电位计滑动触点的输出电压信号随节气门开度线性增加。该种传感器多用于其他电喷系统中。567.2.4电控系统5、冷却液温度传感器和进气温度传感器冷却液温度传感器安装在冷却液管道上。利用负温度系数热敏电阻（温度升高阻值降低），检测冷却液温度。577.2.4电控系统进气温度传感器安装在空气流量计的进气管道上，检测发动机进气温度。结构和工作原理与冷却液温度传感器相似。587.2.4电控系统6、氧传感器氧传感器又称λ传感器，安装在发动机排气管上，用于检测排气中氧的浓度，作为电控单元进行空燃比反馈控制的输入信号。氧传感器有二氧化锆Zro2、二氧化钛Tio2等597.2.4电控系统二氧化锆式：由二氧化锆固态电解质制成的锆管、铂电极、保护套和加热元件等组成。锆管安装在带螺纹的固定套中，内侧与大气相通，外侧与废气相通。607.2.4电控系统锆管内、外表面覆盖着一层多孔的铂膜作为电极，在铂膜的外表覆盖一层多孔陶瓷。二氧化锆在（300~850℃）高温下使O2电离成O+，并在其内部传导。617.2.4电控系统当混合气浓（λ＜1）时，排气中的含氧少，同时伴有未完全燃烧CO、HC、H2等成分，在铂的催化作用下与氧发生反应，使锆管外侧的氧气浓度变为零，两极间产生800-1000mV的电压；627.2.4电控系统混合气稀（λ＞1）时，排气中的含氧多，锆管内外两侧的氧气浓度差减小，两极间产生100mV的较小的电压；当混合气浓度为理论空燃比时（λ=1）时，两极间产生的电压