项目一 汽油发动机电控燃油喷射系统认识与检修

汽车发动机电控技术项目一汽油发动机电控燃油喷射系统认识与检修一、项目要求在汽油发动机（简称汽油机）电控燃油喷射系统中，较常见的故障主要有点火开关接通后油泵不转动、油泵不泵油、管路中的油压过高或过低、喷油器不喷油、喷油器渗油或滴油、喷油器与油管连接处漏油、冷启动喷油器不工作、插接件和管道故障、传感器故障、油压调节器故障、滤清器故障等。本项目通过对汽油发动机电控燃油喷射系统故障的诊断、折卸、检修过程的介绍，使读者在掌握汽油发动机电控燃油喷射系统的结构、工作原理等方面理论知识的同时，具备对上述故障进行分析与排除的能力。【知识要求】1．熟悉汽油发动机电控燃油喷射系统的分类、组成及功用2．掌握汽油发动机空气供给系统各主要组成部件的结构与工作原理3．掌握汽油发动机燃油供给系统各主要组成部件的结构与工作原理4．掌握汽油发动机空气供给系统和汽油发动机燃油供给系统主要组成部件在不同工况下的基本参数5．掌握汽油发动机电控燃油喷射系统各传感器的结构和工作原理6．掌握汽油发动机电控燃油喷射控制电路的控制原理重点掌握内容：汽油发动机空气供给系统和汽油发动机燃油供给系统各主要组成部件的结构与工作原理；汽油发动机电控燃油喷射系统各传感器的结构和工作原理；汽油发动机电控燃油喷射控制电路的控制原理。【能力要求】1．能正确快速识别汽油发动机空气供给系统和汽油发动机燃油供给系统的各基本组成部件2．能正确检查汽油发动机空气供给系统和汽油发动机燃油供给系统的各基本组成部件，并能对常见故障进行检修3．能正确识别汽油发动机电控燃油喷射系统的各传感器4．能正确对汽油发动机电控燃油喷射系统的常见故障进行检测和排除二、相关知识（一）汽油发动机电控燃油喷射系统概述1．汽油发动机电控燃油喷射系统的分类（1）按喷射系统执行机构不同分类①多点喷射（MPI）②单点喷射（SPI）（2）按喷射控制装置的形式不同分类①机械式②电控式③机电一体混合控制式（3）按喷射方式不同分类①间歇喷射或脉冲喷射式②连续喷射式（4）按喷射位置的不同分类①进气道喷射式②缸内直接喷射式（5）按空气流量的测量方式分类1）速度密度控制式D型汽油发动机电控燃油喷射系统的结构如图1-1所示。2）质量流量控制式其结构如图1-2和图1-3所示。图1-1D型汽油发动机电控燃油喷射系统的结构图1-2L型汽油发动机电控燃油喷射系统的结构图1-3L型汽油发动机电控燃油喷射系统的空气供给系统框图①叶片式汽油发动机电控燃油喷射系统②热线式汽油发动机电控燃油喷射系统3）节流速度控制式2．汽油发动机电控燃油喷射系统的组成及工作原理（1）汽油发动机电控燃油喷射系统的组成汽油发动机电控燃油喷射系统一般由3个子系统组成，即空气供给系统、燃油供给系统和电控系统。1）空气供给系统图1-4所示为D型汽油发动机电控燃油喷射系统的空气供给系统框图。2）燃油供给系统3）电控系统图1-4D型汽油发动机电控燃油喷射系统的空气供给系统框图图1-5燃油系统框图图1-6电控系统检测发动机工况的传感器有水温传感器、进气温度传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、车速传感器、氧传感器、爆震传感器、空调离合器开关等（如图1-7所示）。图1-7高尔夫、帕萨特轿车单点喷射系统1—汽油箱2—电动汽油泵3—汽油调压器4—油压调节器5—喷油器6—进气温度传感器7—ECU8—怠速控制阀9—节气门位置传感器10—氧传感器11—冷却水温度传感器12—曲轴位置传感器13—蓄电池14—点火开关15—燃油喷射继电器（2）汽油发动机电控燃油喷射系统的工作原理1）D型汽油发动机电控燃油喷射系统①燃油压力的建立与燃油喷射方式。②进气量的控制与测量。③喷油量与喷油时刻的确定。④不同工况下的控制模式。2）L型汽油发动机电控燃油喷射系统典型的L型汽油发动机电控燃油喷射系统的结构如图1-2（a）和图1-2（b）所示。3）Mono系统其组成如图1-7所示。3．汽油发动机电控燃油喷射系统的功能（1）喷油正时控制电控燃油喷射发动机的喷射可分为单点喷射和多点喷射，其中多点喷射又分为同时喷射（即各缸喷油时刻相同）、分组喷射（即多缸发动机分为若干组进行喷射，同一组各缸同时喷油，不同组间顺序喷油）和顺序喷射（即按点火顺序要求逐缸喷油）。下面分别介绍同步喷射发动机中的同时喷射、分组喷射和顺序喷射3种类型。1）同时喷射图1-8同时喷射的控制电路通常曲轴每转一转，各缸喷油器同时喷射一次。图1-9所示为某发动机喷油器控制信号的波形。由于在发动机的一个工作循环中喷射两次，因此称这种喷射方式为同时双次喷射。两次喷射的燃油，在进气门打开时一起进入汽缸。图1-10所示为同时喷射的正时图。图1-9喷油正时波形图1-10同时喷射的正时图2）分组喷射图1-11分组喷射的控制电路图1-12分组喷射的正时图3）顺序喷射图1-13顺序喷射的控制电路图1-14顺序喷射正时图（2）喷油量的控制1）启动喷油控制2）启动后的喷油控制发动机转速超过预定值时，ECU确定的喷油信号持续时间满足下式：喷油信号持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正值式中，喷油修正系数是各种修正系数的总和。图1-15水温—喷油时间图图1-16喷油时间的确定图1-17喷油滞后①基本喷油时间。②启动后各工况下喷油量的修正。a．启动后加浓。b．暖机加浓。c．进气温度修正、发动机进气密度随发动机的进气温度而变化，ECU根据THA信号修正喷油持续时间，使空燃比满足要求。图1-18基本喷油时间三维图图1-19暖机加浓修正曲线图1-20进气温度修正曲线d．大负荷加浓。e．过渡工况空燃比控制。f．怠速稳定性修正（只用于D型汽油发动机电控燃油喷射系统）。3）断油控制①减速断油。②发动机超速断油。③汽车超速行驶断油。图1-21怠速稳定修正曲线图1-22减速断油控制4）异步喷射控制①启动喷油控制。②加速喷油控制。（二）空气供给系统主要部件结构、工作原理1．空气滤清器空气滤清器的作用是净化空气。2．空气流量计空气流量计是测量发动机进气量的装置，它将吸入的空气量转换成电信号送至ECU。根据测量原理不同，空气流量计有叶片式、卡门旋涡式、热线式及热膜式几种类型。（1）叶片式空气流量计图1-23叶片式空气流量计的构造1—复位弹簧2—调节齿轮3—油泵触点4—电位计滑动触电5—印刷电路板6—接线插座7—进气温度传感器8—测量叶片9—CO调整螺钉图1-24叶片式空气流量计原理图（2）卡门旋涡式空气流量计旋涡的频率的检测方式有反光镜检测和超声波检测两种。图1-25卡门旋涡式空气流量（反光镜检测方式）1—全波段2—光电管3—反光镜4—板簧5—卡门旋涡6—导压孔7—涡流发生器图1-26卡门旋涡式空气流量计（超声波检测方式）1—信号发生器2—涡流稳定板3—超声波发生器4—涡流发生器5—往发动机6—卡门涡旋7—与涡流数对应的疏密声波8—接受器9—计算机10—旁通通路（3）热线式空气流量计图1-27热线式空气流量计的结构图1—防护网2—取样管3—白金热线4—温度补偿电阻5—控制线踏板6—电连接器图1-28热线式空气流量计的基本原理（4）热膜式空气流量计图1-29热膜式空气流量计结构1—插头2—混合电路盒3—金属热膜元件4—壳体5—滤网6—导流格栅3．节气门体节气门体由节气门、旁通气道等组成，如图1-30、图1-31所示。图1-30节气门体图1-31MPI节气门体4．进气压力传感器采用速度密度方式检测进气量的汽油发动机电控燃油喷射系统（如Bosch公司的D系统），是利用进气压力传感器来间接地测量发动机吸入的空气量的。进气压力传感器由压力转换元件和放大压力转换元件输出信号的集成电路（IC）和真空室构成。进气压力传感器用一真空软管与进气管相连接，将进气管内的压力转换为电压信号输出。压力转换元件是硅（膜）片。硅（膜）片的一边是真空，另一边是进气管压力。在进气管压力作用下，硅片将产生变形，使硅片的电阻阻值发生变化，从而使电桥电压变化。电桥电压变化很小，需通过IC放大后输出到ECU的PIM端，ECU的VCC端为IC提供一个5V的电源。图1-32压敏电阻式进气压力传感器5．进气管进气管包括进气总管和进气歧管。单点喷射（SPI）系统发动机采用中央喷射的方法，进气管形状与化油器式发动机的进气管形状基本一致，如图1-33（a）所示。多点喷射（MPI）系统发动机为消除进气脉动，使各缸配气均匀，在进气总管、歧管的形状，容积等方面都提出了严格的设计要求。各缸分别设独立的歧管，歧管与总管可制成整体型，如图1-33（b）所示；亦可分开制造，再以螺栓连接，如图1-33（c）所示。图1-33进气管1—进气歧管2—进气总管6．空气供给系统的其他部件结构、工作原理（1）节气门位置传感器节气门位置传感器有线性输出和开关量输出两种形式。1）开关式节气门位置传感器2）线性节气门位置传感器3）综合式节气门位置传感器图1-34开关式节气门位置传感器图1-35线性节气门位置传感器电路图1-36综合式节气门位置传感器（2）进气温度传感器进气温度传感器用于检测进气温度，提供给ECU一个计算空气密度的依据，并修正喷油量。图1-37进气温度传感器及其特性（三）汽油发动机燃油供给系统主要部件结构、工作原理汽油发动机燃油供给系统中的主要部件有油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油脉动阻尼器、燃油压力调节器、汽油分配管总线、喷油器、冷启动喷油器等。1．油箱油箱是汽车存储燃料的容器，由箱体、汽油箱盖、汽油表、传感器组成。汽油表传感器是装于汽油箱内与油面浮子联动的滑线变阻器，浮子与滑线变阻器构成一个小总成，并与汽油表连接用于指示汽油箱内燃料量。2．电动燃油泵（1）电动燃油泵的结构与工作原理按结构分，目前常见的电动燃油泵有滚柱式和叶轮式两种。1）滚柱式电动燃油泵图1-38滚柱式电动燃油泵结构示意图图1-39滚柱式电动燃油泵工作原理图2）涡轮式电动燃油泵图1-40涡轮式电动燃油泵结构示意图（2）电动燃油泵的控制1）采用ECU控制的燃油泵控制电路2）采用燃油泵开关控制的燃油泵控制电路图1-41ECU控制的燃油泵控制电路图1-42燃油泵开关控制的燃油泵控制电路3）采用转速控制的燃油泵控制电路图1-43转速控制的燃油泵控制电路3．燃油滤清器燃油滤清器的作用是把含在发动机汽油中的氧化铁、粉尘等固体杂物除去，防止汽油供给系统堵塞，减小机械磨损，确保发动机稳定行驶，提高可靠性。燃油滤清器要起到上述作用，应具备以下性能：过滤效率高；寿命长；压力损失小；耐压性能好；体积小、重量轻。图1-44燃油滤清器4．燃油脉动阻尼器喷油器喷油时，在输油管道内会产生燃油压力脉动，燃油脉动阻尼器的作用是使压力脉动衰减，以减小这种波动和降低噪声。燃油脉动阻尼器由膜片和弹簧组成减震结构，如图1-45所示。图1-45安装在回油管道上的燃油脉动阻尼器1—燃油接头2—固定螺钉3—膜片4—压力弹簧5—壳体6—调节螺钉来自燃油泵的燃油首先通到阻尼器膜片前方，然后流向输油管路。当油压脉动趋于峰值时，膜片弹簧压缩，膜片后移，膜片前方空间加大，使本来增大的压力值趋于平缓；当油压脉动趋于调整值时，弹簧伸张，膜片前推，膜片前方空间减小，油压略有上升。图1-45所示为安装在回油管道上的燃油脉动阻尼器，图1-46所示为安装在供油总管上的燃油脉动阻尼器。此外，还有安装在电动燃油泵上的燃油脉动阻尼器，其结构和工作原理与上述的类似。图1-46安装在供油总管上的燃油脉动阻尼器1—阀2—弹簧3—膜片4—供油总管5．燃油压力调节器燃油压力调节器（油压调节器）主要功能是使系统油压（即供油总管内油压）与进气歧管压力之差保持为常数，一般为250kPa，这样，从喷油器喷出的汽油量便唯一地取决于喷油器的开启时间。电控汽油喷射系统中的燃油压力调节器一般安装在供油总管上，其结构如图1-47所示，采用膜片式结构。图1-47燃油压力调节器结构1—进油口2—回油口3—阀座4—膜片5—弹簧6—真空接管（接进气管）7—平面阀6．汽油分配管总成汽油分配管总成（如图1-48所示）安装在上部进气通风系统的下面。发动机分配管由铸铝制成。汽油分配管包括喷油器的内装管接头、供油