第二章 汽油机电控燃油喷射系统(一)

第二章汽油机电控燃油喷射系统（一）•本章主要内容：–电控燃油喷射系统概述–电控燃油喷射系统的功能–电控燃油喷射系统的组成与基本原理–空气供给系统主要元件的构造与检修–燃油供给系统主要元件的构造与检修–控制系统主要元件的构造与检修–掌握汽油喷射控制的内容及方式；–了解汽车电控发动机中空气供给系统的组成，掌握各部件的安装位置、结构和工作原理；–了解汽车电控发动机中燃油供给系统的组成，掌握各部件的安装位置、结构和工作原理；–了解汽车电控发动机中控制系统的组成，掌握各部件的安装位置、结构和工作原理。本章学习目标•本节主要内容：–汽油喷射系统的发展–电控燃油喷射系统的优点–电控喷射系统的类型一、电控燃油喷射系统概述1、汽油喷射系统的发展•20世纪30年代首次用于军用飞机发动机上，1954年德国奔驰公司首次在奔驰300SL汽车上装用机械式汽油喷射系统。简称K型汽油喷射系统。•20世纪60年代末期，在K型的基础上出现机电组合式汽油喷射系统，简称KE型。如德国奔驰380SE、500SL轿车。•20世纪60年代后期，德国BOSCH（博世）公司研制成功电控燃油喷射系统EFI，并历经晶体管、集成电路到微机处理三大发展进程。目前各国汽车上应用的电控燃油喷射系统都是以BOSCH公司产品为原形发展而来的。目前K型和KE型汽油喷射系统己基本淘汰，EFI系统成为汽油机燃料供给系统的主流。注意Bosch公司推出D型Jetronic模拟式汽油喷射系统Bosch公司推出L型Jetronic的汽油喷射系统，由于采用了测量空气流量的方法控制喷油量，提高了控制精度。同时还开发出机械式汽油喷射系统。美国在轿车上全部采用了电控汽油喷射系统；欧洲的轿车采用汽油喷射系统的占90％以上。Bosch公司推出了集点火与喷油于一体的Motronic数字式发动机综合电子控制系统。在这期间，美国GM公司的DEFI、FORD公司的EEC、丰田公司的TCCS等纷纷出场。这些都是综合控制的电子系统。目前汽车工业发达的国家在汽油车上均采用汽油喷射系统，以满足日益严格的排放要求。1995年1973年1967年1979年Bosch公司电控燃油喷射系统的发展过程Bosch公司电控燃油喷射系统的发展过程•能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度；•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；•增大了燃油的喷射压力，因此雾化比较好；•在不同地区行驶时，发动机控制ECU能及时准确地作出补偿；•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；•具有减速断油功能，既能降低排放，也能节省燃油；•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；•发动机起动容易，暖机性能提高。2、电控燃油喷射系统的优点•（1）按喷射方式分：类型燃料供给方式连续喷射方式（K型、KE型）在发动机运转期间，汽油连续不断地喷射到进气道内。间歇喷射方式（EFI型）在发动机运转期间，将汽油间歇喷入进气道内。同时喷射所有喷油器同时喷油、同时断油分组喷射将喷油器分成几组。同组喷油器同时喷油及断油顺序喷射各喷油器按发动机工作顺序喷油3、电控燃油喷射系统的类型同时喷射分组喷射顺序喷射（2）按进气量的计量方式分类（3）按喷射位置分类缸内直接喷射：喷油器装在气缸盖上，把燃油直接喷入气缸内。目前未全面推广。进气管喷射：燃油喷在进气管上。按喷油器数量不同，又分为：单点喷射系统：在节气门上方有一个中央喷射装置，用1～2个喷油器集中喷射。又称为节气门体喷射TBI或中央喷射CFI。多点喷射系统：每缸进气门处装有1个喷油器，由ECU控制喷油。单点喷射系统多点喷射系统开环控制系统：对发动机及控制系统的精度要求高，控制精度低。（无氧传感器）通过实验室确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入电脑，在发动机工作时，电脑根据系统中各传感器的输入信号，判断自身所处的运行工况，并计算出最佳喷油量。其精度直接依赖于所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度。当使用工况超出预定范围时，不能实现最佳控制。闭环控制系统：装有氧传感器。可达到较高的空燃比控制精度。•（有氧传感器）在系统中，发动机排气管上加装了氧传感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进入气缸的混合气空燃比，在通过电脑与设定的目标空燃比进行比较，并根据误差修正喷油量。空燃比控制精度较高。•目前普遍采用开环和闭环相结合的控制方案。注意（4）按有无反馈信号分类开环控制系统传感器电子控制单元执行器发动机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•本节主要内容：–喷射正时控制–喷油量控制–燃油停供控制–燃油泵的控制二、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。–同步喷油正时控制•顺序喷射正时控制•分组喷射正时控制•同时喷射正时控制–异步喷油正时控制•起动时异步喷油正时控制•加速时异步喷油正时控制1、喷油正时控制同步喷油正时控制：顺序喷射正时控制特点：喷油器驱动回路数与气缸数目相等。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。当确定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。顺序喷射控制电路同步喷油正时控制：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：以各组最先进入作功的缸为基准，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。分组喷射控制电路同步喷油正时控制：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最先进入作功行程的缸为基准，在该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。同时喷射控制电路•起动时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，再增加一次异步喷油。在起动开关处于接通状态时，ECU接受到第一个凸轮轴位置传感器信号（Ne信号）后，接收到第一个曲轴位置传感器信号（G信号）时，开始进行起动时的异步喷油。•加速时异步喷油正时控制为了改善加速性能，ECU根据节气门位置传感器中怠速信号从接通到断开时，增加一次固定量的喷油；有些电控发动机，ECU根据节气门位置传感器中怠速信号从接通到断开时，检测到第一个Ne信号时，增加一次固定量的喷油；有些电控发动机，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。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。喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。起动时的同步喷油量控制起动后的同步喷油量控制异步喷油量控制2、喷油量控制起步和暖机等速行驶高负荷行驶起动时的同步喷油量控制在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于STA（起动）档时：ECU根据水温确定基本喷油时间，再根据进气温度和蓄电池电压进行修正，得到起动时的喷油持续时间。起动时的基本喷油时间•喷油持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正基本喷油持续时间：根据传感器信号，由电脑查表确定。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；L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。喷油修正系数：包括起动后加浓修正、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、怠速稳定性修正等。电压修正：考虑蓄电池电压变化的修正。起动后的同步喷油量控制发动机起动和加速时的异步喷油量是固定，各气缸喷油器以一个固定的喷油持续时间，同时向各气缸增加一次喷油。异步喷油量控制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全开(4188rpm以上)全负荷发动机制动节气门关闭(减速时)喷油修正总图3、燃油停供控制减速断油控制：当驾驶员快速松开油门踏板使汽车减速时，ECU控制喷油器停止喷油，以降低HC和CO含量。当转速降至规定值时又恢复正常。限速断油控制：发动机转速超过安全转速或汽车超过设定的最高车速时，ECU控制喷油器停止喷油，以防超速。4、燃油泵控制•当点火开关打开或发动机熄灭后，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。•打开点火开关但不起动发动机，或关闭点火开关后，应适时切断燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。•有些燃油泵有高低两个转速档，以满足不同转速的需要。三、电喷系统的组成与基本原理•3个子系统组成：空气供给系统、燃油供给系统和控制系统。电控燃油喷射系统组成示意图电控燃油喷射系统FLASH动画1、空气供给系统功用：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。空气供给系统FLASH动画2、燃油供给系统功用：供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。燃油供给系统原理图油箱电动燃油泵燃油滤清器压力调节器喷油器低压回油管燃油供给系统FLASH动画3、控制系统ECU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。传感器ECU执行器ECU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控制系统FLASH动画