电控燃油喷射系统

第7章汽油机电子控制燃油喷射系统的基本知识第一节汽油机电子控制汽油喷射系统的构造和工作原理一、概述电子控制汽油喷射系统简称EFI，是英文ElectronicFuelInjection字头的缩写，就是用计算机控制的汽油喷射系统。电控汽油喷射系统是以电控单元(ECU)为控制中心，并利用安装在发动机上的各种传感器测出发动机的各种运行参数，再按照电脑中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的可燃混合气。电控汽油喷射的优点(1)进气系统无喉管和预热的影响；无流动损失和调头换向、抢气的影响；无雾化不好、分配不均的影响。(2)利用电脑计量控制，均匀点喷，随机修正，能使空燃比A/F控制在14.8最佳区域内，精确控制空燃比和点火提前脚(3)获得了“动力性”、“经济性”、“净化性”三丰收。一般而言，与传统的化油器发动机相比，装用电控燃油喷射系统的发动机功率提高5％一10％。燃料消耗降低5％一15％，废气排放量减少20％；由于扭矩特性的明显改善，瞬时响应快，汽车的加速性能大大提高，怠速平稳,冷车起动更容易，暖机更迅速。一、电控燃油喷射系统的组成电控燃油喷射系统一般由三个子系统组成：•燃油供给系统：汽油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、燃油压力调节器、喷油器。•空气供给系统：空气滤清器、节气门体、怠速空气调整器、进气总管、进气歧管。•电子控制系统：传感器、电控单元、执行器。二、电喷汽油机的燃油系统燃油供给系统的主要装置作用：电控汽油喷射系统的电动汽油泵是一种由小型直流电动机驱动的油泵,其作用是提供汽油喷射所需的压力燃油。类型：（1）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。（2）按电动燃油泵的结构不同分为：叶轮式、滚柱式、转子式和侧槽式，常用的为叶轮式、滚柱式。1.电动汽油泵滚柱泵当转子旋转时,位于其凹槽内的滚柱在离心力的作用下,紧压在泵体内表面上,在相邻两个滚柱之间形成了一个空腔。在燃油泵运转过程中,一部分空腔的容积不断增大,成为低压油腔,将汽油吸入,而另一部分空腔容积不断减小,成为高压泵油腔,受压汽油流过电动机,通过出油口压出。单向阀：在油泵不工作时,它阻止汽油倒流回油箱,这样可保持油路中有一定的残余压力,便于下次起动；限压阀：当泵油压力超过规定值以上时,装在泵体内的限压阀即被推开,使部分汽油返回到进油口一侧。2.燃油滤清器作用：滤除燃油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物，防止燃料系统堵塞，减小系统的机械磨损，确保发动机稳定运转，提高工作可靠性。性能：应具有过滤效率高、寿命长、压力损失小、耐压性能好、体积小、质量轻等性能。使用：滤芯阻塞时，将使油压下降、起动困难、发动机功率降低，故应按规定更换滤清器。作用：将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器；还有贮油蓄压、减缓油压脉动的作用。3.燃油分配管4.油压调节器作用保证各工况喷油压力恒定。即使供油总管内油压与进气歧管内压力差保持恒定。组成上、下壳体；膜片；弹簧；进油管；回油管；真空管；阀等。5.喷油器作用在恒压下定时喷油、定时断油，提高雾化质量，改善燃烧条件。构造由壳体、绕组、针阀、回位弹簧、喷嘴等组成，其喷嘴的型式有单孔、双孔、多孔之分。•ECU的喷油控制信号将喷油器与电源回路接通时，电磁线圈通电并在周围产生磁场，吸引衔铁移动，而衔铁与针阀一体，因此克服弹簧张力而打开，燃油即开始喷射。当ECU将电路切断时，吸力消失，弹簧使针阀关闭，喷射停止。•喷油量的多少取决于针阀行程、喷口截面积及喷射环境压力与燃料压力的压差和喷油时间。当前述各因素确定时，喷油量就取决于针阀的开启时间，即电磁线圈的通电时间。6.冷起动喷油器作用：冷起动喷油器安装在进气总管上,其功用由热限时开关控制，在发动机在低温起动时投入工作,以改善发动机的低温起动性能。工作原理冷起动喷油器是在发动机低温起动时,向进气管道附加地喷人一定量的汽油,以利于冷机起动。当点火开关和热限时开关均接通时,冷起动喷油器电磁线圈通电,将阀门吸起。汽油通过旋流式喷嘴喷出旋转的雾状的汽油到进气管道内,加浓混合气。功用：提供、测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量。组成：空气滤清器、空气流量计(D系统无此装置)、节气门体、进气总管、进气歧管等。三、电喷汽油机的空气供给系统按发动机进气量的检测方式分为：质量流量控制法(L型)和速度密度控制法(D型)L型EFI系统是用空气流量计直接测量发动机吸入的空气量。“L”是德文“空气”一词的第一个字母。其测量的准确程度高于D型，故可更精确地控制空燃比。“常用的空气流量计有叶片式、热式和卡门涡旋式三种类型。D型EFI系统是通过检测进气歧管的压力(真空度)和发动机的转速,推算发动机吸入的空气量,并计算燃油流量的速度密度控制方式。“D”是德文“压力”一词的第一个字母。由于空气在进气管内的压力波动，该方法的测量精度稍差。1.空气滤清器作用：清除空气中所含的尘土和沙粒，以减少气缸、活塞和活塞环的磨损。2.节气门体节气门体装在空气流量计后方的进气管上,由节气门、节气门位置传感器、旁通道、怠速调整螺钉（或怠速空气调整器）等组成。节气门用来控制发动机正常运行工况下的进气量。由于EFI系统在发动机怠速时通常将节气门全关，故设一旁通气道，在发动机怠速时供给少量空气。怠速旁通道和调整螺钉发动机怠速运转时的节气门近乎全闭，因此需经节流阀本体上的旁通道供应空气以控制怠速，怠速调整螺钉就是用来调整时空气流量的。当怠速调整螺钉顺时针方向旋入时，旁通气道开口减小，发动机怠速转速降低；反时针旋转怠速调整螺钉，旁通气道开口加大，发动机怠速转速升高。在一些有ISCV（怠速控制阀）的发动机中，没有此螺钉，ECU通过控制ISCV来实现对怠速转速的控制。3、进气总管、进气歧管SPI系统发动机采用中央喷射法，进气管形状与化油器式发动机基本一致。(a)SPI系统发动机进气管(b)MPI系统发动机进气管SPI系统进气管MPI系统发动机为消除进气脉动和使各缸配气均匀，对进气总管、歧管在形状、容积等方面都提出了严格的设计要求。各缸分别设立独立的歧管，歧管和总管可制成整体型，也可分开制造再以螺栓连接。MPI系统发动机分开型进气管四、电喷汽油机的电子控制系统简介1.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电脑,作为决定喷油量的基本信号之一,主要用于L型EEI系统。根据测量原理不同，空气流量计有翼片式、卡门旋涡式、热线式及热膜式几种类型。原理：翼片打开的角度随进气量大小而变化，电位计测量此角度并将它转为电信号送给电控单元。（1）翼片式空气流量计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翼片式空气流量计实物（2）热线式空气流量计控制电路热膜温度传感器防护网A：集成电路；RH：热线电阻RK：温度补偿电阻RA：精密电阻RB：电桥电阻原理：把通电加热的铂丝置于空气流中，使铂丝温度和吸入空气温度差保持一定。铂丝成为惠斯顿电桥中的一个臂。（3）热膜式空气流量计与热线式空气流量传感器的结构和工作原理基本相同。它将热线、温度补偿电阻及精密电阻用厚膜工艺镀在一块陶瓷基片上(称为热膜电阻)装在测量管内。用热膜代替热线提高了空气流量计的可靠性和耐用性，并且热膜不会被空气中的灰尘黏附。2.进气管压力传感器半导体压敏电阻式：由硅膜片、集成电路、滤清器和真空室组成。原理：压力变化，硅膜片变形，应变电阻阻值变化，电桥输出电压变化。作用：测量节气门后面进气管的绝对压力，并转换成电信号送给电控单元以作为计算喷油量的主要参数。3.节气门位置传感器节气门位置传感器安装在节气门体上，与节气门轴同轴设置。节气门位置传感器有线性输出和开关量输出两种型式。线性输出节气门位置传感器传感器有两个与节气门联动的可动电刷触点。一个触点可在电阻体上滑动，利用变化的电阻值，测得与节气门开度对应的线性输出电压，根据输出的电压值，可知节气门开度。另一个电刷触点在节气门全关闭时与怠速触点接触。主要用于断油控制和点火提前角的修正。4.冷却液温度传感器采用热敏电阻检测水温。传感器安装在发动机冷却水通路上，水温的变化将引起电阻值的变化，随水温升高，电阻值下降。ECU中的电阻与水温传感器的热敏电阻串联，热敏电阻阻值变化时，所得分压值THW，随之改变。5.进气温度传感器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。结构原理与水温传感器相同，也是采用热敏电阻检测进气温度。D型EFI系统中进气温度传感器安装在空气滤清器(简称空滤器)壳体内或进气总管内。L型EFI系统中的进气温度传感器装在空气流量计内。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。组成：上部分为曲轴位置传感器，有带一个凸齿的G转子和两个感应线圈G1和G2组成。下部分为曲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。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。（1）电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器组成：由转子、永久磁铁、霍尔晶体管和放大器组成。原理：，ECU通过电源使电流通过霍尔晶体管，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。（2）霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器永久磁铁霍尔元件触发轮组成：由转子、发光二极管、光敏二极管和放大器组成。原理：，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。（3）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7.电脑（电控单元ECU)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记忆装置发动机集中系统中使用的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。五、三元催化转换器第二节电喷汽油机燃油系统故障的检查与诊断一、燃油系统各部件工作不正常时对发动机的影响故障现象电动汽油泵故障：发动机不能起动，运转不稳，运转中熄火。汽油滤清器故障：发动机不能起动，运转不稳，发动机喘抖，动力性差。压力调节器故障：发动机不能起动，运转不稳，发动机喘抖，油耗增加。喷油器故障：发动机不能起动，运转不稳，排气管放炮，油耗增加。二、燃油系各部件工作失效的原因分析三、燃油系统故障的检查与诊断1)首先利用汽车电脑的故障自诊断系统，调出并解读故障码，了解电脑的自诊断结果。2)人工检查：直观试探法并配以必要的仪表，进一步诊断出故障的确切部位和原因。1．故障码的调出与清除调出故障码的方法有三种：一是用专用的解码仪，它能显示出故障码及故障的文字、符号和数据流；二是利用汽车仪表盘上故障灯的闪光信号来读取；三是用直流电压表(万用表的直流电压挡)，根据表针的摆动情况读取故障码。2．燃油系各部件的检查(1)汽油泵将点火开关转到ON的位置，用导线连接检查器的+B和FP端子，用手捏住油压调节器的回油管。如感觉到橡胶软管坚硬，说明汽油泵的工作正常。如果感觉不到有回油压力，应检查汽油泵电源线与搭铁端电压，其值应为蓄电池的电压(12V)；再检查汽油泵线路是否断路或搭铁是否可靠，汽油泵线圈的电阻应在0.5~3Ω之间。如果电压为0V，应检查开路继电器和汽油泵控制回路是否断路。(2)油路系统压力的检查在输油管路接压力表。用导线连接诊断座的+B和FP端子，点火开关转至ON后，测量燃油压力，其标准值应为265~304kPa。然后取下导线，起动发动机，怠速运转，从压力