电子控制燃油喷射系统1

发动机电控燃油喷射系统交通与汽车工程学院吴怡2005年7月第一章汽车电子技术概述一、汽车电子技术发展简介50年代：汽车上最初采用的电子仪器是收音机；60年代：交流发电机、电压调节器、点火装置电子化、IC调节器、IC点火装置；德国波许（Bosch)公司研制出D型电子燃油喷射系统、L型电子燃油喷射系统；70年代：电子控制点火系统、模拟计算机（计算最佳点火时刻、化油器空燃比反馈等）近年来，车用电子装置越来越多，如：驾驶辅助装置、通信、娱乐装置等。二、现代汽车电控技术的应用（一）、由单独控制到集中控制1、单独控制采用模拟电路的ECU（电子控制单元），单独对汽车某一系统进行控制。2、集中控制采用数字电路及大规模集成电路，微机处理速度提高，存储容量增加，控制功能大大增加，并有各种备用功能，很多传感器可通用，使控制功能集中到一个ECU上，形成集中控制系统。（二）、集中控制系统的应用1、发动机控制（1）、电控燃油喷射（EFI）喷油量、喷油定时、燃料停供、燃油泵（2）、电控点火装置（ESA）点火时刻、通电时间、爆震防止（3）、怠速控制（ISC)（4）、排放控制EGR废气再循环、开环与闭环控制等（5）、进气控制（6）、增压控制（7）、警告提示（8）、自我诊断（9）、备用功能及失效保护2、传动系控制（1）、自动变速器（2）、防滑差速器与加速防滑装置（3）、旁引力控制3、行驶、制动转向系控制（1）、电控制动防抱死装置（2）、电控悬架装置（3）、电控定速/加速/怠速控制（4）、动力转向车速感应稳定系统4、安全保证及仪表警报（1）、电子仪表（2）、雷达防撞装置（3）、安全气囊（4）、防盗装置（5）、安全带（6）、照明系统监测5、电源系统（1）、发电机电压调节（2）、过压保护6、舒适性（1）、空调系统（2）、门窗自动开启（3）、座椅调节（4）、门锁控制7、通讯娱乐（1）、汽车音响系统（2）、汽车通讯系统上述各系统，既独立执行相应功能，相互间又交换大量信息，如：转速、负荷、车速等，是一个十分复杂的综合控制系统。第二章电控汽油喷射系统概况一、汽油喷射的基本概念用喷油器将一定压力和数量的汽油喷入进气道或气缸内，其目的是提高汽油雾化质量，改进燃烧，改善汽油发动机的性能。二、汽油喷射的优点1、点火方面；2、工作状态方面；3、进气道设计方面；4、提高燃烧效率方面；5、混合气均匀性；6、汽油喷射系统与传统化油器式发动机比较。三、喷射系统的基本类型及特点（一）、按控制原理分1、机械控制式燃油喷射系统（K型）2、机电混合控制系统（KE型）3、电子控制式汽油喷射系统（EFI）（1）、开环控制（2）、闭环控制（二）、按喷油器的布置分1、单点式汽油喷射系统（SPI)2、多点式汽油喷射系统（MPI)（1）缸内喷射（2）进气道内喷射（三）、按喷油器工作的时间分1、连续喷射2、间隙喷射（1）、异步喷射（2）、同步喷射顺序喷射、同时喷射、分组喷射（四）、按进气量的测量方式分1、直接测量2、间接测量（1）、绝对压力测量法（2）、节气门开度测量法四、电子控制汽油喷射系统的组成1、空气供给系统2、燃油供给系统3、点火系统4、电控系统第三章电控汽油喷射系统主要元件结构及其工作原理第一节空气供给系统功能：为发动机提供其正常燃烧必需的空气量，并通过电控单元对进气量进行测量和控制。空气滤清器空气流量计节气门进气岐管气缸附加空气阀空气供给系统图一、空气流量计量两种方法：间接测量、直接测量1、进气压力传感器结构：见下组成：真空室、可变电阻片、集成放大电路、硅片、滤清器工作原理：压力变化引起电压变化2、空气流量计（1）、翼板式空气流量计组成：翼板、回位弹簧、电位器位置：滤清器之后节气门总成之前工作原理：气流推动翼板产生偏转，与翼板同轴电位器发生电压变化（2）、卡门涡旋式空气流量计特点：电测直接测定工作原理：涡旋发生频率与空气流速成正比，与涡旋发生管直径成反比。（3）热线式空气流量计特点：计量精确。工作原理：空气流量大小对热线的冷却作用不同。实际中的三种使用方法3、进气温度传感器作用：ECU需要根据进气温度值对空气量进行修正和计算，才能获得较高的控制精度。位置：通常在空气滤清器或进气总管内。L型则安装在空气流量计内。工作原理：进气温度变化使热敏电阻值发生变化引起电压降。二、进气总管和进气歧管1、设计时应考虑因素最大限度的控制和利用进气流的脉动。2、设计目的既可获得较大充气量，又能满足各缸均匀性要求。3、分类三、节气门总成1、组成2、位置3、作用4、怠速空气量的供给5、节气门位置传感器（1）、开关型（2）、线性可变电阻型6、辅助空气阀（1）、作用（2）、双金属片式辅助空气阀结构和工作原理（3）、蜡式附加空气阀第二节燃油供给系统燃油路线：油箱电动燃油泵输油管道滤清器喷油器冷启动阀门燃油分配管油箱压力调节器一、电动燃油泵1、要求：在发动机的各种工况供给比发动机的最大喷油量还要多的燃油量。2、作用3、分类4、安装方式：内装、外装5、滚柱式电动燃油泵（1）、组成（2）、工作原理（3）、安全阀（4）、单向阀（5）、压力缓冲器（6）、缺点6、涡轮式电动燃油泵（1）、组成（2）、工作原理（3）、优点二、汽油滤清器1、作用2、结构3、优点三、燃油分配管1、作用2、目的3、位置四、喷油器及其驱动与控制（一）、作用（二）、要求（三）、喷油器的种类1、按用途分：多点喷射MPI用、单点喷射SPI用2、按结构特点分：上部供油方式、下部供油方式3、按喷嘴形状分：轴针式、孔式4、按驱动线圈阻值分：高电阻式、低电阻式（四）、多点喷射系统用喷油器1、轴针式喷油器（1）、组成（2）、工作原理（3）、优点2、球阀式喷油器（1）、产生原因（2）、与轴针式比较的区别3、片阀式喷油器（1）、结构特点（2）、工作原理（五）、冷起动喷油器1、作用2、工作条件3、结构与工作原理4、控制（1）、冷起动定时开关控制（2）、ECU与定时开关协同控制（3）、ECU控制五、压力调节器1、作用：保持喷油压力与喷油环境压力的差值一定。2、位置3、结构4、工作原理（1）、绝对压力式（2）、相对压力式第三节控制系统一、组成（一）、信号输入装置1、空气流量计2、压力传感器3、节气门位置传感器4、进气温度传感器5、发动机转速与曲轴位置传感器（1）、电磁式传感器结构与工作原理（2）、霍尔式传感器1、霍尔效应2、位置3、结构4、工作原理5、优点（3）、光电式曲轴位置传感器组成工作原理位置特点6、水温传感器（1）、作用（2）、工作原理7、起动与空档起动开关信号（1）、起动信号（STA）（2）、空档起动开关信号(NSW)8、车速传感器作用：测量汽车行驶速度。（1）、舌簧开关型（2）、光电耦合型9、空调信号（二）、控制单元（ECU）1、输入信号处理电路2、微处理器3、输出处理回路4、电源回路5、控制程序6、ECU的基本功能（三）、执行器1、作用2、形式二、工作过程（燃油喷射控制）喷油正时、喷油量、目标空燃比、基本喷油持续时间（一）、喷油方式和喷油定时1、同时喷射2、分组喷射3、顺序喷射（独立喷射）（二）、喷油时间控制1、同步喷射（1）、起动喷油控制起动基本喷油时间进气温度修正电压修正实喷时间喷油信号持续时间（2）、起动后的喷油控制基本喷油持续时间起动后各工况下喷油量的修正：a、起动后加浓b、暖机加浓c、进气温度修正d、大负荷加浓e、过渡工况空燃比控制f、怠速稳定性修正（3）、断油控制减速断油发动机超速断油汽车超速行驶断油2、异步喷射（1）、起动喷油控制（2）、加速喷油控制第四章点火控制一、点火系的功能依据发动机做功顺序适时向各缸提供强烈的高压火花，保证点火时刻和火花强度。二、点火系的基本工作原理三、点火系的分类1、按有无断电器触点有触点电子点火系（半导体辅助点火系）、无触点电子点火系2、按有无分电器有分电器电子点火系、无分电器电子点火系（微机控制）3、按点火信号产生的方式不同磁感应式、光电式、霍尔效应式第一节点火提前角控制一、点火提前角及其影响因素1、最佳点火提前角2、影响点火提前角的因素（1）、发动机转速（2）、进气岐管绝对压力（3）、辛烷值（4）、其他因素3、点火提前角与废气中污染物含量的关系二、点火提前系统的组成1、传感器：2、执行器：点火控制器3、控制单元：ECU三、控制方式点火正时信号、初始点火提前角1、初始点火提前角2、点火提前角的计算实际角=初始角+基本角+修正角（延迟角）3、点火提前角的控制（1）、起动期间的控制（2）、起动后的控制A、基本点火提前角：a、正常工况b、怠速工况B、点火提前角的修正a、暖机修正b、过热修正c、怠速稳定性的修正d、最大和最小提前角的控制4、点火提前角的控制方法（1）、点火控制方式I（2）、点火控制方式II（3）、点火控制方式III第二节通电时间控制一、要求使初级电流达到饱和。二、修正三、注意：1、高能点火线圈2、恒流控制电路第三节爆震控制爆震：由于燃烧室末端混合气在没有正常燃烧之前自燃，使压力迅速上升，火焰传播速度大大加快。一、爆震控制的方法1、控制过程2、控制方法3、爆震控制处理时间二、爆震传感器1、功用2、类型（1）、共振型爆震传感器（2）、非共振型（3）、火花塞座金属垫型第五章辅助控制第一节怠速控制(ISC)怠速控制：实质是对发动机怠速是充气量的控制。方法：调节空气通路面积以控制空气流量。一、怠速控制系统的组成1、传感器2、执行器3、ECU二、怠速控制原理1、基本原理2、怠速控制执行机构(1)、节气门直动式(2)、旁通空气式：步进电机型、旋转电磁阀型、占空比控制型三、怠速控制过程1、步进电机型（1）、起动初始位置的设定（2）、起动控制（3）、暖机控制（4）、反馈控制（5）、发动机转速变化预控制（6）、电器负载增大时控制（7）、学习控制2、旋转电磁阀型3、占空比型4、开关型第二节排气净化与排放控制排放污染的主要来源：排气管废气、曲轴箱窜气和燃油蒸气。排气管废气主要有害物：CO、HC、NOx、SO2、PbO2等。排放净化：机内净化、机外净化。一、机内净化1、强制曲轴箱通风（1）、原理（2）、PVC阀2、废气再循环系统（EGR）（1）、原理（2）、形式3、燃油蒸发排放系统（EVAP）4、进气加温装置（用于单点喷射系统）二、机外净化1、空气喷射装置（二次喷射）2、三元催化转换器（1）、原理：开环控制、闭环控制（2）、氧传感器结构、原理第三节进气控制一、动力阀控制系统1、作用2、原理二、进气惯性增压控制系统1、压力波的产生2、压力波的利用3、波长可变的进气谐波增压控制系统三、废气涡轮增压控制第四节故障自诊断功能一、概述二、自诊断工作原理1、正常工作时2、出现故障：（1）、某一电路出现超出规定范围的信号（2）、在一段时间内收不到某一传感器的输入信号，或某一信号在一段时间内不发生变化。举例：水温传感器三、故障信息的显示1、由“CHECKENGINE”显示灯闪烁故障码；2、由仪表盘上显示屏直接显示。第五节安全保险功能一、作用二、各种情况：1、THW信号电路、THA信号电路故障2、点火确认信号故障3、节气门位置传感器信号电路故障4、爆震传感器信号或爆震控制系统故障5、曲轴位置传感器（G1和G2）信号电路故障6、空气流量计信号电路故障7、进气岐管压力传感器信号（PIM）电路故障第六节备用系统功能作用：当ECU内微处理器发生故障时，备用系统将接通备用集成电路，用固定的信号控制发动机进入强制运转，以便其继续行驶一段距离。一、使用条件1、微处理器停止输出点火正时控制信号2、PIM信号电路出现开路或短路（只用于D型）二、工作控制参数起动信号（STA）、怠速触点（IDL）状态