汽车维修培训教材中册第七章

第七章BJ491EQ、BJ491EQ1电喷汽油机控制原理介绍·1·第七章BJ491EQ、BJ491EQ1电喷汽油机控制原理介绍奥铃皮卡、奥铃轻卡、SUV、风景轻客系列车型配置的汽油发动机主要有BJ491EQ、BJ491EQ1、2RZ-E和4G64S4M发动机。BJ491Q化油器型汽油机是参照日本4Y发动机结构制造的车用发动机，其动力性、经济性、可靠性等指标接近当前国际先进水平，为了减少有害气体的排放，该机也设计了曲轴箱强制通风、燃油蒸发控制等装置，但由于国家汽车排放法规的不断加严，以化油器为主的燃油系统和以传统分电器为主的点火系统发动机无法达到目前汽车排放法规的要求，因此福田公司在BJ491Q化油器车型基础上相继开发了BJ491EQ单点电子燃油喷射和BJ491EQ1多点电子燃油喷射两种发动机。这两种发动机因为对燃油喷射量和点火时刻采用了电子控制，因此极大地改善了发动机有害物质的排放数量，使其达到欧洲Ⅰ号或欧洲Ⅱ排放法规的要求。BJ491EQ发动机采用的是意大利玛瑞利IAW16C4发动机管理系统；BJ491EQ1采用的是美国摩托罗拉发动机管理系统、意大利玛瑞利IAM49C发动机管理系统和美国德尔福ITMS-6和MT20发动机管理系统。2RZ-E发动机装有一套丰田电子控制（TCCS）多点汽油喷射系统。（整机进口）4G64S4M发动机采用日本三菱公司MPI发动机管理系统，由沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司生产。下面对上述国产发动机的发动机管理系统做一简要介绍。7．1BJ491EQ玛瑞利IAW16C4发动机管理系统汽油机要实现其最理想的动力性、经济性和排放指标是靠合理的可燃混合气比例（空燃比）和合适的点火正时来实现的。可燃混合气比例是靠调整喷油量来实现的，所以整个电子控制燃油喷射系统都围绕空燃比和点火正时两个核心来控制的。它是通过一些感应元件将进气量、曲轴转速、曲轴位置及其它一些辅助信号输入电子控制单元（ECU），经处理后将计算结果送给执行元件。7．1．1BJ491EQ电子控制燃油喷射系统的组成BJ491EQ型汽油机电子控制燃油喷射系统（见图1-1）分为进气系统、燃油系统、点火系统、控制系统和排气系统五个部分。图1-1BJ491EQ型汽油机电子控制燃油喷射系统示意图福田服务站培训指南·2·1-油箱;2-电动燃油泵;3-燃油滤清器;4-止回阀;5-燃油压力调节器;6-喷油器;7-空气滤清器;8-燃油蒸发接头;9-怠速控制阀;10-进气压力传感器;11-电子控制单元;12-节气门位置传感器;13-水温传感器;14-进气温度传感器;15-继电器;16-点火线圈;17-曲轴转速与位置传感器;18-火花塞;19-故障诊断接口;20-碳罐控制阀;21-氧传感器;22-转速表;23-故障指示灯;24-碳罐;25-节气门体;26-电子控制系统线束;27三元催化器1．进气系统进气系统为汽油机可燃混合气形成提供必要的空气。BJ491EQ型汽油机进气系统由空气滤清器7、进气连接管、节流阀体25、怠速控制阀9和进气管等组成。怠速时汽油机进气量由怠速控制阀控制的（见图1-2），其它工况下汽油机进气量通过油门踏板控制节气门开度来实现。怠速控制阀（见图1-2）是由电子控制单元（ECU）控制的。在水温较低时，怠速控制阀旁通气道2打开，以供给必需的空气进行暖机，此时汽油机转速较正常怠速高，称为快怠速。待水温升高后怠速控制阀旁通气道逐渐关小，其气体量也随着减少，汽油机转速由快怠速降至正常怠速，暖机过程结束。图1-2怠速控制阀工作原理图1-步进电机;2-旁通管;3-蝶阀;4-阀芯2．燃油系统BJ491EQ型汽油机燃油系统由油箱1、电动燃油泵2、燃油滤清器3、燃油压力调节器5、喷油器6及供油管等组成。燃油由电动燃油泵从油箱中泵出，经过燃油滤清器除去水分和杂质后，再送至喷油器，喷油器根据电子控制单元（ECU）11的指令开启，将适量的燃油供给汽油机。装在油路上的燃油压力调节器是用来调节燃油压力控制端与进气管相通，进气管真空度与决定输油管内压力大小的膜片弹簧压力合成，使油压与进气管真空度的合力保持不变从而可以精确地控制喷油量。3．点火系统BJ491EQ型汽油机点火系统主要由点火线圈16、火花塞18、高压线等组成。电子控制单元(ECU)根据曲轴转速与位置传感器17、进气压力传感器10和水温传感器13的信号计算出准确的点火时刻和通电时间，将此信号送出，通过控制点火线圈16的初级线圈电路接通和断开，控制火花塞点火。该点火系的优点是：因没有离心提前和真空提前装置，点火提前角是由电子控制单元(ECU)计算和控制，从而使汽油机在各个转速下都可实现最佳点火提前角点火。4．控制系统BJ491EQ型汽油机控制系统的核心是电子控制单元(ECU)，电子控制单元(ECU)根据各种传感器送来的信号进行计算后，得出最佳喷油量和最佳点火时间。第七章BJ491EQ、BJ491EQ1电喷汽油机控制原理介绍·3·电子控制单元(ECU)根据进气压力传感器的信号计算进气量，再根据曲轴转速传感器信号计算基本喷油量，然后依据进气和冷却水温度、节气门开度、海拔高度、氧传感器的反馈信号进行修正，而得出这一工况下的最佳喷油量。电子控制单元(ECU)通过曲轴转速和位置信号计算出基本点火提前角，然后依据冷却温度和海拔高度等进行修正后控制点火时间。5．排气系统排气系统是在原化油器式汽油机所装的车上加装一个氧传感器21及三元催化器27而成，氧传感器装在排气管上，三元催化器装在排气消声器前。电子控制燃油喷射系统的电子控制单元（ECU）、控制传感器、执行器的信息传递见图1-3。图1-3电子控制燃油喷射系统信息传递简图1-电子控制单元(ECU);2-进气压力传感器;3-汽油机皮带轮;4-曲轴转速与位置传感器’5-点火开关;6-转速表;7-怠速控制阀;8-碳罐控制阀;9-继电器;10-电动燃油泵;11-故障指示灯;12-喷油器;13-检测插头;14-火花塞;15-点火线圈;16-空调压缩机;17-氧传感器;18-水温传感器;19-进气温度传感器;20-节气门位置传感器福田服务站培训指南·4·1．1．2电子控制燃油喷射系统的优点从使用性能上说汽油机采用单点电子控制燃油喷射有以下优点：1．克服化油器机械控制的缺点，可以较精确地控制空燃比，改善排放；2．可以提高动力性；3．在起动、怠速及加、减速的过渡运转阶段，电子控制单元（ECU）可以很迅速地将适时、适量的燃油供给汽油机，使汽油机怠速稳定，起动及加、减速反应灵敏，排放好；4．当汽车在各个季节和不同地区行驶时，因气温和气压的变化引起空气密度变化时，电子控制单元（ECU）可以对空燃比进行修正；5．减速断油功能：减速时，节气门关闭，汽油机仍以高速运转，造成进气管内真空度增大，在化油器供油系统中，此时会大量供油使混合气变浓而造成不完全燃烧，这样将使废气中HC增加，燃油耗增加。而采用电子控制燃油喷射后，电子控制单元（ECU）接到节气门关闭的信号后立即断油，可降低排放，节省燃油，当汽油机降到一定转速后恢复供油。7．2BJ491EQ1摩托罗拉发动机管理系统7．2．1系统组成结构框图图1-4电子控制系统结构框图7．2．2BJ491EQ1电子控制燃油喷射系统的组成BJ491EQ1摩托罗拉发动机管理系统分为进气系统、燃油系统、点火系统、控制系统、排气系统等五个部分1.进气系统进气系统的作用是测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量，空气经空气滤清器后通过节气门体进入进气总管，再分配到各缸进气歧管，在进气歧管内与从喷油器喷出的汽油混合后被吸入气缸内燃烧。发动机怠速和暖机快怠速过程中，节气门完全关闭，空气则绕过节气门，经怠速旁通道进入总管，然后进入各缸进气歧管。通道截面积由怠速控制阀的步进马达柱塞通过ECU控制。进气系统由空气滤清器、进气连接管、节气门体、进气管组成。2.燃油系统燃油系统由油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、油轨组件、喷油器及供油管路等组成。第七章BJ491EQ、BJ491EQ1电喷汽油机控制原理介绍·5·油箱内的电动燃油泵把燃油泵出，经燃油滤清器过滤后送至油轨，油泵总是在一定转速下运转，因而输出的油量不变。当油路内压力升高时，压力调节器工作，多余的燃油返回油箱。从而保持送给喷油器的燃油压力不变。燃油压力调节器的作用是使燃油压力相对于大气或进气管负压保持一定，即保持喷油压力与喷油环境压力的差值一定。喷油器喷出的油量是通过改变喷油信号持续时间来控制的。因此必须保证喷油处的压力是恒定的。由于进气歧管的真空度是变化的，因此既使喷油器信号的持续时间和喷油压力保持不变，喷油量也将会发生少量的变化。为了得到精确的喷油量，本系统把进气管的真空度引到压力调节器压力控制端，与决定输油管内压力大小的膜片弹簧的压力合成，使油压和进气歧管真空度的合力保持不变，达到喷油量精确控制的目的。喷油器通过绝缘垫圈安装在各缸进气歧管靠近进气门处，ECU的喷油控制信号将喷油器与电源回路接通，在电磁线圈磁场作用下，喷油柱塞打开，以一定的压力向进气歧管内喷油。用喷油信号的持续时间控制喷油量。本系统燃油的喷射采取分组喷射方式，即1、4缸一组，2、3缸一组，同一组两缸同时喷射，不同组间顺序喷射。3.点火系统点火系统主要由点火线圈、火花塞、高压线等组成。ECU电控单元根据转速传感器、进气压力温度传感器的信号计算出准确的点火时刻和通电时间。ECU电控单元通过控制点火线圈的初级线圈电路接通和断开，控制火花塞点火。该点火系统的优点是：点火角由ECU电控单元计算和控制，从而使汽油机在各个转速下都可获得最佳点火提前角。4.控制系统电喷控制系统的核心是电控单元ECU，它根据各种传感器送至的信号进行计算后，得出最佳喷油量和最佳点火时间。电控单元ECU通过进气压力温度传感器的温度信号计算进气量，通过进气压力温度传感器和转速传感器计算出基本喷油量，然后依据进气和冷却液温度、节气门开度、海拔高度、氧传感器的反馈信号进行修正，从而得出这一工况下的最佳喷油量。电控单元ECU通过转速传感器信号计算出基本点火提前角，然后依据冷却液温度和海拔高度的进行修正后控制点火时间。5.排气系统排气系统是在原化油器式汽油机所装的车上加装氧传感器（见图1-5）及三元催化器而成。氧传感器装在排气管上，三元催化器装在消声器前。图1-5汽油机排气系统示意图1-氧传感器;2-三元催化器;3-消声器福田服务站培训指南·6·⑴氧传感器氧传感器用来检测废气中氧气的含量，是保证汽油机在部分负荷工作时汽油机的实际空燃比接近理论空燃比的主要元件，它是汽油机排放控制的最关键的传感器。汽油机在高温及使用含铅汽油时，氧传感器会迅速失效，排放指标会严重恶化。⑵三元催化器三元催化器内部的载体上涂有铂、铑等贵金属，在排气温度处于正常工作温度时可同时大幅度降低尾气中三种污染物：碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化物（NOx）的含量。当汽油机的空燃比接近理论空燃比（λ＝1）时，三元催化器具有最高的转化效率。三元催化器外表面刻有型号以及安装方向的箭头，不得装反。⑶燃油蒸发回收系统BJ491EQ1型多点电喷汽油机燃油蒸发碳罐回收系统不受ECU控制,见图1-4。燃油箱内部的燃油蒸发出来时，首先进入碳罐，由碳罐内的活性碳吸附储存，由于进气管内有真空度，可将碳罐活性碳吸附的燃油吸入进气管内并送入气缸中燃烧掉，可以达到燃油箱内蒸发出的燃油不渗入大气而保护环境的目的。7．3BJ491EQ1玛瑞利IAM49C发动机管理系统1.BJ491EQ1电子控制燃油喷射系统框图(图1-6)图1-6BJ491EQ1电子控制燃油喷射系统框图1-油箱;2-油泵;3-多功能阀;4-安全阀;5-燃油输送管;6-发动机电控单元;7-电瓶;8-点火开关;9-系统继电器;10-空调压缩机;11-碳罐控制阀;12-保险丝;13-碳罐;14-进气压力/温度传感器;15-上止点/转速传感器;16-火花塞;17;发动机冷却液温度传感器;18-喷油器;19-节气门位置传感器;20-怠速步进电机;21-油轨;22-空气滤清器;23-点火线圈;24-氧传感器