第二章 汽油机电控燃油喷射系统

汽车发动机电控技术教案1第二章汽油机电控燃油喷射系统课程名称汽车发动机电控技术总学时：26学时讲课：14.5学时实习：11.5学时课程性质理论课任课教师职称授课对象专业年班级教学目的和要求掌握电控燃油喷射系统的组成及其功能；了解喷射系统的类型；掌握燃油系统、空气供给系统、控制系统的主要元件的构造与维修。教学重点和难点教学重点：电控燃油喷射的功能；电控燃油喷射系统的组成与基本原理；燃油供给系、控制系统的组成与基本原理及主要元件的构造与检修。教学难点：控制系统主要元件的基本原理与检修。教学进程第次课第1次课第2次课第3次课第4次课第5次课授课章节电控燃油喷射系统概述电控燃油喷射系统的功能、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学时1.5312.53.5备注教案（章节备课）汽车发动机电控技术教案2学时第1节电控燃油喷射系统的概述教案内容一、汽油喷射系统的发展20世纪30年代用于军用飞机上，1954年德国奔驰公司在奔驰300SL上装了机械式汽油喷射系统（K型）。20世纪60年代在K型的基础上发展了机电组合式汽油喷射系统（KE型）。20世纪60年代后期，随着电子技术的发展，德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射系统（EFI）。电控燃油喷射技术经历了晶体管、集成电路、和微机处理三大发展进程。二、电控燃油喷射系统的优点1．能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度，是发动机在各种工况条件下保持最佳的动力性、经济性和排放性能。2．电控燃油喷射系统配用排放物控制系统后，大大降低了HC、CO和NOX三种有害气体的排放。3．增大了燃油的喷射压力，因此雾化比较好。4．汽车在不同地区行驶时，对大气压力或外界环境温度变化引起的空气密度的变化，发动机控制ECU能及时准确地作出补偿。5．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。6．有减速断油功能，既能降低排放，也能节省燃油。7．在进气系统中，由于没有象化油器那样的喉管部位，因而进气阻力小。8．发动机冷机起动容易，暖机性能提高。三、电控燃油喷射系统的类型1．按喷射方式分类同时喷射——将各气缸的喷油器并联，所有喷油器由电脑的同一个指令控制，同时喷油，同时断油。分组喷射——将各气缸的喷油器分成几组，同一组喷油器同时喷油或断油。顺序喷射——各喷油器由电脑分别控制，按发动机各气缸的工作顺序喷油。a）同时喷射b）分组喷射c）顺序喷射2．按空气量的计量方式分类D型电控燃油喷射系统——利用绝对压力传感器检测进气管内的绝对压汽车发动机电控技术教案3教案内容力，电脑根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量。在根据进气量和发动机转速确定基本喷油量（比L型更精确）。L型电控燃油喷射系统——利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不必进行推算，可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。3．按喷射位置分类多点喷射系统——每缸进气门处装有一个中央喷射装置，由ECU控制喷射。其燃油分配均匀性好，但控制系统复杂，成本高。主要用与中、高级轿车。单点喷射系统——在节气门上方装一个中央喷射装置，由1～2个喷油器集中喷油。采用顺序喷射方式。结构简单，故障少、维修调整方便。广泛的应用于普通轿车和货车。4．按有无信号分类开环控制系统（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（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。汽车发动机电控技术教案4第2节电控燃油喷射系统的功能教案内容一、喷油正时控制喷油分为同步喷油和异步喷油。同步是指发动机各缸工作循环，在既定的曲轴位置进行喷油，同步喷油有规律性。异步喷油与发动机的工作不同步，无规律性，是在同步喷油的基础上，为改善发动机的性能额外增加的喷油。1．同步喷油正时控制（1）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。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，确定各缸工作位置。当确定各缸活塞运行至排气行程上止点某一位置时，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（2）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。以各组最先进入作功的缸为基准，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。分组喷射控制电路（3）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。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。汽车发动机电控技术教案5教案内容同时喷射控制电路2．异步喷油正时控制（1）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，在增加一次异步喷油。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。（2）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，增加依次固定量的喷油。二、喷油量控制目的：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。当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油量的多少取决于喷油时间。1．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，喷油时间的确定见图，ECU根据冷却液传感器信号（THW信号）和冷却液温度——喷油时间确定基本喷油时间，根据进气温度传感器（THA信号）对喷油时间作修正（延长或缩短）。然后在根据蓄电池电压适当延长喷油时间，以实现喷油量的进一步的修正，即电压修正。起动时的基本喷油时间喷油时间的确定2．起动后的同步喷油量控制喷油持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正值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。喷油修正系数有：（1）起动后加浓修正根据冷却液温度确定喷油时间的初始修正值；（2）暖机加浓修正在达到正常温度之前，根据冷却液温度信号进行喷油时间修正；汽车发动机电控技术教案6教案内容（3）进气温度修正根据进气温度传感器提供的进气温度信号（THA信号），对喷油时间进行修正；低于20℃是空气密度大，ECU适当的增加喷油时间，高于20℃的适当的减少喷油时间。（4）大负荷工况喷油量修正根据PIM信号和Vs信号以及节气门位置传感器输送的全负荷信号（PSW信号）或VTA信号判断发动机负荷状况，大负荷时适当增加喷油时间。（5）过渡工况喷油量修正主要根据PIM信号或Vs信号、Ne信号、SPD信号、VTA信号、NSW信号判断过渡工况，对喷油时间进行修正。（6）怠速稳定性修正ECU根据PIM信号和Ne信号对喷油量进行修正，随着进气管绝对压力增大或怠速降低，适当增加喷油时间；反之，减少喷油时间。3．异步喷油量控制发动机起动和加速时的异步喷油量是固定，各缸喷油器以一个固定的喷油持续时间，同时向各缸增加一次喷油。三、燃油停供控制减速断油控制——当汽车减速时，ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量。限速断油控制——加速时，发动机超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU将切断燃油喷射控制电路，停止喷油，防止超速。四、燃油泵控制根据发动机的转速和负荷来控制燃油泵以高速或低速运转。汽车发动机电控技术教案7第3节电控燃油喷射系统的组成与基本原理教案内容汽油机电控燃油喷射系统的组成一、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。原理：空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计、节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。进气系统原理图二、燃油供给系汽车发动机电控技术教案8教案内容功用：供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。原理：电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经滤清器过滤后，由压力调节器调压，通过油管输送给喷油器，喷油器根据电脑指令向进气管喷油。燃油泵供给的多余汽油经回油管流回油箱。燃油供给系统原理图三、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。控制系统原理图汽车发动机电控技术教案9第4节空气供给系统主要元件的构造与检修教案内容一、空气供给系统元件位置D型EFI空气供给系统L型EFI空气供给系统二、空气供给系统基本元件的构造1．空气滤清器一般为干式纸质滤心式，结构与普通发动机上相同。2．节气门体节气门体安装在进气管中，来控制发动机正常工况下的进气量。主要由节气门和怠速空气道等组成。节气门位置传感器装在节气门轴上，来检测节气门的开度。有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器，例如LS400。在LS400上还设有牵引控制系统（TRC），当车辆处于TRC控制状态行驶时，无论是起步、匀速或加减速工况，汽车均能根据道路状况（包括泥泞、湿滑路面）确保输出最佳的驱动力和牵引性能，使车辆平稳和安全行驶。在TRC控制行驶状态下，发动机的主节气门由主节气门强制开启器打开（全开），进气量由副节气门控制，节气门开度信号也由副节气门位置传感器负责将信号传送给ECU。注意：在装有节气门限位螺钉的汽车上，使用中一般不允许调节节气门限位螺钉，除非怠速控制阀发生故障而无法及时修复，可通过调整节气门最小开度来保持发动机怠速运转，故障排除后，应将节气门限位螺钉调回原位。3．进气管为了消除进气波动和保证各缸进气均匀，对进气总管和歧管的形状、容积有严格的要求。如LS400在空气室设一个大容量的空气室以减少进气脉动和各缸的相互干涉，有利于提高各缸的充气量，在进气室两侧各设有4根进气管，8根进气歧管呈S型交叉布置，以增加进气歧管的长度，提高进气谐波压力，有利于进一步提高充气量。4．空气供给系的检修维修时应注意进行以下检查：（1）检查空气滤清器滤心是否赃污，必要时用压缩空气吹净或更换；（2）进气系统漏气对电控燃油喷射发动机的影响比对化油器式发动机的影响大。检查各连接部位应连接可靠，密封垫应完好；（3）检查节气门内腔的积垢和积胶情况，必要时用清洗剂进行清洗。注意：绝对不能用砂纸和刀片清理积垢和积胶。第5节燃油供给系统主要元件的构造与维修汽车发动机电控技术教案10教案内容一、燃油供给系统元件位置由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼器及油管组成。二、电动燃油泵1．作用：给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。2．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，单噪声大，易产生气阻。（2）按电动燃油泵的结构不同分为：涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。3．电动燃油泵的结构（1）涡轮式电动燃油泵1）结构主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。2）原理油泵电动机通电时，电动机驱动涡轮泵叶片旋转，由于离心力的作用，使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳，将燃油从进油室带往出油室。由于进油室的燃油不断增多，形成一定的真空度，将燃油从进油口吸入；而出油室燃油不断增多，燃油压力升高，当达到一定值时，顶开出油阀出油口输出。出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱，保持油路中有一定的压力，便于下次起动。如图涡轮式电动燃油泵1—前轴承2—电动机定子3—后轴承4—出油阀5—出油口6—卸压