项目一 电控燃油喷射系统的检修任务三 电控燃油喷射系统的控制原理与控制功能

任务三电控燃油喷射系统的控制原理与控制功能汽车电控发动机构造与维修【学习目标】了解电控燃油喷射系统的组成了解电控燃油系统的控制功能掌握电控燃油喷射系统的工作原理掌握不同类型的喷油量控制遵守课堂纪律，端正学习态度课堂勇于发言，积极进取，团结协作知识目标技能目标素养目标【任务描述】一、喷油器的基本控制电路和工作原理发动机电控燃油喷射是发动机电控系统的主要控制内容，电控燃油喷射系统的组成也是由三部分组成，即传感器、ECU和喷油器，如图1-3-1所示。图1-3-1电控燃油喷射系统的组成一、喷油器的基本控制电路和工作原理发动机工作时，ECU根据相关传感器输入的信号数据，经运算判断后输出控制信号，控制大功率三极管导通与截止。当大功率三极管导通时，即接通喷油器电磁线圈电路，产生电磁吸力。阀门打开，喷油器开始喷油。当达到计算的喷油量（喷油时间）时，ECU控制大功率三极管截止，则喷油器电磁线圈圈电路被切断，电磁力消失，当针阀弹簧力超过衰减的电磁力时，弹簧力又使针阀返回阀上，使阀门关闭，喷油器停止喷油。喷油器的喷油量，取决于针阀行程、喷口面积、喷射环境压力与燃油压力等因素，这些因素一旦确定，则喷油量就由针阀的开启时问（即电磁线圈的通电时间）来决定了。二、喷油正时控制喷油正时是按照发动机各缸工作顺序以曲轴转角为基准，是ECU控制喷油器开始喷油的最佳时刻。现代发动机都采用多点间歇式喷射方式，不同的喷油时刻对发动机工作有较大影响。二、喷油正时控制喷油器的喷油可分为同时喷射和异步喷射两种类型。同时喷射是指根据发动机各缸工作循环，在既定的曲轴转角位置进行喷射。异步喷射与发动机的转动不同步，它是在同时喷油的基础上，为改善发动机的性能额外增加的喷油，主要有起动异步喷油和加速异步喷油。二、喷油正时控制1．同时喷射同时喷射正时控制喷射方式是所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油，其喷油器的电路和控制程序都较简单，如图1-3-2所示，所有的喷油器并联。图1-3-2同时喷射控制电路二、喷油正时控制1．同时喷射ECU根据曲轴位置传感器送入的基准信号，发动机喷油器控制信号控制功率三极管的导通和截止来控制各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸喷油器同时喷油。通常曲轴每转一圈，各缸喷油器同时喷射一次。由于在发动机的一个工作循环中喷射两次，所以这种喷射方式为同时双次喷射。两次喷射的燃油，在进气门打开时一起进入气缸，如图1-3-3所示。图1-3-3同时喷射正时图二、喷油正时控制1．同时喷射由于这种喷射方式喷油正时与发动机进气、压缩、做功、排气的工作循环没有什么关系。所以各缸喷油时间不可能全部最佳，可能会导致各缸的混合气形成不一。但这种喷射方式不需要气缸差别信号，而且喷射驱动回路通用性好，其电路结构、软件都比较简单，在早期的多点喷射方式中有较多应用。二、喷油正时控制2．分组喷射分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2～4组，由ECU分组控制喷油器。四缸发动机—般把喷油器分成两组，ECU分组控制喷油器，两组喷油器轮流交替喷射。分组喷射的控制电路如图1-3-4所示。图1-3-4分组喷射控制电路二、喷油正时控制2．分组喷射每一工作循环中，各喷油器均喷射一次或两次。一般多是发动机每转一转，只有一组喷射，图1-3-5所示为分组喷射正时图。图1-3-5分组喷射正时图二、喷油正时控制3.顺序喷射顺序喷射也称独立喷射。采用顺序喷射时，各缸喷油器分别由ECU进行控制。发动机每一工作循环，各缸喷油器都按工作顺序轮流喷射一次。顺序喷射的控制电路，如图1-3-6所示。各缸喷油器分别由ECU进行控制。驱动回路数与气缸数目相等。图1-3-6顺序喷射控制电路二、喷油正时控制3.顺序喷射ECU根据凸轮轴位置传感器信号、曲轴位置传感器信号和发动机的顺序，确定各缸工作位置。当确定某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即开始喷射。图1-3-7所示为某四缸发动机顺序喷射正时图。曲轴转角图1-3-7顺序喷射正时图二、喷油正时控制3.顺序喷射由于顺序喷射可以设置各缸最佳喷油时刻（喷油正时），对混合气的形成有利，所以，它可以提高发动机的动力性、燃油经济性，降低有害物的排放。已经普遍应用在各档次汽车发动机电控系统中。三、喷油量控制在汽油机电控燃油喷射系统中，喷油控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。喷油量控制目的是使发动机在各种运行工况下，都能获得最佳的混合气浓度，当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油多少就取决于喷油时间。三、喷油量控制同步喷油量控制又分为发动机起动时的喷油量控制和发动机起动后的喷油量控制，二者的控制模式有所不同。喷油量控制可分为同步喷油量控制异步喷油量控制三、喷油量控制1．发动机起动时的同步喷油量控制喷油时间曲线来确定基本喷油时间，如图1-3-8所示。然后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。由于在发动机起动时转速波动大，气流不稳定，不能精确地确定进气量，也就无法确定合适的基本喷油时间（喷油脉宽），所以，发动机起动时，ECU根据冷却液温度，由内存的冷却液温度。冷却液温度／℃图1-3-8起动时的基本喷油时间三、喷油量控制1．发动机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起动挡时，喷油时间的确定，如图1-3-9所示。ECU根据冷却液温度传感器信号（THW信号）和内存的冷却液温度一喷油时间曲线确定基本喷油时间，再根据进气温度传感器信号（THA信号）和蓄电池电压对喷油时间做修正（延长或缩短）。在起动期间喷油信号的持续时间图1-3-9喷油时间的确定三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制发动机起动后转速超过预定值时，ECU确定的喷油持续时间为喷油持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正值式中，喷油修正系数是各种修正系数的总和。三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制在D型电控燃油喷射系统中，ECU根据发动机转速信号（Ne信号）和进气管绝对压力（PIM信号），由内存的基本喷油时间三维图（三元MAP图）确定基本喷油时间，如图1-3-10所示。图1-3-10三元MAP图三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制发动机起动后的各工况下，ECU在确定基本喷油时间的同时，还必须根据各种传感器输送来的发动机运行工况信息对基本喷油时间进行修正。在L型电控燃油喷射系统中，ECU则根据转速信号（Ne信号）和空气流量计信号确定基本喷油时间。这个基本喷油时间是实现既定空燃比（理论空燃比14.7：1）的喷射时间。三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制发动机完成起动后，点火开关由起动(STA)位置转到接通点火（ON）位置，或发动机转速已达到或超过预定值，ECU额外增加喷油量，使发动机保持稳定运行。喷油量的初始修正值根据冷却液温度确定，然后以一固定速度下降，逐步达到正常值。(1)起动后加浓修正三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制冷机时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进入最佳工作状态，必须供给浓混合气。在冷却液温度较低时，ECU根据冷却液温度传感器(THW)信号相应增加喷射量。冷却液温度在-40℃时加浓量约为正常喷射量的两倍，如图1-3-11所示。(2)暖机加浓修正暖机加浓还受节气门位置传感器中的怠速触点(IDL)接通或断开控制，根据发动机转速，ECU使喷油量有少量变化。图1-3-11暖机加浓修正曲线三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制发动机进气密度随发动机的进气温度而变化，ECU根据THA信号修正喷油持续时间，使空燃比满足要求。通常以20℃为进气温度信号的标准温度，低于20℃时空气密度大，ECU增加喷油量，使混合气不致过稀；进气温度高于20℃时，空气密度减小，ECU使喷油量减少，以防混合气偏浓。增加或减少的最大修正量约为I0。由进气温度修正曲线可见，修正在进气温度为，-20℃～60℃时进行，如图1-3-12所示。(3)进气温度修正图1-3-12进气温度修正曲线三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制发动机在大负荷工况下运转时，要求使用浓混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷增加喷油量。(4)大负荷工况喷油量修正发动机负荷状况可以根据节气门开度或进气量的大小确定，故ECU可根据进气压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器输送的信号判断发动机负荷状况，决定相应增加的燃油喷射量。大负荷的加浓量约为正常喷油量的10～30。三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制发动机在过渡工况下运行时（汽车加速或减速行驶），为获得良好的动力性、经济性、响应性，空燃比应作相应变化，即需要适量调整喷油量。(5)过渡工况喷油量修正在D型EFI系统中决定基本喷油时间的进气管压力，在过渡工况时相对于发动机转速将产生滞后。节气门以下进气管容积越大，怠速时发动机转速越低，这种滞后时间也越长，怠速就越不稳定。进气管压力变动，发动机转矩也随之变动。由于压力较转速滞后，转矩也较转速滞后，转矩下降。(6)怠速稳定性修正（只用于D型电控燃油喷射系统）三、喷油量控制2．发动机起动后的同步喷油量控制为了提高发动机怠速运转的稳定性，ECU根据PIM和Ne信号对喷油量作修正。压力增大或转速降低时，增加喷油量；压力减小或转速升高时，减少喷油量，如图1-3-13所示。图1-3-13怠速稳定修正曲线四、燃油停供控制1．减速断油控制减速断油控制是指当发动机在高转速运转过程中突然减速时，ECU自动控制喷油器中断燃油喷射。当高速行驶的汽车突然松开加速踏板减速时，发动机将在汽牵引力的作用下高速旋转，节气门已经关闭，进入气缸的空气很少，因此，如不停止喷油，混合气将会很浓而导致燃烧不完全有害气体的排放量将急剧增加。减速断油的目的就是节约燃油，并减少有害气体的排放量。四、燃油停供控制1．减速断油控制节气门位置传感器信号表示节气门关闭。发动机冷却液温度达到正常工作温度(80℃)。发动机转速高于燃油停供转速。ECU根据节气门位置、发动机转速和冷却液温度等传感器信号，判断是否满足以下三个减速断油条件：123四、燃油停供控制1．减速断油控制当三个条件全部满足时，ECU立即发出停止喷油指令，控制喷油器停止喷油。当喷油停止、发动机转速降低到燃油复供转速或节气门开启（怠速触点断开）时，ECU再发出指令控制喷油器恢复喷油，控制曲线如图1-3-14所示。图1-3-14减速断油控制四、燃油停供控制2．发动机超速断油为避免发动机超速运行，发动机转速超过额定转速时，ECU控制喷油器停喷。四、燃油停供控制3．汽车超速行驶断油某些汽车在汽车运行速度超过限定值时即停止喷油。ECU根据节气门位置、发动机转速、冷却液温度、空调开关、停车灯开关及车速信号完成上述断油控制。五、燃油泵控制燃油泵由燃油泵继电器供电，ECU根据发动机的状态控制燃油泵继电器电磁线圈负极的通断，从而控制燃油泵工作。点火开关打开或发动机熄火后，电控燃油喷射系统中的燃油泵一般预先或延迟工作2—3s，以保证燃油系统必需的油压。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，就要适时切断燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。【任务分析】喷油控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的，喷油量控制可分为同步喷油量控制和异步喷油量控制。现代发动机都采用多点间歇式喷射方式，喷油器的喷油可分为同时喷射和异步喷射两种类型。发动机电控燃油喷射是发动机电控系统的主要控制内容，电控燃油喷射系统由传感器、ECU和喷油器三部分组成。【任务准备】1汽车仿真模拟实训室2电控燃油喷射系统完好的轿车【任务实施】电控燃油喷射系统的控制原理掌握操作一电控燃油喷射系统的性能检测1喷油器控制电路的认识和结构分析掌握喷油器各部件的接线情况，用万用表检查喷油系统的电路连接情况。分析喷油器的工作原理。认识各喷油器的外形和结构。【任务实施】电控燃油喷射系统的控制原理掌握操作一电控燃油喷射系统的性能检测2喷油正时分组喷射性能检测分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2～4组，由ECU分组控制喷油器。四