电子控制汽油喷射系统

第五章：电控汽油喷射式发动机的燃料供给系统第一节：概述第二节：电控汽油喷射系统主要零部件的构造和工作原理重点：电控汽油喷射系统的基本组成与工作原理；学会电控汽油喷射系统总成部件的拆装难点：各种传感器的结构与基本工作原理教学目的：掌握汽油喷射系统的组成及工作原理思考题：课后题第一节：概述电子控制汽油喷射系统始于1967年的德国BOSCH公司开发并应用的D-Jeronic系统，此后经历了模拟电路到数字电路，简单控制到计算机控制，单一（喷油）控制到综合控制（空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环）。美国GM公司的DEFI系统；Ford公司的EEC—Ⅲ系统；日本日产公司的ECCS系统；丰田公司的TCCS系统等。一、电控汽油喷射系统优点：二、电控汽油喷射系统的类型：三、电控汽油喷射系统的组成和工作原理：如图一、电子控制汽油喷射系统的优点1.计量准确、均匀点喷、随机修正，使空燃比经常保持在14.7最佳区内；2.“三无”带来“三好”无喉管阻力和进气预热的影响；无流动损失和调头换向和抢气的影响；无雾化不良、分配不均的影响。因而，充气效率好、燃烧条件好、热效率好。获得动力性、经济性、净化性“三丰收”发动机功率提高了15％～20％；油耗率降低了1％～5％；排放污染值明显的减少（CO1％；HC100X10‾。3．改善了使用性能冷起动性能、热起动性能、过渡性能、急减速防污染性能、负荷自调性能、防止不熄火性能等。4．改善了汽油机对地理及气候环境的适应性气候和环境变化时无需调整都能保持良好的综合性能5.扩大了控制功能，增加了自诊功能因用计算机（ECU）控制，可以覆盖点火、喷油、自动变速器、防抱死制动系统、巡航系统、空调系统、车身高度自调系统、防盗报警系统等。由于有存储、记忆能力，具备了自诊功能。6.降低了汽油机油路和电路的故障率其关键部件是“电脑”，10万km的故障率仅为1／1000；又因电控件多，而磨损件少，故障率明显减少。二、电控汽油喷射系统的类型1.按燃油喷射位置分类：2.按喷油器安装部位分：3.按汽油喷射方式分：4.按空气量的检测方式分：三、电控汽油喷射系统的组成和工作原理1.组成：空气供给装置；供油装置；控制装置。2.各种典型的汽油喷射系统：博世L型；博世D型；博世LH型；博世M型；节气门体汽油喷射系统。3.工作原理：4.电喷系统发展情况：节气门体汽油喷射系统单点喷射系统。与上述多点喷射系统不同,单点喷射系统只用一个或两个安装在节气门体上的喷油器,将汽油喷入节气门前方的进气管内,并与吸入的空气混合形成混合气,再通过进气支管分配至各气缸。节气门体喷射系统有如下的特点:它是向气流速度较高的大喉管中喷射,喷油压力只有0.1MPa即可,可采用使用寿命较长的叶片式汽油泵,所以降低了对燃油系统零部件的技术要求,从而降低了成本；结构简单、工作可靠、维护方便。在小、中、大排量的汽油机中广泛使用；节气门体的热负荷小,喷油器不易污堵(碳化物、铅化物),故障率低,维修周期长；在性能上优于电控化油器,而不及多点喷射系统。典型的单点喷射系统有通用汽车公司的TBI系统,福特公司的CFI系统,三菱公司的ECI系统和波许公司的Mono-叶特朗尼克系统3.工作原理电控单元首先读取进气支管真空度（进气量）发动机转速、水温传感器、进气温度、节气门位置传感器等传感器输入的信息，将这些信息贮存在ROM存贮器中的预置好的信息进行比较，进而确定这种状态下发动机所需的油量和点火提前时间。预先贮存在ROM存贮器内的信息是由发动机优化实验数据获得的。一般，进气支管真空度（或进气量）和发动机转速是主参数，由它们可以确定在一般工况下的基本燃油供给量和基本的点火时刻。其它几个参数对基本量起修正作用，如：冷却水温度修正、进气温度修正、蓄电池电压修正、节气门瞬变（加速）修正、排气含氧量修正及暖机修正等。D型D型汽油喷射系统是最早应用在汽车发动机上的电子控制多点间歇式汽油喷射系统，其基本特点是以进气管压力和发动机转速作为基本控制参数，用来控制喷油器的基本喷油量。D型汽油喷油系统:结构简单，工作可靠。但控制精度稍差，当大气状态有较大变化时，汽车车速反应不良。现代汽车发动机上所使用的D型汽油喷射系统都是经过改进的，如采用运算速度快、内存容量大的微机，完善控制功能等。德国大众公司的1600型、奔驰250CE、奔驰280SE，日本丰田公司的HIACE、CROWN等轿车均采用D型汽油喷射系统。如图1；图2。第二节：电控汽油喷射系统主要零部件的构造和工作原理一、空气供给装置主要零部件的构造与工作原理：图1；图21.进气管；2.空气流量计；3.进气管压力传感器；4.补充空气阀；5.怠速控制阀；6.节气门体。二、燃油供给装置主要零部件的构造和工作原理：图1；图2；图31.电动汽油泵；2.喷油器；3.燃油压力调节器；4.冷起动喷油器及热时间开关；5.燃油压力脉动阻尼器。三、电子控制装置主要零部件的构造与工作原理：1.传感器；2.电控单元1—空气滤清器2—空气流量计3—节气门4—补充空气阀5—动力腔6—进气支管1.进气管加长进气管；动力腔、谐振腔。气流惯性效应：进气管内高速流过的气流具有一定的惯性。气流压力波效应：利用进气过程具有间歇性、周期性导致进气管内产生一定气流压力波在管道内反射形成的共振后的压力波提高进气量。2.空气流量计一、功用：将吸入的空气量转换为电信号送给发动机ECU，是发动机ECU确定发动机基本喷油量的重要信号之一。二、分类：1.翼片式空气流量计：结构及工作原理。2.热线式空气流量计：结构及工作原理。3.卡门旋涡式空气流量计：结构及工作原理。工作原理2.热线式空气流量计组成：1-金属防护网；2-测试管；3-铂热线；4-温度补偿电阻；5-控制电路板；6-电源插座；7-壳体3.卡门旋涡式空气流量计组成：1—超声波发生器2—至发动机3—与旋涡对应的疏密声波4—电路5—整形后矩形波6—接电控单元7—接收器8—卡门旋涡9—旋涡发生器10—涡流稳定板l1—信号发生器12—整流器13—空气14—旁通通路4.补充空气阀一、位置:在绕过节气门旁通气道上二、作用:在发动机低温启动和运行时，增加旁通气道中的空气量，使发动机快怠速运转缩短暖车时间；在正常温度运行中，逐渐减小旁通气道中的空气量，直到完全关闭旁通气道。蜡式补充空气阀。蜡式补充空气阀1—节气门2—怠速调整螺钉3—锥阀4—推杆5—蜡盒5.怠速控制阀利用传感器收集发动机的怠速运行状态，冷却液温度、空调开启情况、用电器负荷等信号，经ECU分析、比较、发出指令让执行机构实现对发动机怠速控制的装置。步进电动机式怠速控制阀。6.节气门体组成:节气门、节气门位置传感器，怠速旁通气到道、怠速控制阀等。步进电机式怠速控制阀供油装置构成汽油箱、电动汽油泵、滤油器、油压调节器、分配管、喷油器、冷启动喷油器等。作用：供油、滤油、调压、喷油。1.电动汽油泵汽油泵固定在汽油箱的底部，泵油压力可达0.2－0.47MPa。常用的有滚柱式和叶片式。由于燃油是喷入负压的进气道中或混合室中，喷油压力要求不高，多点喷射的为0.2～0.47MPa。低油压的多用叶轮式或涡轮式油泵，稍高油压的多用滚柱转子式或齿轮转子式汽油泵。(1)滚柱式汽油泵1—进油口2—接ECU电源接口(直流12V)3—回油口4—出油口。工作原理。工作原理1—进油口2—限压阀3—汽油泵4—电动机5—单向止回阀6—出油口7—泵体8—滚柱9—转子（2）叶片式电动汽油泵电机、叶片泵、单向阀及滤网。电压：12V;泵油量：80－120L/h;油压：200－350kPa;优点：运转噪声小;油压脉动小；泵油压力高；叶片磨损小；使用寿命长。2.喷油器喷油器是按ECU的指令在恒压下，定时、定量的喷油雾化。喷油器由壳体、电磁线圈3、针阀1、回位弹簧7、滤网4、针阀和衔铁8组为一体，在回位弹簧的作用下关闭。喷油控制信号使大功率三极管导通或截止，脉冲电流使线圈产生磁吸力，将针阀吸起而喷油，喷油脉冲电流截止而停喷。喷油器外形图。工作原理。3.油压调节器油压调节器的功用是根据进气支管真空度的变化来调节进入喷油器的燃油压力，使燃油系统的绝对油压和进气支管的空气压力之间的差值恒定不变。让喷油压力在不同的节气门开度下保持定值。保证发动机ECU对喷油量的精确控制（通过喷油时间长短）。即喷油压力保持在300－350kPa，不受转速和节气门的影响，确保喷油压力恒定。工作原理。工作原理喷油压力＝燃油压力－进气支管绝对压力＝(弹簧压力＋进气支管绝对压力)－进气支管绝对压力＝弹簧压力（定值）转速一定时：节气门开度θ↑→ΔРx↓→回油量Q↓（用油量大）；节气门开度θ↓→ΔРx↑→回油量Q↑（用油量小）节气门开度θ一定时：n↑→ΔРx↑→回油量Q↑（用油量小）；n↓→ΔРx↓→回油量Q↓（用油量大）4.冷起动喷油器和热时间开关冷态起动时，额外加大喷油量，使混合气瞬时变浓，便于着火起动。一般是10s以上的持续加浓时间，水温愈低、加浓时间愈长。气温-20°C时，喷油量为正常状态的两倍。工作原理。工作原理a)冷起动喷油器喷油b)冷起动喷油器停喷1—可动铁心2—进油口3—平面阀4—电磁线圈5—弹簧6—涡流式喷嘴7—双金属片8—白金触点9—电热丝5.燃油压力脉动阻尼器功用是减弱燃油总管中的压力脉动波，提供喷油精度和降低噪声。通常安装在燃油总管上，或在输油管上。实际效果。三、电子控制装置主要零部件的构造于工作原理控制装置电子控制装置包括电控单元、传感器、执行器及电路。如图所示。1.传感器：发动机温度传感器（CTS）；进气温度传感器（ATS）；节气门传感器（TPS）；转速传感器（SP）和曲轴位置传感器（IGT/NE）；氧传感器（OX）；爆燃传感器（KS）；车速传感器（VSS）；水温传感器（CTS）有的还装有辅助空气阀和控制冷起动喷油器的热时间开关等。2.电控单元：控制器（微电脑ECU、ECM、ECI等）。发动机温度传感器（CTS）1—传感器外壳成2—导线3—热敏电阻发动机温度传感器又称冷却液温度传感器。安装在发动机机体或气缸盖上后端出水管上,与冷却液接触，用来检测发动机冷却液的温度,并将检测结果传输给电控单元以便修正喷油量进气温度传感器（ATS）进气温度传感器功用是测量进气温度,并将温度变化的信息传输给电控单元作为修正喷油量的依据之一。通常安装在空气流量计上或进气支管处。节气门传感器（TPS）将节气门的开度信号转换成电压信号输送到发动机ECU，以便在节气门不同开度状态时控制喷油量。分类：开关式：与节气门同步转的可动触点。节气门全关闭→可动触点与怠速触点接触；节气门50%→可动触点与功率触点接触；节气门中间开度→可动触点无接触→无检测信号。线性式线性式高灵敏度的电位器，由两个与节气门联动的可动触点、电位器、怠速触点IDL点火开关闭合，发动机ECU输入5伏电压，另一触点在节气门关闭（怠速）时与怠速触点IDL接触，向ECU提供怠速信号，用于急怠速断油控制和点火提前角提前修正。转速传感器（SP）和曲轴位置传感器（IGT/NE）发动机转速传感器是检测发动机转速的传感器,曲轴位置传感器是检测活塞上止点及曲轴转角的传感器,它们一般制成一体。发动机转速与曲轴位置传感器是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一,是控制点火时刻和喷油时刻不可缺少的信号源,安装位置可在曲轴上、飞轮上、凸轮轴前端和分电器内。主要有光电感应式、电磁感应式、霍尔效应式等类型,其中以电磁感应式的应用较多。光电式l—信号发生器2—信号盘l—分火头2—防尘罩3—信号盘4—分电器底板5—光敏三极管6—发光三极管光电式传感器一般装在分电器内,由信号发生器1和带光孔的信号盘2组成。电磁感应式齿盘上有若干方齿，来作为信号产生的激励，旋转时由于空气隙的变化，使磁回路的磁通量发生变化，产生感应电动势，其大小和盘的转速成正比；其频率和转速与齿数的乘积成正比。这样，每转过一个齿就产生一个输出脉冲，曲轴每转一圈产生几十个脉冲，表示了曲轴旋转快慢的步数，经电脑处理后即确定曲轴的转速。氧化锆氧传感器氧化锆是具有传导氧离子能力的固体电解质，它能在氧分子浓度差的作用