電子控制燃油噴射系統(tǒng)的組成及工作原理

1、電子控制燃油噴射系統(tǒng)的組成及工作原理一、電子控制燃油噴射系統(tǒng)的控制內容及功能1、電子控制燃油噴射 （EFI）電子控制燃油噴射主要包括噴油量、噴射定時、燃油停供及燃油泵的控制。1）噴油量控制ECU將發(fā)動機轉速和負荷信號作為主控信號，確定基本噴油量（噴油電磁閥開啟的時間長短），并根據(jù)其它有關輸入信號加以修正，最后確定總噴油量。2）噴油定時控制在電控間歇噴射系統(tǒng)中，當采用與發(fā)動機轉動同步的順序獨立噴射方式時，ECU不僅要控制噴油量，還要根據(jù)發(fā)動機各缸的發(fā)火順序，將噴射時間控制在一個最佳時刻。3）減速斷油及限速斷油控制a. 減速斷油控制汽車行駛中，駕駛員快收油門踏板時，ECU將會切斷燃油噴射控制電路，

2、停止噴油，以降低減速時HC及CO的排放量。當發(fā)動機轉速降至一定的特定轉速時，又恢復供油。b. 限速斷油控制發(fā)動機加速時，發(fā)動機轉速超過安全轉速或汽車車速超過設定的最高車速，ECU將會在臨界轉速時切斷燃油噴射控制電路，停止噴油，防止超速。4）燃油泵控制當點火開關打開后，ECU將控制汽油泵工作 2 3秒，以建立必須的油壓。此時若不啟動發(fā)動機，ECU將切斷汽油泵控制電路，汽油泵停止工作。在發(fā)動機啟動過程和運轉過程中，ECU控制汽油泵保持正常運轉。2、電控點火裝置 （ESA）點火裝置的控制主要包括點火提前角、通電時間和爆震控制等方面。1）點火提前角控制ECU中首先存儲發(fā)動機在各種工況及運行條件下最理想

3、的提火提前角。發(fā)動機運轉時，ECU根據(jù)發(fā)動機轉速和負荷信號， 確定基本點火提前角， 并根據(jù)其它有關信號進行修正， 最后確定點 火提前角，并向電子點火控制器輸出信號，以控制點火系的工作。2）通電時間（閉角）控制與恒流控制為保證點火線圈初級電路有足夠大的斷開電流，以產(chǎn)生足夠高的次級電壓，同時也要防止通電時間過長線圈過熱損壞，ECU可根據(jù)蓄電池電壓及轉速等信號，控制點火線圈初級電路的通電時間。在高能點火裝置中還增加了恒流控制電路，以使在極短時間內初級電流迅速增長到額定值， 減少轉速對次級電壓的影響，改善點火特性。3）爆震控制當ECU收到爆震傳感器輸出的信號后，ECU對信號進行濾波處理并判斷發(fā)動機有無

4、爆震現(xiàn)象。在檢測到爆震時，立即把點火時刻變成滯后角；在無爆震時，則采用提前角反饋控制形式。 此項控制是點火時刻控制中的追加功能。3、怠速控制（ISC）發(fā)動機在汽車運轉、空調壓縮機工作、變速器掛入檔位、發(fā)電機負荷加大等不同怠速運轉工 況下，由ECU控制怠速控制閥，使發(fā)動機都能處在最佳怠速下運轉。4、排放控制排放控制項目主要有：廢氣再循環(huán)控制（EGR）、氧傳感器及三元催化開環(huán)閉環(huán)控制、二次空氣噴射控制、活性碳罐電磁閥控制等。1）EGR廢氣再循環(huán)控制當發(fā)動機溫度達到一定溫度時，根據(jù)發(fā)動機負荷和轉速，ECU控制EGR閥作用，廢氣進行再循環(huán)，以降低 NOx排放量。2）開環(huán)和閉環(huán)控制在裝有氧傳感器及三元催

5、化器的發(fā)動機中，ECU根據(jù)發(fā)動機的工況及氧傳感器反饋的空燃比信號，確定開環(huán)控制與閉環(huán)控制方式。3）二次空氣噴射控制ECU根據(jù)發(fā)動機的工作溫度，控制新鮮空氣噴入排氣歧管或三元催化器中，以減少排氣污 染。4）活性碳罐排泄電磁閥控制ECU根據(jù)發(fā)動機工作溫度、轉速、負荷等信號，控制活性碳罐排泄電磁閥的工作，以降低 油箱中的汽油蒸發(fā)污染。5、進氣控制1）動力閥控制發(fā)動機在不同負荷下，ECU控制真空電磁閥，以控制動力閥的開閉來改變進氣流量，從而 改善發(fā)動機的輸出扭矩與動力。2）渦流控制閥ECU根據(jù)發(fā)動機的負荷和轉速信號，去控制真空電磁閥，以控制渦流控制閥的開閉，改善 發(fā)動機大負荷的充氣效率，提高輸出扭矩和

6、動力。6、增壓控制ECU根據(jù)進氣壓力傳感器（MAP）檢測的進氣壓力信號去控制釋壓電磁閥，以控制排放通路 切換閥，改變排氣通路的走向，從而控制廢氣渦輪增壓器進入工作或停止工作。7、警告提示ECU控制各種指示和警告裝置，顯示有關控制系統(tǒng)的工作狀況，當控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能 及時發(fā)出警告信號。如氧傳感器失效、催化劑過熱、油箱油溫過高等。8、自我診斷與報警系統(tǒng)當控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，ECU將會點亮組合儀表上的“檢查發(fā)動機”（CHECK ENGINE）燈，提醒駕駛員注意發(fā)動機已出現(xiàn)故障，并將故障信息儲存到ECU中，通過一定程序，能將故障碼及有關信息資料調出供檢修用。9、 傳感器故障預診參考系統(tǒng)（失效保護）當

7、ECU檢測到傳感器或線路故障時，即會自動按ECU預先的程序提供設定值，以便發(fā)動機仍能保持運轉，但此時性能將有所下降。10、主電腦故障備用控制系統(tǒng)當ECU發(fā)生故障時，則會自動啟動備用系統(tǒng)，使發(fā)動機轉入強制運轉狀態(tài)，以便駕駛員將 車輛開到檢修廠進行修理。二、電子控制燃油噴射系統(tǒng)的基本組成EFI系統(tǒng)主要由信號輸入裝置、電子控制單元（ECU）、執(zhí)行器等組成。如圖 1所示。1、信號輸入裝置及輸入信號EFI系統(tǒng)的信號主要是通過各種傳感器或其它裝置將各種信號輸入ECU的。EFI系統(tǒng)的傳感器和輸入信號主要有下列種類：1）空氣流量計（MAF在L型EFI系統(tǒng)中，由空氣流量計測量發(fā)動機吸入的空氣量，并將信號輸入EC

8、U ,作為燃油噴射和點火控制的主信號。2）進氣歧管絕對壓力傳感器 （MAP）在D型EFI系統(tǒng)中，由進氣歧管絕對壓力傳感器測量進氣管壓力，并將信號輸入ECU ,作為燃油噴射和點火控制的主信號。3）轉速和曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器檢測曲軸轉角信號（轉速信號）輸入ECU ,作為點火和燃油噴射的主控制信號。4）凸輪軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器向 ECU輸入凸輪軸位置信號，是點火控制的主控制信號。5）上止點位置傳感器上止點位置傳感器向 ECU提供一缸上止點位置信號，作為點火控制的主控制信號。6）缸序判別傳感器缸序判別傳感器向 ECU提供各缸工作順序信號，作為點火控制的主控制信號。7）冷卻水溫度傳感器檢

9、測發(fā)動機冷卻水溫度，向ECU輸入冷卻水溫度信號，作為燃油噴射和點火正時的修正信號，同時也是其它控制系統(tǒng)的控制信號。8）進氣溫度傳感器檢測進氣溫度，向 ECU輸入進氣溫度信號，作為燃油噴射和點火正時的修正信號。9）節(jié)氣門位置傳感器節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門的開度狀態(tài)，如怠速（全關）、全開及節(jié)氣門開閉的速率信號，輸入ECU，控制燃油噴射及其它控制系統(tǒng)，如 EGR、開閉環(huán)控制等。10）氧傳感器檢測發(fā)動機排氣中氧含量，向 ECU輸入空燃比反饋信號，進行噴油量的閉環(huán)控制。11）爆震傳感器爆震傳感器向ECU輸入爆震信號，經(jīng) ECU處理后，控制點火提前角，抑制發(fā)動機爆震現(xiàn)象產(chǎn)生。12）大氣壓力傳感器檢測大氣

10、壓力，向 ECU輸入大氣壓力信號，修正噴油和點火控制。13）車速傳感器檢測車速， 向ECU輸入車速信號，實現(xiàn)超速斷油控制。在發(fā)動機和自動變速器共同控制時，也是自動變速器的主控制信號。14）起動信號發(fā)動機起動時，由起動系向ECU提供一個起動信號， 作為噴油量、點火提前角的修正信號。15）發(fā)電機負荷信號當發(fā)電機負荷因用電量較大的電器設備而增大時，向ECU輸入此信號，作為噴油量與點火提前角的修正信號。16）空調作用信號（A/C）當空調開關打開，空調壓縮機進入工作，發(fā)動機負荷加大時，由空調開關向ECU輸入空調作用信號，作為對噴油量及點火提前角控制的修正信號。17）檔位開關信號和空檔位置開關信號自動變速

11、器由P/N檔掛入其它檔位時，發(fā)動機負荷將有所增加， 檔位開關向ECU輸入信號，作為對噴油量及點火提前角控制的修正信號。當掛入P或N檔時，空檔位置開關提供 P/N檔位置信號，防止不在 P/N檔時發(fā)動機起動。18）蓄電池電壓信號當ECU檢測到蓄電池和電源系的電壓過低時，將對供油量進行修正，以補償由于電壓過低時造成噴油壓力過低所帶來的影響。19）離合器開關信號在離合器接合和分離過程中，由離合器開關向ECU輸入離合器工作狀態(tài)信號，作為噴油量與點火提前角的修正信號。20) 剎車開關信號在制動時，由剎車開關向ECU提供制動信號，作為對噴油量、點火提前角和自動變速器等的控制信號。21) 動力轉向開關信號采用

12、動力轉向裝置的汽車，當方向盤由中間位置向左右轉動時，由于動力轉向油泵工作而使發(fā)動機負荷加大，此時動力轉向開關向ECU輸入修正信號，調整噴油量及點火提前角。22) EGR閥位置傳感器EGR閥位置傳感器向 ECU提供EGR閥的位置信號。23) 巡航(定速)控制開關信號當進入巡航控制狀態(tài)時，由巡航控制開關向ECU輸入巡航控制狀態(tài)信號，由 ECU對車速進行自動控制。隨著控制功能的擴展，輸入信號也將不斷增加。從上述所列傳感器及輸入信號中可以看出，EFI系統(tǒng)所用的傳感器及輸入信號有很多都是相同的。這就意味著可以減少大量的傳感器數(shù)目， 一個傳感器或一個輸入信號，可以多次重復使用，作為幾個控制系統(tǒng)的輸入信號。

13、2、電子控制單元(ECU)ECU是一種電子綜合控制裝置，它所具備的基本功能如下：(1) (1)接受傳感器或其它裝置輸入的信息，給傳感器提供參考(基準)電壓：2V、5V、9V、12V,將輸入的信息轉變?yōu)槲C所能接受的信號。(2) (2)存儲、計算、分析處理信息，計算出輸出值所用的程序，存儲該車型的特點參數(shù)，存 儲運算中的數(shù)據(jù)(隨存隨取)，存儲故障信息。(3) (3)運算分析。根據(jù)信息求出執(zhí)行命令數(shù)值；將輸出信息與標準值對比，查出故障。(4)輸出執(zhí)行命令。把弱信號變?yōu)閺姷膱?zhí)行命令，輸出故障信息。(5) (5)自我修正功能(自適應功能)。在EFI系統(tǒng)中，ECU不僅用來控制燃油噴射系統(tǒng)，同時還具有點火

14、提前角控制、怠速控制、排放控制、進氣控制、增壓控制、自診斷、失效保護和備用控制系統(tǒng)等多項控制功用。由于使用 微機，與以往的模擬電路控制相比，信號處理的速度和容量都大大提高，因此就可以實現(xiàn)多功能 的高精度集中控制如圖2所示，ECU主要由輸入 回路、A/D轉換器（模/數(shù)轉換器）、微 型計算機和輸出回路四部分組成。1）輸入回路輸入ECU的傳感器信號有兩種：一 種是模擬信號（如圖3a所示），如熱 線式空氣流量計的輸出信號和水溫 傳感器的輸出信號等；另一種是數(shù)字 信號（如圖3b所示），如卡門渦流式 空氣流量計的輸出信號和轉速傳感 器的輸出信號等。信號的類型不同， 輸入ECU后的處理方法也不一樣。從傳感器

15、輸出的信號輸入ECU后，首先通過輸入回路， 其中數(shù)字信 號直接輸入微機，模擬信號則由 A/D 轉換器轉換成數(shù)字信號之后再輸入 微機。輸入回路的作用是將傳感器輸 入的信號，在除去雜波和把正旋波轉 變?yōu)榫匦筒ê螅俎D換成輸入電平。如圖4所示。圖2 ECU構成1.傳感器2.模擬信號3.輸入回路4.A/D轉換器 5.輸出回路6.執(zhí)行元件7.微機 8.數(shù)字信號 9.ROM-RAM 記憶裝置nnnnr圖3傳感器輸入信號的種類（a）模擬信號（b）數(shù)字信號圖4 輸入回路的作用圖5模擬信號轉換處理1除去雜波 2輸入回路1空氣流量計 2輸入回路3 A/D轉換器 4微機2） A/D轉換器（模擬/數(shù)字轉換器）由傳感器

16、輸入的模擬信號，微機不能直接處理，故要用 A/D轉換器將模擬轉換成數(shù)字信號，再輸入微機。圖5是空氣流量計輸出模擬信號由A/D轉換器處理的示意圖。3）微型電子計算機微機的功用是根據(jù)發(fā)動機工作的需要，把各種傳感器送來的信號用內存的'數(shù)據(jù)（微機處理的順序）和數(shù)據(jù)進行運算處理，并把處理結果如燃油控制信號、點火控制信號等送往輸出回路。微機的內部結構是由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出裝置等組成。a. 中央處理器中央處理器CPU的功用是讀出命令并執(zhí)行數(shù)據(jù)處理任務。CPU是由進行數(shù)據(jù)算術運算和邏輯運算的運算器、暫時存儲數(shù)據(jù)的寄存器、按照程序進行各裝置之間信號傳送及控制任務的控制 器等組成。b

17、. 存儲器存儲器的功用是記憶存儲程序和數(shù)據(jù)，一般由幾個只讀存儲器 ROM和隨機存取存儲器 RAM組成。ROM是讀出專用存儲器，存儲內容一次寫入后不能改變，但可以調出使用。 即使切斷電源，ROM存儲器存儲的內容也不會丟失，故適用于各種程序和數(shù)據(jù)的長期保留。近年可編程只讀存 儲器（EPROM）已在汽車微機中得到應用，該存儲器可由紫外線將其記憶內容消去，并可改寫存 儲內容。隨機存儲器 RAM即能讀出也能寫入數(shù)據(jù)記憶在任意地址上。但是如果切斷電源，存儲 的數(shù)據(jù)就丟失。所以 RAM只適用于暫時保留過程中的處理數(shù)據(jù)。c. 輸入/輸出裝置,在外部傳感器和執(zhí)行器之間執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送任務,輸入/輸出裝置的功用是根據(jù) CPU的命令一般稱之為I/O接口。4）輸出回路由微機輸出的是電壓很低的數(shù)字信號， 用 這種信號一般是不能直接驅動執(zhí)行元件。 輸出 回路的功用就是將微機輸出的數(shù)字信號轉換 成可以驅動執(zhí)行元件的輸出信號。輸出回路多圖6 輸出回路1微機 2輸出回路3噴油器采用大功率三極管， 由微機輸出的信號控制其 導通和截止，從而控制執(zhí)行元件的搭鐵回路。如圖6所示。3、執(zhí)行器ECU控