電控燃油噴射系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、電控燃油噴射系統(tǒng)一、電控燃油噴射系統(tǒng)（ EFI ）的產(chǎn)生 傳統(tǒng)的化油器不能滿足現(xiàn)代汽車對發(fā)動機(jī)高經(jīng)濟(jì)性、低 污染的要求。人們開始研究怎樣同時解決汽車排氣凈化和節(jié) 油的兩大問題。從 60 年代初開始，人們首先對點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行改造，采 用無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置。它克服了傳統(tǒng)的觸點(diǎn)式點(diǎn)火裝置的 缺陷，提高了點(diǎn)火能量，在節(jié)油和排氣凈化方面都有較大改 善。但是，由于分電器中的運(yùn)動部件會產(chǎn)生磨損，一旦驅(qū)動 部件松曠就會影響點(diǎn)火正時，失去無觸點(diǎn)電子點(diǎn)火的優(yōu)點(diǎn)。 而且由于仍采用機(jī)械式點(diǎn)火提前裝置，不能實現(xiàn)點(diǎn)火特性的 多維調(diào)節(jié)。今天，發(fā)動機(jī)應(yīng)該控制的項目有：點(diǎn)火時刻、空燃比、排氣再循環(huán)（EGR和怠速速度等。目的在于獲

2、得高功率、 大扭矩、低油耗、清凈的排氣以及行駛穩(wěn)定性。電子控制是使上述項目得到最佳調(diào)節(jié)的最好方法， 從 60 年代后半期開始，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，尤其是微型 計算機(jī)的出現(xiàn)導(dǎo)致電控燃油噴射系統(tǒng)的產(chǎn)生，使汽車發(fā)動機(jī) 進(jìn)入一個電于控制的新時代。1967 年，德國 Bosch 公司研制成 D 型電子控制汽油噴射 系統(tǒng)，隨后又開發(fā)了 L 型電子控制噴射系統(tǒng)，后來這些技術(shù) 被不斷改進(jìn)、完善。到 1979 年，發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)己達(dá) 到相當(dāng)高的程度。電控燃油噴射系統(tǒng)( Electronic fuel injection 簡稱 EFI )就是用計算機(jī)控制燃油供應(yīng)量的裝置。電控燃油噴射系統(tǒng)中的計算機(jī)綜合各

3、種不同傳感器送 來的信息作出判斷，控制噴油器以一定的壓力，正確迅速地 把燃油噴射到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管里，與吸入的空氣混合后，進(jìn) 入發(fā)動機(jī)氣缸，配合電于控制點(diǎn)火在最佳時刻點(diǎn)燃可燃混合 氣。二、電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 電控燃油噴射系統(tǒng)與傳統(tǒng)的化油器裝置相比具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、發(fā)動機(jī)且起動時間短。通常設(shè)有冷起動噴油器，故可改 善低溫起動性能， 起動發(fā)動機(jī)的時間只是傳統(tǒng)化油器的50%。力性強(qiáng)。采用 EFI 后，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣可不必預(yù)熱，可以吸入 密度較大的冷空氣，同時進(jìn)氣歧管阻力減小，所以充氣系數(shù) 提高。熱效率和充氣系數(shù)的提高， 使發(fā)動機(jī)的輸出功率提高， 其功率可增人5%10%，扭力可增大7%。速性能好。由

4、于汽油是直接噴射到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣閥處，混合氣 經(jīng)過的路程短，因此反應(yīng)靈敏，減少滯后現(xiàn)象，加速性能得 到改善。進(jìn)行油門全開的加速試驗，車速由0 100km/h 比傳統(tǒng)化油器縮短 7%的時間。4、 耗油量低，經(jīng)濟(jì)性好。 EFI 系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢是能實現(xiàn) 空燃比的高精度控制。因為汽油是在一定的壓力下噴出的， 燃油霧化質(zhì)量好，且噴油量是精確地控制的，混合氣的空燃 比為最佳值且各缸分配較均勻，下坡時又可以完全不噴油， 發(fā)動機(jī)只對空氣進(jìn)行壓縮，所以可以降低燃油消耗量。裝用 EFI后比傳統(tǒng)化油器省油 515%。5、減少排氣污染。因為 EFI 裝置可以分別控制汽油量與空 氣量，控制精度很高，能始終保持所需的最佳空

5、燃比。該裝 置與三元催化劑配合使用時可以使廢氣中的CO、HC、NOx 控制在最低范圍。 而且，當(dāng)發(fā)動機(jī)減速到一定值 （約 120r/min ）， 會自動切斷燃油供給，可以完全排除傳統(tǒng)化油器減速時所無 法清除的HC氣體。整個裝置體積小，而且不需要機(jī)械驅(qū)動，安裝靈活方便。 電子控制燃油噴射裝置的最大特點(diǎn)是，既可獲得最人功率， 又可最大限度地節(jié)油和凈化排氣，是節(jié)約能源，降低排污的 有效措施之一。三、電控燃油噴射系統(tǒng)的基本原理、類型及組成1 電控燃油噴射系統(tǒng)的原理 電控燃油噴射系統(tǒng)采用各種發(fā)動機(jī)的負(fù)荷、 轉(zhuǎn)速、加速、 減速、吸人士氣流量和溫度、冷卻水的溫度等變化情況轉(zhuǎn)換 成電信號，然后把這些電信號輸入

6、到計算機(jī)控制系統(tǒng)（電子 控制器）里，電子控制器（ECU根據(jù)這些信號與儲存的信 號進(jìn)行精確計算后輸出一個控制信號去控制噴油器閥的開啟時間和持續(xù)時間，從而供給發(fā)動機(jī)氣缸最佳油量。2 電控燃油噴射系統(tǒng)的類型 電控燃油噴射系統(tǒng)按不同的方法可分為不同的類型。 按檢測進(jìn)氣量的方式分類：壓力型（也稱 D 型） - 以進(jìn)氣管壓力為主要控制參數(shù)。采 用的是速度密度控制法。這是一種間接測量空氣量的方式， 它在節(jié)氣門后面裝有壓力傳感器，以測量進(jìn)氣管內(nèi)的壓力， 因該處的壓力（真空度）隨節(jié)氣門開度而變化，它反映了發(fā) 動機(jī)負(fù)荷的大小，故可作為電子控制系統(tǒng)確定噴油量的主控 信息。電于控制器（ECU根據(jù)進(jìn)氣管壓力和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速

7、推 算每一工作循環(huán)吸入發(fā)動機(jī)的空氣量，再根據(jù)推算的空氣量 計算燃油量。但由于空氣流量與該處壓力不是線性關(guān)系，且 進(jìn)行排氣再循環(huán)時管內(nèi)壓力要發(fā)生變化，所以不容易精確檢 測吸人的空氣量，故這種方式控制精度不高，現(xiàn)己少用。 2）流量型（也稱 L 型） 以空氣流量為主要控制參數(shù)。采用的是質(zhì)量流量控制法。流量型控制系統(tǒng)是在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣管處安裝空氣流量計， 它是一種直接檢測法，即利用空氣流量傳感器直接測定進(jìn)入 發(fā)動機(jī)的空氣量，ECU則根據(jù)進(jìn)氣量信息確定其噴油量，從 而可得到較準(zhǔn)確的空燃比，由于流量型控制精度高，現(xiàn)已廣 泛采用。2、按噴油器的數(shù)量分類：單點(diǎn)噴射（ SPI ）Single Point Injec

8、tion單點(diǎn)噴射是在節(jié)氣門后方用一個噴油器集中噴射，為了 將燃油噴入節(jié)氣門與管壁之間的空間，使燃油霧化得更好， 燃油應(yīng)噴射成錐狀。當(dāng)然，化油器式發(fā)動機(jī)歧管所具有的各 缸燃油分配不均、動態(tài)特性差等缺點(diǎn)，在單點(diǎn)噴射系統(tǒng)中也 同樣存在。但單點(diǎn)噴射結(jié)構(gòu)簡單，控制較容易，故現(xiàn)在仍有 應(yīng)用。多點(diǎn)噴射（ MPI） Multi Point Injection 多點(diǎn)噴射也稱氣門口噴射系統(tǒng)，即在每個進(jìn)氣門前方都 設(shè)一個噴油器，因此，使燃油有更好的分配，而且與進(jìn)氣歧 管的結(jié)構(gòu)無關(guān)，避免了壁濕影響，這樣，不論發(fā)動機(jī)在熱態(tài) 或冷態(tài)下工作，其過渡特性都是最佳的。同時，由于進(jìn)氣歧 管中只有空氣，故可設(shè)計得使發(fā)動機(jī)達(dá)到最大的

9、充氣量，這 將進(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)的扭矩和工作性。按噴射時序的不同， MPI 又可細(xì)分為同時噴射、分組噴 射和順序噴射 3 種。同時噴射方式是所有噴油器同時噴油； 而為了使整套設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡單而噴油準(zhǔn)確，常將發(fā)動機(jī)的氣 缸分為兩組，供給每組氣缸的噴油器都是同時打開，給各缸 的進(jìn)氣歧管同時噴油， 兩組噴油器交替工作， 此即分組噴射； 順序噴射方式則使噴油器能按各缸的點(diǎn)火順序進(jìn)行噴油，每 循環(huán)噴一次。該種方式較前兩種應(yīng)用效果更好。 控制系統(tǒng)有無反饋分類開環(huán)系統(tǒng) 又稱硬性控制指施控系統(tǒng)將可控輸入轉(zhuǎn)化為信號后作用于受控系統(tǒng)， 受控系統(tǒng)的輸出結(jié)果不再被送回輸入端并形成再控制的直 鏈控制方式，即不帶有反饋控制裝

10、置的噴射系統(tǒng)為開環(huán)系 統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng) 又稱反饋控制帶有反饋控制裝置（通常是用氧傳感器）的噴射系統(tǒng)為 閉環(huán)系統(tǒng)。它與開環(huán)控制的區(qū)別在于增加了反饋環(huán)節(jié)。把受 控系統(tǒng)的狀態(tài)或執(zhí)行結(jié)果返送給施控系統(tǒng)，以影響信號的改 變，用以調(diào)整未來的動作。為了獲得高的經(jīng)濟(jì)性和小的排污量，目前有的使用三元催化裝置，同時處理發(fā)動機(jī)廢氣中的 CO HC和NOx3種有害 氣體，降低排污量，而三元催化劑的凈化能力與混合氣的空 燃比有關(guān)， 在理論空燃比附近， 3 種有害氣體才能同時凈化。 在前述一般電于控制噴射裝置中增添一個氧傳感器安置在 排氣管內(nèi)，輸出一個氧含量信號，反饋給ECU隨時修上噴入發(fā)動機(jī)的燃油量，維持混合氣的平均值在理

11、論空燃比附 近。3 電控燃油噴射系統(tǒng)的組成電控燃油噴射系統(tǒng)主要由燃油供給系統(tǒng)（油路） 、空氣 供給系統(tǒng)（氣路）和控制系統(tǒng)（電 路。包括各種傳感器、 電子控制器和執(zhí)行器）等三人部分組成。各部分的組成及功能簡介如下：1、燃油供給系統(tǒng)（油路）燃油供給系統(tǒng)的作用是：向氣缸內(nèi)供給燃燒所需要的汽 油。燃油供給系統(tǒng)包括燃油箱、燃油泵、燃油緩沖器、燃油 壓力調(diào)節(jié)器、燃油濾清器、噴油器，節(jié)溫定時開關(guān)和冷起動 閥（冷起動噴油器）等部件。燃油箱（汽油箱） 儲存燃油用。燃油泵（電動汽油泵） 其作用是將燃油從燃油箱中泵人燃油管路，并使燃油保持一定的壓力，經(jīng)過濾清器輸送 到燃油噴油器和冷起動閥。燃油泵按其安裝位置分為外裝

12、泵和內(nèi)裝泵兩種外裝泵 即將泵裝在油箱之外的輸油管路中，內(nèi)裝泵則是將泵安裝在 燃油箱內(nèi)。與外裝泵比較，它不易產(chǎn)生氣阻和燃油泄漏，且 噪音小。目前大多數(shù) EFI 采用內(nèi)裝泵。燃油緩沖器 也稱脈動阻尼器。其作用是使燃油泵泵出的油壓變得平穩(wěn)，減少抽壓波動和降低噪音。燃油壓力調(diào)節(jié)器 油路中安裝有壓力調(diào)節(jié)器，它使燃油壓力相對于人氣壓力或進(jìn)氣管負(fù)壓保持一定，即保持噴油 壓力與噴油環(huán)境壓力的差值一定。此壓力差一般維持在 250kPa，當(dāng)供油壓力超過規(guī)定值時，壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的減壓閥 打開，汽油便經(jīng)過回油管流回油箱， 使輸油管油壓保持恒定。燃油濾清器 裝于燃油緩仲器與噴油器之間的油路中，其作用是濾除燃油中的水份和雜

13、質(zhì)等污物，以防堵塞噴 油器計閥。噴油器 噴油器安裝在節(jié)氣門體空氣人口處（ SPI 系統(tǒng)）或進(jìn)氣歧管靠近各缸進(jìn)氣門附近（ MPI 系統(tǒng)），受電子控 制器噴油信號的控制，其噴油量由噴油器通電時間的長短決 定，從而將適量的燃油成霧狀噴入進(jìn)氣歧管。噴油器的噴油原理是：由電于控制器送來噴油電流信 號，電流流經(jīng)電磁線圈產(chǎn)生電磁吸力，該吸力吸引鐵心，由 于針閥與鐵心制成一體，故此時計閥打開，燃油由噴油器噴 出。7）節(jié)溫定時開關(guān)和冷起動閥（冷起動噴油器）節(jié)溫定時開 關(guān)的作用是監(jiān)測冷卻水的溫度，當(dāng)發(fā)動機(jī)起動，冷卻水溫度 低 114C 時，開關(guān)的觸點(diǎn)閉合，使冷起動閥噴油。冷起動閥 的作用是在冷起動發(fā)動機(jī)時向進(jìn)氣歧

14、管噴射額外的燃油，以 改善低溫起動性能。有不少車己取消了節(jié)溫定時開關(guān)，冷起 動噴油器的工作完全由 ECU空制，控制精度更高。2、空氣供給系統(tǒng)（氣路）空氣供給系統(tǒng)的作用是：測量和控制汽油燃燒時所需要 的空氣量?？諝夤┙o系統(tǒng)包括：空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門 室、進(jìn)氣歧管、空氣量調(diào)整器等?？諝庥煽諝鉃V清器吸入，經(jīng)空氣流量計（其作用是測量 進(jìn)入空氣量的多少） 、節(jié)氣門室、進(jìn)氣歧管而后進(jìn)入各氣缸?？諝饬髁坑嫞?MAF） 用于 L 型 EFI 系統(tǒng)。安裝在空 氣濾清器和節(jié)氣門之間，用來測量進(jìn)入氣缸內(nèi)空氣量的多 少，然后將進(jìn)氣量信號送入電子控制器ECU從而由ECU計算出噴油量控制噴油器向節(jié)氣門主噴入與進(jìn)

15、氣量成最佳比 例的燃油。2）節(jié)氣門室 節(jié)氣門室的作用是控制進(jìn)入氣缸的空氣量，從而控制發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。它主要由節(jié)氣門，怠速調(diào)整螺 絲、怠速空氣孔道和節(jié)氣門開關(guān)等組成。當(dāng)發(fā)動機(jī)在怠速時（節(jié)氣門全關(guān)） ，空氣流經(jīng)旁通孔道（怠 速空氣孔道） ，此時只要調(diào)整怠速調(diào)整螺絲就可以調(diào)整發(fā)動 機(jī)在怠速時的轉(zhuǎn)速。3） 空氣量調(diào)整器 也稱附加空氣閥。它安裝在節(jié)氣門上 方。其作用是在低溫下起動發(fā)動機(jī)時，它通過另一通道，使 進(jìn)入氣缸的空氣增多，從而使噴油量也增加，做到在低溫下 順利起動發(fā)動機(jī)。當(dāng)發(fā)動機(jī)溫度升高達(dá) 60C70C時，它將 自動關(guān)閉。3、控制系統(tǒng)（電路） 控制系統(tǒng)的作用是：根據(jù)發(fā)動車輛運(yùn)行狀況確定汽油的 最佳噴

16、射量。控制系統(tǒng)主要由各種傳感器、電子控制器（計 算機(jī)控制裝置）和執(zhí)行器組成?？刂葡到y(tǒng)的作用是電子控制器根據(jù)接收到的各種傳感器采集的反映發(fā)動機(jī)實時工況的信息，經(jīng)過計算機(jī)計算出噴 油器針閥的開啟時間和持續(xù)時間，并指令噴油器工作，以確 保供給發(fā)動機(jī)最佳可燃混合氣。1) 傳感器：傳感器監(jiān)測發(fā)動機(jī)的實際工況，感知各種物理 信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給ECU主要采用的傳感器見表1表1傳感器的種類及功能傳感器安裝位置功能結(jié)構(gòu)形式溫度 傳 感冷卻水 溫 度(THW安裝在發(fā)動機(jī)出水口附近感知發(fā)動機(jī)冷卻水的溫度， 并將其轉(zhuǎn)換成 電信號輸入ECU繞線電阻 式、熱敏電 阻式、熱電 偶式進(jìn)氣溫度(THA)在空氣流 量計

17、的主 空氣通道 中感知進(jìn)氣溫度 的變化，并將 其轉(zhuǎn)換成電信號輸入ECU繞線電阻 式、熱敏電 阻式、熱電 偶式流量傳感空氣流量在空氣流量計（MAF 的主空氣通道中感知進(jìn)入汽缸 內(nèi)空氣的多 少，并將進(jìn)入 節(jié)氣門的進(jìn)氣 量變成電信號 輸入ECU （用 于L型）葉片式、電 熱絲式、卡 門旋渦式燃油流量在主油路中用于計算耗油量水車式、循環(huán)球式進(jìn)氣壓力傳感器（MAP通過軟關(guān)與進(jìn)氣歧管相通測定進(jìn)氣真空 度。（用于D型）線性可調(diào)變 壓器、電容 式、半導(dǎo)體 壓敏電阻 式、表面彈 性波式節(jié)氣門位置傳感器（TPS安裝在節(jié)氣門總體殼體內(nèi)將節(jié)氣門打開 的角度轉(zhuǎn)換成 對應(yīng)的電壓信號輸入ECU線性輸出 型、開關(guān)量 輸出型發(fā)

18、動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器在發(fā)動機(jī)啟動飛輪齒環(huán)上方測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速并將其脈沖 信號輸入ECU磁感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式、光電式車速傳感器（SPD在組合式儀表內(nèi)用于發(fā)動機(jī)怠 速和汽車加減 速時的空燃比 控制舌簧開關(guān) 型、光電耦 合型曲軸位置傳 感器（點(diǎn)火 正時傳感器） （CPS在曲軸箱內(nèi)左側(cè)檢測一缸上止 點(diǎn)位置信號脈 沖并輸入ECU磁感應(yīng)式、霍爾效應(yīng)式、光電式氧傳感器（入傳感器）安裝在排氣管上檢測大氣與排 氣中氧濃度之 差而產(chǎn)生電動 勢，將其電壓 信號輸入 ECU用以控制 空燃比二氧化鋯氧 傳感器、二 氧化鈦氧傳 感器爆震傳感器（KNK安裝在缸體內(nèi)的進(jìn)氣管下部檢測缸體的振 動判斷爆燃的 發(fā)生，輸入爆 燃脈沖信號給E

19、CU，用以推遲 點(diǎn)火時刻磁致伸縮 式、壓電式（共振型、非 共振型、火 花塞座金屬 墊型）汽車傳感器的工作條件極為惡劣，因此，傳感器能否精確可 靠地工作至關(guān)重要。在該領(lǐng)域中，理論研究及材料應(yīng)用發(fā)展 迅速，半導(dǎo)體和金屬膜技術(shù)、 陶瓷燒結(jié)技術(shù)等得到迅猛發(fā)展。 智能化、集成化和數(shù)字化將是傳感器的未來發(fā)展趨勢。2）電子控制器： Electronic ControI Unit縮寫 ECU。它是燃油噴射系統(tǒng)的控制核心，實際上是一個微型計算 機(jī)。為了提高其穩(wěn)定性和降低成本，內(nèi)部采用集成電路，為 了生產(chǎn)和檢修方便對外采用多腳的插頭插座式結(jié)構(gòu)。ECU的存儲器中存放了發(fā)動機(jī)各種工況的最佳噴油持續(xù)時間，在接收了各種傳感器傳來的信號后，確定滿足發(fā)動機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的燃油噴射量，并根據(jù)計算結(jié)果控制噴油器的噴射 時間。ECU還可以對多種信息進(jìn)行處理，實現(xiàn)