汽車原理 第9章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng).ppt

1、第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)經(jīng)歷了機械控制式、機電結合式和電子控制式燃油噴射系統(tǒng)這三個階段。,機械控制式燃油噴射系統(tǒng),第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),機電結合式燃油噴射系統(tǒng),第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),電子控制式燃油噴射系統(tǒng),第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)可按控制方式、噴射位置方式、空氣量的計量方式和噴射方式的不同而分類。,按控制方式分： 機械控制式燃油噴射系統(tǒng)； 機電結合式燃油噴射系統(tǒng)； 電子控制式燃油噴射系統(tǒng)（其中有開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、自適應控制系統(tǒng)、學習控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)五個子系統(tǒng)）。 按噴射位置分： 進氣管噴射系統(tǒng)（其中有單點噴

2、射系統(tǒng)SPI、TBI或CFI，多點噴射系統(tǒng)MPI包含D型多點噴射系統(tǒng)、L型多點噴射系統(tǒng)、LH多點噴射系統(tǒng)、M型多點噴射系統(tǒng)）。 缸內(nèi)噴射系統(tǒng)。 按對空氣量的計量方式分： D型電控燃油噴射系統(tǒng)（檢測進氣壓力）； L型電控燃油噴射系統(tǒng)（檢測空氣流量）。 按噴射方式分： 連續(xù)噴射； 間歇噴射（其中有同時噴射、分組噴射、順序噴射三個子系統(tǒng)）。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),電控燃油噴射系統(tǒng)形式多樣，但其組成相同，都是由三個子系統(tǒng)組成：空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)，如圖9-15。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng), 噴油控制軟件 噴油控制軟件的流程主要由主程序、自檢程序、故障報警子程序、起動

3、子程序和怠速子程序等組成。主程序的主要功用：監(jiān)測判定發(fā)動機工作狀態(tài)，計算或從噴油脈譜圖中查詢確定空燃比A/F、噴油時間、噴油提前時間（噴油提前角），并發(fā)出噴油指令、控制噴油器開始噴油和結束噴油。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),各型汽車燃油噴射系統(tǒng)采用傳感器和執(zhí)行器的數(shù)量與型式各不相同，“D（壓力）”型燃油噴射系統(tǒng)采用歧管壓力式傳感器MAP，“L（空氣流量）”型燃油噴射系統(tǒng)采用空氣流量傳感器AFS。其中，“L”型燃油噴射控制系統(tǒng)的組成如圖9-20。,電控燃油噴射系統(tǒng)的功能是：對噴油器的噴射正時、噴油量、燃油停供和燃油泵進行控制。,一、噴油器和燃油泵的控制,燃油噴射式發(fā)動機所需燃油靠燃油泵供給。

4、各型汽車執(zhí)行元件噴油器的控制電路大同小異，以捷達兩閥電噴車Gi、GiX系列轎車來簡單說明噴油器和燃油泵的控制電路，如圖9-21。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),1、同步噴油正時控制,多點燃油順序噴油就是各缸噴油器按照一定的順序噴油。由于各缸噴油器獨立噴油，因此也叫獨立噴射。,（1）順序噴射的控制（如圖9-22）,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),1、同步噴油正時控制,一般將四缸發(fā)動機分成兩組，六缸發(fā)動機分成三組，八缸發(fā)動機分成四組。,（2）分組噴射的控制（如圖9-23）,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),1、同步噴油正時控制,優(yōu)點：控制電路和控制程序簡單，且通用性較好。,（3）同時噴射的控制（如

5、圖9-24）,缺點：各缸噴油時刻不可能最佳。除1、4缸噴油正時較好之外，2、3缸噴射的燃油在進氣門附近將要停留較長時間，其混合氣霧化質(zhì)量必然降低。因此，僅早期研制的燃油噴射系統(tǒng)采用，現(xiàn)在汽車已很少采用。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),二、噴油正時控制,2、異步噴油正時控制,（1）起動時異步噴油正時控制,（2）加速時異步噴油正時控制,在部分電控燃油噴射系統(tǒng)中，為改善發(fā)動機的起動性能，在發(fā)動機起動時，除同步噴油外，再增加一次異步噴油。 具有起動異步噴油功能的電控燃油噴射系統(tǒng)，在起動開關（STA）處于接觸狀態(tài)時，ECU接收到第一個凸輪軸位置傳感器（CMPS）信號（G信號），接收到第一個曲軸位置傳感

6、器時的（CKPS）信號（Ne信號）時，開始進行起動時的異步噴油。,發(fā)動機由怠速工況向汽車起步工況過渡時，由于燃油慣性等原因，會出現(xiàn)混合氣稀的現(xiàn)象。為了改善起步加速性能，ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器（IDL信號）從接通到斷開時，增加一次固定量的噴油。在有些電控燃油噴射系統(tǒng)中，ECU接收到的IDL信號從接通到斷開后，檢測到第一個Ne信號時，增加一次固定量的噴油。有些發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)，為使發(fā)動機加速更靈敏，當節(jié)氣門迅速開啟或進氣量突然增加（急加速）時，在同步噴射的基礎上再增加異步噴射。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、噴油量控制,噴油量控制是電控燃油噴射系統(tǒng)最主要的控制功能之一。其目的是使發(fā)

7、動機在各種運行工況下，都能獲得最佳的混合氣濃度，以提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和降低排放污染。,噴油量的控制大致可分為起動控制、基本噴油量控制、加減速控制、怠速控制和空燃比反饋控制等等。,當噴油器的結構和噴油壓差一定時，噴油量的多少就取決于噴油時間。在汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)中，噴油量的控制是通過對噴油器噴油時間的控制來實現(xiàn)的。 發(fā)動機工況不同，對混合氣濃度的要求也不相同。特別是冷起動、怠速、急加減速等特殊工況，對混合氣濃度都有特殊要求。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),發(fā)動機起動時噴油量的控制（如圖9-25）,起動發(fā)動機時，起動機驅(qū)動發(fā)動機運轉，其轉速很低（50r/min左右）且波動較大，導致反映進氣量

8、的空氣流量信號或進氣壓力信號誤差較大。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),發(fā)動機起動后噴油量的控制（如圖9-27）,在發(fā)動機運轉過程中，噴油器的總噴油量由基本噴油量、噴油修正量和噴油增量三部分組成,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),四、燃油停供控制,燃油停供控制（斷油控制）是電控單元ECU在某些特殊工況下，暫時中斷燃油噴射，以滿足發(fā)動機運行的特殊要求，斷油控制包括發(fā)動機超速斷油控制、減速斷油控制和清除溢流控制等。,超速斷油控制,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),四、燃油停供控制,超速斷油控制,在發(fā)動機運行過程中，ECU隨時都將曲軸位置傳感器測得的發(fā)動機實際轉速與存儲器中存儲的極限轉速進行比較。當實際

9、轉速達到或超過極限轉速80100r/min（Motronic控制系統(tǒng)為80r/min）時，ECU就發(fā)出停止噴油指令，控制噴油器停止噴油，限制發(fā)動機轉速進一步升高。噴油器停止噴油后，發(fā)動機轉速將降低。當發(fā)動機轉速下降至低于極限轉速80100r/min時，ECU將控制噴油器恢復噴油，極限轉速控制曲線如圖9-32所示,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),四、燃油停供控制,減速斷油控制,減速斷油的控制過程是ECU根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動機轉速和冷卻液溫度傳感器信號。,減速斷油判斷是否滿足應具備的三個條件：,節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點閉合；,冷卻液溫度已經(jīng)達到正常溫度；,發(fā)動機轉速高于某一轉速。該轉速稱為燃油停

10、供轉速，其值由ECU根據(jù)發(fā)動機溫度、負荷等參數(shù)確定。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),四、燃油停供控制,清除溢流控制,在裝備燃油噴射式發(fā)動機的汽車上，起動時噴射系統(tǒng)將向發(fā)動機供給很濃的混合氣。如果多次起動未能成功，那么淤積在氣缸內(nèi)的濃混合氣就會浸濕火花塞，使其不能跳火而導致發(fā)動機不能起動?；鸹ㄈ换旌蠚饨竦默F(xiàn)象稱為“溢流”或“淹缸”。 清除溢流功能就是將發(fā)動機油門踏板踩到底，接通起動開關起動發(fā)動機時，ECU自動控制噴油器中斷噴油，以便排除氣缸內(nèi)的燃油蒸汽，使火花塞干燥，從而能夠跳火。 當駕駛員踩下油門而發(fā)動機又不能起動時，可利用電控系統(tǒng)的清除溢流功能先將溢流清除，然后再進行起動。,第九章 發(fā)

11、動機電控燃油噴射系統(tǒng),四、燃油停供控制,清除溢流控制,電控系統(tǒng)清除溢流控制條件：,點火開關處于起動位置；,節(jié)氣門全開；,發(fā)動機轉速低于500r/min。,減扭矩斷油控制,在配裝電子控制自動變速器的汽車上，當行駛中變速器自動升擋時，變速器ECU會向燃油噴射系統(tǒng)ECU發(fā)出一個減扭矩信號。燃油噴射ECU接收到這一信號后，將立即發(fā)出控制指令，暫時中斷個別氣缸噴油，降低發(fā)動機轉速，以便減輕換擋沖擊，這種控制功能稱為減扭矩斷油控制。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),一、空氣供給系統(tǒng)的組成元件,電控燃油噴射發(fā)動機空氣供給系統(tǒng)基本相同，主要組成元件包括空氣濾清器、節(jié)氣門體和進氣管，如圖9-34。,第九章 發(fā)動

12、機電控燃油噴射系統(tǒng),一、空氣供給系統(tǒng)的組成元件,節(jié)氣門體,節(jié)氣門體安裝在進氣管中，用以控制發(fā)動機正常運行工況下的進氣量。節(jié)氣門體主要由節(jié)氣門和怠速空氣道等組成，如圖9-35。由于電控燃油噴射發(fā)動機怠速運轉時，一般將節(jié)氣門完全關閉，所以專門設有怠速空氣道，以供給發(fā)動機怠速時所需的空氣。怠速空氣道由ECU通過怠速控制閥控制。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),二、燃油供給系統(tǒng)的組成元件與控制電路,各種發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)基本相同，都是由電動燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、脈動阻尼器及油管等組成。如圖9-36所示。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),二、燃油供給系統(tǒng)的組成元件與控制電路,1、燃油泵控

13、制電路 不同車型采用的燃油泵控制電路也不同，但主要分為以下三種類型：,（1）ECU控制的燃油泵控制電路,此種控制電路主要應用在裝用D型EFI和裝用熱式或卡門旋渦式空氣流量計的L型EFI系統(tǒng)中，以日本豐田皇冠3.0轎車為例來說明燃油泵的控制電路，如圖9-37所示。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),二、燃油供給系統(tǒng)的組成元件與控制電路,（2）燃油泵開關控制的燃油泵控制電路,此種控制電路用于裝用葉片式空氣流量計的L型EFI系統(tǒng)，以日本豐田凌志ES300轎車為例來說明燃油泵控制電路，如圖9-38。,1、燃油泵控制電路,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),二、燃油供給系統(tǒng)的組成元件與控制電路,（3）燃油泵繼

14、電器控制的燃油泵控制電路,此種控制電路可根據(jù)發(fā)動機轉速和負荷的變化，通過燃油泵繼電器改變?nèi)加捅霉╇娋€路，從而控制燃油泵工作轉速。以日本豐田凌志LS400轎車為例來說明燃油泵的控制電路，如圖9-39。,1、燃油泵控制電路,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),二、燃油供給系統(tǒng)的組成元件與控制電路,2、燃油壓力控制閥電路,此種在部分車型上，燃油壓力調(diào)節(jié)器與進氣管連接的真空管路中裝有一個真空開關閥（VSV閥），又稱燃油壓力控制閥，此閥是由ECU控制的電磁閥。日本豐田凌志LS400轎車燃油壓力控制閥控制原理及電路如圖9-40所示。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器

15、,（1）空氣流量計（MAF） 在L型電控燃油噴射系統(tǒng)中，由空氣流量計測量發(fā)動機的進氣量，并將進氣量信號輸入ECU。 根據(jù)空氣流量計的測量原理不同，空氣流量計可分為葉片式、熱 式和卡門旋渦式三種類型。,20世紀90年代我國進口的日本豐田凌志ES300、子彈頭（PREVIA）等轎車仍采用葉片式空氣流量計，測量葉片和緩沖葉片制成一體，安裝在空氣流量計殼體內(nèi)的轉軸上，轉軸的一端裝有回位彈簧，電位計安裝在空氣流量計殼體的上方，電位計的滑動觸點與測量葉片為同軸結構。, 葉片式空氣流量計,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（1）空氣流量計（MAF）, 葉片式空氣流

16、量計,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（1）空氣流量計（MAF）, 熱式空氣流量計,熱式空氣流量計的主要元件是熱線電阻，可分為熱線式和熱膜式兩種類型，其結構和工作原理基本相同。熱線式空氣流量計主要由防護網(wǎng)、采樣管、熱線電阻、溫度補償電阻和控制電路等組成，如圖9-46。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（1）空氣流量計（MAF）, 卡門旋渦式空氣流量計,此流量計具有體積小、重量輕、結構簡單、進氣阻力小等優(yōu)點，日本豐田凌志LS400、日本三菱車系和韓國現(xiàn)代車系的多數(shù)轎車均采用卡門旋渦式空氣流量計,第九章 發(fā)

17、動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（1）空氣流量計（MAF）, 卡門旋渦式空氣流量計,卡門旋渦式空氣流量計按其檢測方式，可分為光學檢測方式和超聲波檢測方式兩種類型。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,在D型電控燃油噴射系統(tǒng)中，由進氣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控制信號。 進氣管絕對壓力傳感器的種類較多，按其檢測原理可分為壓敏電阻式、電容式、膜盒式、表面彈性波式等。 在D型電控燃油噴射系統(tǒng)中應用最多的是壓敏電阻式和電容式兩種。,（2）進氣管絕對壓力傳感器（IMAPS）,

18、第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（2）進氣管絕對壓力傳感器（IMAPS）,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（3）節(jié)氣門位置傳感器（TPS）,節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門的開度及開度變化，此信號輸入ECU，用于控制燃油噴射及其他輔助控制（如EGR、開閉環(huán)控制等）。節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門體上，由節(jié)氣門軸驅(qū)動，可分為電位計式、觸點式和綜合式三種。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（3）節(jié)氣門位置傳感器（TPS）,電位計式節(jié)氣門位置傳感器是一個由節(jié)氣門軸驅(qū)動的電

19、位計，如圖9-55。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（3）節(jié)氣門位置傳感器（TPS）,觸點式節(jié)氣門位置傳感器主要由一個滑動觸點和兩個固定觸點組成，如圖9-56。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（3）節(jié)氣門位置傳感器（TPS）,綜合式節(jié)氣門位置傳感器在日本豐田皇冠3.0、凌志LS400等轎車裝用的是由一個電位計和一個怠速觸點組成的綜合式節(jié)氣門位置傳感器，工作原理和檢修方法參閱前兩種節(jié)氣門位置傳感器，其電路如圖9-57所示。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,

20、（4）進氣溫度傳感器（IATS）,除采用熱式空氣流量計的EFI系統(tǒng)外，D型和采用其他空氣流量計的L型EFI系統(tǒng)都不能直接測量發(fā)動機的實際進氣質(zhì)量，進氣溫度傳感器的功用：就是給ECU提供進氣溫度信號，作為燃油噴射和點火正時控制的修正信號。進氣溫度傳感器與電路如圖9-58。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（6）凸輪軸/曲軸位置傳感器（CPS）,凸輪軸位置傳感器（CMPS）給ECU提供曲軸轉角基準位置（第一缸壓縮上止點）信號，作為燃油噴射控制和點火控制的主控制信號。曲軸位置位置傳感器（CKPS）有時稱為轉速傳感器，用來檢測曲軸轉角位移，給ECU提供發(fā)動

21、機轉速信號和曲軸轉角信號，作為燃油噴射控制和點火控制的主控制信號。,凸輪軸/曲軸位置傳感器可分為電磁式、霍爾式和光電式三種類型。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（6）凸輪軸/曲軸位置傳感器（CPS）,凸輪軸/曲軸位置傳感器可分為電磁式、霍爾式和光電式三種類型。,電磁式凸輪軸/曲軸位置傳感器,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（6）凸輪軸/曲軸位置傳感器（CPS）,凸輪軸/曲軸位置傳感器可分為電磁式、霍爾式和光電式三種類型。,霍爾式凸輪軸/曲軸位置傳感器,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元

22、件的構造與原理,1、傳感器,（6）凸輪軸/曲軸位置傳感器（CPS）,凸輪軸/曲軸位置傳感器可分為電磁式、霍爾式和光電式三種類型。,光電式凸輪軸/曲軸位置傳感器,光電式凸輪軸/曲軸位置傳感器主要由轉子、發(fā)光二極管、光敏二極管和放大電路等組成，如圖9-65。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（7）車速傳感器（VSS）,車速傳感器通常安裝在組合儀表內(nèi)或變速器輸出軸上。車速傳感器有舌簧開關式（如圖9-67）和光電式兩種類型，光電式車速傳感器的結構和工作原理與光電式凸輪軸/曲軸位置傳感器類似，在此不再重述。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng),三、控制系統(tǒng)主要元件的構造與原理,1、傳感器,（8）信號開關,在發(fā)動機控制系統(tǒng)中，ECU還必須根據(jù)一些開關的信號確定發(fā)動機或其他系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 常用的信號開關有：起動開關（STA）、空調(diào)開關（A/C）、擋位開關、制動開關、動力轉向開關、巡航（定速）控制開關等。,2、執(zhí)行器,電控燃油噴射系統(tǒng)的執(zhí)行元件是噴油器。噴油器的功用：根據(jù)ECU的指令，控制燃油噴射量。,第九章 發(fā)動機電控燃油噴射系