汽車電控燃油噴射系統(tǒng)

1、2005年3月2日基本內(nèi)容一、電控燃油噴射系統(tǒng)概述 1. 電控汽油噴射系統(tǒng)的供油特性 2. 電控汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 3. 電控汽油噴射系統(tǒng)的分類二、電控燃油噴射系的組成及工作原理 1. 進(jìn)氣系統(tǒng) 2. 燃油系統(tǒng) 3. 控制系統(tǒng)三、電控燃油噴射系的組成及工作原理 1. 噴油量控制 2. 噴油正時(shí)控制 3. 燃油中斷控制電控燃油噴射系統(tǒng)n在汽油控制裝置的發(fā)展歷史中，最初是以機(jī)械控制為主的K型汽油噴射系統(tǒng)和機(jī)電結(jié)合式（KE型）汽油噴射系統(tǒng)，因其供油控制特性仍未擺脫開(kāi)環(huán)控制模式，不久便被電子控制燃油噴射裝置所代替。n電控燃油噴射系統(tǒng)簡(jiǎn)稱EFI（Electronic Fuel Injection Sys

2、tem),其基本原理是：ECU不斷接收來(lái)自多個(gè)傳感器的信號(hào)，并根據(jù)傳感器的信號(hào)確定發(fā)動(dòng)機(jī)所處的工況和當(dāng)時(shí)的進(jìn)氣量，然后依據(jù)當(dāng)時(shí)工況確定空燃比，并根據(jù)進(jìn)氣量和空燃比計(jì)算所需的噴油量，進(jìn)而通過(guò)控制噴油器的噴油脈寬實(shí)現(xiàn)噴油量的控制。返回 傳統(tǒng)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用化油器供油，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下供給不同濃度的混合氣。采用采用開(kāi)環(huán)控制，誤差較大開(kāi)環(huán)控制，誤差較大 電控汽油噴射系統(tǒng)采用電腦控制的噴油器進(jìn)行燃油噴射。采用氧傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，采用氧傳感器進(jìn)行閉環(huán)控制，較精確較精確電控汽油噴射系統(tǒng)的供油特性返回電控汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)矩 降低燃油消耗 減少排放污染 改善使用性能 返回電控汽油噴

3、射系統(tǒng)的分類l按噴油器安裝方式分類l按進(jìn)氣量檢測(cè)方式分類l按 噴 射 油 壓 分 類l按 噴 油 方 式 分 類多點(diǎn)噴射單點(diǎn)噴射返回高壓燃油噴射低壓燃油噴射連續(xù)噴射間歇噴射流量型壓力型多點(diǎn)噴射（MPI）n多點(diǎn)噴射系統(tǒng)裝有與發(fā)動(dòng)機(jī)氣氣缸數(shù)相等的噴油器，噴油器在ECU的控制下形成多點(diǎn)噴射。n按噴射位置不同它又可分為缸內(nèi)噴射（直接噴射到氣缸內(nèi)）和進(jìn)氣管噴射（直接噴射到進(jìn)氣管內(nèi)）缸內(nèi)噴射進(jìn)氣管噴射單點(diǎn)噴射（SPI）n單點(diǎn)噴射系統(tǒng)是在節(jié)氣門(mén)體（進(jìn)氣總管處）上設(shè)置一只或兩只噴油器，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所有各缸集中噴射供油（又稱節(jié)氣門(mén)體集中噴射系統(tǒng)），噴射出的燃油再經(jīng)各進(jìn)氣歧管分配到各個(gè)氣缸。n對(duì)于單點(diǎn)噴射系統(tǒng)，它采用

4、逐缸脈沖式噴油方式。噴射開(kāi)始時(shí)間由曲軸位置傳感器向ECU提供電信號(hào),由ECU發(fā)出指令開(kāi)始噴射。噴射脈沖寬度由進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量空氣量和曲軸轉(zhuǎn)速曲軸轉(zhuǎn)速兩個(gè)主要參數(shù)決定,再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的其他工況參數(shù)進(jìn)行修正。單點(diǎn)噴射系統(tǒng)圖單點(diǎn)噴射（SPI）返回高壓燃油噴射和低壓燃油噴射u高壓燃油噴射表示高于進(jìn)氣管壓力200KPa以上的燃油噴射，其主要應(yīng)用于MPI系統(tǒng)中。u低壓燃油噴射低于進(jìn)氣管壓力200KPa以下的燃油噴射，其主要應(yīng)用于SPI系統(tǒng)中。返回p連續(xù)噴射：燃油噴射的時(shí)間占有全循環(huán)的時(shí)間。連續(xù)噴射僅限于進(jìn)氣管噴射的情況。p間歇噴射：也叫脈沖噴射，進(jìn)一步可分為同時(shí)噴射同時(shí)噴射、分組噴射分組噴射、順序噴射順序

5、噴射三種。連續(xù)噴射和間歇噴射l所有噴油器在ECU的同一指令下同時(shí)開(kāi)始噴射和停止，其噴油脈寬相等。l在同時(shí)噴射方式中，又有單循環(huán)雙噴油（即曲軸每轉(zhuǎn)一圈噴油一次）和單循環(huán)四噴油（即曲軸每轉(zhuǎn)一圈噴油兩次）兩種。多缸同時(shí)噴射多缸同時(shí)噴射同時(shí)噴射圖多缸同時(shí)噴射多缸同時(shí)噴射同時(shí)噴射控制電路圖n所有的噴油器并聯(lián)，ECU根據(jù)曲軸位置傳感器輸入的基準(zhǔn)信號(hào)，輸出噴油器控制信號(hào)，控制功率三極管的導(dǎo)通和截止。n同時(shí)噴射的方式控制電路簡(jiǎn)單，但是各氣缸對(duì)應(yīng)的噴射時(shí)間不可能最佳，致使各缸混合氣成分略有不同。多缸同時(shí)噴射多缸同時(shí)噴射同時(shí)噴射定時(shí)圖n各噴油器電磁線圈電路同時(shí)接通和切斷，使各缸噴油器同時(shí)噴油。n圖中曲軸每轉(zhuǎn)一周，

6、各缸噴油器同時(shí)噴一次油，即在發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中噴油兩次。兩次噴射的燃油在進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)時(shí)一起進(jìn)入氣缸。返回l將一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的全部所缸根據(jù)氣缸總數(shù)的多少分為24組（一般四缸分2組，六缸分2或3組，八缸分4組），同一組噴油器采用同時(shí)噴射方式，不同組的噴油器進(jìn)行交替噴射。l每個(gè)工作循環(huán)每組噴射一次或二次。多缸分組噴射多缸分組噴射分組噴射圖多缸分組噴射多缸分組噴射分組噴射控制電路圖多缸分組噴射多缸分組噴射分組噴射定時(shí)圖 ECU分別控制兩組噴油器交替噴射在每一工作循環(huán)中，各噴油器均噴油一次。返回l在發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，各噴油器按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序，依次在本氣缸排氣行程上止點(diǎn)前噴油一次。l比如，在發(fā)動(dòng)機(jī)

7、轉(zhuǎn)速為4600r/min時(shí)，相應(yīng)噴油間隔時(shí)間僅為0.0065s，所以說(shuō)，順序噴射方式控制精度高，各缸混合氣均勻性好，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放凈化程度。各缸順序噴射各缸順序噴射順序噴射圖各缸順序噴射各缸順序噴射順序噴射控制電路圖 各噴油路受ECU的單獨(dú)控制，且要具有精確的噴油正時(shí)。由于進(jìn)、排氣存在氣門(mén)重疊角問(wèn)題，如果噴油過(guò)早，容易和上一循環(huán)的廢氣相混而排出；過(guò)晚將會(huì)使噴射的燃油不能全部進(jìn)缸，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。各缸順序噴射各缸順序噴射順序噴射定時(shí)圖返回l流量型中又有L型型（體積型）和LH型型（質(zhì)量型）兩種。lL型：采用葉板式空氣流量計(jì)葉板式空氣流量計(jì)或卡爾曼式渦流式空氣流卡爾曼式渦流

8、式空氣流量計(jì)量計(jì)，其空氣量的計(jì)量方式均屬于體積計(jì)量型體積計(jì)量型，即通過(guò)計(jì)量氣缸充氣的體積量，并將該物理量轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸送至ECU，ECU再計(jì)算出與該體積空氣相適應(yīng)的噴油量。lLH型：采用熱線式或熱膜式空氣流量計(jì)熱線式或熱膜式空氣流量計(jì)，直接進(jìn)入氣缸的空氣質(zhì)量，并將該空氣的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸送給ECU，由ECU計(jì)算出與之相適應(yīng)的噴油量，并控制空燃比的最佳值。流量型燃油噴射系統(tǒng)流量型（L型）系統(tǒng)流量型（L型）系統(tǒng)控制方式熱線式（LH型）電控燃油噴射系統(tǒng) 壓力型系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)氣管內(nèi)絕對(duì)壓力間接計(jì)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量。壓力傳感器將進(jìn)氣管內(nèi)的進(jìn)氣壓力信號(hào)送給ECU，ECU根據(jù)壓力輸入信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算出進(jìn)氣

9、量，然后發(fā)了與之相對(duì)應(yīng)的噴油脈沖信號(hào)，控制噴油器噴射適量的燃油。壓力型（D型）燃油噴射系統(tǒng)壓力型（D型）控制方式壓力型（D型）系統(tǒng)控制方式返回進(jìn)氣系統(tǒng)的作用是向系統(tǒng)提供新鮮空氣。進(jìn)氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門(mén)、進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管等組成。（圖）汽車正常行駛時(shí)，進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣量的多少由節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度控制。當(dāng)空氣經(jīng)過(guò)空氣流量計(jì)時(shí)，進(jìn)氣量得到了計(jì)量。ECU把空氣流量信號(hào)作為控制噴油量和點(diǎn)火的主要依據(jù)之一。進(jìn)氣系統(tǒng)組成 外界空氣經(jīng)空氣濾清器過(guò)濾后流經(jīng)空氣流量計(jì)、節(jié)氣門(mén)、進(jìn)氣總管和進(jìn)氣歧管，當(dāng)某缸進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)時(shí)進(jìn)入該氣缸。返回空氣流量計(jì)u空氣流量計(jì)的作用是計(jì)量進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量。u空氣流量計(jì)有

10、許多類型，流量型電控汽油噴射系統(tǒng)采用葉板式、卡爾曼渦流式、熱線式和熱膜式空氣計(jì)量器，直接檢測(cè)空氣流量；D型電電控汽油噴射系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)氣管絕對(duì)壓力間接測(cè)量空氣流量。 它主要由葉板、葉板回位彈簧、止回閥、阻尼室、阻尼板、電位計(jì)等組成。葉板式空氣流量計(jì)l進(jìn)氣壓力傳感器（負(fù)壓傳感器）應(yīng)用在D型電控汽油噴射系統(tǒng)中。lECU根據(jù)進(jìn)氣管的負(fù)壓值推算空氣密度，然后再根據(jù)空氣密度和轉(zhuǎn)速計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。l常用的有半導(dǎo)體壓敏電阻式和真空膜合式。進(jìn)氣壓力傳感器 主要由硅膜片、集成電路、濾清器、真空室和殼體組成。半導(dǎo)體壓敏電阻式傳感器l硅膜片是利用半導(dǎo)體的壓電效應(yīng)制成。其周圍有四個(gè)應(yīng)變電阻，以惠斯頓電橋的方式連接。硅

11、膜片的一面是真空室，另一面引入進(jìn)氣壓力。l當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量發(fā)生變化時(shí)，硅膜片受到變化的壓力，電橋輸出相應(yīng)的信號(hào)電壓，該電壓經(jīng)過(guò)集成放大器放大后送給ECU，作為計(jì)算進(jìn)入氣缸空氣流量的主要依據(jù)。半導(dǎo)體壓敏電阻式傳感器原理返回 燃油系統(tǒng)由燃油泵、燃油濾清器、燃油緩沖器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、噴油器、冷起動(dòng)噴油器和溫度-時(shí)間開(kāi)關(guān)及燃油分配管等組成。燃油系統(tǒng) 燃油系統(tǒng) l安裝于燃油箱內(nèi)的燃油泵，受ECU指令后，將燃油輸送至油壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)壓，再通過(guò)燃油分配管到各噴油器，噴油器接受ECU指令進(jìn)行噴射。多余的燃油通過(guò)回油管流回燃油箱。l另外，脈動(dòng)衰減器可以消除燃油管路中燃油壓力的波動(dòng)。冷起動(dòng)噴油器和溫度時(shí)間開(kāi)關(guān)，用

12、以改善發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)性能。燃油泵 燃油泵的功用是從燃油箱吸出燃油，加壓后供給噴油器。目前普遍使用濕式電動(dòng)燃油泵。 燃油壓力調(diào)節(jié)器l燃油壓力調(diào)節(jié)器作用是保持噴油器噴油壓力與進(jìn)氣壓力之差為恒定值。l當(dāng)進(jìn)氣壓力恒定時(shí)，噴油量的多少主要與噴油持續(xù)時(shí)間和噴油壓力有關(guān)，噴射時(shí)間越長(zhǎng)、噴油壓力越大，噴油量就越多。l但當(dāng)進(jìn)氣管內(nèi)壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化時(shí)，噴油器的噴油量也受進(jìn)氣管內(nèi)壓力大小的影響。l現(xiàn)代的電控燃油噴射系統(tǒng)中，一般通過(guò)燃油壓力調(diào)節(jié)器的控制作用使噴油壓力與進(jìn)氣管內(nèi)的壓力差為恒定值。這樣，噴油器的噴油量便只與噴油時(shí)間有關(guān)，ECU就通過(guò)控制噴油器的噴油時(shí)間來(lái)控制噴油量的多少。噴油器 噴油器是一種電磁式執(zhí)行器

13、，受ECU的指令，將燃油噴入進(jìn)氣歧管使其霧化，并與空氣混合形成可燃混合氣。返回控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)由各類傳感器和控制開(kāi)關(guān)、執(zhí)行器、ECU三部分組成。ECUlECU是電子控制的中心，具有空燃比控制、點(diǎn)火正時(shí)控制、加減速控制、下坡斷油控制、超速控制、怠速控制、空調(diào)控制等功能。l當(dāng)整車供電后，ECU開(kāi)始不斷地定時(shí)檢查各傳感器及開(kāi)關(guān)信號(hào)，并以此為依據(jù)，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)各工況下的最佳供油量、最佳點(diǎn)火正時(shí)、最理想的怠速等，經(jīng)輸出電路完成對(duì)噴油器、怠速控制器及空調(diào)系統(tǒng)等的控制。ECUl控制系統(tǒng)中最主要的軟件是主控程序，它對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的工作時(shí)序、判定控制模式、控制點(diǎn)火角度和噴油脈沖信號(hào)的輸

14、出等。l軟件中還有轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的處理程序、中斷處理程序及查表程序。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)使用要求預(yù)先確定點(diǎn)火角脈譜圖及噴油脈譜圖，以及其它為匹配備工況而選定的修正系數(shù)、修正函數(shù)和常數(shù)等，都以離散數(shù)據(jù)的形式儲(chǔ)存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中。返回噴油量控制 噴油器的噴油量與噴孔截面、針閥行程、噴射環(huán)境壓力和噴油壓力等有關(guān)。實(shí)際應(yīng)用中，上述因素均確定，則噴油量取決于針閥的開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間，即ECU發(fā)出的噴油脈沖寬度。噴油量的形成l最終噴油量是基本噴油量基本噴油量與修正噴油量修正噴油量之和。l基本噴油量：曲軸轉(zhuǎn)速傳感器輸出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息，空氣流量計(jì)測(cè)量的進(jìn)氣量反映發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)信息，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷狀態(tài)確定標(biāo)準(zhǔn)噴油脈

15、沖時(shí)間，該脈沖持續(xù)時(shí)間決定了基本噴油量。l補(bǔ)充噴油量：由冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、溫度-時(shí)間開(kāi)關(guān)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)等傳感器產(chǎn)生的補(bǔ)充噴油信號(hào)，經(jīng)ECU計(jì)算，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)、起動(dòng)、起動(dòng)后、怠速后、節(jié)氣門(mén)全開(kāi)、冷卻液溫度低、進(jìn)氣溫度低等狀態(tài)下補(bǔ)充噴油。噴油量的形成l電壓修正電壓修正：從微機(jī)發(fā)出噴油開(kāi)始的信號(hào)到噴油器實(shí)際噴油開(kāi)始，其間有一短暫的延遲時(shí)間，稱為“無(wú)效噴射時(shí)間”；l考慮到這一點(diǎn)，ECU在控制噴油脈沖寬度時(shí)，將在實(shí)際噴油時(shí)間之前加上無(wú)效噴射時(shí)間；（如圖）l無(wú)效噴射時(shí)間是以標(biāo)準(zhǔn)電源電壓為依據(jù)設(shè)置的一個(gè)定值范圍。電源電壓越低，無(wú)效噴射時(shí)間越長(zhǎng)。因此，需要根據(jù)電源電壓對(duì)噴油時(shí)間進(jìn)行修正，這種修正就稱為電壓修正。噴油量形成的例子返回燃油中斷控制在以下三種情況下，ECU會(huì)發(fā)出停止燃油噴射的指令：l超速燃油中斷超速燃油中斷：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置了額定轉(zhuǎn)速，即安全轉(zhuǎn)速，如果ECU通過(guò)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)了額定轉(zhuǎn)速，會(huì)發(fā)出停止燃油噴射的指令。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速范圍時(shí)，ECU會(huì)發(fā)出恢復(fù)燃油噴射的指令。l減