电子控制汽油喷射系统

第7讲电子控制汽油喷射系统 7 1概述 A F EFI作用 按照不同工况较为精确地供给发动机最佳比例的混合气 EFI的特点 1 混合气各缸分配均匀性好 2 在任何工况下都能获得精确空燃比的混合气 3 加速性能好 4 良好的起动性能和减速减油或断油 5 充气效率高 7 2电子控制汽油喷射系统的组成和工作原理 控制核心 电控单元 控制参数 空气流量和喷油量 控制对象 喷油器 怠速空气调整器等 控制目的 获得与各种工况相匹配的最佳混合气成分和点火时刻 组成按控制原理分 1 传感器 空气流量传感器 节气门位置传感器 氧传感器 水温传感器 进气温度传感器 爆震传感器 曲轴位置与发动机转速传感器等 2 电控单元 3 执行器 喷油器 怠速步进电机 电动燃油泵 继电器和点火线圈等 图 桑塔纳2000GSi 3000型轿车发动机燃油喷射电子控制系统的组成 按部件功能分 1 燃油供给系统 2 进气系统 3 电子控制系统 图8 电控汽油喷射系统组成 1 燃油供给系统 向气缸内供给燃烧时所需要的汽油量 图 燃油供给系统组成1 油箱 2 电动汽油泵 3 汽油滤清器 4 汽油压力脉动减振器 5 汽油压力调节器 6 冷启动喷油器 7 喷油器 8 电控单元 9 点火开关 10 燃油总管 组成 电动燃油泵 提供汽油喷射所需的压力燃油 汽油滤清器 滤去汽油中的杂质 汽油压力调节器 调节进入喷油器的汽油压力 使进气歧管和喷油器之间保持恒定的压力差 喷油器 把一定压力的汽油以雾状喷入进气管 汽油压力脉动减振器 减小汽油管路中的压力波动 冷启动喷油器 改善冷机启动性能 图电磁喷油器结构1 滤网 2 电接头 3 磁化线圈 4 回位弹簧 5 衔铁 6 针阀 7 轴针 8 密封圈 工作原理 ECU 磁化线圈接通 针阀升起 向进气歧管或总管喷射汽油 电路切断 针阀复位关闭喷油口 停止喷射 喷油量取决于柱塞升起高度 喷口截面积 喷射压差和喷油脉宽等 当结构确定后 喷油量决定于喷油脉宽信号 电磁喷油器 2 进气系统 测量和控制在发动机内燃烧所需要的空气量 质量流量方式 直接测量空气量 其精度高 速度密度方式 间接测出空气量 精度较低 b 速度密度方式图空气供给系统1 喷油器 2 进气歧管稳压室 3 节气门体 4 空气流量计 5 空气滤清器 6 怠速空气阀 7 进气管压力传感器 进气系统组成 空气滤清器 防止杂质吸入气缸 空气流量计 直接测量空气流量 进气歧管压力传感器 间接测量空气量 节气门体 控制发动机运转工况 怠速空气调整器 怠速空气阀 增加发动机冷态时的进气量 图 进气系统1 空气滤清器 2 空气流量计 3 节气门 4 怠速空气调整器 5 至气缸的空气 6 进气总管 7 进气歧管 8 节气门体 9 旁空气道 结构 叶片 电位计 回位弹簧 附加装置 工作原理 气体通过空气流量计时 推动叶片打开一定角度 此角度随进气量的多少而变化 电位计把进气量转变为电压信号送给ECU 叶片式空气流量计 图膜盒式进气歧管压力传感器1 大气压力 2 膜盒 3 进气歧管压力 4 通进气管真空接口 5 回位弹簧 6 衔铁 7 接电控单元 8 线圈绕组 结构 弹性金属膜盒与大气相通 衔铁可在线圈绕组中移动 工作原理 当进气歧管压力变化 膜盒膨胀或收缩 衔铁在线圈绕组内的位置变化 线圈绕组周围的磁场改变 即把膜盒的机械运动转换成电信号 3 电子控制系统 根据发动机运转状况和车辆运行状况确定最佳喷油量 图 电控单元示意图 EFI的工作过程是通过对汽油喷射时间的控制实现对空燃比的精确控制 喷油器在 t时间内喷油可用下式计算 喷油量式中 喷油的流量 喷嘴的面积 燃油的密度 供油压力 进气压力 喷油器开启时间 重力加速度 图电控汽油喷射系统原理框图1 发动机工作参数 2 传感器 3 电控单元 4 喷油器 喷油量的控制 即喷油器喷射时间的控制 启动喷油控制 ECU根据启动信号和冷却水温度 由水温 喷油时间图找出基本喷油时间TP 加上进气温度修正时间TA和蓄电池电压修正时间TB 计算出启动时的喷油持续时间 图 水温 喷油时间图 图喷油时间的确定 图喷油滞后 启动后的喷油控制发动机转速超过预定值时 ECU确定的喷油信号持续时间满足 喷油信号持续时间 基本喷油持续时间 喷油修正系数 电压修正值A 基本喷油时间 图基本喷油时间三维图 B 启动后各工况下喷油量的修正在确定基本喷油时间的同时 ECU由各种传感器获得发动机运行工况信息 对基本喷油时间进行修正 a 启动后加浓b 暖机加浓c 进气温度修正d 冷却液温度修正e 大负荷加浓f 过渡工况空燃比控制 图 暖机加浓修正曲线 7 3现代汽油喷射系统的分类 1 按喷油器喷射位置分 缸内喷射 将燃油直接向气缸内喷射 进气管喷射单点喷射SPI 进气管集合部只装一只或两只喷油器 多点喷射MPI 在每一缸的进气门前均安装一只喷油器 喷油器适时喷油 图 MPI和SPI的构成1 节气门 2 空气流量计 3 喷油器 4 进气管 5 发动机 7 3现代汽油喷射系统的分类 2 按喷油器喷油方式不同可分为连续喷射系统 喷油器连续不断喷射燃油间隙喷射系统 喷油器间隙喷射燃油根据燃油喷射时序的不同 间隙喷射系统又可分为 1 同时喷射 各缸所有的喷油器同时开启并同时关闭 2 顺序喷射 按进气行程的顺序 发动机发火顺序 轮流喷射燃油 3 分组喷射 将喷油器分组 同一组喷油器同时喷油 图 喷油器的喷射时序a 同时喷射 b 顺序喷射 c 分组喷射 7 3现代汽油喷射系统的分类 3 按控制方式分K系统 机械式燃油喷射系统 是利用机械机构实现燃油连续喷射的系统 K E系统 机电组合式燃油喷射系统 由机械机构与电子控制系统结合实现的燃油喷射系统 E系统 电控燃油喷射系统 是指由电脑直接控制燃油喷射和点火正时的系统 4 按空气流量检测方式分 质量流量法 利用空气流量计直接测出吸入的空气质量流量Q 再根据转速算出每循环吸气量 速度密度法 由进气歧管压力和发动机转速间接推算出发动机每一工作循环吸入气缸的空气量 再计算出循环喷油量 节气门速度法 利用节气门开度和发动机转速间接推算出发动机每一工作循环进入气缸的空气量 据此再计算需要的循环喷油量 7 4其它发动机电子控制系统1 电子控制点火系统 在不同转速 进气量等因素下 实现最佳点火时间 2 怠速控制 ISC 根据不同的怠速状态 负荷 冷却水温度 开空调等 对怠速进气量进行控制 以获得合适的空燃比 使发动机在不同怠速工况时都在最佳转速下稳定运转 3 排气净化与排放控制系统三元催化转换器 装在排气管中 采用三元催化剂 铂和铑的混合物 与NOx HC和CO发生反应 把发动机排出的有害气体转换成无害气体 废气再循环EGR 把一部分废气引入进气系统中和混合气一起再进入气缸中燃烧 以抑制NOx的生成 二次空气控制系统 将一定量的空气引入到排气管中 使废气中的CO和HC进一步燃烧 以减小CO和HC的排放 7 5发动机集中电子控制系统 1 汽车发动机采用燃油喷射系统 EFI 的主要目的是什么 2 空燃比指什么 它对发动机的经济性 动力性和排放指标有什么