第八章 发动机综合控制系统

1、第第 8 8 章章 发动机综合控制系统发动机综合控制系统 发动机电子控制系统的优点：发动机电子控制系统的优点：（1）提高了发动机的充气效率，从而增加了发动机的输出功）提高了发动机的充气效率，从而增加了发动机的输出功率和扭矩；率和扭矩；（2）因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制，因而可采）因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制，因而可采用较高的压缩比；用较高的压缩比；（3）由于采用高能点火装置，因此发动机燃用稀薄混合气；）由于采用高能点火装置，因此发动机燃用稀薄混合气；（4）提高了发动机的冷起动性和加速性；）提高了发动机的冷起动性和加速性； 8.1电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类8

2、.18.1电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类（5 5）可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制，使发）可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制，使发动机在任何工况下都处于最佳的工作状态，尤其是对过渡动机在任何工况下都处于最佳的工作状态，尤其是对过渡工况的动态控制，更是传统化油器式发动机所无法做到的；工况的动态控制，更是传统化油器式发动机所无法做到的；（6 6）采用多点燃油喷射系统可使发动机各缸混合气分配更）采用多点燃油喷射系统可使发动机各缸混合气分配更加均匀；加均匀；（7 7）可节省燃油并减少废气中的有害成分，因为在市区行）可节省燃油并减少废气中的有害成分，因为在市区行驶的一些工况中

3、（例如汽车制动、向前滑行、下坡等），驶的一些工况中（例如汽车制动、向前滑行、下坡等），可完全切断燃油供应。可完全切断燃油供应。8.1 8.1 电控汽油喷射系统的分类1 1、按喷油器的喷射位置分类按喷油器的喷射位置分类：（1 1）缸内喷射缸内喷射: :缸内喷射是将喷油器安装在气缸盖上直接向缸内喷油。（2 2）进气管喷射（缸外喷射）进气管喷射（缸外喷射）：进气管喷射是将喷油器安装在进气总管或者进气支管上，汽油由喷油器喷入进气总管(或进气支管的进气门前)。按喷油器的安装部位分为单点喷射（按喷油器的安装部位分为单点喷射（SPISPI）和多点喷射（）和多点喷射（MPIMPI）1)单点喷射单点喷射(SPI

4、)在节气门体上只装12只喷油器，向进气总管内喷油，形成可燃混合气。又称节气门体喷射或集中喷射SPI、TBI或CFI 。2)多点喷射多点喷射(MPI)在每一缸的进气门前均安装一只喷油器，汽油直接喷射到各缸的进气门附近并与空气混合形成混合气。注：现在的电控汽油喷射发动机绝大多数采用多点喷射注：现在的电控汽油喷射发动机绝大多数采用多点喷射8.18.1电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类8.1 8.1 电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类2 2、按控制方式分类、按控制方式分类 （1 1）机械式汽油喷射系统（）机械式汽油喷射系统（K K型）型）机械式汽油喷射系统显将空气流量计与燃油计量分

5、配器组合在一起，空气流量计检测空气流量的大小后，靠连接杆(杠杆)传动操纵燃油计量分配器的柱塞动作，以燃油计量槽孔开度的大小控制喷油量，以达到控制混合气空燃比的目的，如Bosch公司的K-Jetronic系统即为这类汽油喷射系统，如图8-2所示。 图8-2K-Jetronic机械式汽油喷射系统1喷油器2节气门位置开关3热限时开关4辅助空气阀5最高转速切断阀6速度继电器7蓄能器8混合气控制器9燃油滤清器10电动燃油泵11油箱12暖机调节器13燃油分配器14冷起动喷油器8.1 8.1 电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类（2 2）机电混合式汽油喷射系统（）机电混合式汽油喷射系统（KEKE型）

6、型）机电混合式汽油喷射系统是在机械式汽油喷射系统的基础上加以改进，它与机械式汽油喷射系统的主要区别在于：在燃油计量分配器上安装了一个由ECU控制的电液式压差调节器，电控单元根据冷却液温度、节气门开度等传感器的输入信号控制电液式压差调节器的动作。图8-3KE-Jetronic机电混合式汽油喷射系统1喷油器2热限时开关3温度传感器4节气门位置开关5怠速空气调节器6电子控制器7蓄能器8燃油滤清器9电动燃油泵10油箱11油压调节器12混合气控制器13电液式压差调节器14燃油分配器15冷起动喷油器8.18.1电控汽油喷射系统的分类8.18.1电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类（3 3）电子控制

7、式汽油喷射系统）电子控制式汽油喷射系统电子控制式汽油喷射系统电子控制式汽油喷射系统是根据各种传感器送至ECU的发动机运行状况的信号，由电控单元运算后，发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令，实现了多种功能的控制，如Bosch公司的Motronic系统(也称为L型系统)即为这类汽油喷射系统，如图8-4所示。 图8-4Motronic电子控制式汽油喷射系统1油箱2燃油泵3燃油滤清器4油压调节器5空气流量计6微电脑7怠速空气调节器8节气门位置开关9曲轴转角传感器10冷却液温度传感器11喷油器12高压电分电盘13点火线圈14氧传感器和发动机速度传感器8.1 8.1 电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系

8、统的分类3 3、按喷射方式分、按喷射方式分（1 1）连续喷射方式（又称稳定喷射）连续喷射方式（又称稳定喷射）（2 2）间歇喷射方式（脉冲喷射）间歇喷射方式（脉冲喷射） 1 1）同时喷射）同时喷射 2 2）分组喷射）分组喷射 3 3）顺序喷射（独立喷射）顺序喷射（独立喷射）注：现在绝大多数电控汽油机采用顺序喷射注：现在绝大多数电控汽油机采用顺序喷射8.2 8.2 电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类4 4、按空气流量测量方式分、按空气流量测量方式分（1）质量流量方式）质量流量方式 利用空气流量直接测出吸入的空气量利用空气流量直接测出吸入的空气量（L型、型、LH型）。型）。（2）速度密度方

9、式）速度密度方式 根据进气管压力和发动机转速，推算根据进气管压力和发动机转速，推算吸入的空气量，并计算燃油流量（吸入的空气量，并计算燃油流量（D型）。型）。（3）节流速度方式）节流速度方式 根据节气门开度和发动机转速，推算根据节气门开度和发动机转速，推算吸入的空气量并计算燃油流量吸入的空气量并计算燃油流量5.5.按控制系统有无反馈信号分类按控制系统有无反馈信号分类(1)开环控制开环控制把根据试验确定的发动机各种工况最佳参数，事先存入电控单元(ECU)；当发动机运行时，电控单元根据各传感器的输入信号判断发动机的运行工况，从内部存储器中查出相应的控制参数，输出信号对执行机构进行控制。(2)闭环控制

10、闭环控制闭环控制是ECU以事先设定的控制参数控制发动机工作，同时还不断地检测发动机相关工作参数，根据检测到的信号对控制参数进行修正。图8-5D型电子控制式汽油喷射系统1喷油器2冷起动喷油器3油压调节器4ECU5节气门位置传感器6怠速空气调节器7支管压力传感器8燃油泵9燃油滤清器10冷却液温度传感器11热限时开关8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理 控制原则：控制原则：以以电控单元（电控单元（ECUECU）为控制核心，为控制核心，以以空气流量和发动机转速空气流量和发动机转速为控制基础，以为控制基础，以喷油喷油器等器等为控制对象，保证发动机在各种

11、工况下都为控制对象，保证发动机在各种工况下都能获得与所处工况相匹配的最佳空燃比。能获得与所处工况相匹配的最佳空燃比。它主要包括它主要包括空气供给系统空气供给系统、燃油供给系统燃油供给系统和和控制系统控制系统三个部分。三个部分。 8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理一、空气供给系统一、空气供给系统1. 1. 空气供给系统的功能空气供给系统的功能空气供给系统的功能是测量和控制汽油燃烧时所需的空气量，为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气；在进气歧管内，喷油器喷出的汽油与空气混合后被吸入汽缸。行驶时，空气量由节气门来控制；怠速时，节气门关闭，空气量

12、由旁通气道或节气门间隙控制。8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2. . 空气供给系统的组成空气供给系统的组成空气供给系统由空气滤清器、进气总管、空气流量计（进气压力传感器）、进气温度传感器、节气门体及节气门位置传感器、进气歧管等组成。 （1）空气流量计 空气流量计是测量发动机进气量的装置，用于L型EFI系统。 根据测量原理不同，空气流量计有叶片式、卡门涡旋式、热线式及热膜式几种。8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理 1）叶片式空气流量计 叶片式空气流量计又称活门式或翼片式空气流量计，它由叶

13、片部分、电位计部分和接线插头三部分组成 图8-6叶片式空气流量计的结构1怠速混合气调节螺钉2挡流板3补偿板4阻尼腔5电位计6电气连接线7进气温度传感器8旁通道8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2 2）卡门涡旋式空气流量计如图8-7所示，卡门涡旋式空气流量计通常与空气滤清器外壳安装成一体，在空气通道中央设置一个锥状的涡旋发生器。 图8-7 卡门祸旋式空气流量计工作原理结构简图1空气进口 2管路 3光敏晶体管 4板弹簧 5导孔 6涡流发生器 7卡门涡旋 8整流栅8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作

14、原理3 3）热线式空气流量计 热线式空气流量计主要有感知空气流量的铂金热线和对进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）。图8-8热线式空气流量计1防止回火的滤网2取样管3铂热线4上流温度传感器5电子电路6电源接线盒图8-9热线式空气流量计基本原理8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理4 4）热膜式空气流量计热膜式空气流量计的结构和工作原理与热线式空气流量计基本相同，但发热体不是采用价格昂贵的铂丝。 8-10 热膜式空气流量计 l控制回路 2通往发动机 3热膜 4上流温度传感器 5金属网 6空气四种空气流量传感器性能对比四种空气流量传感器性能对比结

15、构型式输出信号类型信号线性度响应特性怠速稳定性EGR适应性发动机性能海拔修正进气温度修正安装方便性成本卡门式频率优良优良优要要良较高叶片式模拟良差良良优要要差较高热线式模拟/频率优优优优优不要不要良高热膜式模拟/频率优优优优优不要不要良高结论：热线式和热膜式流量传感器性能优异，应用广泛8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（2）进气压力传感器 进气压力传感器是一种间接检测空气流量的传感器，其作用与空气流量计相当，用于D-Jetronic汽油喷射系统中。进气压力传感器

16、由压力转换元件和放大压力转换元件输出信号的混合IC构成。图8-11进气压力传感器1硅片2绝对真空室3IC4滤清器5接线端 8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（3）节气门体 节气门体装在空气流量计与发动机进气总管之间的进气管上。它由节气门、怠速旁通气道、怠速调整螺钉、附加空气阀组成。节气门与加速踏板联动，驾驶员 通过加速踏板控制节气门开度，对发动机的输出功率进行控制。 图8-12节气门体的结构1怠速调节螺钉2旁通气道3节流阀4轴5稳压箱6加速踏板7加速踏板拉线8回位弹簧9操纵臂8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油

17、喷射系统组成和工作原理1）怠速庞通气道和调节螺钉 发动机怠速时，节气门处于关闭位置。2）附加空气阀：双金属片式和石蜡式。图8-13双金属片式怠速附加空气阀的结构和工作原理1回转空气阀2加热线圈3双金属4通过截面积(起动前)5通过截面积(暖机中)6销7螺旋弹簧图8-14石蜡式怠速附加空气阀结构1怠速调节螺钉2节气门3感温器4阀门(4)节气门位置传感器节气门位置传感器(TPS)节气门位置传感器安装在节气门体上，是检测节气门开度的传感器。1)线性输出型节气门位置传感器线性输出型节气门位置传感器如图8-15所示，有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点可在位于基板上的电阻体上滑动，利用变化的电阻值，

18、测得与节气门开度相对应的线性输出电压，根据输出的电压值，就可知道节气门的开度；另一个为怠速触点，它只在节气门处于全关闭状态时才被接通。8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理图8-15线性输出型节气门位置传感器的结构1电阻体2检查节气门开电度的电刷3检查节气门全闭的电刷VTA电源VC节气门开度输出信号IDL怠速触点E地线图8-16线性输出型节气门位置传感器的特性1怠速触点信号2节气门开度输出电压8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油

19、喷射系统组成和工作原理2)开关量输出型节气门位置传感器开关量输出型节气门位置传感器如图8-17所示，该传感器主要由沿导向凸轮沟槽移动的可动触点、全开触点和怠速触点构成。图8-17开关量输出型节气门位置传感器结构1导向凸轮2节气门轴3控制杆4可动触点5怠速触点6全开触点7联接装置8导向凸轮槽8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理图8-18开关量输出型节气门位置传感器特性1全开触点2怠速触点8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理二、燃油供给系统二、燃油供给系统1. 1. 燃油供给系统的功用燃油供给系

20、统的功用燃油供给系统的功能是向气缸内供给燃烧所需要的汽油。汽油由电动汽油泵从油箱中泵出，经燃油管、燃油滤清器，由压力调节器调压，然后经燃油分配管配送给各个喷油器和冷起动喷油器，喷油器根据ECU发出的指令，将适量的汽油适时喷入各进气歧管或进气总管。8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2. 2. 燃油供给系统的组成燃油供给系统的组成图8-19 MPI燃油供给系统结构图1油箱 2燃油泵 3汽油滤清器 4回油管 5燃燃压力调节器6输出管7冷起动喷油器 8稳压箱 9喷油器 10各缸进气歧管8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽

21、油喷射系统组成和工作原理（1 1）电动汽油泵）电动汽油泵 电动汽油泵的功能是将汽油从油箱中吸出，加压后电动汽油泵的功能是将汽油从油箱中吸出，加压后通通过燃油管道输送到喷油器。过燃油管道输送到喷油器。8-20 电动汽油泵的结构示意图1滤网 2叶轮 3磁极 4电枢 5电刷 6卸压阀 7单向阀 8泵壳9泵盖 10叶轮 11壳体 12出口 13入口 14叶片8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（2 2）压力调节器）压力调节器 压力调节器的功能是使系统油压与进气歧管压力差保持恒定。这样，从喷油器喷出的汽油量便唯一地取决于喷油器的开启持续时间。8-21燃

22、油压力调节器结构1弹簧室2进气负压3弹簧4膜片5阀 6燃油室7自输油管道形由8至油箱回油8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理 （3）喷油器 喷油器的功能是根据ECU送来的喷油脉冲信号，精确地进行燃油喷射。电控汽油喷射系统用喷油器有几种不同的方式：1）按用途可分为SPI用喷油器和MPI用喷油器； 2）按燃料的送入位置可分为上部给料式和下部给料式；3）按喷口的形式可分为轴针式和孔式（球阀式、片阀式）等；4）按电磁线圈阻值可分为低阻式和高阻式。8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理8-22喷油器的基

23、本结构1阀体 2行程 3铁心 4电磁线圈 5电器接头 6燃料接头7虑清器 8弹簧 9调整垫 10凸缘部 1l针阀 12壳体8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理三、控制系统控制系统的功能是根据发动机工况和车辆运行状况确定汽油的最佳喷射量，使发动机既可获得较大的动力，又可具备良好的经济性，同时又能满足对排放的要求。该系统由传感器、电控单元（ECU）和执行器组成表8-2电子控制燃油喷射系统组成部件及其功能传感器进气管压力传感器检测发动机的进气压力，用以计算空气量空气流量传感器（空气流量计） 检测发动机吸入的空气量空气温度传感器检测进气温度，用以计算

24、空气量冷却液温度传感器检测发动机冷却液温度转速与曲轴位置传感器检测发动机转速及曲轴位置节气门位置传感器检测节气门开度氧传感器检测发动机空燃比车速传感器测量汽车车速爆燃传感器检测发动机有无爆燃产生开关量及其信号发生装置检测各用电设备的开关状态，向ECU 提供信号电子控制单元ECU是系统控制的核心，根据由传感器确定的发动机运行工况，计算喷油量的大小，并对喷油器进行控制执行器主继电器控制电控燃油喷射系统总电源断路继电器控制燃油泵电源冷起动喷油器定时开关控制冷起动喷油的喷油时间8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理图8-23电子控制系统部件总体结构示意

25、图1点火开关2曲轴位置传感器(分电器)3汽油滤清器4电动汽油泵5油箱6断路继电器7蓄电池8主继电器9起动装置10大气压力传感器11空气滤清器12进气温度传感器13空气流量计14空气阀15节气门位置传感器16冷起动喷油器17燃油压力调节器18冷却液温度传感器19温度时间开关20氧传感器图8-24电控汽油喷射系统中的电子控制系统原理框图a)D型电控系统原理框图b)L型电控系统原理框图8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理1、传感器1）温度传感器 水温传感器的功能是检测发动机冷却水温度，安装在发动机冷却水通路上，将水温的信号输入到ECU。进气温度传感

26、器的功能是检测发动机吸入空气温度，通常将进气温度传感器安装空气流量计的空气测量部位。温度传感器主要有绕线电阻式、热敏电阻式和热电偶式等。目前用得较多的是热敏电阻式温度传感器8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理8-25 负温度系数热敏电阻式温度传感器的结构与特性a） 温度传感器的结构 b）温度传感器的特性8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2)发动机转速和曲轴位置传感器发动机转速和曲轴位置传感器发动机转速和曲轴位置传感器的功能是检测发动机转速和曲轴转角的位置，是发动机集中控制系统中最重要的传感

27、器。3）爆震传感器爆震传感器 发动机电控系统应用了点火闭环控制，有效地抑制了发动机爆震现象的发生。爆震传感器功用是检测发动机有无爆震现象，并将信号传送给发动机电控单元。4）大气压力传感器大气压力传感器当使用翼片式和卡门涡旋式空气流量计时，随着大气压力的变化，吸人空气的密度发生变化，从而影响燃料的空燃比。为此，需要检测大气压力，以便对燃油喷射量进行修正。表8-3爆燃传感器的性能比较类型与特性磁致伸缩式（共振型）压电式共振式非 共 振 式外形稍大小小结构复杂较复杂简单机电变换效率小大大阻抗小大大爆燃信号判别传感器输出信号可以识别回路中需滤波器调整需要调整共振点不要适应性随发动机而变更适用各种发动机

28、采用车厂通用、日产丰田三菱、雷诺8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2、执行器执行器 （1）主继电器主继电器主继电器一般采用滑阀型，当接通点火开关时，电流通过主继电器线圈，滑阀被吸引，触点闭合，于是电源向EFI供电。8-26 主继电器的构造1线圈 2可动铁芯（滑阀） 3调整块 4触点图8-27电源供给回路8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2 2）断路继电器）断路继电器 控制电动汽油泵电源的继电器，通常仅在发动机运转时接通电路。8-28 断路继电器的构造与回路a） 断路继电器的构造 b） 断

29、路继电器的回路1可动片 2线圈 3触点图8-29电动汽油泵电源供给回路a)采用叶片式空气流量计控制b)采用ECU控制1蓄电池2点火线圈3主继电器4断路继电器5空气流量计6燃油泵7后备集成电路8输入回路9分电器8.28.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理 3 3、电子控制单元、电子控制单元 电子控制单元（电子控制单元（ECUECU）是电子控制系统的核心部件，其）是电子控制系统的核心部件，其基本功能如下：基本功能如下： （1 1）接受传感器或其他装置输入的信息）接受传感器或其他装置输入的信息 （2 2）存储、计算、分析处理信息）存储、计算、分析处理信息 （3

30、 3）运算分析）运算分析 （4 4）输出执行命令）输出执行命令 （5 5）自我修正功能（自适应功能）。）自我修正功能（自适应功能）。1)输入的模拟信号有输入的模拟信号有：空气流量、空气温度、发动机冷却液温度、发动机负荷、电源电压等多个信号；在闭环控制系统中，还有来自氧传感器反馈的电压信号。2)输入的数字信号有：输入的数字信号有：来自曲轴位置传感器、车速传感器等脉冲信号。8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理四、汽油喷射控制四、汽油喷射控制汽油喷射控制包括三个方面：即喷射正时控制、喷油持续时间（喷油量）控制和断油控制。（一）喷油正时控制（一）喷油

31、正时控制喷油正时是喷油器喷油的开始时刻，可分为同时喷射、分组喷射、顺序喷射三种类型，它们对喷油正时的要求各不相同。8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理1. 1. 同时喷射同时喷射图8-32同时喷射正时图8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2. 2. 分组喷射分组喷射图8-33分组喷射的正时图8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理3. 3. 顺序喷射顺序喷射 顺序喷射也叫独立喷射顺序喷射也叫独立喷射图8-34顺序喷射的正时图8.3 8.3 发动

32、机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（二）喷油持续时间（喷油量）控制（二）喷油持续时间（喷油量）控制根据发动机的运行特点，）喷油持续时间可分为两大类，即：起动时喷射持续时间和起动后喷射持续时间。另外，起动后异步喷射。1. 1. 起动时喷射持续时间起动时喷射持续时间在发动机起动时，ECU根据起动装置的开关信号和发动机转速，判定为起动工况。起动时的基本喷射持续时间是ECU根据当时的冷却水温度，从内存的水温喷油时间MAP图中找出相应的基本喷油时间，然后进行进气温度和蓄电池电压修正，得到起动时的喷油持续时间。8.28.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油

33、喷射系统组成和工作原理2. 2. 起动后喷射持续时间起动后喷射持续时间(1)基本喷射持续时间基本喷射持续时间基本喷射持续时间是为了实现目标空燃比控制，利用空气流量计和曲轴位置传感器等输入信号计算求得的喷射持续时间。(2)温度修正系数温度修正系数发动机进行冷起动时或夏天在高温行驶后发动机熄火1030min，都需要增加燃油喷射量。(3)加减速运转时的燃油修正系数加减速运转时的燃油修正系数在汽车进行加速、减速等过渡工况时，如果只有燃油基本喷射量，混合气的空燃比相对于目标值会产生一定偏移。(4)理论空燃比反馈的修正系数理论空燃比反馈的修正系数为了适应排放法规提出的排放要求，汽车上都装用了三元催化转化器

34、。(5)学习空燃比控制产生的修正系数学习空燃比控制产生的修正系数学习空燃比控制目的是为了进一步提高空燃比的控制精度。(6)大负荷、高转速运转时的修正系数大负荷、高转速运转时的修正系数发动机在部分负荷下工作时，空燃比的调整是在考虑保持一定排放性能的前提下，尽量提供经济混合气成分，以得到最低油耗。(7)怠速稳定化的修正系数怠速稳定化的修正系数如果不进行稳定化修正，在装有速度密度式(D型EFI)汽油喷射装置的发动机处于怠速工况时，将产生周期性波动，在质量流量方式(L型EFI)中没有这种现象。(8)无效喷射时间修正系数无效喷射时间修正系数当ECU输出信号驱动喷油器工作时，喷油器动作滞后，即阀开启有动作

35、滞后期。8.28.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理 3. 3. 起动后异步喷射起动后异步喷射异步喷射的时间图图8-35异步喷射的时间图8.2 8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（三）断油控制（三）断油控制所谓断油控制，是指ECU停止给喷油器发送燃油喷射信号，喷油器停止喷油。断油控制可分为两种情况：第一种是减速时以降低燃油消耗和改善排气净化为目的的减速断油控制；第二种是发动机高转速时的防止发动机损坏为目的发动机超速断油控制

36、。1. 减速时断油控制2. 发动机超速断油（最高转速限制）8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制图8-36 节气门旁通的怠速空气流量的控制1空气流量计 2旁通调节螺钉 3怠速调节螺钉 4节流阀休5稳压管 6空气阀怠速控制（怠速控制（ISC）是通过调节空气通路面积以控制空气流量的方法来实现的，如下图所示：一、怠速控制系统组成一、怠速控制系统组成发动机怠速控制系统主要由发动机怠速控制系统主要由发动机主控制器发动机主控制器ECUECU、执、执行器行器和各和各种传感器种传感器等组成，具体组成部分及其功用见表。等组成，具体组成部分及其功用见表。组成部件组 件功 能传感器转速传感器（Ne信号）检测发动机

37、转速节气门位置传感器检测发动机处于怠速状态水温传感器检测发动机冷却水温起动开关信号检测发动机正在起动中空调开关（A/C）检测空调的工作状态（ON、OFF）空档起动开关信号（P/N）检测换档手柄位置液力变矩器负荷信号检测液力变矩器负荷变化动力转向开关信号检测动力转向工作状态发电机负荷信号检测发电机负荷的变化车速传感器检测车速执行器怠速控制阀（ISCV）控制节气门旁通空气通道控制单元（ECU）根据从各传感器输入的信号，将实际转速和目标转速相比较。比较的差值，确定相当于目标转速的控制量，以驱动控制空气量的执行机构，使怠速转速保持在目标转速上。8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制二、怠速控制执行机

38、构及控制方法二、怠速控制执行机构及控制方法怠速控制的方式随车型有所不同，对电控汽油喷射系统来说，目怠速控制的方式随车型有所不同，对电控汽油喷射系统来说，目前可分为两种：一种是控制节气门最小开度的的前可分为两种：一种是控制节气门最小开度的的节气门直动式节气门直动式；另一；另一种是种是控制节气门旁通通路中空气流量的旁通空气式控制节气门旁通通路中空气流量的旁通空气式。1.1.节气门直动式控制节气门直动式控制图8-37 怠速空气量的节气门直动式控制方式1节流阀 2最发动机 3节流阀操纵臂 4执行元件 5加速踏板拉线8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制2.旁通空气式怠速控制执行机构旁通空气式怠速控制

39、执行机构控制怠速旁通空气量的怠速控制阀的结构形式有：控制怠速旁通空气量的怠速控制阀的结构形式有：真空控制真空控制式式、步进电机式步进电机式、旋转滑阀式旋转滑阀式、电磁控制式电磁控制式、占空比控制占空比控制式式和和开关控制式开关控制式等等 8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制控制信号控制形式主要控制项目发动机转速节气门位置车速冷却液温度空挡起动开关起动开关空调开关电气负载动力转向开关步进电动机式真空控制式1怠速2快怠速3空调高怠速4电气负载高怠速旋转滑阀式电磁控制式1怠速2快怠速3电气负载高怠速占空比控制式开关控制式1怠速2快怠速3电气负载高怠速表8-5控制信号及主要控制项目(1)真空控制式

40、真空控制式怠速转速控制常采用真空控制，主要工作部件由旁通空气阀和真空控制阀组成。真空控制式8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制图8-38真空控制怠速系统控制原理8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制(2)步进电动机式步进电动机式如图8-39所示，步进电动机式怠速控制阀由永久磁铁构成的转子、励磁线圈构成的定子和把旋转运动变成直线运动的进给丝杆及阀门等组成。图8-39步进电动机式怠速系统控制原理步进发动机的控制项目步进发动机的控制项目：1)1)起动初始位置的确定起动初始位置的确定为了保证怠速控制阀在发动机下次起动时处于全开位置，在发动机点火开关断开后，ECU的M-REL端继续向主继电器供电，

41、使它继续保持接通状态，为下次起动作好准备，然后主继电器才断电。2)2)起动控制起动控制发动机起动时，由于怠速控制阀预先设定在全开位置，发动机起动后，若怠速控制阀仍保持在全开状态，怠速转速会升得过高。3)3)暖机控制暖机控制( (快怠速快怠速) )在暖机时，根据冷却液温度所确定的位置，怠速控制阀开始逐渐关小，当冷却液温度达到70时，暖机控制结束。4)4)反馈控制反馈控制当发动机处于怠速工况运转时， ECU将发动机实际转速与存储器中预先设定的目标转速进行比较。5)5)发动机负荷变化的预控制发动机负荷变化的预控制发动机在怠速运转时，如空挡起动开关、空调开关等或断开，都将使发动机的怠速负荷发生变化，引

42、起发动机怠速转速波动或熄火。6)6)电器负载增大时的怠速控制电器负载增大时的怠速控制在怠速运转时，如使用的电器负载增大到一定程度，蓄电池电压就会降低。7)7)学习控制学习控制ECU通过控制步进电动机的正、反转步数，控制怠速控制阀的位置，达到调整发动机怠速转速的目的。图8-40 旋转电磁阀式怠速控制8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制(3)旋转电磁阀式旋转电磁阀式旋转电磁阀式怠速控制是在整个怠速范围内，ECU通过占空比(0100)对怠速转速进行反馈控制；空调工作时，发动机的怠速转速通过怠速升高机构单独进行控制。 1)1)起动控制起动控制在发动机起动时，ECU根据发动机运行条件，在存储器中取出

43、预存的数据，控制怠速控制阀的开度。2)2)暖机控制暖机控制在发动机起动后，ECU根据冷却液的温度，控制发动机在暖机过程中怠速转速的变化。3)3)反馈控制反馈控制发动机起动后，当所有反馈条件都满足时，ECU将发动机实际转速与ECU存储器中预先设定的目标转速进行比较。4)4)发动机转速变化预测控制发动机转速变化预测控制当空挡起动开关、尾灯继电器或除雾继电器等接通或关断时，将会使发动机的负荷改变。5)5)学习控制学习控制旋转电磁阀式怠速控制阀是根据占空比控制阀门的转动角度，调节发动机的怠速转速。8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制图8-41占空比原理8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制(4)

44、占空比控制式占空比控制式占空比是ECU输出的控制信号在一个周期内，通电时间与通电周期的比值，如图8-41所示。1)1)起动控制起动控制为了改善起动性能，在点火开关位于起动挡时，ECU控制阀全开。2)2)发动机转速变化预测控制发动机转速变化预测控制当空调开关、动力转向开关或空挡起动开关接通时，ECU将改变控制脉冲信号的占空比，保持发动机怠速稳定运转。3)3)固定占空比控制固定占空比控制当节气门位置传感器怠速触点断开或空调开关闭合时，ECU将输出一固定占空比信号，VSV阀保持一定开度，流过旁通空气道的空气量保持不变。4)4)反馈控制反馈控制当发动机实际怠速转速与ECU存储器中预设的目标转速的差值超

45、过一定值时，ECU改变控制脉冲信号的占空比，使实际怠速转速和预设的目标转速一致。8.38.3发动机怠速控制发动机怠速控制一、三元催化转换器、氧传感器与闭环控制一、三元催化转换器、氧传感器与闭环控制 1 1、三元催化转换器、三元催化转换器 为了对排气中的为了对排气中的COCO、HCHC、NOxNOx三种成分三种成分同时获得高净化率，同时获得高净化率，采用三元催化转化器。采用三元催化转化器。图8-42 三元催化转换器转换效率与空燃比的关系8.48.4发动机排放控制发动机排放控制2. 2. 氧传感器氧传感器 氧传感器安装在三元催化转换器前面的排气氧传感器安装在三元催化转换器前面的排气歧管或排气管内，

46、是用来检测排气中的氧气含量。歧管或排气管内，是用来检测排气中的氧气含量。氧传感器有氧化锆（浓度型）式和氧化钛氧传感器有氧化锆（浓度型）式和氧化钛（电阻型）式两种。（电阻型）式两种。8.48.4发动机排放控制发动机排放控制(1)氧化锆式传感器氧化锆式传感器如图8-43所示，由敏感陶瓷材料元件(氧化锆陶瓷体)的内外表面上覆盖薄层铂，作为电极同时起催化作用。8-43 氧化锆式氧传感器结构和工作原理a)结构 b)工作原理1-氧化锆陶瓷体 2-铂电极 3、4-电极引线触点 5-排气管 6-陶瓷防护层 7-排气 8-大气8.48.4发动机排放控制发动机排放控制图8-44氧传感器输出电压特性图8-45氧传感

47、器与ECU的连接线路(2)氧化钛式氧传感器氧化钛式氧传感器与温度和氧含量有关，在300900的排气温度中连续使用，必须作温度补偿。8.48.4发动机排放控制发动机排放控制 3. 3. 空燃比的反馈控制过程空燃比的反馈控制过程ECUECU利用空燃比反馈信号，将其信号电压与基准电压利用空燃比反馈信号，将其信号电压与基准电压进行比较，判断混合气的浓度对空燃比以进行反馈控制。进行比较，判断混合气的浓度对空燃比以进行反馈控制。图8-46 空燃比反馈控制过程 8.48.4发动机排放控制发动机排放控制在下列情况下需要采用开环控制：在下列情况下需要采用开环控制： （1）发动机起动时； （2）起动后加浓修正时；

48、 （3）暖机加浓修正时； （4）节门全开、大负荷高转速时； （5）加减速燃油量修正时； （6）燃油停供时； （7）从氧传感器送来的空燃比过稀信号持续时间大于规定值时； （8）从氧传感器送来的空燃比过浓信号持续时间大于规定值时； （9）氧传感器温度未达到工作温度或氧传感器失效、其配线发生故障时。8.48.4发动机排放控制发动机排放控制二、废气再循环控制（二、废气再循环控制（EGREGR）8.48.4发动机排放控制图8-47EGR阀的结构与工作原理a)结构b)外形c)原理三、活性碳罐蒸发污染控制三、活性碳罐蒸发污染控制8.48.4发动机排放控制发动机排放控制图8-48活性炭罐蒸发污染控制装置1油箱

49、2燃料单向阀3蒸气通气管路4EGR和炭罐控制电磁阀5节气门6进气支管7排放控制阀8定量排放小孔9活性炭罐10油箱盖附真空泄放阀1.系统控制功能系统控制功能1)汽油多点顺序喷射及空燃比闭环控制；2)点火控制及爆燃控制；3)怠速控制；4)空调控制；5)燃油蒸发排放(EVAP)控制及废气再循环(EGR)控制；6)可变配气正时及气门升程控制(VIEC)；7)故障自诊断；8)失效保护与备用功能。8.58.5 燃油喷射系统实例燃油喷射系统实例第五节燃油喷射系统实例2.系统的组成系统的组成(1)(1)传感器传感器有进气支管压力传感器、上止点位置及曲轴位置传感器、判缸传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器

50、、进气温度传感器、EGR阀升程传感器、氧传感器、爆燃传感器等。(2)(2)执行器执行器有喷油器、点火模块、怠速控制阀、活性炭罐控制阀、EGR阀、燃油泵继电器等。(3)(3)电控单元电控单元由发动机控制模块(ECM)和动力系统控制模块(PCM)组成。第五节燃油喷射系统实例3.系统工作情况系统工作情况(1)(1)燃油喷射系统燃油喷射系统F23A3发动机PGM-FI系统为D型多点顺序喷射系统，其主要控制功能是燃油喷射正时与喷油持续时间的控制、闭环控制、燃油泵控制、减速断油及限速断油等。(2)(2)怠速控制系统怠速控制系统F23A3发动机PGM-FI系统的怠速控制采用节气门旁通气道控制方式，怠速控制阀

51、采用旋转电磁阀型。(3)(3)废气再循环废气再循环(EGR)(EGR)系统系统F23A3发动机PGM-FI系统由EGR阀、EGR真空控制电磁阀、EGR升程传感器等组成，如图8-51所示。第五节燃油喷射系统实例图8-51废气再循环(EGR)系统的构成第五节燃油喷射系统实例(4)(4)燃油蒸发排放燃油蒸发排放(EVAP)(EVAP)控制系统控制系统F23A3发动机的EVAP控制系统由活性炭罐、EVAP阀、EVAP双通阀、EVAP排放控制膜片阀、EVAP排放控制电磁阀和软管组成，如图8-52所示。图8-52燃油蒸发排放(EVAP)控制系统的构成1油箱2油箱EVAP阀3燃油加注口盖4EVAP双通阀5E

52、VAP控制活性炭罐6EVAP排放控制膜片阀7EVAP排放控制电磁阀第五节燃油喷射系统实例(5)(5)故障自诊断功能故障自诊断功能F23A3发动机故障自诊断系统可监测、存储、显示系统的故障，一旦判定系统故障，便将仪表板上的故障指示灯点亮，并将故障信息以故障码的形式储存于ECM/PCM中。图8-53人工读取故障码的操作第五节燃油喷射系统实例表8-6广州本田雅阁轿车PGM-FI系统故障码故障码故障内容故障原因MIL灯亮ECM/PCM工作不良ECM/PCM损坏1加热型氧传感器（HO2S）工作不良（HO2S）故障，配线不良，ECM/PCM故障3进气支管绝对压力（MAP）传感器信号不良MAP传感器故障，M

53、AP配线不良，ECM/PCM故障4曲轴位置（CKP）传感器信号不良CKP传感器故障，CKP传感器配线不良，ECM/PCM故障6冷却液温度（ECT）传感器信号不良ECT传感器故障，ECT传感器配线不良，ECM/PCM故障7节气门位置（TP）传感器信号不良TP传感器故障，TP传感器配线不良，ECM/PCM故障8上止点位置（TDC）传感器信号不良TDC传感器故障，TDC传感器配线不良第五节燃油喷射系统实例表8-6广州本田雅阁轿车PGM-FI系统故障码9第1缸位置（CYP）传感器信号不良第1缸CYP传感器故障，第1缸CYP传感器配线不良，ECM/PCM故障10进气温度（IAT）传感器信号不良IAT传感

54、器故障，IAT传感器配线不良，ECM/PCM故障13大气压力（BARO）传感器信号不良BARO传感器故障，BARO配线不良，ECM/PCM故障14怠速空气控制（IAC）阀工作不良IAC阀故障，IAC阀配线不良，ECM/PCM故障15点火输出信号不良点火线圈、点火模块故障，点火输出信号配线不良，ECM/PCM故障21VTEC电磁阀工作不良VTEC电磁阀故障，VTEC电磁阀配线不良，ECM/PCM故障23爆燃传感器（KS）信号不良KS故障，KS配线故障，ECM/PCM故障8.6 8.6 气体燃料发动机及其电子控制气体燃料发动机及其电子控制一、两用燃料发动机一、两用燃料发动机气体燃料供给形式有两大类

55、：气体燃料供给形式有两大类：缸外供气形式缸外供气形式和和缸内供缸内供气形式气形式。缸外供气形式主要有混合器预混合供气、缸外进。缸外供气形式主要有混合器预混合供气、缸外进气阀处喷射供气；缸内供气形式主要有缸内高压喷射供气气阀处喷射供气；缸内供气形式主要有缸内高压喷射供气和低压喷射供气。和低压喷射供气。1. CNG/汽油两用燃料发动机的燃料供给系统汽油两用燃料发动机的燃料供给系统8-54 原车为化油器改装为两用燃料CNG汽车的专用装置系统原理图1充气阀2气瓶阀3气瓶4高压管路5外套管6混合器7汽油电磁阀 8回油单向阀9.汽油泵10化油器11供气三通管12减压器13减压器电磁阀 14CNG进气口 1

56、5CNG输出口16压力表（选购件）17散热器18加热水入口 19恒温器20怠速调节螺钉21蓄电池22点火开关23高压线圈 24熔断器25燃料转换开关26点火提前调节器8.6 8.6 气体燃料发动机及其电子控制气体燃料发动机及其电子控制图8-55两用燃料开环供给系统工作原理方框图8-56 原电控燃油喷射燃油供给系统改装为闭环两用燃料的CNG汽车的专用装置系统原理图1A充气阀1B气瓶阀1C气瓶2高压管路3外套管讲4混合器5供气三通管 6进气歧管7喷油器8真空管9真空稳定器10电控调节阀11减压器12天然气电磁阀 13CNG进气口14CNG输出口15压力表16散热器17加热水入口18恒温器 19怠速

57、调节螺钉20空气测量叶片强制开启器21空气流量计22蓄电池23点火开关 24高压线圈25熔断器26燃料转换开关27控制器（燃气ECU）28氧传感器 29氧传感器加热电源线30氧传感器信号线31模拟器32喷油器转接插座33点火提前调节器2. LPG/汽油两用燃料发动机的燃料供给系统汽油两用燃料发动机的燃料供给系统(1)混合器供给系统混合器供给系统当使用液化石油气做燃料时，将安装在驾驶室内的油/气燃料转换开关转到“气”的位置，如图8-57所示，LPG蒸发减压器电磁阀6打开，汽油电磁截止阀16关闭。8.6 8.6 气体燃料发动机及其电子控制气体燃料发动机及其电子控制图8-57 原装化油器的车辆改装为

58、两用燃料LPG汽车的专用装置系统原理图1ALPG充气阀1B组合阀1C防泄漏密封盒2LPG钢瓶3充气管4高压管 5混合器 6LPG电磁截止阀7蒸发减压器8汽油电磁截止阀9功率调节阀 10化油器 11循环水三通接头12电子油气转换开关13汽油泵14燃气入口 15燃气出口16散热器17循环水入口18循环水出口19怠速调节螺栓 20减压器电磁阀21电瓶22点火钥匙23高压线圈24保险25回油阀(2)带电控动力阀混合器的供给系统带电控动力阀混合器的供给系统液化石油气与天然气的物理、化学性质不同，储气瓶、减压阀、充气阀等元件结构有所差异；但作为两用燃料闭环供给系统的工作原理与CNG/汽油闭环控制系统则基本

59、一致，如图8-58所示。8.6 8.6 气体燃料发动机及其电子控制气体燃料发动机及其电子控制图8-58原装电控燃油喷射燃供系统的车辆改装为开环两用燃料的LPG汽车的专用装置系统原理图1A充气阀1 B组合阀1C防泄漏密封盒2LPG气瓶3充气管4高压管 5喷油器转换插座6模拟器7LPG电磁截止阀8混合器9电控燃料选择开关 10熔断器11高压线圈12点火开关13功率调节阀14进气歧管15喷油器 16蓄电池17空气流量计18空气测量叶片强制开启器19减压器20怠速调节螺钉 21减压器电磁阀22 LPG进气口23 LPG输出口24加热水出口25散热器26加热水入口3 3、液化石油气汽油两用燃料发动机的性

60、能、液化石油气汽油两用燃料发动机的性能（1 1） LPGLPG发动机着火特性和（起）动性能发动机着火特性和（起）动性能 由于LPG的汽化潜热比汽油高30%，在相同压缩比下，燃用LPG的发动机在压缩终点附近的温度和压力比燃用汽油时有所下降。（2 2）LPGLPG发动机的动力性能和经济性能发动机的动力性能和经济性能 发动机燃用LPG时，动力性能较燃用汽油时有所下降（3 3）LPGLPG发动机的排气和噪声发动机的排气和噪声两用燃料发动机在燃用LPG时，标定工况发动机功率下降，最高燃烧温度下降，使NOx排放量下降。8.6 8.6 气体燃料发动机及其电子控制气体燃料发动机及其电子控制二、单燃料发动机二、