发动机电子控制技术-5燃油控制

发动机电子控制技术

第五章汽油电控燃油喷射系统怠速控制系统电子控制配气机构进气增压系统发动机电子控制技术第十章柴油电控系统汽油机燃油喷射系统电控燃油喷射发动机由电控燃油喷射系统和发动机机体组成。电控燃油喷射系统由空气供给系统、燃油供给系统、电子控制系统（ECU）组成。内燃机将燃料的化学能转换为热能最终变为机械能。2C8H18+25O2=16CO2+18H2O发动机工作时，燃料完全燃烧，燃烧1kg燃料所需的空气质量（kg）为14.7～14.8kg。1kg燃料（汽油）完全燃烧需要的理论空气量为14.7kg，也就是燃料燃烧时的理论空燃比为14.7∶1，燃料按这种空燃比燃烧的产物是水和二氧化碳，它们是“0”污染。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统概述当打开发动机开关起动发动机时，发动机的曲轴在起动机扭矩的驱动下转动，曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器向电控单元（ECU）发出曲轴和凸轮轴的位置信号；与此同时，气门开启，活塞下行，气缸中形成真空，新鲜空气进入气缸中。ECU接收到发动机转速、冷却液温度等几个关键传感器的信号后，发出指令控制执行器点火、喷油。发动机起动后，空气计量装置检测到进入气缸中的空气量，并将进气量以电信号的形式发送给ECU；ECU接受所有传感器信号（包括反馈信号）、开关信号，对接收到的信号进行变换；根据发动机的工作状况选用程序、数据库数据、确定输出指令，对执行器进行控制，点火时刻要精准，喷油量既要满足动力需求又符合环保规定的空燃比；使发动机发挥出最佳动力，同时确保经济性和最小污染（也就是对发动机的运转情况进行闭环控制）。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统概述电控燃油喷射系统[资料来源：大众]概述发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统1空气流量计2节气门位置传感器3怠速阀

4废气再循环阀

5进气压力及温度传感器6空气阀7炭罐8燃油蒸汽阀9喷油器16前氧传感器17后氧传感器18ECU19燃油箱燃油泵20点火开关21蓄电池10凸轮轴调节阀11点火线圈12凸轮轴传感器13爆震传感器14冷却液温度传15曲轴传感器电控燃油喷射系统结构框图发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统概述空气供给系统[资料来源：本田]1进气管2空气滤清器3进气温度传感器4怠速阀5节气门6进气歧管7缸体发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统

空气供给系统功用是供给与发动机负荷相适应的清洁空气，直接或间接计量空气的质量，使空气与喷油器喷出的汽油形成最佳可燃混合气。

空气供给系统管接头发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统空气→导流进气管→空气滤清器→进气软管→空气流量计→进气软管→节气门→主进气管（进气压力传感器）→进气歧管→开启的进气门口→气缸。1进气管2空气滤清器3流量计4波纹管5空气管6节气门体7进气谐振消音管空气供给系统空气流量计怠速阀进气压力传感器发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统空气供给系统燃油输送路线：燃油→燃油箱11中的燃油泵→油管→燃油滤清器10→油管7→燃油分配管2（此处的燃油量远超过喷油器喷射油量）→喷油器1→进气歧管→开启的气门口→气缸。燃油泵供应的燃油远大于燃烧所需燃油，多余的燃油要流回油箱。燃油回流路线：燃油分配管2（此处的燃油量远超过喷油器喷射油量）→燃油压力调节器3→回油管8→油箱。燃油供给系统的作用是为发动机运转提供足够压力的适量的清洁的燃油。燃油供给系统由燃油箱、电动燃油泵、油管、燃油滤清器（粗滤器、细滤器）、喷油器、燃油分配管、燃油压力脉动阻尼器、油压调节器、控制器及电路组成。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统空气供给系统燃油供给系统的组成1燃油分配总管2喷油管3燃油压力调节器4节气门5调压器真空管6进气歧管7炭罐控制电磁阀8EVAP炭罐9燃油蒸汽回收真空管10供油管11回油管12燃油滤清器13燃油蒸发管14油箱15油泵16燃油箱盖发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统空气供给系统无回油燃油供系统给示意图[资料来源：丰田]1燃油分配管2喷油器3燃油压力脉动阻尼器4燃油粗滤器5燃油箱

6压力调节器7燃油泵及滤清器8燃油泵9滤清器及压力调节器发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油输送路线：燃油→燃油箱5中的燃油泵7→油管→燃油滤清器→油管→燃油压力脉动阻尼器3→燃油分配管1→喷油器2→进气歧管→开启的气门口→气缸。燃油回流路线：燃油→燃油泵7→油管→燃油滤清器→油管→→燃油压力调节器6→回油管→油箱。空气供给系统发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油箱燃油系统部件1燃油加注管接头13维护开口，右侧2安全阀14加注管排气接头3电动燃油泵（EKP）15运行排气阀（翻车保护阀）4燃油滤清器16运行排气阀（翻车保护阀）5进油管路17活性碳过滤器（AKF）6喷油轨/喷油阀18燃油箱排气阀（TEV）7燃油压力调节器19从AKF至进气系统的吹洗空气8引流泵，左侧20空气滤清器（滤网）9引流泵，右侧21数字式发动机电子伺控系统（DME）10燃油油位传感器，右侧22氧传感器11燃油油位传感器，左侧23排气歧管12维护开口，左侧发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油系统部件油箱及附属零件1注油管2蒸发管3、5管接头4燃油管6阀7双通阀8线束接头9油泵及传感器10燃油箱发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油系统部件1活性碳过滤器（AKF）2吹洗空气管路接头3滤网4燃油注入管5运行排气管6加注排气管7维护开口，右侧8运行排气阀9加注排气阀10维护开口，左侧11运行排气阀12车头方向发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油系统部件车头方向

管接螺栓管接头1外管2卡箍3内管管接头发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油系统部件燃油滤清器发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油系统部件(一)功用1.向喷油器提供油压高于进气进气歧管一定压力的燃油。一些发动机：250～300kPa

还有一些是较高压力：450～600kPa2.燃油泵供油量大于发动机耗油量。(二)安装位置1.外装式：油箱外管路中，油管伸入油箱吸油2.内装式：油箱内支架上或油箱底部——不易产生汽阻、泄漏，有利于冷却，噪音较小。

电动燃油泵发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油泵燃油泵组件发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统电动燃油泵电动燃油泵的结构1－进油口；2－限压阀；3－电枢；4－泵壳；5－接线插头；6－出油口；7－单向阀；8－永久磁铁；9－泵体电动燃油泵发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统永磁电机3：动力源。永磁磁极、电枢、电刷组件油泵9：泵油壳体4：卷压密封、内部无氧气、防止爆炸单向阀7：保压。泵停封闭油路，下次启动有油限压阀2：安全阀。320～450kPa时开启回油接线端子5：连接线束发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统电动燃油泵工作原理电机转动→油泵转动→泵油油路：进油口→泵体→电机→单向阀→出油口

油泵种类（1）滚柱泵{利用容积变化泵油}（2）齿轮泵{利用容积变化泵油}（3）叶片泵{利用分子动能转换泵油}风扇排风原理

（4）涡轮泵{动能转换}风扇排风原理（5）侧槽泵{动能转换}风扇排风原理发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统电动燃油泵1.结构泵套：进、出油口泵转子：偏心安装于泵套内滚柱：5～6个

2.原理：电动转→泵转子转→滚柱离心外甩→泵套、转子与滚柱围成的腔室容积发生变化。容积↑→P↓→吸油容积↓→P↑→出油油路：进油口→进油道→腔室→出油道→出油口发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统电动燃油泵1.结构泵套：进、出油口A、B导流槽转子：圆形平板，外圆开槽，行程扇叶2.原理——排风扇的排风原理电机转→转子转→扇叶进油口侧形成真空→吸油；扇叶出油口侧离心力形成压力→出油发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统电动燃油泵1.结构：泵套：进、出油口主动齿轮：带外齿从动齿轮：带内齿。

主从动齿轮偏心安装

2.原理电动转→主动齿轮转→从动齿轮转→齿间容积变化容积↑→P↓→吸油容积↓→P↑→出油油路：进油口→进油道→腔室→出油道→出油口发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统电动燃油泵1.油泵：易损件，有故障需更换1)损坏原因：（1）电刷磨损（2）球阀磨损（单向阀磨损→残压低→难启动）（3）电枢线圈损坏（4）熔断器损坏2)仪表检测电枢电阻：R＝0.5～3.0Ω――如R过大→接触不良→更换油泵。2.使用注意事项：－－切勿干试●新泵干试会烧电枢――用汽油冷却。●旧泵干试余油着火――电刷处会产生火花。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统电动燃油泵1－油压调节器；2－“O”形密封圈；3、10－固定夹；4－固定螺钉（10N·m）；5－燃油分配管；6－进气管下体；7－卡箍；8－中间法兰；9－喷油器燃油分配管发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统电动燃油泵1．安装位置发动机进气歧管上部。2．功用固定喷油器和油压调节器，分配汽油。3．结构

铝合金管：方形或圆形支架：插接喷油器油管接头：连接测量仪表――压力表发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统油压调节器油压调节器1进气真空管接头2弹簧；3阀体；4阀门；5进油口；6回油口发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统油压调节器（1）调节系统油压。

使系统油压Po与进气歧管压力Pi之差P保持恒定；

P＝Ps＝Po－Pi＝300kPa其中：Pi为负值；

Ps为弹簧弹力，设定值为300kPa（2）缓冲油压脉动。油泵供油时产生的压力脉动和喷油器断续喷油引起的压力波动。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统油压调节器弹簧2：设定油压阀体3：固定在金属膜片上阀门4：回油阀：安装阀体与阀门之间（球阀）壳体：铝合金，设油管接头与真空管接头进油口接头5：连接燃油分配管回油口接头6：经回油管与油箱相通真空管接头1：连接进气歧管（真空）发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统油压调节器P＝Ps＝Po－Pi＝300kPa

目的：保证喷油量只与喷嘴开启时间有关，而与系统油压和进气歧管的负压无关。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统油压调节器喷油器侧供油喷油器发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统喷油器1喷嘴针阀5闭锁弹簧2壳体6电气接头3磁铁电枢7燃油滤网4磁铁绕组发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统喷油器1－O形密封圈；2－线束插座；3－复位弹簧；4－针阀阀体；5－针阀阀座；6－轴针；7－O形密封圈；8－电磁线圈；9－燃油滤网；10－进油口1.功用：根据发动机ECU发出的喷油脉冲信号，将计量精确的燃油喷入节气门附近的进气歧管内。2.要求：⑴抗堵塞性能好；⑵燃油雾化性能好；⑶动态流量范围大。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统喷油器优缺点：

（1）自动定心：密封性能好，不漏油（2）阀体短且空心→质量小→惯性小→动态流量大发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统喷油器1.检测电磁线圈阻值：低阻型1.2～2.5Ω高阻型8～17Ω2.检测喷油器电压：高电平12V以上3.检测喷油脉冲：插头之间串接两只LED管和电阻，启动发动机时，LED应当闪烁。4.手感检测：工作时应有振动感发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统喷油器发动机电子控制系统电路示意图燃油喷射系统电路发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论发动机电子控制（计算机管理）燃油喷射系统的应用是建立在大量的发动机燃烧试验和科学的分析计算基础上的。在什么时刻喷油？喷多少油？怎么实现？为什么这么喷油？都得到了解决，并总结出一整套理论。下面就介绍这些理论，对于认识发动机、从事与汽车、发动机等相关行业是十分重要的。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论燃油喷射控制分为：喷油正时控制、喷油量控制喷油正时控制，也就是喷油时刻控制，喷油时刻的参照物就是曲轴，燃油喷射时曲轴在什么位置。喷油量控制，也就是喷油器（喷油嘴）电磁阀开启持续时间的控制，即喷油持续时间控制发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论喷油方式分为连续喷射和间歇喷射。连续喷射应用在机械（机械电子）喷射系统，现在已淘汰。间歇喷射方式应用在电控燃油喷射系统中，电脑必须控制喷油器喷油的开始时刻，这就是喷油正时控制。也必须控制喷油器电磁阀开启时间，这就是时间控制。其控制目标一般是在进气行程开始前，喷油结束。1.同步喷油正时控制分为:（1）顺序喷射正时控制（2）分组喷射正时控制（3）同时喷射正时控制2.异步喷油正时控制分为:（1）起动时异步喷油正时控制（2）加速时异步喷油正时控制发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论同时喷射分组喷射顺序喷射发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论喷油器受ECU控制的方式：同时喷油、分组喷油、顺序喷油捷达高尔夫燃油泵电路图1发动机ECU（J361）2保险丝3继电器（J17）4仪表（J285）5燃油泵（G6）6气囊发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论1保险丝

2车身ECU

3继电器4发动机ECU

5喷油器

6燃油泵大众燃油系统电路发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论喷油开始时刻一般在排气行程上止点前70°，进气行程开始前结束喷油捷达：排气上止点前72°切诺基：排气上止点前64°发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论微机根据传感器测得发动机的进气量、转速、冷却液温度、进气温度、节气门开度等参数，按照设定的程序计算出每次燃烧所需要的燃料质量，确定喷油器最佳喷油持续时间，从而达到控制喷油量的的目的。每次喷油持续时间长，也就是喷油器通电时间长，喷油量就多。喷油量控制理论提到两种说法：同步异步控制理论和基本喷油量修正喷油量理论。（对一个问题的不同角度的说法）完整的一次喷油既可以用同步异步控制理论，也可以用基本喷油量修正喷油量理论。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论同步/异步喷油将与发动机的运转速度相关的喷油叫做同步喷油。将与起动、加速等多个因素相关的喷油叫做异步喷油。基本/修正油量将与转速、进气量直接相关的喷油量叫做基本喷油量。将转速、进气量之外的因素引起的喷油量的变化量叫做修正喷油量。电控燃油喷射发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论影响喷油量的主要因素发动机启动后的运转过程中，发动机转速和发动机负荷是影响喷油量的主要因素如图所示。这两个信号之一异常或缺失时发动机将不能进行正常运转而进入失效保护状态，一些发动机则由于缺失这两个信号之一会熄火（不能启动）。

基本喷油量，是通过空气流量计测量每循环进入气缸的空气流量以目标空燃比为依据计算出的燃油量。空气流量计检测到的进气量，是单位时间进入到发动机进气歧管（或气缸）的进气量；进气压力传感器检测到的是进气的压力，进气量与平均进气压力是成正比的。进气压力可以转换为进气量。将单位时间的进气量转换为发动机每转的进气量。比例常数与喷油嘴结构、燃油压力、单个缸的容积等有关。基本喷油量的计算公式为：基本喷油量=比例常数×发动机每转进入气缸的空气量/空燃比进一步整理为：基本喷油量=比例常数×进气量/发动机转速空气流量计和发动机转速传感器的信号是控制基本喷油量的两个关键因素。基本喷油量发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统起动工况燃油量控制起动时，转速低、转速波动大，进气计量装置（空气流量计或进气压力传感器）检测出的进气量也是大幅波动的，不能准确检测出进气量起动后燃油量控制发动机起动后转速升高，这时要求发动机的转速和扭矩都应符合驾驶输入的需求，传感器将发动机的工况以电信号的形式传送到ECU，ECU对喷油时间进行控制实现燃油量的精确控制。修正喷油量发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统起动工况燃油量控制ECU接收到ST信号、转速低于300r/min时，认定起动工况，根据冷却液温度、进气温度、电池电压进行喷油时间控制。起动后燃油量控制发动机起动后转速提升，ECU通过传感器开始全面检测发动机的转速、进气量、进气温度、冷却液温度、节气门位置（加速踏板位置）和所排出废气中氧的含量等，针对所检测到的信号计算出发动机所处的工况，控制燃油喷射量。

实际喷油量=基本喷油量+修正喷油量。修正系数与进气温度、冷却液温度、蓄电池电压、节气门开度等有关。修正喷油量发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统基本喷油量=比例常数×进气量/发动机转速空气流量计和发动机转速传感器的信号是控制基本喷油量的两个关键因素。比例常数与喷油嘴结构、燃油压力、单个缸的容积等有关。修正系数与进气温度、冷却液温度、蓄电池电压、节气门开度等有关。

实际喷油量=基本喷油量+修正喷油量。实际喷油量发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统按照工况讨论修正喷油量1启动工况2运转工况1)启动后加浓2)暖车加浓3)怠速稳定修正4)冷却液温度修正5)进气温度修正6)蓄电池电压修正7)加速修正8)大负荷修正9)空燃比反馈修正10)学习空燃比修正发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论发动机冷却液温度信号作为启动喷油的基准发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论

冷却液温度修正

暖车加浓系数，随冷却液温度的提高而减小，也就是冷却液温度高时喷油时间减少起动工况的混合气加浓起动加浓时间与温度的关系ON——起动机拖动发动机状态OFF——发动机自行运行状态燃油喷射控制理论发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统进气温度修正系数表明，在进气温度变化时，喷油量要适应空气密度的变化。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论电池电压下降，喷油器的动作会变得迟钝，此时应加大喷油时间发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论节气门位置传感器给ECU提供急速信号。急加速时，临时性增加的供油量与转速无关，燃油的增加量只与节气门的开度变化有关。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论高温时，燃油系统中、尤其是喷油器中产生燃油蒸气，造成启动时的混合气变稀，为此，增加高温启动时的喷油时间。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论在装用进气压力传感器的燃油喷射系统中，怠速控制是应用的如上修正系数，喷油量的变化随负荷加大而加大，随转速加大而减小。发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论空燃比反馈修正氧传感器学习空燃比控制

(a)混合气稀时的控制方式(b)混合气浓时的控制方式燃油量的空燃比修正控制示意图发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论氧传感器信号与喷油量关系发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论学习控制A理论值B、D可调节范围内的学习控制

C、E超出范围，不能进行学习控制发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统燃油喷射控制理论夏利TJ376Q-E发动机喷油点火控制方式起动工况基本喷油量由冷却液温度、曲轴转速决定，曲轴2周3个缸喷油3次修正喷油量由进气压力、发动机转速、蓄电池电压喷射次数决定点火提前角零部件装配记号固定的点火提前角即压缩上止点前5°（怠速时T端子短路后确定）燃油喷射、点火控制实例发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统起动后工况加速过渡基本喷油量由进气歧管压力、发动机转速、怠速CO调节决定。曲轴每转2周3缸同时喷油1次。修正喷油量

加速时再增油，由进气压力、节气门位置、冷却液温度决定，急加速时，进气歧管压力变化大，ECU指令喷油1次加浓混合气。点火提前角根据转速、进气压力、节气门位置、电压及T端子信号确定最佳点火提前角。节气门开，由进气压力与转速决定；节气门全开时，由转速决定；修正点火提前角：水温过高，怠速稳定，过渡工况及初级电流通电率修正。燃油喷射、点火控制实例发动机电子控制技术第五章电控燃油喷射系统空气供给系统的检测空气滤清器、管路、空气流量计、节气门、怠速阀、进气歧管及密封垫、制动主缸真空助力器、真空罐、真空管路上的电磁阀等漏气都会引起发动机工作不良。空气滤清器与空气流量计之间漏气会引起空气流量计严重污染影响进气量的测量精度，空燃比异常，引