第六章续 汽油机电控汽油喷射系统

第六章续汽油机电控汽油喷射系统南昌大学机电学院第一页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院

随着电子技术的发展，电子控制燃油喷射（EFI）系统已经取代传统化油器供给系统，它利用多种传感器检测发动机状态，经过计算机的判定计算，在各种工况下为发动机提供合适的空燃比，可有效改善和提高发动机的动力性能、经济性能、排放性能。第二页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院

1、概述

一、汽油喷射的基本概念

汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。

二、汽油喷射系统发展概况

汽油喷射技术始于20世纪30年代，最初用于飞机上，50年代开始用于汽车上；目前，轿车基本装配了汽油喷射系统。

第三页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院三、汽油喷射优点1、使发动机在任何工况下都处于最佳工作状态，对过渡工况能动态控制；2、进气系统没有喉管，减小了进气阻力，不需要对进气管加热来促进燃油蒸发,提高了发动机的充气效率；3、使各缸可燃混合气分配更加均匀；4、冷起动性和加速性能较好，过渡圆滑；5、由于进气温度低，爆燃得到控制，从而可提高压缩比，提高热效率；可节省燃油、并减少废气中的有害成分。第四页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院气门喷油器输油管进气支管四、电控燃油喷射系统的分类1、按喷射器安装位置分每一个气缸有一个喷油器。（1）多点喷射MPI

汽油机喷射系统按喷射控制装置可分为机械式（机电式）和电控式两种。机械式燃油的计量是通过机械传动与液压传动实现的，电控式燃料的计量是由电控单元（ECU）与电磁喷油器实现的。其中电控式燃油喷油系统可分为：第五页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院调压器喷油器节气门体位置传感器节气门（2）单点喷射SPI几个缸共用一个喷油器，又称节气门体喷射TBI。将燃料直接喷入气缸内，需较高的喷射压力。（3）气缸内喷射第六页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院2、按空气流量测量方法来分类（1）间接测量：a）是根据进气管压力和发动机转速推算吸入空气量并计算燃油流量的速度密度控制方式。b)根据节气门开度和发动机转速推算吸入空气量并计算燃油流量的节流速度控制方式。（2）直接测量：直接测量空气质量流量计算燃油流量的质量流量控制方式。第七页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院（2）闭环控制传感器电子控制单元执行器发动机开环控制氧传感器闭环控制3、按控制方式来分（1）开环控制4、按喷射方式来分类：分为连续喷射和间歇喷射

连续喷射：无需考虑发动机工作顺序，控制系统结构简单，多用于机械式或机电结合式燃油喷射式系统中。

间歇喷射：也叫脉冲喷射，控制精度较高，被现代发动机广泛采用。按喷油时序又可细分为：（1）同时喷射（2）分组喷射（3）顺序喷射第八页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院五、几种电子控制燃油喷射系统的结构(1)D型电控汽油喷射系统：速度密度控制方式根据进气管压力和发动机转速推算每次循环空气量，再计算出需要喷射的燃料量，控制喷油器工作。（见书图6－18）(2)L型电控汽油喷射系统：质量流量控制方式根据空气流量计直接测量进气支管的空气量，并和发动机转速计算出需要喷射的燃料量，控制喷油器工作。由于空气量为直接测量，所以测量精度高于D型。（见书图6－19）(3)Mono系统：节气门转角与发动机转速（A/R）控制方式是一种低压中央喷射系统，即单点喷射系统，在原来安装化油器的部位仅用一只电磁喷油器进行集中喷射。（见书图6－20）第九页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院电控喷射工作演示第十页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院2、电子控制汽油喷射系统的组成一、基本组成(电控多点汽油喷射)1、燃油供给系统功用：向气缸内供给燃烧时所需一定量的燃油。组成：燃油泵、燃油滤清器、油压调节器、喷油器。汽油泵回油管汽油滤清器油压调节器输油管路喷油器第十一页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院2、空气供给系统功用：为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并测量和控制空气量，并完成与ECU之间的信息传递。组成：空气流量计或进气支管绝对压力传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、进气支管、空气阀及空气滤清器等。节气门体空气滤清器空气流量计怠速控制阀（ISC）电子控制单元空气阀（暖机时用）第十二页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院3、电子控制系统

电控单元：接受来自各个传感器传来的信号，并完成对这些信息的处理和发出指令控制执行器的动作。组成：各种传感器：把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数（非电量参数）转变为电信号（电压或电流）提供给电控单元，使电控单元正确地控制发动机运转或汽车运行。

执行器：用来完成电控单元发出的各种指令，是电控单元指令的执行者。第十三页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院传感器执行器匡图：电控单元第十四页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院一、电动燃油泵滚柱式电动燃油泵－内装式电刷电枢磁极滚柱泵泵壳单向阀卸压阀滤网泵盖组成：油泵电机、滚柱泵、单向阀、卸压阀、外壳、泵盖及滤网等。作用：供给各喷油器及冷起动喷油器所需要的燃油。3、电子控制汽油喷射系统主要元件结构及工作原理分外装式燃油泵和内装式燃油泵第十五页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院二、燃油压力调节器及脉动阻尼器进油口回油口阀门阀支承膜片弹簧接进气支管燃油压力调节器作用：调节喷油器的燃油压力，使燃油压力与进气管压力之差保持常数，使喷油器的燃油喷射量唯一地取决于喷油器的开启时间，这样电控单元只需通过控制喷油器的开启时间就可以达到精确控制喷油器喷油量的目的。燃油压力脉动阻尼器作用：减弱燃油总管中的压力脉动波，有效提高喷油器的喷油精度及降低噪声。装在燃油总管上或转子式电动燃油泵上。涡流式燃油泵由于泵油时压力脉动很小，一般就不用脉动阻尼器。燃油压力调节器第十六页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院三、喷油器作用：在恒定压力下定时、定量地喷油并使之雾化。

电插头电磁线圈滤网衔铁针阀结构：冷起动喷油器：安装在进气总管中央部位，在冷起动时喷油，加浓混合气，以改善冷机起动性能。第十七页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院四、传感器

第十八页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院1、空气流量传感器作用：将空气流量转换成电信号送给电控单元，该信号作为决定喷油量的基本信号之一。（1）叶板式空气流量计补偿挡板缓冲室弹簧翼片温度传感器旁通气道封口调节螺钉电位计测量板打开的角度随进气量大小而变化,带动电位计使其电阻值变化，实现空气流量与电压之间成反比关系。第十九页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院（2）热线式空气流量传感器原理：把通一定值电流加热的铂丝置于空气流中，流速大时铂丝温度低，电阻小，铂丝两端电压低；反之，流速小，电压高。流速与电压成一一对应关系。铂丝成为惠斯顿电桥中的一个臂，送出电压信号。控制电路热膜温度传感器防护网A：集成电路；RH：热线电阻RK：温度补偿电阻RA：精密电阻RB：电桥电阻第二十页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院2、进气管绝对压力传感器半导体压敏电阻式：由硅片、集成电路和真空室组成。原理：压力变化，硅片变形，应变电阻阻值变化，电桥输出电压变化。

作用：依据发动机负荷状况，测出进气歧管中绝对压力的变化，并将其转换成电压信号，与转速信号一起送到ECU，作为确定基本喷油量的依据。

第二十一页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院3、转速和曲轴位置传感器（点火信号发生器）（1）磁电式传感器磁电式传感器触发轮气缸识别槽输出信号

当转子旋转时，线圈中磁通量发生变化，线圈产生感应电动势。磁电式转速传感器的转子信号盘通常安装在曲轴或凸轮轴上，也可安装在分电器内。第二十二页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院（2）霍尔效应式传感器永久磁铁霍尔元件触发轮

当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间时，磁场被叶片旁路，不产生霍尔电压；当缺口部分进入磁铁与霍尔元件之间时，磁力线进入霍尔元件，传感器输出电压信号。第二十三页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院

信号盘随分电器轴转动，产生透光和遮光交替变化。当发光二极管的光束照到光敏二极管时，光敏二极管产生电压；当发光二极管光束被挡住时，光敏二极管电压为0。（3）光电式传感器发光管分火头密封盖信号盘电路光敏二极管输出信号光敏二极管发光二极管遮光盘第二十四页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院4、温度传感器（冷却液传感器、空气传感器）热敏电阻电插头5、节气门位置传感器（线性输出节气门位置传感器）：作用：用来检测发动机的节气门的开度和加速、减速信号。反映发动机负荷状态。原理：利用滑动阻值的变化，测得与节气门开度相对应的输出电压，及怠速、全负荷触点的开闭。第二十五页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院6、氧传感器

为了使装有三元催化转换器的发动机达到最佳排气净化性能，必须把混合气的空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围。氧传感器安装在排气管内，检测排气中氧的含量。最常用的氧传感器是二氧化锆和二氧化钛传感器。氧传感器的作用是检测排气中氧的浓度并转化为电信号反馈ECU，由ECU根据废气中的含氧量，对喷油量进行修正。7、空燃比传感器

空燃比传感器与氧传感器相似，采用了二氧化锆固体电解质来测定排放气体中的氧浓度，用以检测空燃比。其特点是在超稀薄燃烧区域进行空燃比反馈控制，与氧化催化剂并用，目的是为了节省燃油。第二十六页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院8、爆震传感器安装在发动机缸体上，检测发动机的爆震状况。通过检测缸体表面的震动信号，以判断发动机是否产生爆震。9、车速传感器用于发动机怠速及汽车加速、减速时空燃比的控制。10、起动及空挡开关信号用来判断发动机是否处于起动状态。第二十七页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院五、电控单元（ECU）

ECUCPU：中央处理器ROM：只读存储器PRAM：可编程的只读存储器RAM：运行数据存储器I/O：输入/输出接口第二十八页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院六、执行器

（指电控喷油器等）第二十九页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院EGR阀（废气再循环控制）：根据冷却水温度、节气门位置和进气流量控制EGR针阀的位置，调节进入气缸的混合气中废气的比例，精确地控制EGR率，从而改善NOx排放和发动机性能。碳罐：根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制，从而减少燃油箱燃油蒸汽逸出和节约燃料。

第三十页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院七、电控喷射工作演示第三十一页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院

5几种车型电子控制汽油喷射系统

一、上海桑塔纳2000轿车发动机电子控制汽油喷射系统

油箱汽油泵滤清器压力调节器电控单元冷起动阀节气门开关怠速调整螺钉节气门空气流量传感器辅助空气阀油压调节器喷油器燃油分配器空气温度传感器氧传感器曲轴转角传感器转速传感器第三十二页，共三十五页，2022年，8月28日南昌大学机电学院二、上海-通用别克轿车电