德尔福电控系统培训课件(2)

德尔福发动机电喷系统
发动机管理系统基本原理
一.系统概述
发动机采用了德尔福(Delphｉ)所配套的发动机管理系统(简称电喷系统或EMS)，它是以一个发动机电子控制模块(简称电脑或EＣU)为控制中心,利用安装在发动机不同部位的传感器测得发动机的各种工作参数,按照由发动机电子控制模块（ECU）中设定的控制程序，精确地控制喷油量、点火提前角,使发动机在各种工况下都能以最佳状态工作。

该系统采用闭环燃油控制系统，所谓“闭环燃油控制“是指在排气系统上安装氧传感器，根据氧传感器感测排气中的氧含量的变化，测量出发动机工作的燃气混合比，并能根据这一感应信号的反馈对发动机实时供油状况作出修正和补偿的发动机管理控制系统。

闭环控制的目的在于使发动机绝大多数运行状况下,按理想空燃比进行供油系统控制。

本发动机管理系统采用了三元催化反应器的转化效率最高（理论上认为三元催化转化器在理想空燃比工作状况之下对有害气体的转化效率最佳）。

同时闭环燃油控制系统还能消除基本发动机零部件的制造差异，提高汽车制造厂的产品一致性克服用户实际使用后由于磨损等原因造成的误差,提高系统工作稳定性。

发动机管理系统在点火开关接通后，系统即该通电给发动机
电子控制模块,当发动机接通启动开关，系统一旦探测到曲轴旋转的第一次脉冲信号时，油泵电源接通，燃油被电动油泵从油箱泵出加压,经燃油滤清器过滤后,再送至发动机上方的燃油导轨和油轨分配装置到安装在各个气缸进气管上的喷油定时器喷出。

本系统由所配置的燃油压力调节器对系统的燃油供给压力加以限值和调整。

系统规定的供油系统压力为300Kpa。

喷油器是一种特殊的电磁阀，它由发动机控制模块（ＥCU）直接驱动和控制喷油器动作的开启与关闭,并通过控制喷油器开启时间长短控制喷油量。

当喷油器开启时,燃油以优良的雾化状态喷入进气歧管与空气混合，在发动机的进气行程时被吸入气缸参与燃烧。

车辆的驾驶人员可通过油门踏板控制发动机节阀的开度来改变发动机的实际进气量。

发动机电子控制模板通过安装在进气温度传感器(MAT），冷却剂温度传感器（CTS)和进气歧管绝对压力传感器(MAP)，以及位于变速器飞轮壳上的曲轴位置传感器（CPS)精确地测定发动机的转速及各种相关输入信号,介时系统根据发动机实时工作时的冷却剂温度输入信号。

精确地计量出实际发动机的进气量(此即所谓“速度-密度法)。

发动机电子控制模块再根据系统测定的发动机进气量计算基本喷油量。

在实际车辆的驾驶过程中,系统根据发动机的实际各不相同工作转速和进气歧管压力信号（ＭAP）参考节气阀开度
（ＴPS)信号,进气空气温度信号(IAT),冷却剂温度信号(ＣTS)计算出发动机在该工作状况下的基本燃油供给量并及时喷出燃油,系统又根据排气系统配置的氧传感器（02)所反馈回的排气中氧的含量信号,车辆负载的瞬间变化及实际蓄电池工作电压信号,计算出喷油量的修正值，由系统根据这些反馈信号对发动机的燃油供给量，即实际喷油量进行修正,系统将按照发动机标定的数据,根据曲轴位置输入信号来判别出精确的喷油相位。

本发动机管理系统采用了先进的无分电器直接点火技术,由发动机电子控制模块内部配备以内装式点火驱动电路，向双点火线圈初级绕组输出点火信号,分别为1-4和2-3两个气缸分组的线圈提供点火信号电流,在1－4或2-３分组的点火线圈分别相连的两个火花塞同时点火。

这时，处于排气上死点的一缸内部的气压很低,因此仅需要很少的点火能量（约占点火能量的5%左右)即可使得火花塞的电极击穿点火,此点火实际为无效点火,而处于压缩行程上死点的一缸由于汽缸内部的混合汽密度很高，因此需要很高的点火能量（约占点火能量的９５%左右)方能使该汽缸的火花塞点火,这个汽缸的点火为有效点火。

发动机点火正时由发动机电子控制模块提供根据实际发电机输入信号（转速信号CPＳ，进气温度IAT，冷却液温度CTS,进气歧管压力ＭAＰ以及节气阀位置TPS)所提供的信号计算出并根据计算及系统的标定判别
点火正时时间及向双点火线圈直接输出点火脉冲信号。

除此以外,本发动机管理系统还提供了其它供选装的系统控制功能,例如，汽车空调的控制功能、发动机电动冷却风扇的控制功能、燃油蒸发排放系统控制功能、先进的电子防盗器功能、发动机电子数字转速信号输出供仪表显示功能,系统自我诊断功能、系统出现故障时仪表板“检查发动机”警示灯提供指示的功能和跛行回家功能以及外接诊断设备分数据传输用的串行输出接口。

二、各种工况控制简介
发动机在不同的工况下运转,对混合气的浓度以及点火提前角的要求不同。

发动机电子控制模块要根据各传感器测得的实际运转工况，按不同的方式控制系统喷油及点火提前角。

1.冷车起动
冷车起动时的燃油控制方式为开环控制。

由于冷态工况之下的燃油不易蒸发而形成雾化优良的混合气。

为保证有足够的混合气起动发动机及尽快暖机,系统根据冷态的实际测算的进气量得出基本喷油量后,还要额外加浓混合气和适当设置合理的点火提前角。

这样还可以使排气温度得到提高,促使三元催化转化器尽快达到起燃温度。

发动机在暖机过程中的喷油和点火提前角会根据发动机的实时工作条件的变化(发动机水温的增加）而自动调整在最为合理
的状态，直至正常的系统标定量值。

注意：采用现代发动机管理系统技术的发动机，其冷面启动工况可直接通过开启点火钥匙即可实现发动机的正常点火,无需踏开发动机节气阀！
2.怠速运转
发动机正常工作温度下的怠速工况控制为闭环燃油系统控制。

怠速运转时发动机的进气量很小，微小的节流阀位置变动都会影响发动机的怠速稳定性。

因此,发动机管理系统在怠速工况时将完全关闭节流阀,采用节气阀体上附设的旁通怠速空气控制阀(IＡCV)来控制发动机怠速运行的进气量。

同时根据发电机转数的波动，细微地改变点火提前角来控制发动机的实际怠速转速，使得发动机工作在规定的怠速转速范围之中。

3.中低负荷运转
发动机在正常工作温度下,其中低负荷控制也为闭环燃油系统控制。

此时,系统氧传感器的反馈的电压信号，通过发动机电子模块对喷油的时间进行实时修正来达到调整混合气浓度在理论空燃比附近，借以保证三元催化器对排气中有害气体转换效率达到最佳状态，同时可保证较好的燃油经济性。

4.全负荷运转
发动机在其正常工作温度范围内，全负荷运转时开环燃油控制。

此时，发动机为保证足够的动力性需求，系统将会按功
率混合比(1２:1左右)来控制系统喷油量，以加浓混合气,并在排气温度不致损害发动机机件和保证三元催化转换器工作温度不致造成其高温破坏的饿条件下，又在能够控制发动机产生爆震的前提下适度增加点火提前角，使发动机获得最佳性能。

系统判定发动机全负荷的条件是又发动机电子控制模块根据节流位置传感器(ＴＰＳ）所提供的信号作出,通常开度达到7０%-８０%以上时,系统即认为发动机运行工况达到了全负荷状态。

5.加速运转工况
当驾驶员踩下油踏板使发动机加速时,发动机电子控制模块会根据节气门位置传感器（TＰＳ）提供的节气门位置在特定时域内的变化量信号得到这一信息，系统会驱动喷油器适当增加喷油量,以保证发动机加速加浓时的提速的需要。

系统控制的增加的喷油量增量会与节流阀的开启变化速率成正比，同时系统还会适当推迟点火提前角，然后再逐渐增加之来避免发动机急加速所产生的扭矩增加过快对传动系造成折冲击感。

当加速工况达到接近发动机全负荷时,系统会自动断开汽车空调系统的控制电磁离合器(当汽车空调系统在加速时已在正常工作的情况下），以保证加速时发动机输出足够的动力性能,达到足够的发动机加速性能要求。

6.发动机断油的控制
发动机管理系统会在发动机某些特定工况(如紧急制动、
下陡坡时,车辆拖动发动机运行或发动机转速超出额定工作转速规定时）根据发动机当时不同的工作需要停止向发动机喷油，此现象被称为“发动机断油控制”。

断油控制主要介绍如下：
超速断油控制
无论何种情况，当发动机的转速超过系统中设定的最高转速时,系统将切断供油，以抑制发动机转速的无限的上升,以保护发动机,防止“飞车”。

当转速下降到系统规定的最高转速限制以下后，系统立即恢复供油。

超速断油功能除了可以保护发动机,同时可以降低燃油消耗,减少有害排放物。

溢油断油控制
在起动发动机时,可能因故数次起动后发动机仍不能正常运转,此时汽缸内部未燃烧的汽油积存在气缸内造成火花塞电极的短路，俗称“淹死”。

这时驾驶员可将油门踏板踩到底起动发动机，此时系统会自动切断供油，以便使发动机在起动转速下排出气缸中多余汽油,活塞运动形成的气流将吹净火花塞电极间造成短路的燃油。

这样即可保证起动的正常进行。

减速断油控制：
发动机正常运转过程中，驾驶员松开油门踏板，或在车辆进入滑行并反拖发动机时，此时,发动机不再需要任何动力。

而由于节流阀完全关闭后,进气量很小,发动机此时工作
在高进气管真空度和高转速下，这将导致发动机燃烧恶化，造成有害排放物增加。

因此系统在此时将切断供油(喷油器不再喷油），这样可以大大降低发动机燃烧有害排放物的生成,提高燃油经济性。

减速断油控制一般是系统根据多种参数综合控制的过程，其基本控制条件是:
节气门完全关闭，进气歧管真空值超过系统设定数值怠速进气控制系统(IACV)开始工作。

发动机冷却剂温度达到正常工作温度。

发动机转速高于系统设定的断油转速限值。

一般情况下,发动机管理系统规定的断油转速和水温、负荷和空调的使用与否等数有关，通常有水温低、负荷大和使用空调时系统设置的断油转速将会适度升高。

上述判断条件将同时起作用(即所谓数学上的充分必要条件)。

当有任何一个条件不能同时满足时,系统将恢复发动机正常供油。

发动机管理系统主要零部件的工作原理
电动燃油泵
本系统采用德尔福(Dｒlｐhi）第四代涡轮式单级电动燃油泵。

涡轮由1２伏直流电动机直接驱动,吸入燃油并同时升压送至燃油出口。

油泵的出口处设计有单向阀。

单向阀可以保证发动机不工作时，仍然保持供油系统的压力保持在正常的工作压力范围内，是燃油不致泄漏或回流。

同时也可保证
更容易的再次起动特性。

燃油泵的按照位置是置于燃油箱体内部。

这使供油系统结构简单，且不易产生气阻和燃油的泄漏现象。

本系统的燃油电泵采用弹性安装方式，可减少振动对电泵的直接传递。

电动燃油泵的工作条件是燃油箱体内部有足够的燃油。

燃油箱内没有燃油时,电动燃油泵将会由于其自身冷却不良而导致烧毁。

因此，发动机或汽车运行时,一定要确保燃油箱内加有一定量的燃油。

燃油导轨总成
本系统的燃油导轨总成之上配置有燃油压力调节器,喷油器及喷油器与燃油压力调节器装配卡子。

燃油导轨采用成型钢管加工而成。

进油管在发动机前端，回油管在发动机后端调节器附近。

这种结构利于排除导轨内部的燃油之中的气泡,使供油系统内的热态燃油及时排回到燃油箱内。

燃油压力调节器
本系统的燃油压力调节器使用了新一代德尔福的超小型卡式燃油压力调节器。

其特点是体积小,装配简便,成本低廉,便于维修,寿命长。

燃油压力调节器的作用是保持燃油系统的压力稳定。

燃油压力调节器受到进气歧管真空度的作用,发动机负荷较低时,进气歧管真空度较高,使得系统回油调节压力减轻,回油量较高。

反之。

在发动机高负荷时,燃油回油
量较少。

喷油器
本系统采用德尔福新一代超小型喷油器产品。

内部结构为电磁线圈控制的电磁开关形式。

线圈引出两极经过发动机线束与发动机电子控制模块直接通。

喷油器的顶部针阀与衔铁连接为一体结构。

当电磁线圈通电时,自身产生吸力将衔铁-针阀吸起，使喷油器喷孔打开,在高压作用(燃油系统压力30０Ｋｐa)下，燃油流经针阀孔间隙呈雾状高速喷出。

电磁线圈断电时，自身磁力消失，针阀关闭,喷油器停止喷油。

喷油器的开启及关闭可由发动机电子控制模块直接驱动来控制。

喷油器的顶部采用橡胶密封圈与燃油导轨接口形成可靠压力燃油密封。

下部亦采用橡胶密封圈与发动机进气歧管形成空气密封。

燃油滤清器
本发动机管理系统要求燃油供给系统具备优良的滤清效果。

故此采用了纸质燃油滤清器,要求滤清器串联在电动燃油泵与燃油导轨之间。

滤清器允许通过的杂质最大直径不大于0.01毫米。

以保证喷油器的使用寿命。

推荐滤清器的使用寿命在30,０００公里。

节气阀体
节气阀体采用铸造铝合金加工制造。

其上装有节气门位置传感器和发动机怠速控制阀。

发动机管理系统的发动机实
际进气量将直接由驾驶人员通过操作脚踏油门控制。

怠速控制阀
怠速控制阀亦称怠速步进马达。

实际上，它是由步进马达的一锥形针阀与节气门加工成型的针阀座构成。

在该控制阀的步进马达配置有两个电磁线圈，这两个电磁线圈可分别控制步进电机的前进和后退。

进而驱动针阀进退，以调节怠速进气量的大小达到调整发动机转速的目的。

发动机管理系统的怠速控制阀直接由发动机电子控制模块控制。

亦即发动机的怠速控制由发动机电子控制模块根据发动机实际工作需要通过怠速控制阀直接控制发动机怠速转速。

当发动机负荷增加时，会使发动机实际转速低于系统设置目标值。

此时,系统将驱动步进马达开启针阀，增加进气量，以提高发动机怠速转速，保证系统工作正常。

一般情况下，用户不可自行调整发动机的怠速转速。

节气门位置传感器
节气门位置传感器装在节气阀体总成上，德尔福的节气门位置传感器为线性可变电阻结构。

其滑动端子由节气门轴带动。

节气门开度不同，该传感器所反应给发动机电子控制模块的电阻信号也不同。

发动机电子控制模块可以根据节气门位置传感器输入的模拟电阻阻值及其变化速率判定发动机的实时负载和动态变化状况。

及时对发动机进行精确的调节和控制。

进气歧管压力传感器
进气歧管压力传感器亦称进气歧管真空度传感器。

直接装配在发动机的进气歧管上。

本系统采用德尔福第二代超小型歧管压力传感器产品。

其原理为真空封装的弹性膜片和一个铁氧体磁心。

当受到压迫时，膜片和铁心将在高精度的线圈里产生位移，进而生成－0~5线性电压输出变化信号。

进气歧管压力传感器可测试出发动机实时进入汽缸之中的空气流量。

为发动机电子控制模块调节喷入发动机的燃油流量提供最为重要的测试数据。

发动机电子控制模块可根据进气歧管压力信号,节气门位置信号，发动机冷却系统温度信号和进气温度信号精确测算出发动机实时进气流量并根据此值配给相应的喷油流量。

此进气系统测算方法被行业称之为“速度密度法”。

因此,进气歧管压力传感器是速度密度法的关键零部件。

磁电式发动机转速传感器
本系统用了磁电式发动机转速传感器。

也称为曲轴位置传感器。

装配在发动机离合器壳体之上。

传感器端部与离合器压盘所均匀分布加工出的60~２齿顶部的间隙在1毫米左右。

当活塞处于上止点时，曲轴位置传感器位于发动机正常运转方向上的目标齿轮第2０齿的下边缘。

此传感器仅需要一条Ｍ6螺钉装配,无需任何调整要求，安装简便。

曲轴位置传感器在发动机运转时，目标轮切割磁力线，使传感器产生正弦冲电压输出信号并直接传递给发动机电子控制模块。

曲轴目标轮的两个缺齿所产生的特殊脉冲信号将使发动机电子控制模块正确判定发动机各缸上止点的准确位置。

发动机电子控制模块根据曲轴输入信号准确判定发动机的实时转速,曲轴转角,一、四缸上止点位置,进而控制发动机该时的喷油器工作状态、喷油正时与喷油量、点火时、怠速状态及电动燃油泵的工作控制。

碳罐清洗（脱附）控制电磁开关
碳罐清洗控制电磁开关被装于燃油蒸发回收碳罐与进气歧管之间。

此电磁开关由发动机电子控制模块通过控制脉冲宽度电压信号直接驱动并调节脱气流量的大小，进而达到控制进入发动机进气歧管内的燃油蒸汽流量进入并混合最终进入汽缸燃烧。

合理地引入适度的脱附气流可以非常明显地改善车辆蒸发排放性能而且全面的降低车辆的有害物排放。

冷却剂温度传感器
冷却温度传感器装配在发动机进气歧管的冷却剂通道之上并需要能承受发动机舱所能达到的最高实际环境工作温度。

冷却剂温度传感器采用负温度系数的热敏电阻作为感应元件。

当冷却剂温度升高时,温度传感器的电阻值减小，反之则电阻值增加。

发动机电子控制模块通过设计在自身内部的一个电阻为冷却剂温度传感器提供１-5伏的参考信号，并测
量该电阻的压降。

因此,当冷却剂温度高时,此电压信号变低,而当冷却剂温度低时，此电压信号变高。

发动机电子控制模块直接读出冷却剂温度并据此调节控制发动机在各种不同冷却温度剂范围内的发动机怠速目标转速,燃油供给量(喷油量)及点火正时,随时使得发动机工作在最佳状态。

进气温度传感器
进气温度传感器被装在进气歧管或进气引导系统过渡管路上。

用于直接检测进入发动机的空气温度。

由于气体温度变化将直接影响到其密度变化,因此,进气温度传感器是速度密度法计算进入气缸内部实际空气充量的重要参数之一。

发动机的实际充气效率随着进气温度的变化而发生改变。

为此，发动机电子控制模将按实际进温度的变化而对于当时的喷油量进行实时调整与修正,以达到接近理想空燃比的控制要求。

从而适应更为严格的环境保护要求。

进气温度传感器采用负温度系数的热敏电阻作为感应元件。

当进气温度升高时，温度传感器的电阻值减小;反之则电阻值增加。

发动机电子控制模块通过设计在自身内部的一个电阻为进气温度传感器提供1~５伏的参考信号，并测量该电阻的压降。

因此,当进气温度高时，此电压信号变低;而当进气低时，此电压信号变高。

发动机电子控制模块直接读出进气温度并据此调节控
制发动机在各种不同进气温度范围内的发动机燃油供给量(喷油量）。

一般在气体条件相同时,进气温度低，喷油量会适度增加;进气温度升高时,喷油量会适度减少。

使得发动机工作在最佳状态。

氧传感器
氧传感器被装配于发动机排气歧管之上,是闭环燃油控制系统的一个重要标志性零件。

可用以帮助系统调整并保持发动机工作在理想空燃比状态，以达到更加良好的废气排放和燃油经济性。

氧传感器在高温状态(350℃以上)时，大气进入氧传感器的氧化锆元件的内部，氧化锆元件受到排气热量加热而被激活。

氧离子穿过氧化锆元件到达其外部电极。

其总体影响是在传感器的两极建立起一个产生电压信号的简单电化学单元。

氧化锆元件感应发动机排气中的氧气是否存在并且改变其输出电压值。

当参与发动机燃烧的空燃比变稀时,排气之中的氧聚集含量增加，氧传感器的输出电压向０伏值逼近；当空燃比变浓时,排气之中的氧聚焦含量减少，氧传感器的输出电压向1伏值逼近。

此电压信号与系统其他零部件共同作用,对发动机混合气的空燃比进行调整并保持在理想空燃比附近。

氧传感器直接向发动机控制模块反馈发动机实时工作时的空燃比状态，发动机电子控制模块根据接收到的电压信
号及时调整发动机的喷油量，为排气再处理系统的三元催化转化器提供需要的最佳空燃比,以获得最佳的废气转化效率。

氧传感器头部外表设计有不锈钢通气孔,既对传感器的陶瓷元件提供保护，也起到通气的作用。

陶瓷外表面的氧化铝保护层可有效地防止发动机排出的高温废气烧蚀氧传感器电极。

点火线圈
点火线圈被装配在发动机或车身之上。

集成构造的直接点火系统为一个带有两个，高压端子，分别控制两个发动机汽缸点火的双点火线圈之完全封装的总成式元件。

德尔福第二代四端子输出直接点火线圈(GｅnⅢCE-4)是一个为四缸发动机设计的产品。

点火线圈直接由发动机电子控制模块控制。

德尔福第二代四端子输出直接点火式线圈（GenⅢCＥ-4)包含有两个点火线圈分别供两对汽缸点火。

每个点火线圈的次级绕组的两端分别与两个曲轴转角间隔360度的汽缸装配的火花塞相连接。

发动机电子控制模块分别控制两个点火线圈的初级绕组，电流信号的输入通断。

当某线圈的电流切断时，该线圈的次级绕组向两个高压电极输出高能量点火电压，导致两个汽缸同时点火。

而实际上,两气缸汽缸中只有一个处于压缩行程上止点位置附近需要点火的时刻，需要较高的点火能量方能击穿火花塞电极间的压缩混合气,此点火称。