汽油机电控燃油喷射系统(教案)

第二章汽油机电控燃油喷射系统课程名
称
汽车发动机电控技术
总学时：26
学时
讲课：学时
实习：学时课程性
质
理论课
任课教师
职称
授课对
象
专业年班级教学目
的和
要求
掌握电控燃油喷射系统的组成及其功能；了解喷射系统的类型；掌握燃油系统、空气供应系统、限制系统的主要元件的构造与维修.
教学重
点和
难
点
教学重点：电控燃油喷射的功能；电控燃油喷射系统的组成与根本原理；燃油供应系、限制系统的组成匕根本原理及主要元件的构造与检修.
教学难点：限制系统主要元件的根本原理与检修.
教学进程
第次授课章节学备课
时注
电控燃油喷射系统概述
第1次课
电控燃油喷射系统的功能、组成匕根本原理
第2次课
空气供应系统主要元件的构造与检修3第3次课
燃油供应系统主要元件的构造与检修1第4次课
限制系统主要元件的构造与检修
第5次课
教案〔章节备课〕
第1
电控燃油喷射系统的概述
节
一、汽油喷射系统的开展
20世纪30年代用于军用飞机上,1954年德国奔驰公司在奔驰300sL上装了机械式汽油喷射系统〔K型〕.
20世纪60年代在K型的根底上开展了机电组合式汽油喷射系统〔KEffl〕.
20世纪60年代后期,随着电子技术的开展,德国BOSC公司研制出电控燃油喷射系统〔EFI〕.
电控燃油喷射技术经历了晶体管、集成电路、和微机处理三大开展进程.
二、电控燃油喷射系统的优点
1 .能提供发动机在各种工况下最适宜的混合气浓度,是发动机在各种工况条件下保持最正确的动力性、经济性和排放性能.
2 .电控燃油喷射系统配用排放物限制系统后, 大大降低了HC CO和NO 三种有害气体的排放.
3 .增大了燃油的喷射压力,因此雾化比拟好.
4 .汽车在不同地区行驶时,对大气压力或外界环境温度变化引起的空气密度的变化,发动机限制ECUft及时准确地作出补偿.
5 .汽车加减速行驶的过渡运转阶段,燃油限制系统能迅速的作出反响.
6 .有减速断油功能,既能降低排放,也能节省燃油.
7 .在进气系统中,由于没有象化油器那样的喉管部位,因而进气阻力小.
8 .发动机冷机起动容易,暖机性能提升.
三、电控燃油喷射系统的类型
1 .按喷射式分类
同时喷射一一将各气缸的喷油器并联, 所有喷油器由电脑的同一个指令限制,同时喷油,同时断油.
分组喷射一一将各气缸的喷油器分成几组,同一组喷油器同时喷油或断油.
顺序喷射一一各喷油器由电脑分别限制, 按发动机各气缸的工作顺序喷
a〕同时喷射 b 〕分组喷射 c 〕顺序喷射
2 .按空气量的计量式分类
D型电控燃油喷射系统一一利用绝对压力传感器检测进气管的绝对压
力,电脑根据进气管的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量. 在根据进气量和发动机转速确定根本喷油量〔比 L 型更精确〕.
L 型电控燃油喷射系统一一利用空气流量计直接测量发动机的进气量, 电脑不必
进行推算,可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量.
3 .按喷射位置分类
多点喷射系统一一每缸进气门处装有一个中央喷射装置, 由ECU 空制喷 射.其燃油分配均匀性好,但限制系统复杂,本钱高.主要用与中、高级轿 车.
单点喷射系统一一在节气门上装一个中央喷射装置,由 1〜2个喷油器 集中喷油.采用顺序喷射式.结构简单,故障少、维修调整便.广泛的应用 于普通轿车和货车.
4 .按有无信号分类
开环限制系统〔无氧传感器〕 佳供油参数预先存入电脑,在发动机工作
时,电脑根据系统中各传感器的输 入信号,判断自身所处的运行工况,并计算出最正确喷油量.其精度直接依赖 于所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度.当使用工况超出预定围时,
传感器,根据排气中含氧量的变化,判断实际进入气缸的混合气空燃比,在 通过电脑与设定的目标空燃比进行比拟,并根据误差修正喷油量.空燃比控 制精度较高.
电控燃油喷射系统的功能
通过实验室确定的发动机各工况的最 不能实现最正确限制.
闭环限制系统〔有氧传感器〕 在系统中,发动机排气管上加装了氧
一、喷油正时限制
喷油分为同步喷油和异步喷油.
同步是指发动机各缸工作循环,在既定的曲轴位置进行喷油,同步喷油有规律性.
异步喷油与发动机的工作不同步,无规律性,是在同步喷油的根底上, 为改善发动机的性能额外增加的喷油.
1 .同步喷油正时限制
(1)顺序喷射正时限制
特点：喷油器驱动回路数与气缸数目相等.
ECU艮据凸轮轴位置传感器(G信号)、曲轴位置传感器(Ne信号)和发动机的作功顺序,确定各缸工作位置.当确定各缸活塞运行至排气行程上止点某一位置时,ECU 俞出喷油限制信号,接通喷油器电磁线圈电路,该缸开始喷油.
顺序喷射限制电路
(2)分组喷射正时限制
特点：把所有喷油器分成2〜4组,由Ecg组限制喷油器.
以各组最先进入作功的缸为基准,在该缸排气行程上止点前某一位置, ECU俞出指令信号,接通该组喷油器电磁线圈电路,该组喷油器开始喷油.
5CC
分组喷射限制电路
(3)同时喷射正时限制
特点：所有各缸喷油器由ECU空制同时喷油和停油.
喷油正时限制是以发动机最先进入作功行程的缸为基准, 在该缸排气行
程上止点前某一位置,ECU俞出指令信号,接通该组喷油器电磁线圈电路, 该组喷油器开始喷油.
2 .异步喷油正时限制
〔1〕起动时异步喷油正时限制
在同步喷油根底上,为改善发动机的起动性能,在增加一次异步喷油.
在起动开关处于接通状态时,ECU接受到第一个凸轮轴位置传感器信号〔Ne信号〕后,接收到第一个曲轴位置传感器信号〔G信号〕时,开始进行起动时的异步喷油.
〔2〕加速时异步喷油正时限制
为了改善加速性能,ECU根据节气门位置传感器中怠速信号从接通到断开时,增加依次固定量的喷油.
二、喷油量限制
目的：使发动机在各种运行工况下,都能获得最正确的喷油量,以提升发动机的经济性和降低排放污染.
当喷油器的结构和喷油压差一定时,喷油量的多少取决于喷油时间.
1 .起动时的同步喷油量限制
在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于STA 〔起动〕档时,喷油时间确实定见图,ECU根据冷却液传感器信号〔THW言号〕和冷却液温度一一喷油时间确定根本喷油时间,根据进气温度传感器〔THA信号〕对喷油时间作修正〔延长或缩短〕.然后在根据蓄电池电压适当延长喷油时间,以实现喷油量的进一步的修正,即电压修正.
金承七朝同,油僮肉的持区内同
起动时的根本喷油时间喷油时间确实定
2 .起动后的同步喷油量限制
喷油持续时间=根本喷油持续时间X喷油修正系数 +电压修正值
D型根据发动机转速信号和进气管绝对压力信号确定根本喷油时间.
L型根据发动机转速信号和空气流量计信号确定根本喷油时间.
喷油修正系数有：
〔1〕起动后加浓修正根据冷却液温度确定喷油时间的初始修正值；
〔2〕暖机加浓修正在到达正常温度之前,根据冷却液温度信号进行喷油时间
修正；
(3)进气温度修正根据进气温度传感器提供的进气温度信号( THA 信号),对喷油时间进行修正；低于20c是空气密度大,ECU适当的增加喷油时间,高于20c 的适
当的减少喷油时间.
(4)大负荷工况喷油量修正根据PIM信号和Vs信号以及节气门位置传感器输送的全负荷信号(PSW信号)或VTA信号判断发动机负荷状况,大负荷时适当增加喷油时间.
(5)过渡工况喷油量修正主要根据PIM信号或Vs信号、Ne信号、SPD 信号、VTA信号、NS摘号判断过渡工况,对喷油时间进行修正.
(6)怠速稳定性修正ECU根据PIM信号和Ne信号对喷油量进行修正, 随着进气管绝对压力增大或怠速降低,适当增加喷油时间；反之,减少喷油时间.
3.异步喷油量限制
发动机起动和加速时的异步喷油量是固定,各缸喷油器以一个固定的喷油持续时间,同时向各缸增加一次喷油.
三、燃油停供限制
减速断油限制一一当汽车减速时,ECU#会切断燃油喷射限制电路,停止喷油,以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量.
限速断油限制一一加速时,发动机超过平安转速或汽车车速超过设定的最高车速时,ECUB切断燃油喷射限制电路,停止喷油,预防超速.
四、燃油泵限制
根据发动机的转速和负荷来限制燃油泵以高速或低速运转.
电控燃油喷射系统的组成与根本原理
检商进口空气体粗
汽油机电控燃油喷射系统的组成
一、空气供应系统
功用：为发动机提供清洁的空气并限制发动机正常工作时的供气量. 原理:
总管,再通过进气歧管分配给各缸.
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进气系统原理图
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、燃油供应系
功用：供应喷油器一定压力的燃油,喷油器那么根据电脑指令喷油.
原理：电动燃油泵将汽油自油箱吸出,经滤清器过滤后,由压力调节器调压,通过油管输送给喷油器,喷油器根据电脑指令向进气管喷油.燃油泵供应的多余汽油经回油管流回油箱.
一犍油渥喟器压力弱节器
燃油供应系统原理图
三、限制系统
ECU艮据空气流量计信号和发动机转速信号确定根本喷油时间,再根据其他传感器对喷油时间进行修正,并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令,使喷油器喷油或断油.
限制系统原理图
空气供应系统主要元件的构造与检修
D型EFI空气供应系统
L型EFI空气供应系统
二、空气供应系统根本元件的构造
1 .空气滤清器
一般为干式纸质滤心式,结构与普通发动机上相同.
2 .节气门体
节气门体安装在进气管中,来限制发动机正常工况下的进气量.
主要由节气门和怠速空气道等组成.节气门位置传感器装在节气门轴上,来检测节气门的开度.有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器, 例如LS40Q 在LS400上还设有牵引限制系统(TRC,当车辆处于TRC空制状态行驶时,无论是起步、匀速或加减速工况,汽车均能根据道路状况(包括泥泞、湿滑路面)保证输出最正确的驱动力和牵引性能,使车辆平稳和平安行驶.
在TRC®制行驶状态下,发动机的主节气门由主节气门强制开启器翻开 (全开),进气量由副节气门限制,节气门开度信号也由副节气门位置传感器负责将信号传送给ECU
注意：在装有节气门限位螺钉的汽车上,使用中一般不允调节节气门限位螺钉,除非怠速限制阀发生故障而无法及时修复,可通过调整节气门最小开度来保持发动机怠速运转,故障排除后,应将节气门限位螺钉调回原位.
3 .进气管
为了消除进气波动和保证各缸进气均匀,对进气总管和歧管的形状、容积有格的要求.如LS400在空气室设一个大容量的空气室以减少进气脉动和各缸的相互干预,有利于提升各缸的充气量,在进气室两侧各设有4根进气管,8根进气歧管呈S型交叉布置,以增加进气歧管的长度,提升进气谐波压力,有利于进一步提升充气量.
4.空气供应系的检修
维修时应注意进行以下检查：
(1)检查空气滤清器滤心是否赃污,必要时用压缩空气吹净或更换；
(2)进气系统漏气对电控燃油喷射发动机的影响比对化油器式发动机的影响大.检查各连接部位应连接可靠,密封垫应完好；
(3)检查节气门腔的积垢和积胶情况,必要时用清洗剂进行清洗. 注意：绝对不能用砂纸和刀片清理积垢和积胶.
燃油供应系统主要元件的构造与维修
一、燃油供应系统元件位置
由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼器及油管组成二、电动燃油泵
1 .作用：给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油.
2 .类型：
(1)按安装位置不同分为：
置式一一安装在油箱中,具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单.
外置式一一用接在油箱外部的输油管路中,易布置、安装自由大,单噪声大,易产生气阻.
(2)按电动燃油泵的结构不同分为：涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式.
3 .电动燃油泵的结构
(1)涡轮式电动燃油泵
1)结构
主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成.
2)原理
油泵电动机通电时,电动机驱动涡轮泵叶片旋转,由于离心力的作用, 使叶轮围小槽的叶片贴紧泵壳,将燃油从进油室带往出油室.由于进油室的燃油不断增多,形成一定的真空度,将燃油从进油口吸入；而出油室燃油不断增多,燃油压力升高,当到达一定值时,顶开出油阀出油口输出.出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱,保持油路中有一定的压力,便于下次起动.如图
涡轮式电动燃油泵
1—前轴承2—电动机定子3—后轴承4一出油阀5—出油口6一卸压阀
7—电动机转子8一叶轮9一进油口10一泵壳体11 一叶片
3)优点
泵油量大、泵油压力较高、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点.止匕外,由于不需要消声器所以可以小型化, 因此广泛的应用在轿车上
如捷达、本田雅阁.
(2)滚柱式电动燃油泵
1)结构
主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成.
2)原理
当转子旋转时,位于转子槽的滚柱在离心力的作用下,紧压在泵体外表上,对围起密封作用,在相邻两个滚柱之间形成工作腔.在燃油泵运转过程中,工作腔转过出油口后,其容积不断增大,形成一定的真空度,当转到与
进油口连通时,将燃油吸入；而吸满燃油的工作腔转过进油口后,容积不断减小,使燃油压力提升,受压燃油流过电动机,从出油口输出.
3 .燃油泵限制
(1) ECU空制的燃油泵限制电路
主要应用在装用D型EFI和装用热式和卡门旋涡式空气流量计的L型EFI系统中.
限制原理：燃油泵限制ECU艮据发动机ECUS子FPC和DI的信号,控制+B 端子与FP端子的连通回路,以改变输送给燃油泵电压,从而实现对燃油泵转速的限制.
(2)燃油泵开关限制的燃油泵限制
主要用于装用叶片式空气流量计的L型EFI系统中.
限制原理：当点火开关ST端子接通时,起动机继电器线圈通电使触点闭合,此
时开路继电器中L1线圈通电使其触点闭合,从而通过主继电器、开路继电器向燃油
泵供电,油泵工作；发动机正常运转时,点火开关IG端
子与电源接通,同时空气流量计测量板转动使油泵开关闭合, 开路继电器L2 通电,使开路继电器触点保持闭合,油泵继续工作.发动机停转时, L1和
L2线圈不通电,燃油泵停止工作.
(3)燃油泵继电器限制的燃油泵限制电路
如下列图,此限制电路根据发动机转速和负荷的变化,通过燃油泵继电器改变油泵的供电线路,从而限制油泵的工作转速.
燃油泵继电器限制的燃油泵限制电路
4 .燃油泵的就车检查
(1)用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上
(2 ON
(3)旋开油箱盖能听到燃油泵工作的声音,或用手捏进油软管应感觉有压力.
(4)假设听不到燃油泵的工作声音或进油管无压力,应检修或更换燃油泵.
(5)假设有燃油泵不工作故障,且上述检查正常,应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线和熔丝有无断路.
5 .燃油泵的拆装与检测
拆装燃油泵时注意：应释放燃油系统压力,并关闭用电设备.拆下燃油泵后,测量燃油泵两端子之间电阻,应为2〜3Q.用蓄电池直接给燃油泵通电,应能听到油泵电机高速旋转的声音, 注意：通电时间不能太长.
三、燃油滤清器
功用：滤清燃油中的杂质和水分,预防燃油系统堵塞,减小机件磨损, 保证发动机正常工作.
一般采用纸质滤心,每行驶20000〜40000 km或1到2年应更换,安装时应注意燃油流动向的箭头,不能装反.
四、脉动阻尼器
功用：减小在喷油器喷油时,油路中的油压可能会产生微小的波动,使系统压力保持稳定.
组成：由膜片、回位弹簧、阀片和外壳组成.
原理：发动机工作时,燃油经过脉动阻尼器膜片下进入输油管,当燃油压力产生脉动时,膜片弹簧被压缩或伸,膜片下的容积稍有增大或减小,从而起到稳定燃油系统压力的作用.
五、燃油压力调节器
1 .作用：稳定燃油管的压力,使它与进气歧管之间的压力差保持恒定为250〜300 kPa.
2 .为什么要使燃油管压力与进气歧管压力保持恒定的压力差
ECU对喷油质量的限制是时间限制,即限制喷油的持续时间,喷油压力便成影响喷油量和空燃比的重要因素,假设在相同的喷油持续时间,假设喷油压力不同,喷油量也不同.为了精确的限制喷油量和空燃比,必须保证喷油压力与进气歧管真空度之间的压力差为恒定值.
3 .组成：
主要由阀片、膜片、膜片弹簧和外壳组成.
4 .原理：
发动机工作时,燃油压力调节器膜片上承受的压力为弹簧压力和进气管气体的压力之和,膜片下承受的压力为燃油压力,当压力相等时,膜片处于平衡位置不动.当进气管气体压力下降时,膜片向上移动,回油阀开度增大, 回油量增多,使输油管燃油压力也下降；反之,进气管气体压力升高时,四油的压力也升高.
六、燃油供应系的检修
1 .燃油系统的压力释放
目的：预防在拆卸时,系统的压力油喷出,造成人身伤害和火灾.
法：(1)起动发动机,维持怠速运转.
(2)在发动机运转时,拔下油泵继电器或电动燃油泵电线接线,
(3)再使发动机起动2〜3次,就可完全释放燃油系统压力.
(4)关闭点火开关,装上油泵继电器或电动燃油泵电源接线.
2 .燃油系统压力预置
目的：为预防首次起动发动机时,因系统无压力而导致起动时间过长.
法一：通过反复翻开和关闭点火开关数次来完成 ..
法二：(1)检查燃油系统元件和油管接头是否安装好.
(2)用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V
电源上.
(3)将点火开关转至“ ON位置,使电动燃油泵工作约10s.
(4)关闭点火开关,拆下诊断座上的专用导线.
3 .燃油系统压力测试
(1)检查油箱中的燃油,释放燃油系统压力.
(2)检查蓄电池,拆下负极电缆.
(3)将专用压力表接在脉动阻尼器位置(对于国大宇或通用)或进油管接头处(对于丰田).
(4)接上负极电缆,起动发动机使其维持怠速运转.
(5)拆下燃油压力调节器上真空软管,用手堵住进气管一侧,检查油压表指示的压力,多点喷射系统应为〜,单点喷射系统为〜.假设过低,说明燃油压力调节器有故障,更换后仍过低,应检查是否有堵塞或泄露,如没有,应更换燃油泵；假设过高,应检查回油管是否堵塞,假设正常,说明燃油压力调节器有故障.
(6)接上燃油压力调节器的真空软管,检查燃油压力表的指示应有所下降(约为MPa),否那么检查真空管是否有堵塞和漏气,假设正常,说明燃油压力调节器有故障.
(7)将发动机熄火,等待10min后观察压力表的压力,多点喷射系统不低于MPa,单点喷射系统不低于MPa
(8)检查完毕后,应释放系统压力拆下油压表,装复燃油系统.
第6
限制系统主要元件的构造与检修节
1 .空气流量计
空气流量计的类型：叶片式、热式和卡门涡旋式.
〔1〕叶片式空气流量计
1〕结构
如图,空气流量计主要由测量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道组成,此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等.
在流量计还设有缓冲室和缓冲叶片,利用缓冲室的空气对缓冲叶片的阻尼作用,可减小发动机进气量急剧的变化引起测量叶片脉动,提升测量精度.
l一电位计滑臂2一可变电阻3一接进气管
4—测量叶片5—旁通空气道6 —接空气滤清器
2〕工作原理
来自空气滤清器的空气通过空气流量计时, 空气推力使测量板翻开一个
角度,当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时,叶片停止转动.与测量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度,将进气量转换成电压信号VS送给ECU
3〕检测
测量V C与巳、V S与巳、THA与E2之间的电阻.
-*C- .醐-EC]
〔2〕热式空气流量计
1〕工作原理：
如下列图,热线电阻R以钻丝制成,RH和温度补偿电阻R均置于空气通道中的取气管,与R、R共同构成桥式电路.R、R阻值均随温度变化.当空气流经R时,使热线温度发生变化,电阻减小或增大,使电桥失去平衡,假设要保持电桥平衡,就必须使流经热线电阻的电流改变,以恢复其温度与阻值, 精密电阻R两端的电压也相应变化,并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往ECU
热线式空气流量计工作原理
2〕自洁功能在1000c以上将粉尘烧掉.
3〕检测
接通点火开关,不起动发动机,测E与D E与C之间的电压为蓄电池电压.
B与C间的信号电压发动机工作时为2〜4V
发动机不工作为〜
F与D间电压,关闭点火开关时,电压应回零并在5s后有跳跃上升,1s 后在回零,说明自洁信号良好.
〔3〕卡门旋涡式空气流量计
在气流通道中放一个柱体,气体通过时在柱体后产生多涡旋.
1〕分类：按检测分为超声波检测和反光镜检测法.
2〕反光镜检测法
检测局部结构：镜片、发光二级管和光电晶体管组成.
原理：空气流经过发生器时,压力发生变化,经压力导向作用在反光镜上,使反光镜发生振动,从而将反光二极管投射的的光发射给光电管,对反射光进行检测.
3〕超声波检测法
结构：由超声波信号发生器、超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接收探头和转换电路组成.
原理：卡门涡旋造成空气密度变化,受其影响,信号发生器发出的超声波到达接收器的时机或变早或变晚,测出其相位差,利用放大器使之形成矩形波,矩形的脉冲频率为卡门涡旋的频率.
4〕检测：
点火开关转至“ ON位置,检测V C与E2间电压应为5V, K S与E2问电压应为2〜4V
2 .进气管绝对压力传感器电路与检修
进气管绝对压力传感器电路
检测：将点火开关转至“ON〞,检测VCC^ E2问应为5V, PIM与E2 之间的输。