捷达轿车电控燃喷射系统

黑龙江旅游职业技术学院毕业设计（论文）
题目：浅谈捷达轿车电控燃油喷射系统
院部：
专业：
学号：
学生姓名：
指导教师：
职称：
二OO 年月日
摘要
在现代汽车上，化油器车型已趋于淘汰，电控燃油喷射装置因其性能优越而得到了日益普及。

电子喷油装置可以自动地保证发动机始终工作在最佳状态，使其在输出一定功率的条件下最大限度地节油和净化空气。

电控发动机燃油喷射系统能很好地适应当今社会对汽车的使用要求，既减少排放，降低油耗，提高输出功率和改善驾驶性能。

电控发动机燃油喷射系统以成为现代汽油发动机的主流，并已逐步取代了化油器式发动机。

本文详细论述电控燃油喷射系统的发展历史，构成，优缺点和主要部件的组成以及在汽车上的作用，对空气供给系，燃油供给系，电子控制系的组成和各部件的作用等。

关键词：电喷发动机电控燃油喷射系统构造
JieDa passenger vehicle blow system
Abstract：
On the modern automobile, the carburetor vehicle type tended to the elimination, the electrically controlled Electronic Fuel Injection installment superior obtained because of its performance popularized day by day. The electron blows the equipment to be allowed automatically to guarantee the engine throughout works in the optimum condition, cause sit maximum limit to save gas and oil in under the output certain power condition with the purification air. The electrically controlled engine Electronic Fuel Injection system can adapt now the society well to the automobile operation requirements, also reduces discharges, reduces the oil consumption, enhances the output and the improvement driving performance. The electrically controlled engine Electronic Fuel Injection system into modern gasoline engine mainstream, and has gradually substituted for the carburetor type engine. this paper discusses the development of electronic fuel injection system, advantages and disadvantages, the history of the main parts in the car and the effect of air supply, fuel supply, electronic control components and parts .
Key words: EFI engine Electronic Control Fuel Injection System Construction
目录
1电控燃油系统概述 .................................................. - 1 -
1.1.1 电控汽油喷射系统的发展历程 ................................ - 1 - 1.1.2 电控汽油喷射系统的功用 ..................................... - 2 - 1.1.3 电控汽油喷射系统的分类 .................................... - 5 -
2.1 电控燃油喷射系统的基本组成及其功能............................. - 12 -
2.1.1 进气系统 ................................................. - 12 - 2.1.2 燃油系统 ................................................. - 12 - 2.1.3 电子控制系统 ............................................. - 13 -
2.2 电控汽油喷射系统的工作原理..................................... - 14 -
2.2.1 D型EFI系统.............................................. - 16 - 2.2.2 L型EFI系统.............................................. - 17 - 2.2.3 燃油喷射控制 ............................................. - 18 -
3 捷达轿车电控燃油喷射系统......................................... - 23 -
3.1.1捷达轿车电控汽油喷射系统组成 (23)
3.2捷达轿车燃油供给系统中各组件的构成及功能 (26)
3.2.2电动燃油泵 (27)
3.2.3燃油滤清器 (28)
3.2.4燃油分配管 (29)
3.2.5油压调节器................................................... - 29 -
3.2.6 喷油器 ...................................................... - 30 -结论 (35)
致谢 (36)
参考文献 (37)
序言
随着世界社会经济的飞速发展，世界各国工程机械、运输车辆等数量的迅速增增加，随之而来的是环境问题的恶化和能源的急剧减少，如何减少汽车尾气排放，以及对油耗的降低是目前的主要问题，电控燃油喷射系统的产生使这一问题得到了相应的缓解。

随着我国对化油器车辆的明令禁止，电控燃油喷射系统技术得到了更大的推广，也广受汽车消费者的普遍欢迎，汽车尾气排放的多少，油耗的高低，也是影响消费者购车的主要因素。

所以对电控燃油喷射系统的了解和研究也是一种趋势。

汽车电子控制的发展趋势还将是微电脑化及智能化的整车集中控制,21 世纪的电控燃油喷射系统不再是一个独立的系统,它只是发动机管理系统或整车控制系统的一部分,必然与其它控制系统相互联系,并且通过车内局部网(CAN)互通信息,还具有在线故障自诊断(OBD)功能。

电控燃油喷射系统也将朝着微集成电路模块化智能型控制方向发展,同时,未来还将研制适应发动机机舱工作环境的具有强抗干扰能力的电子元件,这样既能充分利用机舱内空间,又能使发动机管理系统的结构简化。

本文以捷达轿车为例，简要的介绍了电子技术在汽车技术上的发展过程和今后的发展趋势，以及对目前较为普及的汽车电控燃油喷射系统相关知识作了简要说明，并且较为细致的讲述了捷达轿车发动机的总体情况，重点介绍了燃油喷射系统的组成和工作原理。

1电控燃油系统概述
1.1.1 电控汽油喷射系统的发展历程
1934年德国研制成功第一架装用汽油喷射发动机的军用战斗机。

第二世界大战后期，美国开始采用机械式喷射泵向气缸内直接喷射汽油的供油方式。

1952年，曾用于二战德军飞机的机械式汽油喷射技术被应用于轿车，德国戴姆乐-奔驰(Daimler-Benz)300L型赛车装用了德国博世(Bosch)公司生产的第一台机械式汽油喷射装置。

它采用气动式混合气调节器控制空燃比，向气缸直接喷射。

1957年，美国本迪克斯(Bendix)公司的电子控制汽油喷射系统问世，并首次装于克莱斯勒(Chrysler)豪华型轿车和赛车上。

由于汽油喷射系统比起化油器来，计量更精确、雾化燃油更精细、控制发动机工作更为灵敏，因此，在经济性、排放性、动力性上表现出明显的优势。

人们的注意力越来越集中在汽油喷射系统上。

1967年，德国博世公司研制成功K-Jetronic机械式汽油喷射系统，并进而成功开发增加了电子控制系统的KE-Jetronic机电结合式汽油喷射系统，使该技术得到了进一步的发展。

1967年，德国博世公司率先开发出一套D-Jetronic全电子汽油喷射系统并应用于汽车上，于20世纪70年代首次批量生产，在当时率先达到了美国加利福尼亚州废气排放法规的要求，开创了汽油喷射系统的电子控制的新时代。

D型喷射系统在汽车发动机工况发生急剧变化时，控制效果并不理想。

1973年，在D型汽油喷射系统的基础上，博世公司开发了质量流量控制的L-Jetronic型电控汽油喷射系统。

之后，L型电控汽油喷射系统又进一步发展成为LH-Jetronic系统，后者既可精确测量进气质量，补偿大气压力，又可降低温度变化的影响，而且进气阻力进一步减小，使响应速度更快，性能更加卓越。

1979年，德国博世公司开始生产集电子点火和电控汽油喷射于一体的Motronic数字式发动机综合控制系统，它能对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环等方面进行综合控制。

为了降低汽油喷射系统的价格，从而进一步推广电控汽油喷射系统，1980年，美国通用(GM)公司首先研制成功一种结构简单价格低廉的节流阀体喷射(TBI)系统，它开创了数字式计算机发动机控制的新时代。

TBI系统是一种低压燃油喷射系统，它控制精确，结构简单，是一种成本效益较好的供油装置。

随着排放法规的不断完善，使这种物美价廉的系统大有完全取代传统式化油器的趋势。

1983年，德国博世公司也推出了自己的单点汽油喷射系统,即Mono-Jetronic系统。

1.1.2电控汽油喷射系统的功用
现代汽车发动机电子控制燃油喷射系统EFI（Electronic Fuel Injection）简称电控燃油喷射系统，它的主要功能是控制汽油喷射、电子点火、怠速、排放、进气增压、发电机负荷、巡航、警告指示、自我诊断与报警、安全保险、备用功能。

1．电子汽油喷射（EFI）控制
1）喷油量控制
电子控制单元（ECU）把发动机的转速和负荷信号作为主要控制信号，以确定喷油脉冲宽度（即基本喷油量），并根据其他信号加以修正，如冷却液温度信号等，最后确定总喷油量。

2）喷油正时控制
当发动机采用多点顺序燃油喷射系统时，ECU除了控制喷油量以外，还要根据发动机的各缸点火顺序，将喷油时间控制在最佳时刻，以使汽油充分燃烧。

3）断油控制
减速断油控制：汽车在正常行驶中，驾驶员突然放松加速踏板时，ECU将自动切断燃油喷射控制电路，使燃油喷射中断，目的是降低减速时HC和CO的排放量，而当发动机转速下降至临界转速时，又能自动恢复供油。

4）燃油泵控制
当打开点火开关后，ECU将使燃油泵工作2~3S，用于建立必需的油压。

若此时发动机不起动，ECU将会切断电动燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。

在发动机起动和运转过程中，ECU控制燃油泵保持正常运转。

2．电子点火（ESA）控制
1）点火提前角的控制
在ECU的存储器中存储着发动机在各种工况下最理想的点火提前角。

发动机运转时，ECU根据发动机的转速和负荷信号确定基本点火提前角，并根据其他信号进行修正，最后确定点火提前角。

然后，向电子点火控制器输出点火信号，以控制点火系统的工作。

2）通电时间（闭合角）与恒流控制
点火线圈初级电路在断开时需要保证足够大的断开电流，以使次级线圈产生足够高的次级电压。

与此同时，为防止通电时间过长而使点火线圈过热损坏，ECU根据蓄电池电压及发动机转速信号等，控制点火线圈初级电路的通电时间。

在现代汽车高能点火系统电路中，还增加了恒流控制电路，使初级电流在极短时间内迅速增长到额定值，减少转速对次级电压的影响，改善点火特性。

3）爆震控制
当ECU接收到爆震传感器输入的电信号后，ECU对该信号进行处理并判断是否即将产生爆震，当检测到爆震信号后，ECU立即推迟发动机点火提前角，采用反馈控制方式避免爆震产生。

3．怠速控制（ISC）
发动机在汽车制动、空调压缩机工作、变速器挂入档位，或发动机负荷加大等不同的怠速工况下，由ECU控制怠速控制阀，使发动机处在最佳怠速稳定转速下运转。

4．排放控制
1）废气再循环(EGR)控制
当发动机的废气排放温度达到一定值时，ECU根据发动机的转速和负荷，控制EGR 阀的开启动作，使一定数量的废气进行再循环燃烧，以降低排气中NOx的排放量。

2）开环与闭环控制
在装有氧传感器及三元催化转化器的发动机中，ECU根据发动机的工况及氧传感器反馈的空燃比信号，确定开环控制或闭环控制。

3）二次空气喷射控制
ECU根据发动机的工作温度，控制新鲜空气喷入排气歧管或三元催化转化器，用以减少排气造成的污染。

4）活性炭罐清污电磁阀控制
ECU根据发动机的工作温度、转速和负荷转速信号，控制活性炭罐清污电磁阀的开启工作，将活性炭吸附的汽油蒸汽吸入进气管，进入发动机燃烧，降低蒸发排放。

5．进气增压控制
1）进气谐波增压控制
ECU根据转速传感器检测到的发动机转速信号，控制进气增压控制阀的开闭，改变进气管的有效长度，实现中低转速区和高转速区的进气谐波增压，提高发动机的充气效率。

2）涡轮增压控制
ECU根据进气压力传感器检测到的进气压力信号控制废气增压器的废气放气阀或可变喷嘴环，以获得增压压力。

6．发电机控制
ECU根据发电机输出电压的变化，调节发电机的励磁电流，使发电机输出的电压保持稳定。

7．巡航控制
汽车在正常行驶时，ECU可以通过巡航控制系统根据行驶阻力的变化，自动增减节气门开度，不需要驾驶员操纵加速踏板，就能使汽车处于定速巡航行驶状态，车速保持
一定。

8．警告指示
ECU控制各种指示仪表和警告装置，显示有关控制装置的工作状态，当控制装置出现异常情况时会及时发出警告信号，如氧传器失效、催化转化器过热等。

9．自我诊断与报警
当电子控制系统出现故障时，ECU会点亮仪表盘上的“发动机检查（CHECK ENGINE SOON）”指示灯，提醒驾驶员，发动机已出现故障，应立即停车检查修理。

ECU将故障以代码的形式存储在ECU的存储器中，维修人员通过故障诊断插座。

使用专用故障诊断仪或以跨接导线的方法调出故障信息，供维修人员进行分析。

10．安全保险与备用功能
当ECU检测到电控系统出现故障时，会自动按照ECU预先设定的数值，使发动机保持运转，但发动机的性能有所下降，以便尽快送到维修站检修。

当ECU本身发生故障时，会自动启用备用系统，使发动机进入跛行（Limp_home）状态，以便能有所下降，以便尽快送到维修站检修。

1.1.3 电控汽油喷射系统的分类
电喷系统发展至今，已有多种类型。

根据其结构特点分为以下几种类型。

按系统控制模式分类
在发动机电喷控制系统中，按系统控制模式可分为开环控制和闭环控制两种类型。

a．开环控制
就是把根据试验确定的发动机各种运行工况所对应的最佳供油量的数据事先存入计算机中，发动机在实际运行过程中，主要根据各个传感器的输入信号，判断发动机所处的运行工况，再找出最佳供油量，并发出控制信号。

b．闭环控制
闭环控制系统又称为反馈控制系统，其特点是加入了反馈传感器，输出反馈信号，反馈给控制器，以随时修正控制信号。

闭环控制系统在排气管上加装了氧传感器，可根据排气管中氧含量的变化，测出发动机燃烧室内混合气的空燃比值，并把它输入计算机中再与设定的目标空燃比值进行比较，将偏差信号经功率放大器放大后再驱动电磁喷油器喷油，使空燃比保持在设定的目
标值附近。

因此，闭环控制可达到较高的空燃比控制精度，并可消除因产品差异和磨损等引起的性能变化对空燃比的影响，工作稳定性好，抗干扰能力强。

采用闭环控制的燃油喷射系统后，可保证发动机在理论空燃比(14.7)附近很窄的范围内运行，使三元催化转换装置对排气的净化处理达到最佳效果。

但是，由于发动机某些特殊运行工况(如启动、暖机、加速、怠速、满负荷等)需要控制系统提供较浓的混合气来保证发动机的各种性能，所以在现代汽车发动机电子控制系统中，通常采用开环与闭环相结合的控制方式。

2) 按喷油实现的方式分类
在发动机电子控制系统中，按喷油实现的方式进行分类，可分为机械式、机电混合式和电子控制式三种燃油喷射系统。

a.机械式燃油喷射系统(K系统)如图1-1
b.机电混合式燃油喷射系统(KE 系统)如图1-2
由于前两种系统在现在汽车中不在使用，故不做介绍。

c．电子控制式燃油喷射系统如图1-3
燃油的计量通过电控单元和电磁喷油器来实现。

该系统采用了全电子控制方式，即电子控制单元通过各种传感器来检测发动机运行参数(包括发动机的进气量、转速、负荷、温度、排气中的氧含量等)的变化，再由ECU 根据输入信号和数学模型来确定所需的燃油喷射量，并通过控制喷油器的开启时间来控制喷入气缸内的每循环喷油量，进而达到对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制的目的。

电子控制式燃油喷射系统在发动机各种工况下均能精确计量所需的燃油喷射量，且稳定性好，能实现发动机的优化设计和优化控制。

因此，它在汽油喷射系统中被广泛应用。

图1-1 K型机械式汽油喷射系统结构示意图
1—燃油箱；2—电动燃油泵；3—蓄能器；4—燃油滤清器；5—混合气调节器；5a—燃油分配器；
5b—空气流量传感板；5c—压力调节阀；6—暖机调节器；7—节气门；8—怠速调节螺钉；
9—冷启动阀；10—总进气管；11—喷油器；12—温度时间开关；13—辅助空气阀。

图1-2 KE型机械式汽油喷射系统结构示意图
1—燃油箱；2—电动燃油泵；3—蓄压器；4—燃油滤清器；5—电-液压力调节器；6—燃油量分配器；
7—燃油压力调节器；8—电位计；9—空气流量计；10—节气门开关；11—冷启动阀；
12—温度时间开关；13—喷油器；14—水温传感器；15—控制器(微机)；16—补充空气滑阀。

图1-3 L-Jetronic总体结构示意图
1—燃油箱；2—电动燃油泵；3—燃油滤清器；4—燃油压力调节器；5—喷油器；6—冷启动阀；7—电子控制器；8—空气流量计；9—温度时间开关；10—冷却液温度传感器；11—发动机转速信号；12—节气门开关；13—补充空气滑阀；14—怠速调节螺钉；15—混合气调节螺钉；16—氧传感器。

3) 按喷油器数目分类
在发动机燃油喷射控制系统中，按喷油器数目进行分类，又可分为单点喷射(Single-Point Injection，SPI)和多点喷射(Multi-Point Injection，MPI)两种形式。

单点喷射与多点喷射的区别如图1-4所示。

（a）(b)
图1-4 单点喷射(a)与多点喷射(b)
a．单点喷射(SPI)
单点喷射在现在汽车中以很少使用，故不做介绍。

b．多点喷射(MPI)
多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只喷油器，由电控单元(ECU)控制顺序地进行分缸单独喷射或分组喷射，汽油直接喷射到各缸的进气门前方，再与空气一起进入气缸形成混合气。

多点喷射又称为多气门口喷射(MPI)或顺序燃油喷射(SFI)，或单独燃油喷射(IFI)。

显然，多点燃油喷射避免了进气重叠，使得燃油分配均匀性较好，从而提高了发动机的综合性能。

同时，由于它的控制更为精确，使发动机无论处于何种状态，其过渡过程的响应及燃油经济性都是最佳的。

但是，多点喷射系统结构复杂，成本高，故障源也较多。

从发展趋势看，由于电子技术日益成熟，法规的日益严格，多点喷射系统由于其性能卓越而将占主导地位。

目前，多点喷射系统不仅为高级轿车和赛车所采用，而且一些普通车辆也开始采用。

由于多点喷射系统是直接向进气门前方喷射，因此，多点喷射属于在气流的后段将燃油喷入气流，属于后段喷射。

4) 按喷油器的喷射方式分类
在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射方式可分为连续喷射和间歇喷射两种形式
a．连续喷射
喷油器稳定连续地喷油，其流量正比于进入气缸的空气量，故又称为稳定喷射。

在连续喷射系统中，汽油被连续不断地喷入进气歧管内，并在进气管内蒸发后形成可燃混合气，再被吸入气缸内。

由于连续喷射系统不必考虑发动机的工作时序，故控制系统结构较为简单。

德国博世公司的K系统和KE系统均采用了连续喷射方式。

b．间歇喷射
又称为脉冲喷射或同步喷射。

其特点是喷油频率与发动机转速同步，且喷油量只取决于喷油器的开启时间(喷油脉冲宽度)。

因此，ECU可根据各种传感器所获得的发动机运行参数动态变化的情况，精确计量发动机所需喷油量，再通过控制喷油脉冲宽度来控制发动机各种工况下的可燃混合气的空燃比。

由于间歇喷射方式的控制精度较高，故被现代发动机集中控制系统广泛采用。

如图1-5所示，间歇喷射又可细分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种形式。

(a) 同时喷射 (b) 顺序喷射 (c) 分组喷射
图1-5 间歇喷射三种形式
①同时喷射是指发动机在运行期间，各缸喷油器同时开启、同时关闭。

②分组喷射是将喷油器按发动机每工作循环分成若干组交替进行喷射。

③顺序喷射则是指喷油器按发动机各缸的工作顺序依次进行喷射。

顺序喷射是缸内喷射和进气管喷射都可采用的喷射方式。

相比而言，由于顺序喷射方式可在最佳喷油情况下，定时向各缸喷射所需的喷油量，故有利于改善发动机的燃油经济性。

但要求系统能对待喷油的气缸进行识别，同时要求喷油器驱动回路与气缸的数目相同，其电路较复杂，多在高档轿车发动机控制系统中采用。

5) 按喷油器的喷射部位分类
在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷射部位进行分类，又可分为缸内喷射和缸外喷射两种形式。

a．缸内喷射
它是将喷油器安装于缸盖上直接向缸内喷油，因此需要较高的喷油压力(3到12MPa)。

由于喷油压力较高，故对供油系统的要求较高，成本也相应较高。

同时由于要求喷出的汽油能分布到整个燃烧室，故缸内喷油器的布置及气流组织方向比较复杂，同时发动机设计时需保留喷油器的安装位置，使发动机的结构设计受到限制，在过去的机械式汽油喷射系统中，尚有这一类型的例子，但现在已经不使用了。

b．缸外喷射
它是指在进气歧管内喷射或进气门前喷射。

在该方式中，喷油器被安装于进气歧管内或进气门附近，故汽油在进气过程中被喷射后与空气混合形成可燃混合气再进入气缸内。

理论上，喷射时刻设计在各缸排气行程上止点前70°左右为佳。

喷射方式可以是连续喷射或间歇喷射。

相比而言，由于缸外喷射方式汽油的喷油压力(0.1到0.5MPa)不高，且结构简单，
成本较低，故目前应用较为广泛。

6) 按空气量的检测方式分类
在发动机电子控制系统中，根据空气进气量的检测方式，可分为直接检测方式和间接检测方式两种。

直接检测方式称为质量-流量方式(如K型、KE型、L型、LH型等)，间接检测方式又可分为速度-密度方式(如 D 型)和节气门-速度方式。

由于空气在进气管内的压力波动，故该方法的测量精度稍差。

L型EFI系统是用空气流量计直接测量发动机吸入的空气量，其测量的准确程度高于D型，故可更精确地控制空燃比。

常用的空气流量计有以下几种：
（1) 叶片式空气流量计(测量体积流量)图1-3或称为翼板式空气流量计；
图1-6 叶片式放前面电控汽油机燃油喷射系统
(2) 卡门旋涡式空气流量计(测量体积流量)；
(3) 热线式空气流量计(测量质量流量)；
(4) 热膜式空气流量计(测量质量流量)。

热线式电控汽油机燃油喷射系统可以直接测量进入气缸内空气的质量，将该空气的质量转换成电信号，输送给ECU，由ECU根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量，以控制最佳空燃比。

D、L型系统均采用多点间歇脉冲喷射方式，配用这两种系统的发动机可获得良好的综合性能，目前，在汽油发动机上得到广泛应用。

2 电控燃油喷射系统的结构组成及工作原理
2.1 电控燃油喷射系统的基本组成及其功能
电控汽油喷射系统尽管类型不少，品种繁多，但它们都具有相同的控制原则：即以电控单元(ECU)为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器、怠速空气调整器等为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分和点火时刻。

相同的控制原则决定了各类电控汽油喷射系统具有相同的组成和类似的结构。

电控汽油喷射系统大致可分为进气系统、燃油系统和电子控制系统三个部分。

2.1.1 进气系统
进气系统，又称空气供给系统，其功能是提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量，如图2-1所示(以L型系统为例)。

空气经空气过滤器过滤后，由空气流量计(在D-Jetronic系统中为进气歧管绝对压力传感器)计量，通过节气门体进入进气总管，再分配到各进气歧管。

在进气歧管内，从喷油器喷出的燃油与空气混合后被吸入气缸内燃烧。

一般行驶时，空气的流量由进气系统中的节气门来控制。

踩下加速踏板时，节气门打开，进入的空气量多。

怠速时，节气门关闭，空气由旁通气道通过。

怠速转速的控制是由怠速调整螺钉和怠速空气调整器调整流经旁通气道的空气量来实现的。

怠速空气调整器一般由电控单元(ECU)控制，在气温较低发动机暖机时，怠速空气调整器的通路打开，以供给暖机时必须给进气歧管的空气量，此时发动机转速较正常怠速高，称为快怠速。

随着发动机冷却水温升高，怠速空气调整器使旁通气道开度逐渐减小，旁通空气量亦逐渐减小，发动机转速逐渐降低至正常怠速。

2.1.2 燃油系统
燃油供给系统的功能是向发动机精确提供各种工况下所需要的燃油量。

燃油系统一般由油箱、电动燃油泵、过滤器、燃油脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器、冷启动喷油器及供油总管等组成，如图2-2所示。