第一章 汽油发动机管理系统

３）喷油器
喷油器是电磁式的，在多点喷油系统中喷油器通过绝缘 垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上，并用输油管将 其固定，如下图：
多点喷油器的结构和安装位置
３）喷油器
（１）喷油器的工作原理
喷油器不工作时，针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住；当Ｅ ＣＵ的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈和电源回路接通时，针阀 才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位 置往上升，燃油从喷油器头部喷出。
３）喷油器
（３）喷油器的流量特性 喷油器的流量特性可用两种方法表示：一种为稳态
流量特性，另一种为动态流量特性。 稳态流量特性是指针阀保持在最大升程位置时在一
定的喷油压力下单位时间内喷出的油量，它与针阀在 最大升程位置时喷口的等效通路面积和喷孔内外的压 差有关；
动态流量特性是指喷油器每次喷出的油量和喷油脉 宽的关系。
无论发动转速和负荷怎样变化，都能连续地、精确地供应合适空燃比的混 合气。特别是采用燃油的闭环控制，对排放控制非常有利，也可改善燃油经 济性。
1.1.2 电控汽油喷射系统的特点
（３）加速性能好 由于喷油器装在进气门附近，汽油又以一定的喷油压力从喷油器喷出，形成雾状，极易
与空气混合，使送至气缸的混合气的空燃比能及时地随节气门开度变化而立即改变。 （４）良好的起动性能和减速减油或断油
因此发动机管理系统采用综合点火和喷油控制，以确保发动 机在所有工况下都处于最佳工作状态。
现有的发动机管理系统还包含：怠速控制、进气管长度控制、 增压压力控制和故障诊断等系统。综合控制不仅可使性能优化， 还可使系统的结构简化。
１ 汽油发动机管理系统
１.１ １.２ １.３ １.４ １.５
电控汽油喷射系统 电子点火控制 怠速控制 排气再循环 发动机管理系统新发展的技术
１）燃油泵
（１）涡轮泵 由一个或两个叶轮、外壳和泵盖组成。当电机
转动时，带动叶轮一起旋转，叶轮外缘上的叶板 把燃油从入口压向出口，油泵内的电机是用燃油 进行冷却和润滑的，因此油箱内油面一定不能低 于滤网的高度，以免烧毁电机。
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１）燃油泵
（２）卸压阀 当油泵出口压力超过某一值（例如丰田公司的燃
油泵为0.35～0.5MPa），卸压阀打开，泄出的燃油 返回油箱，以防止油路堵塞时油压过高，输油管路 泄漏或胀裂，提高了车辆的安全性。
１.１ 电控汽油喷射系统
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 1.1.5
概述 电控汽油喷射系统的特点 ＥＦＩ系统的分类 ＥＦＩ系统的组成 空燃比控制策略和控制方法
1.1.1 概述
混合气的空燃比对发动机的排放性能、动力性和经济 性有很大影响。
电控汽油喷射（EFI）系统利用各种传感器检测发动机 和汽车的各种状态，经微机的判断、计算，确定喷油脉宽、 点火正时等参数。在闭环控制系统中采用氧传感器反馈控 制，可使空燃比的控制在14.7附近。在汽车运行的各种条 件下空燃比均可得到适当的修正，使发动机在各种工况下 均能得到最佳的空燃比。
① 喷油系统能提供正确的混合气空燃比的控制； ② 确保所有发动机的运行工况正确和精确的点火定时； ③ 能够检测和控制大量的其他参数，例如，怠速转速、排气再循环、空调的运转 和燃油蒸发排放物，以确保在所有环境下有相当好的性能。
１ 汽油发动机管理系统
控制点火的传感器信息和信号与控制燃油的有非常多的相同 之处。当将发动机燃油经济性、排放性能一起考虑时，点火时刻 和喷油量是相互影响的。
绝大多数EFI发动机都是通过检测冷却液温度、起动转速、起动经历次数和时间等因素 来确定起动时混合气的浓度，因而可以精确地控制空燃比，改善了起动性能。当急速关闭 节气门而发动机转速超过预定转速时，喷油就会自动停止，使排气中碳氢化合物含量减少， 从而也改善了燃油经济性。在缓慢减速时，ECU也会及时地减少喷油量。 （５）充气效率高
安装在进气歧管内，在进气门附近。 ②单点喷射（SPI）：几个气缸共享一个喷油器，单点喷
射系统因喷油器装在节气门体上，因而有的国家又称 其为节气门体喷射（TBI）。
1.1.3 ＥＦＩ系统的分类
２ 按喷油地点分 ①缸内喷射：在压缩行程开始前或刚开始时将燃油喷入
气缸内，用于稀燃汽油机。 ②喷在节气门上方：喷油器在节气门上方，用于单点喷
最重要的传感器是决定发动机主要工况的负荷传感器和转速传感 器，其次为水温、空气温度传感器和节气门位置传感器，还有在闭环 控制系统中控制空燃比的氧传感器等。
３ 控制系统
控制系统一般由传感器、ECU和执行器三 部分组成。
１）传感器 ２）电子控制单元（ ECU） ３）执行器
３ 控制系统
１）传感器 （１）负荷传感器 （２）转速传感器和曲轴位置传感器 （３）温度传感器 （４）氧传感器
本信号之一。 目前最常用的是热线式空气流量计，其工作原理是把通电加热的
为了避免寒冷气候条件下节气门体结冰 影响节气门开启，有的发动机设计时考虑 了使冷却液流经节气门体。
１ 进气系统
（２）进气总管和进气歧管 在多点喷射发动机中，为了消除进气脉动和改善
各缸分配均匀性，进气总管的形状和容积都需进行 专门的设计，每个气缸都有单独的进气歧管。
大多数发动机进气总管和进气歧管是做成整体的。
１）燃油泵
（３）残留压力单向阀 当燃油泵停止工作时，残留压力单向阀关闭，
油路变成一个封闭体系，在压力调节器弹簧作 用下使油路保持一定的残留压力，避免高温时 产生“气阻”和便于再次起动。
１）燃油泵
（４）燃油泵的控制 ①发动机转速信号控制燃油泵开关：为了安全，EFI发动机
中，只有当发动机运转时，燃油泵才工作。即使点火开关接通， 发动机没有转动，油泵也不工作或燃油泵转动几秒后停止转动。
②油泵转速的控制：发动机高速大负荷运行时需要供油量 大，燃油泵应高速运转，以提供较大的泵油量，即油泵控制继 电器的触点Ａ闭合。当发动机低速小负荷运行时，触点Ｂ闭合， 因电路中串有电阻器，使燃油泵工作转速变低，以减少泵的磨 损和不必要的能源消耗。
１）燃油泵
（４）燃油泵的控制
燃油泵转速控制电路原理图
２）燃油压力调节器
２ 供油系统
电动燃油泵将燃油从油箱内泵出，经燃油滤清器进入喷油 器。在多点喷射系统中喷油压力在0.2～0.55MPa范围内；单 点喷射系统中喷油压力为0.07～0.12MPa。多余的燃油经压力 调节器流回油箱。喷油量由喷油器通电时间的长短来控制。 １）燃油泵 ２）燃油压力调节器 ３）喷油器
２ 供油系统
燃油压力调节器的功能是调节喷 油压力。喷油器喷出的油量是用改变 喷油信号持续时间来进行控制的。
由于进气歧管内真空度是随发动机 工况而变化的，即使喷油信号的持续 时间和喷油压力保持不变，工况变化 时，喷油量也会发生少量的变化。为 了得到精确的喷油量，必须使油压Ａ 和进气歧管真空度Ｂ的总和保持不变， 如图所示。
汽油以一定的压力从喷油器喷出，燃油的雾化良好，可与空气充分地混合，不需要喉管， 因而进气通道截面增大，提高了充气效率。
1.1.3 ＥＦＩ系统的分类
１ 按喷油器数量分 ２ 按喷油地点分 ３ 按进气量检测方法来分 ４ 按控制方式分
1.1.3 ＥＦＩ系统的分类
１ 按喷油器数量分 ①多点喷射（MPI）：每个气缸有一个喷油器，喷油器
化，在喷油器中引入了空气； Ｆ型喷油器：新近推出的喷油器，它体积小、重量
轻、制造容易，没有外部泄露，改善了动态范围的 雾化状态，也降低了成本。
３）喷油器
（２）喷油器的形式
② 按喷油器的电阻值区分 有低阻和高阻喷油器两种。低阻喷油器阻值约为2～ 3Ω；高阻喷 油器阻值约为13～16Ω。 ③ 按供油方式区分 有顶部供油和底部（或侧部）供油两种。顶部供油从喷油器顶部给 油；底部（或侧部）供油的喷油器从底部或侧部给油，这样可降低发 动机的高度，并有利于喷油器头部的冷却。 ④ 按喷油器的驱动方法区分 喷油器的驱动方法有电压控制和电流控制两种方法，前者适用于串 有螺管形电阻的低阻喷油器和高阻喷油器，后者只适用于低阻喷油器。
1.1.3 ＥＦＩ系统的分类
４ 按控制方式分 ①开环控制：开环控制
如右上图。 ②闭环控制：闭环控制
如右下图。
1.1.4 ＥＦＩ系统的组成
EFI系统由进气系统、供油系统、控制系统和故 障诊断系统组成。
１ 进气系统 ２ 供油系统 ３ 控制系统
１ 进气系统
进气系统为发动机可燃混合气的形 成提供必需的空气量。
1.1.2 电控汽油喷射系统的特点
EFI系统具有以下特点： （１）混合气的各缸分配均匀性好
在多点喷射系统中，由于每一个气缸都有一个喷油器，其喷油量是由ECU 根据发动机转速、负荷以及其他状态的变化进行精确地控制，故能使燃油均 匀地分配给各气缸；另一方面，可燃混合气的空燃比的改变只需控制喷油器 开启的时间，因而能很容易地满足各种工况的要求。这对发动机有害排放物 的控制和燃油经济性的改善都是非常有利的。 （２）在任何工况下都能获得精确空燃比的混合气
１）传感器
（１）负荷传感器 负荷传感器又分为直接测量空气流量的空气流量传
感器、采用速度密度法间接测量空气流量的进气歧管 绝对压力传感器和节气门位置传感器三种类型。
① 空气流量传感器 ② 进气歧管绝对压力传感器 ③ 节气门位置传感器
１）传感器
（１）负荷传感器 ① 空气流量传感器 用来将吸入的空气量转换成电信号送给ECU，是决定喷油量的基
供油系统简图
２ 供油系统
１）燃油泵 驱动油泵的电机和泵体做成一体，装在壳体内。工作时泵
内充满燃油，故也称为湿式泵。目前大部分油泵都装在油箱内。 燃油泵采用涡轮泵，使油路内油压波动小。由于它安装在
油箱内，所以噪声小。这种油泵由电机、涡轮泵、单向阀、卸 压阀及滤网等组成。 （１）涡轮泵 （２）卸压阀 （３）残留压力单向阀 （４）燃油泵的控制
第一章 汽油发动机管理系统
１ 汽油发动机管理系统
今天的汽车发动机必须在所有行驶工况下提供低的排放污染、良好的燃油经济性 和极好的驱动性能。
机械设计方面做了许多工作，例如，燃烧室的形状、火花塞的位置、进气门的数目 等。但精确地控制空燃比和点火定时是获得发动机的最大功率和效率、减少有害排放 物方面目标的关键。对于现代的发动机，必须使用简单的机械控制系统和电子发动机 管理系统相结合的方法。这样的系统包含基于微处理器的电子控制单元（ECU）以及 大量的电子和电磁传感器和执行器，应具有以下功能：
射系统。 ③喷在进气门前：喷油器装在进气歧管上，用于多点喷
射系统。
1.1.3 ＥＦＩ系统的分类
３ 按进气量检测方法来分 ①速度密度法：通过测量进气歧管内的真空度和温度，
计算每循环吸入的空气量。由于空气在进气管内有压 力波动，因此测量精度受到一定的影响。 ②质量流量法：用空气流量计直接测量单位时间吸入进 气歧管的空气量，再根据转速算出每循环吸气量。这 种测量方法比速度密度法准确，因而可更精确地控制 混合气的空燃比。
３）喷油器
（２）喷油器的形式 ① 按喷油器的结构区分； ② 按喷油器的电阻值区分； ③ 按供油方式区分； ④ 按喷油器的驱动方法区分。
３）喷油器
（２）喷油器的形式 ① 按喷油器的结构区分
轴针式喷油器：轴针型喷口的喷油器不易堵塞； 孔式喷油器：孔型喷口的喷油器喷出的燃油雾化好，
孔型喷口一般为１～２个孔； 喷油器中引入空气：有的喷油器为了改善燃油的雾
空气经空气滤清器、空气流量传感器 （只在质量流量法的EFI发动机中采 用）、节气门、进气总管、进气歧管 进入发动机。
１ 进气系统
节气门装在节气门体上，控制进入气缸 的空气量。当发动机处于怠速时，大多数 EFI发动机节气门全闭，由怠速控制阀控制 发动机的进气量。 （１）节气门体
节气门体包括发动机正常运行工况下控 制进气量的节气门和怠速运行时少量空气 通过旁通通道的怠速控制装置。节气门位 置传感器装在节气门轴上，用来检测节气 门开启的角度。
３ 控制系统
控制系统一般由传感器、ECU和执行器三部分组成，如 下图所示。
３ 控制系统
发动机控制系统，除了控制喷油、点火、怠速外，还控制增压压 力、配气相位、进气管长度和故障诊断等多种参数。它的特点是输入 传感器的种类多、执行器的种类多、在汽车控制系统中最为复杂。
传感器是感知信息的部件，负责向ＥＣＵ提供发动机的工作情况 和汽车运行状况；执行器是负责执行ＥＣＵ发出的各项指令，是指令 的完成者。