第一章 發動機電控汽油噴射系統的結構與維修第一節 電控汽油噴射系統的結構一 電控汽油噴射系統的組成圖1-1所示為常見電控汽油噴射系統在汽車上的安裝情況及零件分配圖，圖1-2所示為電控汽油噴射系統的操作原理圖。圖1-1 電控汽油噴射系統在汽車上的安裝情況及零件分配圖1-噴油器 2-燃油壓力調節器 3-輔助空氣閥 4-汽油濾清器 5-溫度時間開關 6-水溫傳感器 7-冷起動噴油器 8-空氣流量計 9-節氣門室 10-進行溫度傳感器 11-節氣門位置傳感器 12-電控單元 13-降壓電阻 14-電動汽油泵 15-汽油緩沖器圖1-2 電控汽油噴射系統操作原理圖1-油箱 2-汽油濾清器 3-電動汽油泵 4-輔助空氣閥 5-汽油緩沖器 6-燃油壓力調節器 7-冷起動噴油器 8-水溫傳感器 7-冷起動噴油器 8-水溫傳感器 9-噴油器 10-溫度時間開關 11-節氣門位置傳感器 12-怠速調整螺釘 13-空氣流量計 14-進氣溫度傳感器 15-旁通氣道調整螺釘 16-空氣濾清器 17-電控單元 18-點火線圈 19-點火開關 20-EFI繼電器 21-電動汽油泵繼電器按其控制原理完成方式來看，電控汽油噴射系統由電控單元（ECU）、傳感器和執行器三個部分組成，如圖1-3所示。執行器Z執行器Y執行器X傳感器C傳感器AECU傳感器B圖1-3 電控汽油噴射系統的組成電控汽油噴射系統均有一個電控單元（ECU），它是系統的核心控制元件。ECU一方面接收來自傳感器的信號；另一方面完成對信息的處理工作，同時發出相應的控制指令來控制執行元件的正確動作。ECU接收的信息主要有發動機轉速、空氣流量、節氣門位置、進氣溫度、冷卻液溫度、曲軸位置、負荷和氧傳感器信息等。傳感器是電控汽油噴射系統的“觸角”，是感知信息的部件，它負責向電控單元提供汽車的運行狀況和發動機的工況。傳感器主要有空氣流量傳感器（空氣流量計）、節氣門位置傳感器（節氣門開關）、氧傳感器（測定空燃比）、爆震傳感器、曲軸轉角傳感器、發動機轉速傳感器及各種溫度傳感器等。執行器負責執行電控單元發出的各項指令，執行器主要有噴油器、怠速步進電動機、電動汽油泵、繼電器和點火線圈等。從部件的功能來講，電控汽油噴射系統一般由進氣系統、燃油供給系統和電子控制系統三個子系統組成。在點火與燃油噴射相結合的電控汽油噴射系統中還包含有一個點火子系統。進氣系統的功用是根據發動機的工況提供適量的空氣，并根據電控單元的指令完成空氣量的調節。進氣系統主要由空氣流量計或進氣歧管絕對壓力傳感器、進行溫度傳感器、節氣門位置傳感器、進氣歧管、輔助空氣閥及空氣濾清器等組成。燃油供給系統是根據電控單元的驅動信號，以恒定的壓差將一定數量的汽油噴入進氣管。燃油供給系統主要由電動汽油泵、汽油濾清器、燃油壓力調節器、噴油器及冷起動噴油器等組成。電子控制系統由電控單元、各類傳感器、驅動器及繼電器等組成。該系統還具有故障診斷功能，可保存故障代碼，并通過故障指示燈輸出故障代碼。二 進氣系統（一）進氣系統的組成與型式進氣系統是測量和控制汽油燃燒時所需要的空氣量的。其組成是由測量空氣流量的方式決定的，根據測量空氣流量的方式不同，進氣系統有質量流量式的進氣系統（用于L型EFI系統）、速度密度式的進氣系統（用于D型EFI系統）和節流速度式的進氣系統三種。1、質量流量式進氣系統圖1-4所示為質量流量式進氣系統，該進氣系統利用空氣流量計直接測量吸入的空氣量，通常用測得的空氣流量與發動機轉速的比值作為計算噴油量的標準。空氣經過空氣濾清器過濾后，用空氣流量計進行測量，然后通過節氣體到達穩壓箱，再分配給各缸進氣管。在進氣管內，由噴油器中噴出的汽油與空氣混合后被吸入氣缸內進行燃燒。圖1-4 質量流量式進氣系統結構圖a）系統圖 b）剖視圖1-空氣濾清器 2-空氣流量計 3-節氣門體 4-節氣門 5-進氣總管（穩壓箱） 6-噴油器 7-進氣歧管 8-輔助空氣閥節氣門裝在節氣門體上，控制進入各缸的空氣量，在該總成上還裝有空氣閥。當溫度低時空氣閥打開，部分附加空氣進入進氣總管，以提高怠速轉速，加快暖機過程（亦稱快怠速）。在裝有怠速控制閥（ISCV）的發動機上，由ISCV來完成空氣閥的作用。2、速度密度式進氣系統速度密度式進氣系統，利用進氣歧管絕對壓力傳感器測得進氣歧管中的絕對壓力，然后根據絕對壓力值和發動機轉速推算出每一循環發動機吸入的空氣量。由于進氣歧管中的空氣壓力是變化的，因此速度密度方式不容易精確檢測吸入的空氣量。速度密度方式的進氣系統組成如圖1-5所示，它與質量流量方式進氣系統的主要差別是用進氣歧管絕對壓力傳感器代替了空氣流量計。圖1-5 速度密度方式進氣系統a）系統框圖 b）系統構成圖1-進氣歧管絕對壓力傳感器 2-發動機 3-穩壓箱 4-節流閥體 5-空氣濾清器 6-空氣閥 7-噴油器經過空氣濾清器過濾的空氣，經節氣門體流入穩壓箱，分配給各缸進氣管，然后與噴油器噴射的汽油混合形成可燃混合氣，再吸入氣缸內。3、節流速度式進氣系統節流速度式進氣系統是利用節氣門開度和發動機轉速來間接計算進氣質量的。由于此種控制方式在轎車上使用極少，故本書不作介紹。（二）進氣系統主要零部件的結構1、空氣濾清器電控汽油噴射發動機的空氣濾清器與一般發動機的空氣濾清器相同，在此不再作詳細介紹。2、空氣流量計空氣流量計安裝在空氣濾清器和節氣門之間，用來測量進入氣缸內空氣量的多少，然后，將進氣量信號轉換成電氣信號輸入電控單元，從而由電控制單元計算出噴油量，控制噴油器向節氣門室（進氣管）噴入與進氣量成最佳比例的燃油。目前汽車上所用的空氣流量計主要有葉片式空氣流量計、卡門渦旋式空氣流量計、真空度-轉速（壓感式）空氣流量計（進氣歧管壓力傳感器）、熱線式空氣流量計和熱膜式空氣流量計等五種。其中真空度-轉速空氣流量計僅為一只進氣歧管壓力傳感器。（1）葉片式空氣流量計圖1-6所示是葉片式空氣流量計的結構，圖1-7所示是葉片式空氣流量計的空氣通道，圖1-8所示是葉片式空氣流量計的電位計部分結構。圖1-6 葉片式空氣流量計的結構1-電位計 2-電動汽油泵觸點（可動）3-進氣溫度傳感器 4-電動汽油泵固定觸點 5-測量板（葉片）6-怠速調整螺釘圖1-7 葉片式空氣流量計的空氣通道1-旁通氣道 2-進氣溫度傳感器 3-閥門 4-阻尼室 5-緩沖板 6-主空氣通道 7-測量板（葉片）圖1-8 葉片式空氣流量計的電位計部分結構圖1-空氣進口 2-電動汽油泵接點 3-平衡塊 4-回位彈簧 5-電位計部分 6-空氣出口 葉片式空氣流量計由測量板（葉片）、緩沖板、阻尼室、旁通氣道、怠速調整螺釘、回位彈簧等組成，此外內部還設有電動汽油開關及進氣溫度傳感器等。在有的葉片式空氣流量計中，還有一電動汽油泵開關，其作用是當點火接通而發動機不轉動時，控制電動汽油泵不工作。一旦空氣流量計中有空氣流過時，此開關閉合，電動汽車油泵開始工作。這種有電動汽油泵開關的空氣流量計的電插座一般為7腳。葉片式空氣流量計電位器是以電位變化檢測空氣量的裝置，它與空氣流量計測量板同軸安裝，能把因測量板開度而產生的滑動電阻變化轉換為電壓信號，并送給電控單元（圖1-9 a）。圖1-9 b）所示是其工作原理圖，在測量板的回轉軸上，裝有一根螺旋回位彈簧，當吸入空氣推開測量板的力與彈簧變形后的回位力相平衡時，測量板即停止轉動。用電位計檢測出測量板的轉動角度，即可得知空氣流量。葉片式空氣流量計電位器的內部電路如圖1-10所示，電位計檢測空氣量有電壓比與電壓值兩種方式。圖1-9 電位計與測量板的安裝關系及葉片式空氣流量計的工作原理a）電位計與測量板的安裝關系 b）葉片式空氣流量計的工作原理1-電位計 2-自空氣濾清器來的空氣 3-到發動機的空氣 4-測量板 5-電位計滑動觸頭 6-旁通氣道圖1-10 電位計內部電路1-電動汽油泵開關 2-電位計在VB端子上加有蓄電池電壓而形成電壓VC，那么，檢測出來的是VB-E2與VC-VS的電壓比。如表1-1中的圖所示。電壓值的檢測方法為：吸入空氣量隨電位計動作變化的電壓值。當在VC點加上一定的電壓（+5V）時，電位計滑動觸頭的動作隨吸入空氣量變化，VS-E2間的電壓變化直接作為吸入空氣量信息，把滑動觸頭電壓值送入電控單元并進行A/D變換，即可以數字信號輸出檢測結果。滑動觸頭電壓與吸入空氣量成正比，呈線性關系。表1-1為以電壓比與電壓值兩種檢測方式的對比表。由于電路設計上的不同，葉片式空氣流量計的電壓輸出形式有兩種，一種是電壓值Us隨進氣量的增加而升高；另一種則是電壓值Us隨進氣量的增加而降低，如圖1-11所示。圖1-11 葉片式空氣流量計的電壓輸出形式a）電壓值Us隨進氣量增加而降低 b）電壓值Us 隨進氣量增加而升高表1-1 兩種檢測方式對比表項目電壓比方式電壓值方法電路原理圖檢測方法為向VB點加上蓄電池電壓（12V），而設置中間接點VC，即可以VB-E2、VC-VS之間的電壓比方式檢測，隨電壓的變化，其誤差為零由于在VC點加上一定電壓（+15V），故可右使VS點電壓隨吸入空氣量變化，該點電壓值即可作為吸入空氣量值如把VS點電壓值輸入ECU，經過A/D轉換，可在ECU中轉換為數字信號結構特點通過測量板直接測量吸入空氣量使用進氣溫度傳感器、電動汽油泵開關等通過測量板直接測量吸入空氣量使用進氣溫度傳感器、電動汽油泵開關等特性吸入空氣量Q1吸入空氣量Q1電壓比（Us/UB）Us（2）卡門旋渦式空氣流量計卡門旋渦式空氣流量計與葉片式空氣流量計相比，具有體積小、重量輕、進氣道結構簡單、進氣阻力小等優點。卡門旋渦式空氣流量計的結構按照旋渦數的檢測方式不同，可以分為反光鏡檢測方式卡門旋渦式空氣流量計和超聲波檢出方式卡門旋渦式空氣流量計兩種。圖1-12所示為反光鏡檢測方式卡門旋渦式空氣流量計，這種卡門旋渦式空氣流量計是把卡門旋渦發生器兩側的壓力變化，通過導壓孔而引向薄金屬制成的反光鏡表面，使反光鏡產生振動，反光鏡一邊振動，一邊將發光二極管射來的光反射給光電晶體管這樣旋渦的頻率在壓力作用下轉換成鏡面的振動頻率，鏡面的振動頻率通過光電耦合器轉換成脈沖信號，進氣量愈大，脈沖信號的頻率愈高，進氣量愈小，脈沖信號頻率愈低。ECU根據該脈沖信號的頻率，檢測進氣量（當然也要經過進氣溫度修正）和基準點火提前角，如圖1-12c所示。圖1-12 反光鏡檢測式卡門渦旋空氣流量計結構 a）結構圖 b）結構簡圖 c）輸出脈沖信號波形1-反光鏡 2-發光二極管 3-鋼板彈簧 4-空氣流 5-卡門旋渦 6-旋渦發生體 7-壓力導向孔 8-光電晶體管 9-進氣管路 10-支承板圖1-13所示為超聲波檢出式卡門旋渦式空氣流量計結構圖，這種空氣流量計是利用卡門旋渦引起的空氣疏密度變化進行測量的，用接收器接收連續發射的超聲波信號，因接收到的信號空氣疏密度的變化而變化，由此即可測得旋渦頻率，從而測得空氣流量。其具體方法是在卡門旋渦發生區空氣通道的兩側，分別裝上超聲波發射頭5和超聲波接收器9，發射頭4沿渦列的垂直方向發射超聲波，由于旋渦使超聲波的傳播速度發生變化，超聲波受到周期性的調制，使其振幅、相位、頻率發生變化。這種被調制后的超聲波，被超聲接收器9接收后，變換成相應的電壓，再經整形、放大電路，形成與旋渦數目相應的矩形脈沖信號，然后送入電控單元作為空氣流量信號。圖1-13 超聲波檢出式卡門旋渦式空氣流量計1-整流柵 2-旋渦發生體 3-旋渦穩定板 4-信號發生器（超聲波發射頭） 5-超聲波發生器 6-通往發動機 7-卡門旋渦 8-超聲波接收器 9-與旋渦數對應的疏密聲波 10-整形放大電路 11-旁通通路 12-通往計算機 13-整形成矩形波（脈沖）由于卡門旋渦式空氣流量計，沒有可動部件，反應靈敏，測量精度高，所以現在被廣泛采用。卡門旋渦式空氣流量計與葉片式空氣流量計直接測得的均是空氣的體積流量，因此在空氣流量計內均裝有進氣溫度傳感器，以便對隨氣溫而變化的空氣密度進行修正，從而正確計算出進氣的質量流量。（3）熱線式空氣流量計熱線式空氣流量計有三種形式：一種是把熱線和進氣溫度傳感器都放在進氣主通路的取樣管內，稱為主流測量式，其結構如圖1-14a所示；另一種是把熱線纏在繞線管上和進氣溫度傳感器都放在旁通氣路內，稱為旁通測量式，其結構如圖1-14b所示。這兩種熱線式空氣流量計為了將熱線溫度與進氣溫度的溫差維持恒定，都設有控制回路，如果熱線因吸入的空氣而變冷，則控制回路可以增加供給熱線的電流，以使熱線與進氣的溫度差恢復到原來恒定的狀態。第三種是發熱體不是熱線而是熱膜，即在熱線位置放上熱膜，發熱金屬膜固定在薄的樹脂膜上，這種結構可使發熱體不直接承受空氣流動所產生的作用力，以延長使用壽命，其結構如圖1-14c所示。圖1-14 熱線式空氣流量計a）主流測量式熱線式空氣流量計 b）旁通測量式熱線空氣流量計 c）熱膜式空氣流量計1-防回火網 2-取樣管 3-白金熱線 4-上游溫度傳感器 5-控制回路 6-連接器7-熱金屬線和冷金屬線 8-陶瓷螺線管 9-接控制回路 10-進氣溫度傳感器（冷金屬線）11-旁通氣路 12-主通氣路 13-通往發動機 14-熱膜 15-金屬網熱線式空氣流量計長期使用后，會在熱線上積累雜質，為了消除使用中電熱線上附著的膠質積炭對測量精度的影響，為此在流量計上采用燒凈措施解決這個問題。每當發動機熄火時（或起動時），ECU自動接通空氣流量計殼體內的電子電路，加熱熱線，使其溫度在1s內升高1000。由于燒凈溫度必須非常精確，因此在發動機熄火4s后，該電路才被接通。由于熱線式空氣流量計測量的是進氣質量流量，它已把空氣密度、海拔高度等影響考慮在內，因此可以得到非常精確的空氣流量信號。（4）真空度-轉速式（壓感式）空氣流量計（進氣歧管壓力傳感器）真空度-轉速式（壓感式）空氣流量計，從某種角度上講，它并不是空氣流量計，僅為一只進氣歧管壓力傳感器，但由于其功用仍是測量進入發動機氣缸的進氣量，故我們仍作為一種空氣流量計來討論。在電控汽油噴射系統中常用的進氣歧管壓力傳感器有真空膜盒式和半導體式兩種。圖1-15所示為真空膜盒式進氣歧管壓力傳感器的結構圖，該傳感器由真空膜盒（兩個）、隨著膜盒膨脹和收縮可左右移動的鐵心、與鐵心連動的差動變壓器，以及在大氣壓力差作用下，可在膜盒工作區間進行功率檔與經濟檔轉換的膜片構成，傳感器被膜片分為左右兩個氣室。圖1-15 真空膜盒式進氣歧管壓力傳感器1-大氣壓力側 2-歧管負壓側 3-印刷線路板 4-回位彈簧 5-差動變壓器 6-鐵心 7-中空膜盒 8-膜片 9-膜盒支點圖1-16所示為半導體式進氣歧管壓力傳感器的結構圖，它由半導體壓力轉換元件（硅片）與過濾器組成。圖1-16 半導體式進氣歧管壓力傳感器1-真空室 2-硅片 3-輸出端子 4-過濾體該傳感器的主要元件是一片很薄的硅片，外圍較厚，中間最薄，硅片上下兩面各有一層二氧化硅膜。在膜層中，沿硅片四邊，有四個應變電阻。在硅片四角、各有一個金屬塊，通過導線和電阻相連。在硅片底面粘接了一塊硼硅酸玻璃片，使硅膜片中部形成一個真空窗以感傳感壓力，如圖1-17a所示。傳感器通常用一根橡膠管和需要測量其中壓力的部位相聯。硅片中的四個電阻連接成惠斯登電橋形式，如圖1-17b所示，由穩定電源供電，電橋應在硅片無變形時調到平衡狀態。當空氣壓力增加時，硅膜片彎由，引起電阻值的變化，其中R1和R4的電阻增加，而R2、R3的電阻則等量減少。這使電橋失去平衡而在AB端形成電位差，從而輸出正比于壓力的電壓信號。圖1-17 半導體式壓力傳感器硅膜片的結構及電路a）硅膜片的結構 b）硅膜片的橋形電路1-硅片 2-硅 3-真空管 4-硼硅酸玻璃片 5-二氧化硅膜 6-應變電阻 7-金屬塊 8-穩壓電源 9-差動放大器3、節氣門體（1）多點式（MPI）節氣門體節氣門體位于空氣流量計和發動機之間的進氣管上，與駕駛員的加速踏板聯動，是使進氣通道變化，從而控制發動機運轉工況的裝置，圖1-18所示為節氣門體的外觀和結構原理圖。節氣門體包括控制進氣量的節氣門通道和怠速運行的空氣旁通道，節氣門位置傳感器也裝在節氣門軸上，用來檢測節氣門開度。有的節氣門體上裝有石蠟式空氣閥或節氣門回位緩沖器。為避免冬季空氣中的水分在節氣門體上結冰，有的還將發動機冷卻水流經該總成，如圖1-18a所示。有些發動機在怠速時節氣門是全閉的，空氣經旁通氣道進入進氣總管。在怠速時對發動機進行轉速調整的方法是；順時針旋轉怠速調整螺釘，減少旁通空氣量，使發動機怠速轉速降低；反時針旋松怠速調整螺釘，增加旁通氣量，則發動機轉速增高。發動機怠速時，節氣門處于全關閉位置。怠速運轉所需的空氣量流經旁通通路，在旁通通路中，安裝了能改變通路面積的旁通螺釘（怠速調整螺釘）。但一些裝有怠速控制閥的發動機中，沒有此螺釘，而靠ECU控制怠速控制閥來實現怠速控制。節氣門的開度大小由發動機輸出功率來決定，在發動機輸出功率最大時，要求節氣門具有不會使發動機輸出功率下降的通道面積，節氣門通路面積和輸出功率的關系，如圖1-19所示。圖1-18 節氣門的外觀和結構圖a）節氣門體的外觀 b）結構原理圖1-怠速調速螺釘 2-旁通通路 3-節氣門 4-節氣門軸 5-穩壓箱（緩沖室）6-加速踏板 7-加速踏板金屬絲 8-操縱臂 9-回位彈簧 10-節氣門位置傳感器 11-輔助空氣閥 12-通冷卻水管路 13-緩沖器圖1-19 節氣門通路面積與輸出功率的關系及節氣門開度特性a）節氣門通路面積與輸出功率的關系 b）節氣門開度特性1-線性 2-非線性節氣門開度隨加速踏板踏下量的變化特性，與傳動系統有關，應由發動機的輸出功率和車輛匹配的最佳特性來決定。圖1-19b中的特性曲線1表示節氣門的開度與加速踏板的踏板量成正比例。但是，這種開度特性使空氣閥的通路面積變化量較大，特別是在大功率發動機上，即使是加速踏板很小的變動量，也會使車輛產生急驟的加速或減速。為解決這一問題，可采用以下結構形式的節氣門體，一種是改變操縱臂的形狀和構造，使節氣門的開度與加速踏板的踏下量不成比例（見圖1-19b所示的特性曲線2）。還有一種是在節流閥體內把進氣通道分成兩路，每路各有一個閥。當踏板下加速踏板時，主閥首先打開，繼續踏下加速踏板，同主閥聯結的輔助閥接著打開，利用兩個閥的非同步動作，也可得到同前一種形式同樣的節氣門非線性開度特性，上述各種節流閥體的特性，見表1-2。檢測節氣門開度的節氣門位置傳感器，安裝在節氣門軸的一端。節氣門位置傳感器的輸出信號用于各種控制。（2）單點式（SPI）節氣門體SPI式節氣門體較MPI式節氣門體結構復雜，主要是在SPI式節氣門體內還裝有集中供油用的主噴油器、壓力調節器和節氣門位置傳感器。主噴油器只有一個，它裝在節氣門殼體的上部，所噴出的燃油要供給發動機各缸使用，圖1-20所示是SPI式節氣門體結構圖。圖1-20 SPI式節氣門體結構圖1-空氣閥 2-壓力調節器 3-節氣門 4-通汽油箱 5-自空氣濾清器來的空氣 6-噴油器 7-從電動汽油泵來 8-調節螺釘 9-通往發動機表1-2 節流閥體特性表方式構造特性線性型同基本構成型加速踏板踏下量成比例，一個操縱臂工作非線性型（1閥型）非線性型（2閥型）注：表中圖注的含意：1-閥工作凸輪 2-非線性凸輪 3-同加速踏板聯動操縱臂 4-輔助閥 5-主閥。4、空氣閥發動機冷車起動時，溫度低，摩擦阻力大，暖機時間長。空氣閥的作用是在發動機低溫起動時，可通過空氣閥為發動機提供額外的空氣（此部分空氣也由空氣流量計計量），保持發動機怠速穩定運轉，使發動機起動后迅速暖車，從而縮短暖車時間。空氣閥一打開，發動機吸入的空氣量就能被空氣流量計測出，把該信號傳給ECU，從而使噴油器的噴油量也增加，做到在低溫下順利起動發動機。發動機完成暖機運轉之后，流經空氣閥的空氣即被切斷，發動機吸入的空氣改由節氣門體的旁通通路供給，使發動機在通常的怠速工況下穩定運轉，由空氣閥構成的空氣通道如圖1-21所示。圖1-21 由空氣閥構成的空氣通道1-去發動機的空氣 2-進氣歧管 3-空氣閥 4-怠速調節螺釘 5-自空氣濾清器來的空氣 6-節氣門 7-緩沖罐（穩壓箱）空氣閥按其結構和動作方式可分為兩種：一種是利用加熱線圈引起的變位原理，使閥工作的雙金屬片調節式；另一種是利用發動機冷卻水熱量引起的石蠟脹縮原理，使閥工作的石蠟型。（1）雙金屬片式空氣閥雙金屬片式空氣閥的結構及工作如圖1-22所示，它由雙金屬元件、加熱線圈和空氣閘閥等組成，旁通空氣管路截面積的大小由雙金屬片控制回轉控制閥門來決定。當溫度低或無電流通過加熱線圈時，閥門總是打開的，在發動機冷起動時，旁通空氣道全開，管路截面積最大。發動機起動后，空氣通過節氣門的旁通氣道經空氣閥進入進氣總管。此時雖然節氣門是關閉的，但進氣量較大，怠速轉速較高。在發動機起動的同時，加熱線圈上就有電流流過，隨著發動機溫度的升高和加熱線圈加熱時間的增長，雙金屬片逐漸彎曲變形，帶動回轉控制閥門旋轉，逐漸關閉旁通氣道，從而降低發動機的怠速轉速。暖機后，雙金屬片不僅受電加熱，還受發動機的熱量加熱，使閥門保持關閉，發動機處于正常怠速工作，當熱機再起動時，閥門保持關閉，以免發動機快怠速運行。所以該空氣閥應安裝在能代表并感受發動機溫度的部位，不但能保證在發動機暖機時雙金屬片同時受加熱線圈和發動機熱量的加熱，而且能在熱機起動時，機體的熱量仍能使閥門關閉，避免發動機怠速轉速過高。圖1-22 空氣閥的結構和工作a）在低溫時 b ）暖機后1-加熱線圈 2-接空氣進氣歧管 3-閥門 4-接空氣濾清器 5-銷 6-雙金屬片圖1-23所示是雙金屬片式空氣閥的空氣量調節范圍曲線，當環境溫度為20時，發動機起動后3min6min，空氣閥即可受雙金屬片推動而關閉。圖1-23 空氣閥空氣量調節范圍曲線（環境溫度為20時）（2）石蠟調節式空氣閥石蠟調節式空氣閥，根據發動機冷卻水溫度，控制空氣通路面積。控制力來自恒溫石蠟的熱脹冷縮，而熱脹冷縮的值隨周圍溫度而變化。采用這種形式的空氣閥，導入發動機冷卻水是必要的，為了簡化結構，大多采用與節氣門體加熱共用的冷卻水管路一體化結構，圖1-24a所示是這種一體化結構的總體構成。當發動機處于低溫狀態時，冷卻水溫度低，石蠟體積收縮，閥門在外彈簧作用下打開，如圖1-24b所示，空氣流經閥門從旁通氣道進入進氣管。發動機暖車后，冷卻水溫度升高，石蠟體積膨脹變大，推動空氣閥克服內彈簧向左移動，將空氣閥關閉，截斷空氣通道，如圖1-24c所示。由于內彈簧比外彈簧硬，所以閥門是逐漸關閉的，從而使發動機轉速也平穩過渡到正常怠速狀態。當冷卻水溫度高于80時，閥門是緊閉的，這可使熱機再起動時，避免發動機快怠速運行。圖1-24 石蠟型空氣閥的結構與工作a）石蠟式空氣閥的結構 b）低溫時空氣閥開啟狀態 c）高溫度時空氣閥的關閉狀態1-怠速調整螺釘 2-自空氣濾清器 3-節氣門 4-至進氣總管 5-感溫器 6-閥門 7-冷卻水流 8-彈簧 9-空氣閥柱塞5、怠速控制閥（ISCV）怠速控制閥不僅集中了節氣門和由怠速調整螺釘控制的旁通通道的功能，而且還能在ECU控制下，根據發動機實際工況來改變怠速時流入發動機的空氣量。控制怠速空氣量的執行機構，可大致分為兩種，一種是控制節氣門全關閉位置的節氣門直動式；另一種是控制節氣門旁通路中空氣量的旁通空氣式，圖1-25為這兩種執行機構的組成原理圖。大多數的空氣流量控制機構選用旁通空氣式，而旁通空氣式驅動閥門的型式又有步進電動機型、旋轉滑閥式、占空比控制真空開關閥和開關控制型真空開關閥等。圖1-25 控制怠速空氣量的執行機構a）節氣門直動式 b）旁通空氣式1-節氣門 2-發動機 3-節氣門操縱臂 4-執行元件 5-加速踏板金屬絲（1）步進電動機型怠速控制裝置此控制方式是通過控制步進電動機正反轉來帶動旁通空氣閥的運動。閥的運動可以使旁通孔的流通面積發生變化，用來控制旁通空氣流量，由此達到控制怠速轉速的止的。控制機構簡圖如圖1-26a所示，閥心固定在閥軸上，閥軸的另一端有螺紋，旋入步進電動機的轉子中。當步進電動機通電時，轉子旋轉，通過絲桿來帶動閥一起轉動。由圖中可以看出，閥心與閥座之間的流通面積靠閥的前進與后退來調整。流通面積越大，流入進氣歧管中的空氣越多，怠速轉速也就越高，反之，轉速減小。所以，只需控制步進電動機的旋轉方向及旋轉量就能控制怠速轉速。步進電動機的特點是它本身有幾組勵磁線圈，用改變勵磁線圈的通電順序，來改變電機的旋轉方向。線圈每通一次電，轉子就轉過一定量（一般為幾度到十幾度）。因此，可以很精確地調整流通面積，可以把怠速轉速控制在很精確的范圍內，圖1-26b所示為步進電動機控制電路。圖1-26 步進電動機控制機構簡圖及控制電路a）步進電動機控制機構簡圖 b）步進電動機控制電路1-閥座 2-閥軸 3-定子 4-軸承 5-進給絲桿 6-轉子 7-閥心（2）旋轉滑閥式怠速控制裝置同步進電動機相類似，怠速轉速的調整也是通過調整旁通空氣閥孔的流通面積進行調整的，閥孔的結構如圖1-27a所示，從圖中可見，旋轉滑閥依靠不同的轉動角度來控制閥孔流通面積；從而控制流入進氣總管的空氣量。閥與閥軸固定在一體，閥軸可帶動閥轉動來控制轉動來控制閥孔的面積，使流入進氣總管的空氣量變化。閥軸上還固定著一個圓柱形磁鐵，此磁鐵放在一個磁場強度及方向可變的磁場中，磁場強度變化，可使圓柱形磁鐵旋轉，帶動閥旋轉。磁場是靠通電的螺線管形成的。如圖1-27b所示，線圈W1與線圈W2分別由ECU控制通斷。當I1=I2時，W1、W2產生的磁場強度相同，作用在永久磁鐵上的力相等，使磁鐵及閥軸處于平衡狀態。當I1增加、I2減小時，閥軸逆時針旋轉，反之順序針旋轉。圖1-27 閥孔的結構簡圖、工作原理及控制電路a）閥孔的結構 b）磁場的工作原理 c）控制電路1-自空氣濾清器來空氣 2-至進氣總管空氣 3-旁通口 4-閥 5-至P/S高怠速控制空氣旋轉電磁閥控制電路如圖1-27c所示，兩組線圈的通斷由一條控制線控制，控制信號為脈沖信號，控制信號波形如圖1-28a所示。控制信號的占空比為T1/（T1+T2），通過控制脈沖信號的占空比，就能達到控制的目的。當占空比為50%時，兩者通電時間相同I1=I2，永久磁鐵在磁場中處于平衡狀態。由于兩組線圈的實際控制信號同步，相位相反。在控制中T1+T2為一常數，于是，當控制信號占空比變化時，W1、W2通電時間不等，兩者中流過的平均電流也不同，所建立的磁場發生變化，使永久磁鐵發生轉動，達到新的平衡。圖1-28b所示為不同占空比的情況下，閥軸的旋轉位置，這種控制機構也不需要空氣閥控制快怠速。圖1-28 控制信號波形及不同占空比下閥旋轉圖a）控制信號波形圖 b）不同占空比下閥旋轉圖（3）占空比控制真空開關閥該裝置的工作原理圖如圖1-29所示，空氣流通面積是用閥與閥座之間的間隙進行調整的。空氣控制閥上半部分為真空室，下半部分通大氣，當真空室的真空度大，ACV中間膜片帶動調節氣閥向上移，使空氣的真空度調節有兩調節源，一個來自節氣門下方進氣總管中，真空程度很大；另一個來自節氣門上方，其壓力接近大氣壓，真空度很低，在它與真空室的通路之間加一個由ECU控制的真空開關閥（VSV）。當VSV閥打開時，真空室內真空度下降，使調節氣閥ACV下降，流通面積增加，反之，流通面積減小，即空氣控制閥膜片室的真空度由真空開關閥的開啟時間予以控制。ECU根據檢測到的空檔開關、水溫、空調器開關、起動機，分電器和車速等信號，決定脈沖信號的占空比，從而控制真空開關閥的占空比，進而控制ACV的閥門開度，達到控制空氣流量、調整怠速的目的，這種型式的怠速控制閥仍需要有空氣閥。圖1-29 占空比控制真空開關閥控制原理圖1-真空開關閥（VSV）2-空氣控制閥（ACV）3-量孔 4-空氣流量計 5-節氣門 6-大氣 7-真空度側進氣歧管 8-空氣閥（4）開關控制型真空開關閥這種控制閥與占空比控制型真空開關閥相類似，只是控制信號是開關信號，因而控制更簡單，該控制閥仍需空氣閥。6、真空調節器汽車急減速時，節氣門突然關小，進氣管真空度升高，進氣量劇減，容易引起發動機瞬時熄火。為防止這種不利情況，使用真空調節器，控制進氣管真空度，保持發動機工作穩定。真空調節器結構如圖1-30a所示，當進氣管真空度比較小時（節氣門開啟時），真空調節器不起作用。當汽車急減速（發動機制動）時，進氣管真空度突然增加，真空調節器內的A腔真空度上升，吸起膜片向上抬，將真空調節器控制閥打開，把一部分空氣送入進氣壓力緩沖器內，從而可以抑制進氣管真空度激增，防止發動機瞬時熄火。圖1-30b所示是真空調節器的效果曲線，使用真空調節器后，可以在汽車急減速時，保證進行管真空度曲線平滑過渡，減少進氣管真空度的波動幅度，維持發動機轉速平穩。 圖1-30 真空度調節器的結構與效果曲線a)真空度調節器的結構 b）真空度調節器效果曲線1-通往進氣緩沖器 2-膜片 3-通進氣管 4-閥門 5-進氣閥 6-A腔 7-裝真空調節器時的進氣管真空度曲線 8-無真空調節器時的曲線 9-急減速狀態三 燃油系統在EFI系統中電動汽油泵將汽油從油箱泵出，經過燃油濾清器后再經壓力調節器調壓，將壓力調整到比進氣管壓力高出約250kPa的壓力，然后經輸油管配送給各個噴油器和冷起動噴油器，噴油器根據ECU發來的噴射信號，把適量汽油噴射到進氣歧管中。當油路壓力超過規定值時，壓力調節器工作，多余的汽油返回油箱，從而保證送給噴油器的燃油壓力不變。當冷卻水溫度低時，冷起動噴油器工作，將燃油噴入進氣總管，以改善發動機低溫時起動性能。燃油系統的框圖及系統構成圖如圖1-31所示，它主要由汽油箱、電動汽油泵、燃油壓力調節器、汽油濾清器、噴油器、冷起動噴油器和溫度時間開關等構成。圖1-31 燃油系統框圖及構成a）框圖 b）MPI燃油系統構成 c）SPI燃油系統構成1-汽油箱 2-電動汽油泵 3-燃油濾清器 4-噴油總管 5-噴油器 6-冷起動噴油器 7-接進氣歧管 8-燃油壓力調節器 9-回油管 10-各缸進氣歧管 11-吸入空氣（一）燃油濾清器燃油濾清器把含在汽油中的氧化鐵、粉塵等固體夾雜物質除去，防止燃油系統堵塞，減小機械磨損，確保發動機穩定運轉，提高可靠性。由于燃油系統發生故障，會嚴重影響車輛的行駛性能，所以為使燃油系統部件保持正常工作狀態，燃油濾清器起著重要作用。燃油濾清器要起到上述作用，應具有以下性能：1）過濾效率高；2）壽命長；3）壓力損失小；4）耐壓性能好 ；5）體積小、重量輕。燃油濾清器安裝在電動汽油泵的出口一側，濾清器內部經常受到200kPa300kPa的燃油壓力，因此耐壓強度要求在500kPa以上。油管也應使用旋入式金屬管，其結構如圖1-32a所示。濾芯元件一般采用菊花形和盤簧形結構。盤簧形具有單位體積過濾面積大的特點，如圖1-32b所示。 圖1-32 燃油濾清器 a)總體結構 b)濾心元件構造（二）電動汽油泵電動汽油泵從油箱吸入汽油，加壓后通過噴油器供給發動機。電動汽油泵有兩種安裝方式：一種是在汽油箱外，安裝在輸送管路中的外裝串聯式；另一種是安裝在油箱中的內裝式。從結構形式分，電動汽油泵有滾柱式、旋渦式和次擺線式三種，其分類情況如下：EFI用電動汽油泵外裝串聯式滾柱式內裝式滾柱式旋渦式次擺線目前電動汽油泵一般都安裝在汽車的油箱內，如圖1-33所示。油箱內安裝的電動汽油泵安裝管路簡單，不容易產生氣阻和漏油現象。圖1-33 油箱內安裝的電動汽油泵1-進油濾網 2-電動汽油泵 3-隔振橡膠 4-支架 5-汽油出油管 6-小油箱 7-油箱 8-回油管1、外裝式串聯電動汽油泵這種電動汽油泵安裝在油箱外，它主要由油泵驅動電機和滾柱式油泵組成，設有保護燃油輸送管路用的安全閥，保持余壓用的單向閥，防止燃油脈動的阻尼穩壓器，以及汽油吸入口和排出口，如圖1-34所示。這種電動汽油泵可以安裝在輸送管中的任何位置。泵體部分是由油泵驅動電動驅動的轉子（與泵套偏心安裝）、轉子外圍的泵套、轉子和泵套之間起密封作用的滾柱等構成。電動機轉動時帶動轉子轉動，在離心力作用下，滾柱貼著泵套內壁轉動，由于轉子和泵套偏心安裝，使轉子、滾柱和泵套三者所包容的容積發生周期性變化，使汽油從一側的吸入口吸入，從另一側的排出口排出。從吸入口吸入的汽油，由泵室排出后，在電動機殼體內經單向閥、阻尼穩壓器送到排出口。通常使用的電動汽油泵，在外加電壓為12V，排出壓力為250kPa時，排出流量為100L/h，消耗電流在5A以下。泵的排出流量隨電壓而變化。圖1-34 外裝式串聯電動汽油泵1-阻尼穩壓器 2-單向閥 3-泵室 4-吸入口 5-安裝閥 6-油泵驅動電動機 7-出口 8-膜片 9-轉子 10-泵套 11-滾柱保護燃油輸送管路用的安全閥的作用是防止在工作中，排出口下游因某些原因出現堵塞時，發生管路破損和燃料漏泄事故。泵工作時，當排出口出現堵塞，工作壓力上升到400kPa時，安全閥打開，高壓汽油同泵的吸入側連通，汽油在泵和電動機內部循環，這樣可以防止燃油壓力的上升不高于設定燃油壓力。保持殘余壓力用的單向閥是當發動機熄火、電動汽油泵剛剛停止壓送燃油時，單向閥立即關閉，以保持泵和壓力調節器之間的燃油具有一定壓力，該壓力稱為殘余壓力。一般說來，如圖1-35所示，汽油一遇高溫就要產生蒸氣。汽油蒸氣會引起電動汽油泵及噴油器的工作性能下降，其結果會造成發動機在高溫情況下不易起動。設置單向閥可以維持燃油輸送管路內具有一定壓力，以便在高溫情況下發動機的起動變得容易。圖1-35 燃油壓力與蒸汽產生溫度的關系由于滾柱式電動汽油泵的轉子每轉一轉，排出的燃油就要產生與滾柱數目對應個數的壓力脈動。阻尼穩壓器是利用膜片和板簧的作用，吸收燃油壓力的脈動，使燃油輸送管路內的脈動壓力傳遞減弱，以降低噪聲。圖1-36所示是安裝阻尼穩壓器的前后情況對比，不裝穩壓器時，電動汽油泵出口處的壓力脈動約為15kPa，安裝穩壓器后，壓力脈動可以降低到2kPa以下。圖1-36 安裝穩壓器的效果a)無穩壓器時 b)有穩壓器時2、內裝式電動汽油泵內裝式電動汽油泵因其安裝在油箱內，所以噪音小，同串聯式電動汽油泵相比，它不易產生氣阻和燃油漏泄。內裝式電動汽油泵雖然自吸性能差，但工作性能良好，因此除上述滾柱式泵之外，旋渦式泵也采用這種安裝方式。旋渦式電動汽油泵的結構如圖1-37a所示，它由電動機旋渦泵、單向閥、安裝閥等組成。由于旋渦式泵排出的燃油壓力脈動小，故不需要安裝阻尼穩壓器。圖1-37 內裝式電動汽油泵及旋渦式電動汽油泵的工作原理a）內裝式電動汽油泵 b）旋渦式電動汽油泵的工作原理1-單向閥 2-安全閥 3-電刷 4-電樞 5-磁極 6-葉輪 7-濾網 8-泵蓋 9-泵殼 10-葉片溝槽 11-渦輪旋渦泵的結構和工作原理如圖1-37b所示，旋渦式電動汽油泵由電動機驅動，驅動力矩傳遞到渦輪上，位于渦輪外圍的葉片溝槽前后因液體的摩擦作用產生壓力差，由于很多葉片溝槽產生的壓力差循環往復而使燃油升壓。升壓后的燃油，通過電動內部經單向閥從排出口排出。旋渦式泵結構簡單，燃油壓力升高完全是由液體分子間動量轉換實現的，因而效率不是很高。但此種泵壓力波動小，已能達到普通滾柱泵帶穩壓器的水平，因而可取消阻尼穩壓器，從而使泵的結構尺寸大為縮小，能夠直接裝入油箱。內裝式油泵也可使用側槽泵，它的工作原理和旋渦泵相似，但在葉輪形狀、葉片數目和流通形狀方面與旋渦泵有區別。3、電動汽油泵控制電路電動汽油泵的控制包括油泵開關控制和油泵轉速控制。在EFI系統中，只有發動機運轉時，油泵才工作，即使點火開關接通，發動機沒有轉動，電動汽油泵也不工作。D型 和L型EFI系統油泵開關控制有所不同，D型EFI系統是由ECU根據發動機的轉速信號控制油泵開關；而L型EFI系統，油泵是由裝在空氣流量計中的油泵開關控制，當發動機轉動時，空氣經空氣流量計吸入，空氣流量計的葉片轉動，使油泵開關接通。圖1-38a所示是采用內部裝有電動汽油泵開關觸點的空氣流量計時、電動汽油泵電源供給電路圖。圖1-38 電動汽油泵控制電路（一）a)采用內藏泵觸點空氣流量計時的電動汽油泵控制電路 b）采用ECU控制方式時的電動汽油泵控制電路1-蓄電池 2-點火線圈開關 3-主繼電器 4-斷路繼電器 5-空氣流量計 6-電動汽油泵 7-輸入回路 8-后備集成電路 9-分電器發動機起動時，點火開關的起動裝置端（ST）接通，繼電器內的線圈W2通電，觸點閉合，電源向電動汽油泵供電。發動機起動后，吸入的空氣使空氣流量計的葉片轉動，空氣流量計內的油泵開關接通，繼電器內的線圈W1通電，這時，即使起動裝置的端子斷開，觸點仍呈接通狀態。當發動機由于某種原因停止工作時，空氣流量計內的電動汽油泵開關斷開，線圈W1斷電，觸點斷開，于是電動汽油泵停止工作，燃油停止壓送。當采用卡門旋渦式或熱線式空氣流量計，或者采用速度密度方式時，都是用如圖1-38b所示的ECU的晶體管來控制電動汽油泵的供電情況。這時采用輸入ECU的發動機轉動信號來檢測發動機的運轉狀態。若斷開該晶體管，即可停止向電動汽油泵供電。電動汽油泵轉速控制是指發動機在高速、大負荷時電動汽油泵轉速高，以增加供油量。發動機在低速、中小負荷時需降低油泵轉速，以減少油泵的磨損及不必要的電能消耗。控制電路如圖1-39所示，ECU根據發動機轉速和負荷控制油泵繼電器工作，當發動機轉速低、中小負荷時觸點B閉合，油泵電路中串入電阻器5使泵轉速降低；當大負荷高轉速時，ECU發出信號切斷油泵控制繼電器，A點閉合，使油泵轉速升高。圖1-39 電動汽油泵控制電路（二）a）油泵的轉速控制電路示意圖 b）具有自保護功能的電動汽油泵控制電路1-點火開關 2-主繼電器 3-斷路繼電器 4-電動汽油泵控制繼電器 5-電阻器 6-油泵開關 7-電動汽油泵 8-蓄電池 9-機油壓力開關 10-發電機開關 11-油泵繼電器圖1-39b所示為帶有自動保護功能的電動汽油泵控制電路，該電路能在點火開關處于“斷開”位時，發動機的機油壓力為零或發電機不轉動時，電動汽油泵不工作，從而防止汽油噴出而引起火災。其控制電路的工作過程是：當把點火開關置于“起動”位置（圖中的“S”位）時，電動汽油泵繼電器工作（此時開關處于“II”位置），接通電動汽油泵電路，電動汽油泵開始泵油，直至發動機被起動為止。當起動發動機后點火開關位于“開”的位置，此時發電機也正常發電，機油壓力開關也處于接通狀態。油泵繼電器工作（開關處于“I”位），由于油泵繼電器工作仍將電動汽油泵電路接通，故此時電動汽油泵正常工作。假如此時由于某種原因發電機停轉或機油壓力為零，油泵繼電器停止工作，開關由“I”位跳到“II”位置，切斷電動汽油泵繼電器的電路，從而切斷電動汽油泵電路，使電動汽油泵停止泵油。（三）燃油壓力調節器燃油壓力調節器的作用是控制噴油器的噴油壓力保持為255kPa的恒定值，使發動機在各種負荷和轉速下，精確地進行噴油控制。發動機所要求的燃油噴射量，是根據ECU加給噴油器的噴油信號持續時間長短來控制的，如果不控制燃油壓力，即使加給噴油器的噴油脈沖信號時間相同，當燃油壓力高時，燃油噴射量會增加，當燃油壓力低時，燃油噴射量會減少。因此，必須保證噴油器的壓力是恒定的（壓差恒定）。噴油器噴射燃油的位置是進氣道或者氣缸蓋，如果使燃油壓力相對大氣壓力是一定的，但由于進氣歧管內的真空度是變化的，那么即使噴油信號的持續時間和噴油器壓力保持不變，而當進氣管絕對壓力低（真空度高）時，燃油噴射量便增加，進氣管絕對壓力高（真空度低）時，燃油噴射量便減少。為了避免出現這種情況，得到精確的噴油量，油壓和進氣歧管真空度的總和應保持恒定不亮，如圖1-40所示，這樣對依據通電時間確定噴油量的噴油器來說，具有決定意義。圖1-40 油壓和進氣歧管真空度燃油壓力調節器的結構如圖1-50所示，它由金屬殼體構成，其內部由橡膠膜片分為彈簧室和燃油室兩部分，來自輸油管路的高壓油由入口進入并充滿燃油室，推動膜片，打開閥門，在設定壓力下和彈簧力平衡，部分燃油經回油管流回油箱，輸油管內壓力的大小取決于膜片彈簧的壓力。由于燃油壓力調節器的彈簧室和發動機進氣管相通，進氣歧管的真空度作用于調壓器的膜片彈簧一側，從而減弱了作用在膜片上的彈簧力，使回油量增加，燃油壓力降低，即在進氣歧管真空度增加時，噴油壓力減少，但油壓和進氣歧管真空度的總和保持不變，即噴油器處壓差恒定。油泵停止工作時，在彈簧力的作用下使閥關閉。這樣，油泵內的單向閥和壓力調節器內的閥門使油路中殘留壓力保持不變。圖1-41 燃油壓力調節器的結構1-彈簧室 2-進氣真空度 3-彈簧 4-膜片 5-閥門 6-燃油室 7-自輸油管道 8-至油箱一般使用的壓力調節器，設定壓力為250kPa。（四）燃油壓力脈動減振器當噴油器噴射燃油時，在輸送管道內會產生燃油壓力脈動，燃油壓力脈動減振器是使燃油壓力脈動衰減，以減弱燃油輸送管道中的壓力脈動傳遞，降低噪聲。圖1-42所示為燃油壓力脈動減振器結構，為了使壓力脈動衰減，