1、 汽 車 電 子 控 制 技 術 編輯ppt 第2章 發動機電子控制系統 2.1 電控汽油噴射系統概述2.1.1 電控汽油噴射系統簡介1. 電控汽油噴射系統的發展歷程 電子控制燃油噴射技術最早應用于飛機發動機，二戰結束之后，燃油噴射技術才逐漸被應用于汽車發動機上。 1952年，曾用于二戰德軍飛機的機械式汽油噴射技術被應用于轎車，德國戴姆樂-奔馳(Daimler-Benz)300L型賽車裝用了德國博世(Bosch)公司生產的第一臺機械式汽油噴射裝置。編輯ppt 1953年，美國本迪克斯(Bendix)公司著手開發電控汽油噴射(Electric Fuel Injection，EFI)裝置，1957

2、年，該公司的電子控制汽油噴射系統問世，并首次裝于克萊斯勒(Chrysler)豪華型轎車和賽車上。 但在20世紀60年代以前，車用汽油噴射裝置大多采用機械式噴射泵，其結構和原理與柴油機噴油泵很相似，控制功能是借助于機械裝置實現的，結構復雜，價格昂貴，多用于豪華型轎車和賽車。 20世紀60年代以后，由于電子技術的迅猛發展和受排放法規的影響，使電控汽油噴射(EFI)技術得到了進一步的 發展。編輯ppt 由于汽油噴射系統比起化油器來，計量更精確、霧化燃油更精細、控制發動機工作更為靈敏，因此，在經濟性、排放性、動力性上表現出明顯的優勢。 人們的注意力越來越集中在汽油噴射系統上。 1967年，德國博世公司

3、研制成功K-Jetronic機械式汽油噴射系統，并進而成功開發增加了電子控制系統的KE-Jetronic機電結合式汽油噴射系統，使該技術得到了進一步的發展。 1967年，德國博世公司率先開發出一套D-Jetronic全電子汽油噴射系統并應用于汽車編輯ppt上，于20世紀70年代首次批量生產，在當時率先達到了美國加利福尼亞州廢氣排放法規的要求，開創了汽油噴射系統的電子控制的新時代。 D型噴射系統在汽車發動機工況發生急劇變化時，控制效果并不理想。 1973年，在D型汽油噴射系統的基礎上，博世公司開發了質量流量控制的L-Jetronic型電控汽油噴射系統。 之后，L型電控汽油噴射系統又進一步發展成為

4、LH-Jetronic系統，后者既可精確測量進氣質量，補償大氣壓力，又可降低溫度變化的影編輯ppt響，而且進氣阻力進一步減小，使響應速度更快，性能更加卓越。 大規模集成電路與微型計算機的迅猛發展，為能協調發動機各方面的矛盾，達到對油耗、排放與動力性等性能進行綜合控制的綜合控制系統的誕生提供了條件。 1979年，德國博世公司開始生產集電子點火和電控汽油噴射于一體的Motronic數字式發動機綜合控制系統，它能對空燃比、點火時刻、怠速轉速和廢氣再循環等方面進行綜合控制。編輯ppt 為了降低汽油噴射系統的價格，從而進一步推廣電控汽油噴射系統，1980年，美國通用(GM)公司首先研制成功一種結構簡單價

5、格低廉的節流閥體噴射(TBI)系統，它開創了數字式計算機發動機控制的新時代。 TBI系統是一種低壓燃油噴射系統，它控制精確，結構簡單，是一種成本效益較好的供油裝置。 隨著排放法規的不斷完善，使這種物美價廉的系統大有完全取代傳統式化油器的趨勢。 1983年，德國博世公司也推出了自己的單點汽油噴射系統,即Mono-Jetronic系統。編輯ppt 電控汽油噴射技術日趨完善，性能優越，使得電控汽油噴射裝置從20世紀70年代末開始得到迅猛發展。 不僅轎車，而且越來越多的其他類型車輛也采用了電控汽油噴射技術，這充分證明了它強大的生命力與競爭力。2. 電控汽油噴射系統分類 電噴系統發展至今，已有多種類型。

6、根據其結構特點分為以下幾種類型。1) 按系統控制模式分類 在發動機電噴控制系統中，按系統控制模編輯ppt式可分為開環控制和閉環控制兩種類型。(1) 開環控制 就是把根據試驗確定的發動機各種運行工況所對應的最佳供油量的數據事先存入計算機中，發動機在實際運行過程中，主要根據各個傳感器的輸入信號，判斷發動機所處的運行工況，再找出最佳供油量，并發出控制信號。 控制信號經功率放大器放大后，再驅動電磁噴油器動作，由此控制混合氣的空燃比，使發動機處于最佳運行狀態。 開環控制系統不帶氧傳感器等反饋傳感器，只受發動機運行工況參數變化的控制，且按事編輯ppt先設定在計算機ROM中的試驗數據流工作。 其優點是簡單易

7、行，缺點是其精度直接依賴于所設定的基準數據的精度和電磁噴油器調整標定的精度。 但當噴油器及傳感器系統電子產品性能變化時，混合氣就不能正確地保持在預定的空燃比值上。 因此，它對發動機及控制系統的各個組成部分的精度要求高，系統本身抗干擾能力較差，而且當使用工況超出預定范圍時，就不能實現最佳控制。 其工作情況如圖2.1所示。編輯ppt(2) 閉環控制 閉環控制系統又稱為反饋控制系統，其特點是加入了反饋傳感器，輸出反饋信號，反饋給控制器，以隨時修正控制信號。 閉環控制系統在排氣管上加裝了氧傳感器，可根據排氣管中氧含量的變化，測出發動機燃燒室內混合氣的空燃比值，并把它輸入計算機中再與設定的目標空燃比值進

8、行比較，將偏差信號經功率放大器放大后再驅動電磁噴油器噴油，使空燃比保持在設定的目標值附近。 因此，閉環控制可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產品差異和磨損等引起的性編輯ppt能變化對空燃比的影響，工作穩定性好，抗干擾能力強。 閉環控制的原理如圖2.2所示。 采用閉環控制的燃油噴射系統后，可保證發動機在理論空燃比(14.7)附近很窄的范圍內運行，使三元催化轉換裝置對排氣的凈化處理達到最佳效果，如圖2.3所示。 但是，由于發動機某些特殊運行工況(如啟動、暖機、加速、怠速、滿負荷等)需要控制系統提供較濃的混合氣來保證發動機的各種性能，所以在現代汽車發動機電子控制系統中，通常采用開環與閉環相結合的

9、控制方式。 編輯ppt2) 按噴油實現的方式分類 在發動機電子控制系統中，按噴油實現的方式進行分類，可分為機械式、機電混合式和電子控制式三種燃油噴射系統。(1) 機械式燃油噴射系統(K系統) 在柴油機中應用時間較長，在汽油機中應用較少。 德國博世公司的K-Jectronic系統屬于機械式汽油噴射系統，簡稱K系統。 該系統采用連續噴射方式，可分為單點或多點噴射，其噴油量是通過空氣計量板直接控編輯ppt制汽油流量調節柱塞來控制的，采用的是機械式計量方式，故由此得名。 該系統中設有冷啟動噴油器、暖車調節器、空氣閥及全負荷加濃器等裝置，以便根據不同工況對基本噴油量進行修正。(2) 機電混合式燃油噴射系

10、統(KE系統) 德國博世公司的KE-Jectronic系統屬于該類型，可簡稱KE系統，是在K式的基礎上改進后的產品。 其特點是增加了一個電子控制單元(Electric Control Unit，ECU)。ECU可根據水溫、節氣門位置等傳感器的輸入信號來控制電液式壓差編輯ppt調節器的動作，以此實現對不同工況下的空燃比進行修正的目的。(3) 電子控制式燃油噴射系統(E系統) 燃油的計量通過電控單元和電磁噴油器來 實現。 該系統采用了全電子控制方式，即電子控制單元通過各種傳感器來檢測發動機運行參數(包括發動機的進氣量、轉速、負荷、溫度、排氣中的氧含量等)的變化，再由ECU根據輸入信號和數學模型來確

11、定所需的燃油噴射量，并通過控制噴油器的開啟時間來控制噴入氣缸內的每循環噴油量，進而達到對氣缸內可燃混編輯ppt合氣的空燃比進行精確配制的目的。 電子控制式燃油噴射系統在發動機各種工況下均能精確計量所需的燃油噴射量，且穩定性好，能實現發動機的優化設計和優化控制。 因此，它在汽油噴射系統中被廣泛應用。3) 按噴油器數目分類 在發動機燃油噴射控制系統中，按噴油器數目進行分類，又可分為單點噴射(Single-Point Injection，SPI)和多點噴射(Multi-Point Injection，MPI)兩種形式。 單點噴射與多點噴射的區別如圖2.4所示。編輯ppt(1) 單點噴射(SPI) 單

12、點噴射系統是把噴油器安裝在化油器所在的節氣門段，它的外形也有點像化油器，通常用一個噴油器將燃油噴入進氣流，形成混合氣進入進氣歧管，再分配到各個氣缸中。 但在一些增壓和V型發動機上則用兩個噴油器。 因此，單點噴射又可理解為把化油器換成節流閥體噴射裝置(TBI)，也稱為中央燃油噴射(CFI)。 單點噴射系統結構簡單，故障源少，可采用較低的噴油壓力(只有0.1MPa)，在原使用化編輯ppt 油器的發動機上做很少改動就可形成單點噴射系統。 而且，在大批量生產以后，其成本也大為下降，僅高于化油器的成本，但其性能要比化油器好多了。 因此，在20世紀90年代的小排量普通轎車上曾得到廣泛應用。預計隨著燃油法規

13、的嚴格，其地位也將升高。 與傳統化油器式發動機一樣，單點噴射系統相鄰氣缸存在進氣行程重疊，使得混合氣分配不均，其控制的準確度和性能不如多點噴射。編輯ppt 單點噴射由于在氣流的前段(節氣門段)就將燃油噴入氣流，因此它也屬于前段噴射。(2) 多點噴射(MPI) 多點噴射系統是在每缸進氣口處裝有一只噴油器，由電控單元(ECU)控制順序地進行分缸單獨噴射或分組噴射，汽油直接噴射到各缸的進氣門前方，再與空氣一起進入氣缸形成混合氣。 多點噴射又稱為多氣門口噴射(MPI)或順序燃油噴射(SFI)，或單獨燃油噴射(IFI)。 顯然，多點燃油噴射避免了進氣重疊，使得燃油分配均勻性較好，從而提高了發動機的編輯p

14、pt綜合性能。 同時，由于它的控制更為精確，使發動機無論處于何種狀態，其過渡過程的響應及燃油經濟性都是最佳的。 但是，多點噴射系統結構復雜，成本高，故障源也較多。 從發展趨勢看，由于電子技術日益成熟，法規的日益嚴格，多點噴射系統由于其性能卓越而將占主導地位。 目前，多點噴射系統不僅為高級轎車和賽車所采用，而且一些普通車輛也開始采用。編輯ppt 由于多點噴射系統是直接向進氣門前方噴射，因此，多點噴射屬于在氣流的后段將燃油噴入氣流，屬于后段噴射。4) 按噴油器的噴射方式分類 在發動機電子控制系統中，按噴油器的噴射方式可分為連續噴射和間歇噴射兩種形式。(1) 連續噴射 噴油器穩定連續地噴油，其流量正

15、比于進入氣缸的空氣量，故又稱為穩定噴射。 在連續噴射系統中，汽油被連續不斷地噴入進氣歧管內，并在進氣管內蒸發后形成可燃混合氣，再被吸入氣缸內。編輯ppt 由于連續噴射系統不必考慮發動機的工作時序，故控制系統結構較為簡單。 德國博世公司的K系統和KE系統均采用了連續噴射方式。(2) 間歇噴射 又稱為脈沖噴射或同步噴射。其特點是噴油頻率與發動機轉速同步，且噴油量只取決于噴油器的開啟時間(噴油脈沖寬度)。 因此，ECU可根據各種傳感器所獲得的發動機運行參數動態變化的情況，精確計量發動機所需噴油量，再通過控制噴油脈沖寬度來控制發動機各種工況下的可燃混合氣的空燃比。編輯ppt 由于間歇噴射方式的控制精度

16、較高，故被現代發動機集中控制系統廣泛采用。 如圖2.5所示，間歇噴射又可細分為同時噴射、分組噴射和順序噴射三種形式。 同時噴射是指發動機在運行期間，各缸噴油器同時開啟、同時關閉。 通常將一次燃燒所需要的汽油量按發動機每工作循環分兩次進行噴射。 僅可用于進氣管噴射，同時噴射不需要判缸信號，而且噴油器驅動回路通用性好，結構簡單。因此，現在這種噴射方式占主導地位。編輯ppt 分組噴射是將噴油器按發動機每工作循環分成若干組交替進行噴射。 僅用于進氣管噴射，分組噴射中，過渡空燃比的控制性能介于順序噴射和同時噴射之間，噴射時刻與順序噴射方式一樣，需判缸信號，但噴油器驅動回路等于分組數目即可。 順序噴射則是

17、指噴油器按發動機各缸的工作順序依次進行噴射。 順序噴射是缸內噴射和進氣管噴射都可采用的噴射方式。 相比而言，由于順序噴射方式可在最佳噴油情況下，定時向各缸噴射所需的噴油量，故編輯ppt有利于改善發動機的燃油經濟性。 但要求系統能對待噴油的氣缸進行識別，同時要求噴油器驅動回路與氣缸的數目相同，其電路較復雜，多在高檔轎車發動機控制系統中采用。5) 按噴油器的噴射部位分類 在發動機電子控制系統中，按噴油器的噴射部位進行分類，又可分為缸內噴射和缸外噴射兩種形式。(1) 缸內噴射 它是將噴油器安裝于缸蓋上直接向缸內噴油，編輯ppt因此需要較高的噴油壓力(3到12MPa)。 由于噴油壓力較高，故對供油系統

18、的要求較高，成本也相應較高。 同時由于要求噴出的汽油能分布到整個燃燒室，故缸內噴油器的布置及氣流組織方向比較復雜，同時發動機設計時需保留噴油器的安裝位置，使發動機的結構設計受到限制，在過去的機械式汽油噴射系統中，尚有這一類型的例子，但現在已經不使用了。(2) 缸外噴射 它是指在進氣歧管內噴射或進氣門前噴射。在該方式中，噴油器被安裝于進氣歧管內或進編輯ppt氣門附近，故汽油在進氣過程中被噴射后與空氣混合形成可燃混合氣再進入氣缸內。 理論上，噴射時刻設計在各缸排氣行程上止點前70左右為佳。 噴射方式可以是連續噴射或間歇噴射。 相比而言，由于缸外噴射方式汽油的噴油壓力(0.1到0.5MPa)不高，且

19、結構簡單，成本較低，故目前應用較為廣泛。 6) 按空氣量的檢測方式分類 在發動機電子控制系統中，根據空氣進氣量的檢測方式，可分為直接檢測方式和間接檢測方式兩種。編輯ppt 直接檢測方式稱為質量-流量(Mass-Flow)方式(如K型、KE型、L型、LH型等)，間接檢測方式又可分為速度-密度(Speed-Density)方式(如D型)和節氣門-速度(Throttle-Speed)方式。 D型EFI系統是通過檢測進氣歧管的壓力(真空度)和發動機的轉速，推算發動機吸入的空氣量，并計算燃油流量的速度。 D是德文“壓力”一詞的第一個字母。 D型EFI系統是最早的、典型的多點壓力感應式噴射系統。 美國的通

20、用、福特和克萊斯勒，日本的豐田、本田、鈴木和大發等各主要汽車公司，都有類似的產品。編輯ppt 由于空氣在進氣管內的壓力波動，故該方法的測量精度稍差。 L型EFI系統是用空氣流量計直接測量發動機吸入的空氣量，其測量的準確程度高于D型，故可更精確地控制空燃比。 L是德文“空氣”一詞的第一個字母。 常用的空氣流量計有以下幾種：(1) 葉片式空氣流量計(測量體積流量)或稱為翼板式空氣流量計；(2) 卡門旋渦式空氣流量計(測量體積流量)；(3) 熱線式空氣流量計(測量質量流量)；(4) 熱膜式空氣流量計(測量質量流量)。編輯ppt 葉片式電控汽油機燃油噴射系統采用葉片式空氣流量計和卡門旋渦式空氣流量計，

21、其空氣流量的計量方式均屬體積流量型，即計量進入氣缸的空氣的體積量，將該量轉變成電信號，輸送至ECU，ECU計算出與該體積的空氣相適應的噴油量，以控制混合氣空燃比的最佳值。 由于采用體積流量型的空氣流量計量方式時，需要考慮大氣壓力的修正問題，且葉片式空氣流量計有體積大、不便安裝和加速響應慢等缺點致使以質量流量型的空氣流量計量方式，即熱線式和熱膜式空氣流量計很快誕生。編輯ppt 熱線式電控汽油機燃油噴射系統可以直接測量進入氣缸內空氣的質量，將該空氣的質量轉換成電信號，輸送給ECU，由ECU根據空氣的質量計算出與之相適應的噴油量，以控制最佳空燃比。 D、L型系統均采用多點間歇脈沖噴射方式，配用這兩種

22、系統的發動機可獲得良好的綜合性能，目前，在汽油發動機上得到廣泛應用。 節流速度控制法是利用節流閥開度和發動機轉速，推算每一循環吸入發動機的空氣量，根據推算出的空氣量，計算汽油噴射量。編輯ppt 由于是直接測量節流閥開度的角位移，所以過渡響應性能好。 但是，由于吸入的空氣量與節流閥開度和發動機轉速是復雜的函數關系，不容易準確測定吸入的空氣量，目前只應用于賽車和有些Mono(單點噴射)系統中，市場上尚不多見，因此，本書不予介紹。 在間接檢測方式中，速度-密度方式是根據進氣管絕對壓力和發動機轉速來計量發動機每循環的進氣量； 而節氣門-速度方式則根據節氣門開度和發動機轉速來計量發動機每循環的進氣量，從

23、而計算所需的噴油量。編輯ppt 圖2.6所示為三種空燃比控制系統比較圖。 由于質量-流量控制方式(L型)是通過空氣流量計(Air Flow Meter)直接測量發動機的進氣量，再根據進氣量和轉速來確定發動機每工作循環的供油量，因此比用進氣管絕對壓力間接測量發動機進氣量的方法精度高、穩定性好。2.1.2 電控汽油噴射系統的基本組成和工作原理1. 電控汽油噴射系統的基本組成和功能 電控汽油噴射系統盡管類型不少，品種繁多，但它們都具有相同的控制原則： 即以電控單元(ECU)為控制核心，以空氣流編輯ppt量和發動機轉速為控制基礎，以噴油器、怠速空氣調整器等為控制對象，保證獲得與發動機各種工況相匹配的最

24、佳混合氣成分和點火時刻。 相同的控制原則決定了各類電控汽油噴射系統具有相同的組成和類似的結構。 電控汽油噴射系統大致可分為進氣系統、燃油系統和電子控制系統三個部分。1) 進氣系統 進氣系統，又稱空氣供給系統，其功能是提供、測量和控制燃油燃燒時所需要的空氣量，如圖2.7所示(以L型系統為例)。編輯ppt 空氣經空氣過濾器過濾后，由空氣流量計(在D-Jetronic系統中為進氣歧管絕對壓力傳感器)計量，通過節氣門體進入進氣總管，再分配到各進氣歧管。 在進氣歧管內，從噴油器噴出的燃油與空氣混合后被吸入氣缸內燃燒。 一般行駛時，空氣的流量由進氣系統中的節氣門來控制。 踩下加速踏板時，節氣門打開，進入的

25、空氣量多。 怠速時，節氣門關閉，空氣由旁通氣道通過。編輯ppt 怠速轉速的控制是由怠速調整螺釘和怠速空氣調整器調整流經旁通氣道的空氣量來實現的。 怠速空氣調整器一般由電控單元(ECU)控制，在氣溫較低發動機暖機時，怠速空氣調整器的通路打開，以供給暖機時必須給進氣歧管的空氣量，此時發動機轉速較正常怠速高，稱為快怠速。 隨著發動機冷卻水溫升高，怠速空氣調整器使旁通氣道開度逐漸減小，旁通空氣量亦逐漸減小，發動機轉速逐漸降低至正常怠速。編輯ppt2) 燃油系統 燃油供給系統的功能是向發動機精確提供各種工況下所需要的燃油量。 燃油系統一般由油箱、電動燃油泵、過濾器、燃油脈動阻尼器、燃油壓力調節器、噴油器

26、、冷啟動噴油器及供油總管等組成，如圖2.8所示。 燃油由燃油泵從油箱中泵出，經過過濾器，除去雜質及水分后，再送至燃油脈動阻尼器，以減少其脈動。 這樣具有一定壓力的燃油流至供油總管，再經各供油歧管送至各缸噴油器。編輯ppt 噴油器根據ECU的噴油指令，開啟噴油閥，將適量的燃油噴于進氣門前，待進氣行程時，再將燃油混合氣吸入氣缸中。 裝在供油總管上的燃油壓力調節器是用以調節系統油壓的，目的在于保持油路內的油壓約高于進氣管負壓300kPa。 此外，為了改善發動機低溫啟動性能，有些車輛在進氣歧管上安裝了一個冷啟動噴油器，冷啟動噴油器的噴油時間由熱限時開關或者ECU控制。編輯ppt3) 電子控制系統 電子

27、控制系統的功能是根據發動機運轉狀況和車輛運行狀況確定燃油的最佳噴射量。 該系統由傳感器、電控單元(ECU)和執行器三部分組成，如圖2.9所示。 供給發動機的汽油量，由噴油持續時間來控制，噴油持續時間則由ECU通過來自進氣歧管壓力傳感器或空氣流量計的信號來計算進氣量，根據進氣量和轉速計算出基本噴油持續時間。 然后進行溫度、海拔高度、節氣門開度等各種工作參數的修正，得到發動機在這一工況下運行的最佳噴油時間，精確地控制噴油量。編輯ppt 傳感器是信號轉換裝置，安裝在發動機的各個部位，其功用是檢測發動機運行狀態的電量參數、物理參數和化學參數等，并將這些參數轉換成計算機能夠識別的電信號輸入ECU。 檢測

28、發動機工況的傳感器有：水溫傳感器、進氣溫度傳感器、曲軸位置傳感器、節氣門位置傳感器、車速傳感器、氧傳感器、爆燃傳感器、空調離合器開關等。 ECU是發動機控制系統的核心部件。 ECU的存儲器中存放了發動機各種工況的最佳噴油持續時間，在接收了各種傳感器傳來的信號后，經過計算確定滿足發動機運轉狀態編輯ppt的燃油噴射量和噴油時間。 ECU還可對多種信息進行處理，實現EFI系統以外其他諸多方面的控制，如點火控制、怠速控制、廢氣再循環控制、防抱死控制等。 執行器是控制系統的執行機構，其功用是接受ECU輸出的各種控制指令完成具體的控制動作，從而使發動機處于最佳工作狀態，如噴油脈寬控制、點火提前角控制、怠速

29、控制、炭罐清污、自診斷、故障備用程序啟動、儀表顯示等。2. 電控汽油噴射系統的工作原理編輯ppt 電控汽油噴射系統工作原理框圖，如圖2.10所示。 噴油器噴射到進氣歧管中的汽油量，由噴油器噴孔的橫斷面面積，汽油的噴射壓力和噴油持續時間來決定。 為了便于控制，在實際的噴油控制系統中，噴孔的橫斷面面積和噴油壓力都是恒定的，汽油的噴射量只取決于噴油持續時間。 噴油器的噴孔由電磁閥來開閉，電磁閥的開啟時刻(噴油開始時刻)和開啟延續時間(噴油持續時間)的長短，由發動機的各種參數確定。編輯ppt 傳感器將發動機各種非電量的工況參數(如轉速、負荷、發動機冷卻水及進氣溫度、空氣流量、曲軸轉角、節氣門開度等)轉

30、變為電信號，并把這些信號以信息形式送入電控單元(ECU)，再經電控單元轉化為長短不一的電脈沖信號傳到噴油器，控制噴油器打開時刻及延續時間長短，使之準確地工作。 EFI系統的工作過程即是對噴油時間的控制過程。 裝用EFI系統的發動機具有良好的動力性、經濟性，排放污染大為降低，這都緣于空燃比的精確控制。編輯ppt 而這種空燃比的控制是通過對汽油噴射時間的控制實現的。 ECU通過絕對壓力傳感器(D型EFI)或空氣流量計(L型EFI)的信號計量空氣質量，并根據計算出的空氣質量與目標空燃比比較即可確定每次燃燒所必需的燃料質量。 目標空燃比即實際充入氣缸的空氣質量與燃燒所需要的燃料量的比值。 根據空氣質量

31、和發動機轉速計算出的噴油時間稱為基本噴油持續時間。 目標空燃比是在考慮了發動機的動力性、經濟性、響應性、排氣凈化等之后決定的，它所編輯ppt要求的噴油時間與基本噴油時間有差異，各種傳感器檢測冷卻水溫度、進氣溫度、節氣門開度等與發動機工況有關的參數后，對基本噴油持續時間進行修正，確定最佳噴油持續時間，使實際噴油持續時間接近由目標空燃比確定的噴油持續時間。1) D型EFI系統 圖2.11所示的是D型EFI系統，該系統的工作原理如下所述。(1) 燃油壓力的建立與燃油噴射方式 電控燃油噴射系統的噴油壓力由燃油泵提編輯ppt供，燃油泵可以裝在油箱外靠近油箱的地方，也可以直接安裝在油箱內。油箱內的燃油被燃

32、油泵吸出并加壓至350kPa左右，經燃油濾清器濾去雜質后，被送至發動機上方的分配油管。 分配油管與安裝在各缸進氣歧管上的噴油器相通。 噴油器是一種電磁閥，由ECU控制。 通電時電磁閥開啟，壓力燃油以霧狀噴入進氣歧管內，與空氣混和，在進氣行程中被吸進氣缸。編輯ppt 分配油管的末端裝有燃油壓力調節器，用來調整分配油管中汽油的壓力，使油壓保持某一定值(250kPa到300kPa)。 多余的燃油從燃油壓力調節器上的回油口經回油管返回油箱。 (2) 進氣量的控制與測量 進氣量由駕駛員通過加速踏板操縱節氣門來控制。 節氣門開度不同，進氣量也不同，同時進氣歧管內的真空度也不同。 在同一轉速下，進氣歧管真空

33、度與進氣量有一定關系。編輯ppt 進氣壓力傳感器可將進氣歧管內真空度的變化轉變成電信號的變化，并傳送給ECU，ECU根據進氣歧管真空度的大小計算出發動機進氣量。(3) 噴油量與噴油時刻的確定 噴油量由ECU控制。ECU根據進氣壓力傳感器測量得到的信號計算出進氣量，再根據分電器中的曲軸位置傳感器測得的信號的計算出發動機轉速，根據進氣量和轉速計算出相應的基本噴油量； ECU控制各缸噴油器在每次進氣行程開始之前噴油一次，并通過控制每次噴油的持續時間來控制噴油量。編輯ppt 噴油持續時間越長，噴油量就越大。一般每次噴油的持續時間為2ms到10ms。 各缸噴油器每次噴油的開始時刻則由ECU根據曲軸位置傳

34、感器測得的1缸上止點的位置來控制。 由于這種類型的燃油噴射系統的每個噴油器在發動機一個工作循環中只噴油一次，故屬于間歇噴射方式。(4) 不同工況下的控制模式 電控燃油噴射系統能根據各個傳感器測得的發動機各種運轉參數，判斷發動機所處的工況，選擇不同模式的程序控制發動機的運轉，編輯ppt實現啟動加濃、暖機加濃、加速加濃、全負荷加濃、減速調稀、強制怠速斷油、自動怠速控制等功能。 D型EFI系統具有結構簡單、工作可靠等優點，但由于采用壓力作為控制噴油量的主要因素，因此，存在這樣的缺點： 在汽車突然制動或下坡行駛中節氣門關閉時，加速反應效果不良；當大氣狀況發生較大變化時，會影響控制精度。 現代汽車使用的

35、D型EFI系統都經過了改進，即采用運算速度快、內存容量大的ECU，大大提高了控制精度，控制的功能也更加完善。編輯ppt這種系統通常用于中檔車型上，如豐田HIACE小客車、豐田CROWN轎車等。2) L型EFI系統 L型EFI系統是在D型EFI系統的基礎上，經改進而形成的。它是目前汽車上應用最廣泛的燃油噴射系統。 L型EFI系統的構造和工作原理與D型EFI系統基本相同，但它以空氣流量計代替D型EFI系統中的進氣壓力傳感器，可直接測量發動機進氣量，提高了控制精度。 典型的L型EFI系統的結構如圖2.12和圖2.13所示。編輯ppt3) Mono系統 該系統是一種低壓中央噴射系統，是單點噴射(SPI

36、)系統，其組成如圖2.14所示。 在原來安裝化油器的部位僅用一只電磁噴油器進行集中噴射，與化油器相比，能迅速地輸送燃油通過節氣門，在節氣門上方沒有或極少發生燃油附著管壁現象，因而消除了由此而引起的混合與燃燒的延遲，縮短了供油和空燃比信息反饋之間的時間間隔，提高了控制精度，改善了排放。 Mono系統空氣量可以采用空氣流量計計量，也可以采用節氣門轉角和發動機轉速(節流速度編輯ppt方式)來控制空燃比，而省去空氣流量計。 這樣做，可使結構和控制方式均簡化，既兼顧了發動機性能與成本，發動機結構的變動又較少。 兼顧減少排放、提高性能、簡化結構、降低成本諸多優勢的Mono系統，在國外已迅速推廣應用于低排量

37、的普通轎車甚至貨車上。4) 燃油噴射控制(1) 噴油正時 如前所述，電控燃油噴射發動機的噴射可分為單點噴射和多點噴射，其中多點噴射又分編輯ppt為同時噴射，即各缸噴油時刻相同； 分組噴射，即多缸發動機分為若干組進行噴射，同一組各缸同時噴油，不同組間順序噴油； 順序噴射，即按點火順序要求逐缸噴油。 單點噴射，即只有一個噴油器，將油集中噴于進氣總管(Mono系統用)。 噴油正時就是噴油器什么時候開始噴油的問題。 對于多點間歇噴射發動機，噴油正時分為同步噴射和異步噴射。編輯ppt 同步噴射指在既定的曲軸轉角進行噴射，在發動機穩定工況的大部分運轉時間里，噴油系統以同步方式工作。 發動機在啟動和加速時，

38、為了保證啟動迅速、加速響應快，ECU會根據水溫、節氣門變化程度適當地增加供油量，此時應采用與曲軸的旋轉角度無關的異步噴射。 另外，采用卡門旋渦式流量計的發動機，其噴油器的開啟時間與其渦流頻率同步。 下面分別介紹同步噴射發動機中的同時噴射、分組噴射和順序噴射三種類型。編輯ppt 同時噴射 早期生產的間歇燃油噴射發動機多是同時噴射。 其噴油器的控制電路和控制程序都較簡單，其控制電路如圖2.15所示。 所有的噴油器并聯連接，微型計算機(簡稱微機)根據曲軸位置傳感器送入的基準信號，發出噴油器控制信號，控制功率三極管的導通和截止，從而控制各噴油器電磁線圈電路同時接通和切斷，使各缸噴油器同時噴油。 通常曲

39、軸每轉一轉，各缸噴油器同時噴射一次。編輯ppt 如圖2.16所示為某發動機噴油器的噴油正時波形。 由于在發動機的一個工作循環中噴射兩次，因此有的稱這種噴射方式為同時雙次噴射。 兩次噴射的燃油，在進氣門打開時一起進入氣缸。圖2.17所示為同時噴射正時圖。 由于這種噴射方式是所有各缸噴油器同時噴射，所以噴油正時與發動機進氣、壓縮、做功、排氣的循環沒有什么關系。 其缺點是由于各缸對應的噴射時間不可能最佳，有可能造成各缸的混合氣形成不一樣。編輯ppt 但這種噴射方式不需要氣缸判別信號，且噴射驅動回路通用性好，其電路結構與軟件都比較簡單，因此目前這種噴射方式還占有一定地位。 分組噴射 分組噴射一般是把所

40、有氣缸的噴油器分成2到4組。 四缸發動機一般把噴油器分成兩組，由微機分組控制噴油器，兩組噴油器輪流交替噴射。 分組噴射的控制電路如圖2.18所示。 每一工作循環中，各噴油器均噴射一次或兩次。編輯ppt 一般多是發動機每轉一轉，只有一組噴射。圖2.19為分組噴射的正時圖。 順序噴射 順序噴射也叫獨立噴射。曲軸每轉兩轉，各缸噴油器都輪流噴射一次，且像點火系統一樣，按照特定的順序依次進行噴射。 北京切諾基汽車發動機采用的就是順序噴射方式。 順序噴射的控制電路如圖2.20所示。 各缸噴油器分別由微機進行控制。驅動回路數與氣缸數目相等。編輯ppt 順序噴射方式由于要知道向哪一缸噴射，因此應具備氣缸判別信

41、號，常叫判缸信號。 采用順序噴射控制時，應具有正時和缸序兩個功能，微機工作時，通過曲軸位置傳感器輸入的信號，可以知道活塞在上止點前的位置，再與判缸信號相配合，可以確定向上止點運行的是哪一缸，同時應分清該缸是壓縮行程還是排氣行程。 因此當微機根據判缸信號、曲軸位置信號，確定該缸是排氣行程且活塞行至上止點前某一噴油位置時，微機輸出噴油控制信號，接通噴油器電磁線圈電路，該缸即開始噴射。編輯ppt 北京切諾基發動機在各缸排氣行程上止點前64開始噴射，其四缸發動機的噴油順序是1-3-4-2，六缸發動機的噴油順序是1-5-3-6-2-4。 圖2.21為日本本田四缸發動機的順序噴射的正時圖。 順序噴射可以設

42、立在最佳時間噴油，對混合氣的形成十分有利，因此它對提高燃油經濟性和降低有害物的排放等有一定好處。 盡管順序噴射方式的控制系統的電路結構及軟件都較復雜，但這對日益發展的先進電子技術來講，是比較容易得到解決的。編輯ppt 順序噴射方式既適合進氣歧管噴射，也適用于氣缸內噴射。(2) 噴油量的控制 噴油量的控制亦即噴油器噴射時間的控制，要使發動機在各種工況下都處于良好的工作狀態，必須精確地計算基本噴油持續時間和各種參數的修正量，其目的是使發動機燃燒混合氣的空燃比符合要求。 盡管發動機型號不同，基本噴油持續時間和各種修正量的值不同，但其確定方式和對發動機的影響卻是相同的，下面分別予以介紹。編輯ppt 啟

43、動噴油控制 在發動機啟動時，由于轉速波動大，無論D系統中的進氣壓力傳感器還是L系統中的空氣流量計，都不能精確地測量進氣量，進而確定合適的噴油持續時間。 因此，啟動時的基本噴油時間不是根據進氣量(或進氣壓力)和發動機轉速計算確定的，而是ECU根據啟動信號和當時的冷卻水溫度，由內存的水溫-噴油時間圖(見圖2.22)找出相應的基本噴油時間TP，然后加上進氣溫度修正時間TA和蓄電池電壓修正時間TB，計算出啟動時的噴油持續時間，如圖2.23所示。 編輯ppt 由THW信號查水溫-噴油時間圖得出基本噴油時間，根據進氣溫度傳感器THA信號對噴油時間進行修正。 由于噴油器的實際打開時刻較ECU控制其打開時刻存

44、在一段滯后，如圖2.24所示，造成噴油量不足，且蓄電池電壓越低，滯后時間越長，故需對電壓進行修正。 啟動后的噴油控制 發動機轉速超過預定值時，ECU確定的噴油信號持續時間滿足下式：編輯ppt噴油信號持續時間=基本噴油持續時間噴油修正系數+電壓修正值 式中，噴油修正系數是各種修正系數的總和。A. 基本噴油時間 D型EFI系統的基本噴油時間可由發動機轉速信號(Ne)和進氣管絕對壓力信號(PIM)確定。 D系統的ECU內存有一個基本噴油時間三維圖(三元MAP圖)，如圖2.25所示。 它表明了與發動機各種轉速和進氣管壓力對應的基本噴油時間。編輯ppt 根據發動機轉速信號和進氣管壓力信號確定噴油量，是以

45、進氣量與進氣管壓力成正比為前提的，這一前提只在理論上成立。 實際工作中，進氣脈動使充氣效率變化，進行再循環的排氣量的波動也影響進氣量測量的準確度。 因此，由MAP圖計算的僅為基本噴油時間，ECU還必須根據發動機轉速信號(Ne)對噴油時間進行修正。 L型EFI系統的基本噴油時間由發動機轉速和空氣量信號(VS)確定。編輯ppt 這個基本噴油時間是實現既定空燃比(一般為理論空燃比：A/F=14.7)的噴射時間。B. 啟動后各工況下噴油量的修正 在確定基本噴油時間的同時，ECU由各種傳感器獲得發動機運行工況信息，對基本噴油時間進行修正。a. 啟動后加濃 發動機完成啟動后，點火開關由啟動(STA)位置轉

46、到接通點火(ON)位置，或發動機轉速已達到或超過預定值，ECU額外增加噴油量，使發動機保持穩定運行。編輯ppt 噴油量的初始修正值根據冷卻水溫度確定，然后以一固定速度下降，逐步達到正常。 b. 暖機加濃 冷機時，燃油蒸發性差，為使發動機迅速進入最佳工作狀態，必須供給濃混合氣。 在冷卻水溫度低時，ECU根據水溫傳感器(THW)信號相應增加噴射量，由圖2.26可見，水溫在40時加濃量約為正常噴射量的兩倍。 暖機加濃還受節氣門位置傳感器中的怠速觸點(IDL)接通或斷開控制，根據發動機轉速，ECU使噴油量有少量變化。編輯pptc. 進氣溫度修正 發動機進氣密度隨發動機的進氣溫度而變化，ECU根據THA

47、信號修正噴油持續時間，使空燃比滿足要求。 通常以20為進氣溫度信號的標準溫度，低于20時，空氣密度大，ECU增加噴油量，使混合氣不致過稀； 進氣溫度高于20時，空氣密度減小，ECU使噴油量減少，以防混合氣太濃。 增加或減少的最大修正量約為10%。由進氣溫度修正曲線可見，修正約在進氣溫度20 到60之間進行，如圖2.27所示。 編輯pptd. 大負荷加濃 發動機在大負荷工況下運轉時，要求使用濃混合氣以獲得大功率。ECU根據發動機負荷增加噴油量。 發動機負荷狀況可以根據節氣門開度或進氣量的大小確定，故ECU可根據進氣壓力傳感器、空氣流量計、節氣門位置傳感器輸送的信號判斷發動機負荷狀況，決定相應增加

48、的燃油噴射量。 大負荷的加濃量約為正常噴油量的10%到30%。有些發動機的大負荷加濃量還與冷卻水溫度信號(THW)有關。編輯ppte. 過渡工況空燃比控制 發動機在過渡工況下運行時(即汽車加速或減速行駛)，為獲得良好的動力性、經濟性、響應性，空燃比應作相應變化，即需要適量調整噴油量。 使ECU檢測到相應工況的信號有：進氣管絕對壓力(PIM)或空氣量(VS)、發動機轉速(Ne)、車速(SPD)、節氣門位置、空擋啟動開關(NSW)和冷卻水溫度(THW)。g. 怠速穩定性修正(只用于D型EFI系統) 在D型EFI系統中，決定基本噴油時間的進氣管壓力，在過渡工況時，相對于發動機轉速編輯ppt將產生滯后

49、。 節氣門以下進氣管容積越大，怠速時發動機轉速越低，這種滯后時間越長，怠速就越不穩定。 進氣管壓力變動，發動機轉矩也變動。 由于壓力較轉速滯后，轉矩也較轉速滯后，造成發動機轉速上升時，轉矩也上升，轉速下降時，轉矩也下降。 為了提高發動機怠速運轉的穩定性，ECU根據PIM和Ne信號對噴油量作修正。 隨壓力增大或轉速降低，增加噴油量；隨壓力減少或轉速增高，減少噴油量，如圖2.28所示。編輯ppt(3) 斷油控制 減速斷油發動機在高速下運行急減速時，節氣門完全關閉，為避免混合氣過濃、燃料經濟性和排放性能變差，ECU停止噴油。 當發動機轉速降到某預定轉速之下或節氣門重新打開時，噴油器投入工作，如圖2.

50、29所示。 冷卻水溫度低或空調機工作需要增加輸出功率時，斷油和重新恢復噴油的轉速較高。 發動機超速斷油。為避免發動機超速運行，發動機轉速超過額定轉速時，ECU控制噴油器停噴。編輯ppt 汽車超速行駛斷油。某些汽車在汽車運行速度超過限定值時，停止噴油。 ECU根據節氣門位置、發動機轉速、冷卻水溫度、空調開關、停車燈開關及車速信號完成上述斷油控制。(4) 異步噴射 啟動噴油控制 在有些電控汽油噴射系統中，為了改善發動機的啟動性能，在啟動時使混合氣加濃。 除了一般正常的曲軸轉一轉噴一次油外，在啟動信號STA處于接通狀態時，ECU從G(G1編輯ppt或G2)信號后檢測到第一個Ne信號開始，以一個固定噴

51、油持續時間，同時向各缸增加一次噴油。 加速噴油控制 發動機從怠速工況向起步工況過渡時，由于燃油慣性等原因，會出現混合氣稀的現象。 為了改善起步加速性能，在普通電控燃油噴射系統中，ECU根據IDL信號從接通到斷開時，增加一次固定噴油持續時間的噴油。 在綜合控制的系統中，ECU在IDL信號從接通到斷開后檢測到第一個Ne信號時，增加一次固定噴油持續時間的噴油。編輯ppt 在有些發動機中，當節氣門急速開啟或進氣量突然變大時(急加速)，為了提高加速響應特性，僅在加速期間，在同步噴射的基礎上再加上異步噴射。編輯ppt 2.1.3 典型汽油噴射系統簡介1. 機械控制式汽油噴射系統1) 機械控制式汽油噴射系統

52、(K-Jetronic) 機械控制式汽油噴射系統屬連續噴射方式，可為單點或多點噴射，在美國等國家稱為CIS，主要應用在歐洲生產的汽車上。 機械控制式汽油噴射系統是一種液力控制、機械式、進氣道連續噴射，屬于多點缸外連續噴射方式。 由于該系統具有非常典型的代表性，故機械式汽油噴射系統一般簡稱為K系統。編輯ppt 盡管這種系統是機械式汽油噴射系統，但發動機卻不直接驅動噴射系統的任何部件。 K系統是以質量流量方式對混合氣濃度加以控制的，國產奧迪100車上使用了這種系統。(1) 結構 德國博世公司的K-Jectronic系統的結構如圖2.30所示。 K系統由電動油泵、蓄能器、燃油濾清器、溫度時間開關、啟

53、動噴油器、噴油器和暖機調節器等部件組成。 (2) 工作原理 編輯ppt K系統工作時，空氣經空氣濾清器、空氣流量傳感器和節氣門進入進氣總管、進氣歧管，最后進入各缸。 駕駛員通過控制節氣門開度來控制進氣量的多少，空氣流量傳感器則用來測量進氣量的多少。 燃油箱內的汽油經電動油泵加壓泵出后，經過蓄能器清除脈動和燃油濾清器濾除雜質后，被送入燃油分配器。 燃油分配器中的壓力調節器可使系統壓力恒定在0.47MPa，當系統壓力超過規定值時，過量燃油就流回燃油箱。編輯ppt 根據所測得的進氣的體積流量，燃油分配器計量每缸的燃油量，然后將燃油分別送入各缸的油路。 噴油器無計量功能，是彈簧加載的，當壓力為0.33

54、MPa時就開啟。 發動機停機，系統壓力降至噴油器開啟壓力以下時，噴油器關閉。 在發動機工作時，燃油由裝在進氣門附近的噴油器連續呈霧狀地噴射在進氣門前方與氣道中，經與吸入的空氣混合而形成可燃混合氣，在發動機進氣門開啟時刻被吸入氣缸內。編輯ppt 空氣流量傳感器又稱空氣流量計，它通過空氣流量傳感板的開度來感知進氣量。 空氣流量傳感板與燃油分配器組成一個部件，即混合氣調節器，它是機械式汽油噴射系統的一個核心部件。 空氣流量計使燃油量分配器控制柱塞動作，分配器就給發動機每個氣缸分配所需的燃油量。 精確計量的燃油連續地輸送給由彈簧加載的噴油器，噴油器再將燃油呈細霧狀噴射到發動機進氣門前的進氣道中。編輯p

55、pt 當進氣門打開時，燃油與被吸入的空氣一起進入氣缸。 油量分配器上作用著由暖機調節器調節的控制壓力，以實現暖機過程中混合氣加濃與混合氣由濃變稀的調節過程，控制壓力隨發動機溫度的升高在0.05MPa到0.37MPa之間變化。 為了適應發動機各種工況對燃油系統的要求，系統中設有各種相應的輔助裝置。 冷啟動時，由熱敏時控開關控制電磁冷啟動閥向發動機供應額外的燃油。 冷啟動后，由暖機調節器通過調節燃油分配器上的控制壓力來實現暖車過程中混合氣的編輯ppt加濃與對混合氣加濃量逐漸降低的調節。 冷啟動和暖車過程中所需要的附加空氣量由輔助空氣調節閥控制。 發動機停機后，蓄能器還長時間地保持有壓力，這樣就可以

56、防止燃油油路形成氣阻和確保順利熱啟動。2) KE-Jetronic帶計算機的機械式汽油噴油系統 KE-Jetronic系統與K-Jetronic系統的區別是安裝了微機(控制器)，由電-液壓力調節器(執行元件)取代了暖機調節器，由膜片式燃油壓力調節器代替K系統中的活塞式壓力調節器等。編輯ppt(1) 結構 KE系統裝有微機的機械式噴射裝置的總體結構布置如圖2.31所示。 (2) 工作原理 該系統直接測量空氣量，連續噴射燃油(每秒可自動噴射2000次)。 噴油器的噴油量取決于燃油分配器控制柱塞的升程及其差壓閥下室壓力的大小。 空氣流量計與燃油分配器也是機械式汽油噴射系統的兩個完整的基礎組件。 它們

57、平行地完成工作，其中一個組件不工作時，另一個也不能工作。編輯ppt 發動機工作時，空氣流量計的計量盤上、下浮動，通過杠桿使燃油量分配器的控制柱塞動作，從而改變了控制柱塞套筒上的計量槽口打開截面的大小。 燃油量分配器差壓閥下室的油壓由電-液壓力調節器進行調節。電-液壓力調節器由微機控制。 微機根據接收到的水溫傳感器、節氣門開關、空氣流量計的電位計等發出的信號，經處理后向電-液壓力調節器輸送控制電流信號(0到120mA)，以便控制噴油器的噴油量，滿足發動機在冷啟動、暖機時對油量的需要，以及迅速編輯ppt加速到最高轉速和怠速工況時對混合氣的要求。 當電子裝置出現故障或電路中出現任何斷路時，整個噴射裝

58、置仍能工作。2. 多點式電子控制汽油噴射系統 在多點式電控汽油噴射系統中，凡采用MPA傳感器(進氣管壓力傳感器)通過測量進氣管壓力來確定進氣量的系統稱為壓力感應式電控汽油噴射系統。 凡采用擺板式空氣流量計、熱線式或熱膜式空氣流量計和卡爾曼旋渦式空氣流量計來測量空氣量的系統，稱為流量感應式汽油噴射系統。編輯ppt1) 多點壓力感應式汽油噴射系統(K-Jetronic) D-Jetronic是最早的、典型的多點壓力感應式噴射系統。 美國通用、福特、克萊斯勒，日本豐田、本田、鈴木和大發等公司也有類似產品。(1) 總體結構 圖2.32所示為該系統的主要部件及功能。(2) 工作原理 燃油泵直接將燃油輸送

59、到電磁噴油器，燃油壓力調節器保證噴射壓力恒定。編輯ppt 壓力過高時，多余的汽油又流回燃油箱。 電磁噴油器將燃油噴入進氣門之前的進氣歧管。每個氣缸有一個電磁噴油器。 為了減少損耗，四缸發動機以兩個噴油器為一組將其電路并聯，六缸發動機以三個噴油器為一組并聯。 凸輪軸轉一周完成一次分組噴油循環。全部噴油器承受一個大約為0.2MPa的恒定壓力。 每工作沖程供給氣缸的燃油量用控制電磁噴油器的開啟持續時間來計量。由電子控制器(ECU)供給控制脈沖，其持續時間由進氣歧管壓力、發動機轉速及其他修正變量確定。編輯ppt 這些修正變量由機電傳感器(壓力傳感器、溫度傳感器、節氣門開關和分電器中確定噴射開始時間的觸發器觸點)在發動機上進行檢測，并作為電量信號輸入ECU。 在冷啟動和暖機階段(約35以下)，冷啟動閥開啟，吸入的空氣由此補充使油量加濃。2) 多點噴射流量感應式電控噴射系統(1) 博世L-Jetronic系統。 總體結構 L型電控噴射系統的總體結構如圖2.33所示。編輯ppt 工作原理 L型流量感應式電控汽油噴射系統是在D型噴射的基礎上結合直接空氣量測定的優點開發