汽车电控燃油喷射系统.ppt

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2005年3月2日汽车电控燃油喷射系统 基本内容一、电控燃油喷射系统概述1.电控汽油喷射系统的供油特性2.电控汽油喷射系统的优点3.电控汽油喷射系统的分类二、电控燃油喷射系的组成及工作原理1.进气系统2.燃油系统3.控制系统三、电控燃油喷射系的组成及工作原理1.喷油量控制2.喷油正时控制3.燃油中断控制 电控燃油喷射系统在汽油控制装置的发展历史中，最初是以机械控制为主的K型汽油喷射系统和机电结合式（KE型）汽油喷射系统，因其供油控制特性仍未摆脱开环控制模式，不久便被电子控制燃油喷射装置所代替。电控燃油喷射系统简称EFI（ElectronicFuelInjectionSystem),其基本原理是：ECU不断接收来自多个传感器的信号，并根据传感器的信号确定发动机所处的工况和当时的进气量，然后依据当时工况确定空燃比，并根据进气量和空燃比计算所需的喷油量，进而通过控制喷油器的喷油脉宽实现喷油量的控制。返回 传统的汽油发动机采用化油器供油，在发动机不同工况下供给不同浓度的混合气。采用开环控制，误差较大电控汽油喷射系统采用电脑控制的喷油器进行燃油喷射。采用氧传感器进行闭环控制，较精确电控汽油喷射系统的供油特性返回 电控汽油喷射系统的优点提高发动机输出功率和转矩降低燃油消耗减少排放污染改善使用性能返回 电控汽油喷射系统的分类按喷油器安装方式分类按进气量检测方式分类按喷射油压分类按喷油方式分类多点喷射单点喷射返回高压燃油喷射低压燃油喷射连续喷射间歇喷射流量型压力型 多点喷射（MPI）多点喷射系统装有与发动机气气缸数相等的喷油器，喷油器在ECU的控制下形成多点喷射。按喷射位置不同它又可分为缸内喷射（直接喷射到气缸内）和进气管喷射（直接喷射到进气管内）缸内喷射进气管喷射 单点喷射（SPI）单点喷射系统是在节气门体（进气总管处）上设置一只或两只喷油器，对发动机所有各缸集中喷射供油（又称节气门体集中喷射系统），喷射出的燃油再经各进气歧管分配到各个气缸。对于单点喷射系统，它采用逐缸脉冲式喷油方式。喷射开始时间由曲轴位置传感器向ECU提供电信号,由ECU发出指令开始喷射。喷射脉冲宽度由进入发动机的空气量和曲轴转速两个主要参数决定,再根据发动机的其他工况参数进行修正。单点喷射系统图 单点喷射（SPI）返回 高压燃油喷射和低压燃油喷射高压燃油喷射表示高于进气管压力200KPa以上的燃油喷射，其主要应用于MPI系统中。低压燃油喷射低于进气管压力200KPa以下的燃油喷射，其主要应用于SPI系统中。返回 连续喷射：燃油喷射的时间占有全循环的时间。连续喷射仅限于进气管喷射的情况。间歇喷射：也叫脉冲喷射，进一步可分为同时喷射、分组喷射、顺序喷射三种。连续喷射和间歇喷射 所有喷油器在ECU的同一指令下同时开始喷射和停止，其喷油脉宽相等。在同时喷射方式中，又有单循环双喷油（即曲轴每转一圈喷油一次）和单循环四喷油（即曲轴每转一圈喷油两次）两种。多缸同时喷射同时喷射图 多缸同时喷射同时喷射控制电路图所有的喷油器并联，ECU根据曲轴位置传感器输入的基准信号，输出喷油器控制信号，控制功率三极管的导通和截止。同时喷射的方式控制电路简单，但是各气缸对应的喷射时间不可能最佳，致使各缸混合气成分略有不同。 多缸同时喷射同时喷射定时图各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸喷油器同时喷油。图中曲轴每转一周，各缸喷油器同时喷一次油，即在发动机的一个工作循环中喷油两次。两次喷射的燃油在进气门打开时一起进入气缸。返回 将一台发动机的全部所缸根据气缸总数的多少分为2～4组（一般四缸分2组，六缸分2或3组，八缸分4组），同一组喷油器采用同时喷射方式，不同组的喷油器进行交替喷射。每个工作循环每组喷射一次或二次。多缸分组喷射分组喷射图 多缸分组喷射分组喷射控制电路图 多缸分组喷射分组喷射定时图ECU分别控制两组喷油器交替喷射在每一工作循环中，各喷油器均喷油一次。返回 在发动机的一个工作循环内，各喷油器按照发动机的工作顺序，依次在本气缸排气行程上止点前喷油一次。比如，在发动机转速为4600r/min时，相应喷油间隔时间仅为0.0065s，所以说，顺序喷射方式控制精度高，各缸混合气均匀性好，提高了发动机的动力性、经济性及排放净化程度。各缸顺序喷射顺序喷射图 各缸顺序喷射顺序喷射控制电路图各喷油路受ECU的单独控制，且要具有精确的喷油正时。由于进、排气存在气门重叠角问题，如果喷油过早，容易和上一循环的废气相混而排出；过晚将会使喷射的燃油不能全部进缸，影响发动机的输出功率。 各缸顺序喷射顺序喷射定时图返回 流量型中又有L型（体积型）和LH型（质量型）两种。L型：采用叶板式空气流量计或卡尔曼式涡流式空气流量计，其空气量的计量方式均属于体积计量型，即通过计量气缸充气的体积量，并将该物理量转变成电信号输送至ECU，ECU再计算出与该体积空气相适应的喷油量。LH型：采用热线式或热膜式空气流量计，直接进入气缸的空气质量，并将该空气的质量转换成电信号输送给ECU，由ECU计算出与之相适应的喷油量，并控制空燃比的最佳值。流量型燃油喷射系统 流量型（L型）系统流量型（L型）系统控制方式 热线式（LH型）电控燃油喷射系统 压力型系统根据进气管内绝对压力间接计量发动机进气量。压力传感器将进气管内的进气压力信号送给ECU，ECU根据压力输入信号和发动机转速信号计算出进气量，然后发了与之相对应的喷油脉冲信号，控制喷油器喷射适量的燃油。压力型（D型）燃油喷射系统 压力型（D型）控制方式压力型（D型）系统控制方式返回 进气系统的作用是向系统提供新鲜空气。进气系统主要由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气歧管等组成。（图）汽车正常行驶时，进入气缸内的空气量的多少由节气门的开度控制。当空气经过空气流量计时，进气量得到了计量。ECU把空气流量信号作为控制喷油量和点火的主要依据之一。进气系统组成 外界空气经空气滤清器过滤后流经空气流量计、节气门、进气总管和进气歧管，当某缸进气门打开时进入该气缸。返回 空气流量计空气流量计的作用是计量进入发动机的空气量。空气流量计有许多类型，流量型电控汽油喷射系统采用叶板式、卡尔曼涡流式、热线式和热膜式空气计量器，直接检测空气流量；D型电电控汽油喷射系统根据进气管绝对压力间接测量空气流量。 它主要由叶板、叶板回位弹簧、止回阀、阻尼室、阻尼板、电位计等组成。叶板式空气流量计 进气压力传感器（负压传感器）应用在D型电控汽油喷射系统中。ECU根据进气管的负压值推算空气密度，然后再根据空气密度和转速计算发动机的进气量。常用的有半导体压敏电阻式和真空膜合式。进气压力传感器 主要由硅膜片、集成电路、滤清器、真空室和壳体组成。半导体压敏电阻式传感器 硅膜片是利用半导体的压电效应制成。其周围有四个应变电阻，以惠斯顿电桥的方式连接。硅膜片的一面是真空室，另一面引入进气压力。当发动机进气量发生变化时，硅膜片受到变化的压力，电桥输出相应的信号电压，该电压经过集成放大器放大后送给ECU，作为计算进入气缸空气流量的主要依据。半导体压敏电阻式传感器原理返回 燃油系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油缓冲器、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器和温度-时间开关及燃油分配管等组成。燃油系统 燃油系统安装于燃油箱内的燃油泵，受ECU指令后，将燃油输送至油压调节器进行调压，再通过燃油分配管到各喷油器，喷油器接受ECU指令进行喷射。多余的燃油通过回油管流回燃油箱。另外，脉动衰减器可以消除燃油管路中燃油压力的波动。冷起动喷油器和温度时间开关，用以改善发动机冷起动性能。 燃油泵燃油泵的功用是从燃油箱吸出燃油，加压后供给喷油器。目前普遍使用湿式电动燃油泵。 燃油压力调节器燃油压力调节器作用是保持喷油器喷油压力与进气压力之差为恒定值。当进气压力恒定时，喷油量的多少主要与喷油持续时间和喷油压力有关，喷射时间越长、喷油压力越大，喷油量就越多。但当进气管内压力随发动机负荷变化时，喷油器的喷油量也受进气管内压力大小的影响。现代的电控燃油喷射系统中，一般通过燃油压力调节器的控制作用使喷油压力与进气管内的压力差为恒定值。这样，喷油器的喷油量便只与喷油时间有关，ECU就通过控制喷油器的喷油时间来控制喷油量的多少。 喷油器喷油器是一种电磁式执行器，受ECU的指令，将燃油喷入进气歧管使其雾化，并与空气混合形成可燃混合气。返回 控制系统控制系统由各类传感器和控制开关、执行器、ECU三部分组成。 ECUECU是电子控制的中心，具有空燃比控制、点火正时控制、加减速控制、下坡断油控制、超速控制、怠速控制、空调控制等功能。当整车供电后，ECU开始不断地定时检查各传感器及开关信号，并以此为依据，计算出发动机各工况下的最佳供油量、最佳点火正时、最理想的怠速等，经输出电路完成对喷油器、怠速控制器及空调系统等的控制。 ECU控制系统中最主要的软件是主控程序，它对整个系统进行初始化，实现系统的工作时序、判定控制模式、控制点火角度和喷油脉冲信号的输出等。软件中还有转速与负荷的处理程序、中断处理程序及查表程序。针对发动机使用要求预先确定点火角脉谱图及喷油脉谱图，以及其它为匹配备工况而选定的修正系数、修正函数和常数等，都以离散数据的形式储存在微机的存储器中。返回 喷油量控制喷油器的喷油量与喷孔截面、针阀行程、喷射环境压力和喷油压力等有关。实际应用中，上述因素均确定，则喷油量取决于针阀的开启持续时间，即ECU发出的喷油脉冲宽度。 喷油量的形成最终喷油量是基本喷油量与修正喷油量之和。基本喷油量：曲轴转速传感器输出发动机转速信息，空气流量计测量的进气量反映发动机的负荷状态信息，ECU根据发动机的转速和负荷状态确定标准喷油脉冲时间，该脉冲持续时间决定了基本喷油量。补充喷油量：由冷却液温度传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、温度-时间开关、点火开关等传感器产生的补充喷油信号，经ECU计算，在发动机冷起动、起动、起动后、怠速后、节气门全开、冷却液温度低、进气温度低等状态下补充喷油。 喷油量的形成电压修正：从微机发出喷油开始的信号到喷油器实际喷油开始，其间有一短暂的延迟时间，称为“无效喷射时间”；考虑到这一点，ECU在控制喷油脉冲宽度时，将在实际喷油时间之前加上无效喷射时间；（如图）无效喷射时间是以标准电源电压为依据设置的一个定值范围。电源电压越低，无效喷射时间越长。因此，需要根据电源电压对喷油时间进行修正，这种修正就称为电压修正。 喷油量形成的例子返回 燃油中断控制在以下三种情况下，ECU会发出停止燃油喷射的指令：超速燃油中断：汽车发动机设置了额定转速，即安全转速，如果ECU通过曲轴转速传感器检测到发动机的转速超过了额定转速，会发出停止燃油喷射的指令。当转速下降到额定转速范围时，ECU会发出恢复燃油喷射的指令。减速燃油中断：当车速处于缓慢减速工况时，ECU发出减少喷油量的指令信号；若车速处于急减速工况，ECU根据节气门位置传感器的关闭速率、车速及发动机转速等信号，在一定条件下会发出停止燃油喷射的指令，以节省燃油和减少污染。 燃油中断控制换挡燃油中断：换挡时如果继续喷射燃油则容易造成齿轮的碰撞和换挡的困难，ECU便设置了换挡燃油中断功能。当ECU通过变速器的挡位开关（换挡手柄）感知到换挡操作时，便会立即发出停止燃油喷射的指令，当挡位正确啮合后，又会发出恢复燃油喷射的指令。