電控燃油噴射系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、電控燃油噴射系統(tǒng)一、電控燃油噴射系統(tǒng)（ EFI ）的產(chǎn)生 傳統(tǒng)的化油器不能滿足現(xiàn)代汽車對發(fā)動機高經(jīng)濟性、低 污染的要求。人們開始研究怎樣同時解決汽車排氣凈化和節(jié) 油的兩大問題。從 60 年代初開始，人們首先對點火系統(tǒng)進行改造，采 用無觸點電子點火裝置。它克服了傳統(tǒng)的觸點式點火裝置的 缺陷，提高了點火能量，在節(jié)油和排氣凈化方面都有較大改 善。但是，由于分電器中的運動部件會產(chǎn)生磨損，一旦驅動 部件松曠就會影響點火正時，失去無觸點電子點火的優(yōu)點。 而且由于仍采用機械式點火提前裝置，不能實現(xiàn)點火特性的 多維調(diào)節(jié)。今天，發(fā)動機應該控制的項目有：點火時刻、空燃比、排氣再循環(huán)（EGR和怠速速度等。目的在于獲

2、得高功率、 大扭矩、低油耗、清凈的排氣以及行駛穩(wěn)定性。電子控制是使上述項目得到最佳調(diào)節(jié)的最好方法， 從 60 年代后半期開始，隨著半導體技術的高速發(fā)展，尤其是微型 計算機的出現(xiàn)導致電控燃油噴射系統(tǒng)的產(chǎn)生，使汽車發(fā)動機 進入一個電于控制的新時代。1967 年，德國 Bosch 公司研制成 D 型電子控制汽油噴射 系統(tǒng)，隨后又開發(fā)了 L 型電子控制噴射系統(tǒng)，后來這些技術 被不斷改進、完善。到 1979 年，發(fā)動機電子控制技術己達 到相當高的程度。電控燃油噴射系統(tǒng)( Electronic fuel injection 簡稱 EFI )就是用計算機控制燃油供應量的裝置。電控燃油噴射系統(tǒng)中的計算機綜合各

3、種不同傳感器送 來的信息作出判斷，控制噴油器以一定的壓力，正確迅速地 把燃油噴射到發(fā)動機進氣歧管里，與吸入的空氣混合后，進 入發(fā)動機氣缸，配合電于控制點火在最佳時刻點燃可燃混合 氣。二、電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點 電控燃油噴射系統(tǒng)與傳統(tǒng)的化油器裝置相比具有以下優(yōu)點： 1、發(fā)動機且起動時間短。通常設有冷起動噴油器，故可改 善低溫起動性能， 起動發(fā)動機的時間只是傳統(tǒng)化油器的50%。力性強。采用 EFI 后，發(fā)動機的進氣可不必預熱，可以吸入 密度較大的冷空氣，同時進氣歧管阻力減小，所以充氣系數(shù) 提高。熱效率和充氣系數(shù)的提高， 使發(fā)動機的輸出功率提高， 其功率可增人5%10%，扭力可增大7%。速性能好。由

4、于汽油是直接噴射到發(fā)動機進氣閥處，混合氣 經(jīng)過的路程短，因此反應靈敏，減少滯后現(xiàn)象，加速性能得 到改善。進行油門全開的加速試驗，車速由0 100km/h 比傳統(tǒng)化油器縮短 7%的時間。4、 耗油量低，經(jīng)濟性好。 EFI 系統(tǒng)最突出的優(yōu)勢是能實現(xiàn) 空燃比的高精度控制。因為汽油是在一定的壓力下噴出的， 燃油霧化質量好，且噴油量是精確地控制的，混合氣的空燃 比為最佳值且各缸分配較均勻，下坡時又可以完全不噴油， 發(fā)動機只對空氣進行壓縮，所以可以降低燃油消耗量。裝用 EFI后比傳統(tǒng)化油器省油 515%。5、減少排氣污染。因為 EFI 裝置可以分別控制汽油量與空 氣量，控制精度很高，能始終保持所需的最佳空

5、燃比。該裝 置與三元催化劑配合使用時可以使廢氣中的CO、HC、NOx 控制在最低范圍。 而且，當發(fā)動機減速到一定值 （約 120r/min ）， 會自動切斷燃油供給，可以完全排除傳統(tǒng)化油器減速時所無 法清除的HC氣體。整個裝置體積小，而且不需要機械驅動，安裝靈活方便。 電子控制燃油噴射裝置的最大特點是，既可獲得最人功率， 又可最大限度地節(jié)油和凈化排氣，是節(jié)約能源，降低排污的 有效措施之一。三、電控燃油噴射系統(tǒng)的基本原理、類型及組成1 電控燃油噴射系統(tǒng)的原理 電控燃油噴射系統(tǒng)采用各種發(fā)動機的負荷、 轉速、加速、 減速、吸人士氣流量和溫度、冷卻水的溫度等變化情況轉換 成電信號，然后把這些電信號輸入

6、到計算機控制系統(tǒng)（電子 控制器）里，電子控制器（ECU根據(jù)這些信號與儲存的信 號進行精確計算后輸出一個控制信號去控制噴油器閥的開啟時間和持續(xù)時間，從而供給發(fā)動機氣缸最佳油量。2 電控燃油噴射系統(tǒng)的類型 電控燃油噴射系統(tǒng)按不同的方法可分為不同的類型。 按檢測進氣量的方式分類：壓力型（也稱 D 型） - 以進氣管壓力為主要控制參數(shù)。采 用的是速度密度控制法。這是一種間接測量空氣量的方式， 它在節(jié)氣門后面裝有壓力傳感器，以測量進氣管內(nèi)的壓力， 因該處的壓力（真空度）隨節(jié)氣門開度而變化，它反映了發(fā) 動機負荷的大小，故可作為電子控制系統(tǒng)確定噴油量的主控 信息。電于控制器（ECU根據(jù)進氣管壓力和發(fā)動機轉速

7、推 算每一工作循環(huán)吸入發(fā)動機的空氣量，再根據(jù)推算的空氣量 計算燃油量。但由于空氣流量與該處壓力不是線性關系，且 進行排氣再循環(huán)時管內(nèi)壓力要發(fā)生變化，所以不容易精確檢 測吸人的空氣量，故這種方式控制精度不高，現(xiàn)己少用。 2）流量型（也稱 L 型） 以空氣流量為主要控制參數(shù)。采用的是質量流量控制法。流量型控制系統(tǒng)是在發(fā)動機進氣管處安裝空氣流量計， 它是一種直接檢測法，即利用空氣流量傳感器直接測定進入 發(fā)動機的空氣量，ECU則根據(jù)進氣量信息確定其噴油量，從 而可得到較準確的空燃比，由于流量型控制精度高，現(xiàn)已廣 泛采用。2、按噴油器的數(shù)量分類：單點噴射（ SPI ）Single Point Injec

8、tion單點噴射是在節(jié)氣門后方用一個噴油器集中噴射，為了 將燃油噴入節(jié)氣門與管壁之間的空間，使燃油霧化得更好， 燃油應噴射成錐狀。當然，化油器式發(fā)動機歧管所具有的各 缸燃油分配不均、動態(tài)特性差等缺點，在單點噴射系統(tǒng)中也 同樣存在。但單點噴射結構簡單，控制較容易，故現(xiàn)在仍有 應用。多點噴射（ MPI） Multi Point Injection 多點噴射也稱氣門口噴射系統(tǒng)，即在每個進氣門前方都 設一個噴油器，因此，使燃油有更好的分配，而且與進氣歧 管的結構無關，避免了壁濕影響，這樣，不論發(fā)動機在熱態(tài) 或冷態(tài)下工作，其過渡特性都是最佳的。同時，由于進氣歧 管中只有空氣，故可設計得使發(fā)動機達到最大的

9、充氣量，這 將進一步提高發(fā)動機的扭矩和工作性。按噴射時序的不同， MPI 又可細分為同時噴射、分組噴 射和順序噴射 3 種。同時噴射方式是所有噴油器同時噴油； 而為了使整套設備的結構簡單而噴油準確，常將發(fā)動機的氣 缸分為兩組，供給每組氣缸的噴油器都是同時打開，給各缸 的進氣歧管同時噴油， 兩組噴油器交替工作， 此即分組噴射； 順序噴射方式則使噴油器能按各缸的點火順序進行噴油，每 循環(huán)噴一次。該種方式較前兩種應用效果更好。 控制系統(tǒng)有無反饋分類開環(huán)系統(tǒng) 又稱硬性控制指施控系統(tǒng)將可控輸入轉化為信號后作用于受控系統(tǒng)， 受控系統(tǒng)的輸出結果不再被送回輸入端并形成再控制的直 鏈控制方式，即不帶有反饋控制裝

10、置的噴射系統(tǒng)為開環(huán)系 統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng) 又稱反饋控制帶有反饋控制裝置（通常是用氧傳感器）的噴射系統(tǒng)為 閉環(huán)系統(tǒng)。它與開環(huán)控制的區(qū)別在于增加了反饋環(huán)節(jié)。把受 控系統(tǒng)的狀態(tài)或執(zhí)行結果返送給施控系統(tǒng)，以影響信號的改 變，用以調(diào)整未來的動作。為了獲得高的經(jīng)濟性和小的排污量，目前有的使用三元催化裝置，同時處理發(fā)動機廢氣中的 CO HC和NOx3種有害 氣體，降低排污量，而三元催化劑的凈化能力與混合氣的空 燃比有關， 在理論空燃比附近， 3 種有害氣體才能同時凈化。 在前述一般電于控制噴射裝置中增添一個氧傳感器安置在 排氣管內(nèi)，輸出一個氧含量信號，反饋給ECU隨時修上噴入發(fā)動機的燃油量，維持混合氣的平均值在理

11、論空燃比附 近。3 電控燃油噴射系統(tǒng)的組成電控燃油噴射系統(tǒng)主要由燃油供給系統(tǒng)（油路） 、空氣 供給系統(tǒng)（氣路）和控制系統(tǒng)（電 路。包括各種傳感器、 電子控制器和執(zhí)行器）等三人部分組成。各部分的組成及功能簡介如下：1、燃油供給系統(tǒng)（油路）燃油供給系統(tǒng)的作用是：向氣缸內(nèi)供給燃燒所需要的汽 油。燃油供給系統(tǒng)包括燃油箱、燃油泵、燃油緩沖器、燃油 壓力調(diào)節(jié)器、燃油濾清器、噴油器，節(jié)溫定時開關和冷起動 閥（冷起動噴油器）等部件。燃油箱（汽油箱） 儲存燃油用。燃油泵（電動汽油泵） 其作用是將燃油從燃油箱中泵人燃油管路，并使燃油保持一定的壓力，經(jīng)過濾清器輸送 到燃油噴油器和冷起動閥。燃油泵按其安裝位置分為外裝

12、泵和內(nèi)裝泵兩種外裝泵 即將泵裝在油箱之外的輸油管路中，內(nèi)裝泵則是將泵安裝在 燃油箱內(nèi)。與外裝泵比較，它不易產(chǎn)生氣阻和燃油泄漏，且 噪音小。目前大多數(shù) EFI 采用內(nèi)裝泵。燃油緩沖器 也稱脈動阻尼器。其作用是使燃油泵泵出的油壓變得平穩(wěn)，減少抽壓波動和降低噪音。燃油壓力調(diào)節(jié)器 油路中安裝有壓力調(diào)節(jié)器，它使燃油壓力相對于人氣壓力或進氣管負壓保持一定，即保持噴油 壓力與噴油環(huán)境壓力的差值一定。此壓力差一般維持在 250kPa，當供油壓力超過規(guī)定值時，壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的減壓閥 打開，汽油便經(jīng)過回油管流回油箱， 使輸油管油壓保持恒定。燃油濾清器 裝于燃油緩仲器與噴油器之間的油路中，其作用是濾除燃油中的水份和雜

13、質等污物，以防堵塞噴 油器計閥。噴油器 噴油器安裝在節(jié)氣門體空氣人口處（ SPI 系統(tǒng)）或進氣歧管靠近各缸進氣門附近（ MPI 系統(tǒng)），受電子控 制器噴油信號的控制，其噴油量由噴油器通電時間的長短決 定，從而將適量的燃油成霧狀噴入進氣歧管。噴油器的噴油原理是：由電于控制器送來噴油電流信 號，電流流經(jīng)電磁線圈產(chǎn)生電磁吸力，該吸力吸引鐵心，由 于針閥與鐵心制成一體，故此時計閥打開，燃油由噴油器噴 出。7）節(jié)溫定時開關和冷起動閥（冷起動噴油器）節(jié)溫定時開 關的作用是監(jiān)測冷卻水的溫度，當發(fā)動機起動，冷卻水溫度 低 114C 時，開關的觸點閉合，使冷起動閥噴油。冷起動閥 的作用是在冷起動發(fā)動機時向進氣歧

14、管噴射額外的燃油，以 改善低溫起動性能。有不少車己取消了節(jié)溫定時開關，冷起 動噴油器的工作完全由 ECU空制，控制精度更高。2、空氣供給系統(tǒng)（氣路）空氣供給系統(tǒng)的作用是：測量和控制汽油燃燒時所需要 的空氣量。空氣供給系統(tǒng)包括：空氣濾清器、空氣流量計、節(jié)氣門 室、進氣歧管、空氣量調(diào)整器等。空氣由空氣濾清器吸入，經(jīng)空氣流量計（其作用是測量 進入空氣量的多少） 、節(jié)氣門室、進氣歧管而后進入各氣缸?？諝饬髁坑嫞?MAF） 用于 L 型 EFI 系統(tǒng)。安裝在空 氣濾清器和節(jié)氣門之間，用來測量進入氣缸內(nèi)空氣量的多 少，然后將進氣量信號送入電子控制器ECU從而由ECU計算出噴油量控制噴油器向節(jié)氣門主噴入與進

15、氣量成最佳比 例的燃油。2）節(jié)氣門室 節(jié)氣門室的作用是控制進入氣缸的空氣量，從而控制發(fā)動機的轉速。它主要由節(jié)氣門，怠速調(diào)整螺 絲、怠速空氣孔道和節(jié)氣門開關等組成。當發(fā)動機在怠速時（節(jié)氣門全關） ，空氣流經(jīng)旁通孔道（怠 速空氣孔道） ，此時只要調(diào)整怠速調(diào)整螺絲就可以調(diào)整發(fā)動 機在怠速時的轉速。3） 空氣量調(diào)整器 也稱附加空氣閥。它安裝在節(jié)氣門上 方。其作用是在低溫下起動發(fā)動機時，它通過另一通道，使 進入氣缸的空氣增多，從而使噴油量也增加，做到在低溫下 順利起動發(fā)動機。當發(fā)動機溫度升高達 60C70C時，它將 自動關閉。3、控制系統(tǒng)（電路） 控制系統(tǒng)的作用是：根據(jù)發(fā)動車輛運行狀況確定汽油的 最佳噴

16、射量?？刂葡到y(tǒng)主要由各種傳感器、電子控制器（計 算機控制裝置）和執(zhí)行器組成。控制系統(tǒng)的作用是電子控制器根據(jù)接收到的各種傳感器采集的反映發(fā)動機實時工況的信息，經(jīng)過計算機計算出噴 油器針閥的開啟時間和持續(xù)時間，并指令噴油器工作，以確 保供給發(fā)動機最佳可燃混合氣。1) 傳感器：傳感器監(jiān)測發(fā)動機的實際工況，感知各種物理 信號并將其轉換為電信號傳輸給ECU主要采用的傳感器見表1表1傳感器的種類及功能傳感器安裝位置功能結構形式溫度 傳 感冷卻水 溫 度(THW安裝在發(fā)動機出水口附近感知發(fā)動機冷卻水的溫度， 并將其轉換成 電信號輸入ECU繞線電阻 式、熱敏電 阻式、熱電 偶式進氣溫度(THA)在空氣流 量計

17、的主 空氣通道 中感知進氣溫度 的變化，并將 其轉換成電信號輸入ECU繞線電阻 式、熱敏電 阻式、熱電 偶式流量傳感空氣流量在空氣流量計（MAF 的主空氣通道中感知進入汽缸 內(nèi)空氣的多 少，并將進入 節(jié)氣門的進氣 量變成電信號 輸入ECU （用 于L型）葉片式、電 熱絲式、卡 門旋渦式燃油流量在主油路中用于計算耗油量水車式、循環(huán)球式進氣壓力傳感器（MAP通過軟關與進氣歧管相通測定進氣真空 度。（用于D型）線性可調(diào)變 壓器、電容 式、半導體 壓敏電阻 式、表面彈 性波式節(jié)氣門位置傳感器（TPS安裝在節(jié)氣門總體殼體內(nèi)將節(jié)氣門打開 的角度轉換成 對應的電壓信號輸入ECU線性輸出 型、開關量 輸出型發(fā)

18、動機轉速傳感器在發(fā)動機啟動飛輪齒環(huán)上方測量發(fā)動機轉速并將其脈沖 信號輸入ECU磁感應式、霍爾效應式、光電式車速傳感器（SPD在組合式儀表內(nèi)用于發(fā)動機怠 速和汽車加減 速時的空燃比 控制舌簧開關 型、光電耦 合型曲軸位置傳 感器（點火 正時傳感器） （CPS在曲軸箱內(nèi)左側檢測一缸上止 點位置信號脈 沖并輸入ECU磁感應式、霍爾效應式、光電式氧傳感器（入傳感器）安裝在排氣管上檢測大氣與排 氣中氧濃度之 差而產(chǎn)生電動 勢，將其電壓 信號輸入 ECU用以控制 空燃比二氧化鋯氧 傳感器、二 氧化鈦氧傳 感器爆震傳感器（KNK安裝在缸體內(nèi)的進氣管下部檢測缸體的振 動判斷爆燃的 發(fā)生，輸入爆 燃脈沖信號給E

19、CU，用以推遲 點火時刻磁致伸縮 式、壓電式（共振型、非 共振型、火 花塞座金屬 墊型）汽車傳感器的工作條件極為惡劣，因此，傳感器能否精確可 靠地工作至關重要。在該領域中，理論研究及材料應用發(fā)展 迅速，半導體和金屬膜技術、 陶瓷燒結技術等得到迅猛發(fā)展。 智能化、集成化和數(shù)字化將是傳感器的未來發(fā)展趨勢。2）電子控制器： Electronic ControI Unit縮寫 ECU。它是燃油噴射系統(tǒng)的控制核心，實際上是一個微型計算 機。為了提高其穩(wěn)定性和降低成本，內(nèi)部采用集成電路，為 了生產(chǎn)和檢修方便對外采用多腳的插頭插座式結構。ECU的存儲器中存放了發(fā)動機各種工況的最佳噴油持續(xù)時間，在接收了各種傳感器傳來的信號后，確定滿足發(fā)動機 運轉狀態(tài)的燃油噴射量，并根據(jù)計算結果控制噴油器的噴射 時間。ECU還可以對多種信息進行處理，實現(xiàn)