發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)APPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)A 第2章 發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng) 2.1 電控汽油噴射系統(tǒng)概述電控汽油噴射系統(tǒng)簡介1. 電控汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展歷程 電子控制燃油噴射技術(shù)最早應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)，二戰(zhàn)結(jié)束之后，燃油噴射技術(shù)才逐漸被應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)上。 1952年，曾用于二戰(zhàn)德軍飛機(jī)的機(jī)械式汽油噴射技術(shù)被應(yīng)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(chǎn)的第一臺機(jī)械式汽油噴射裝置。第1頁/共314頁 1953年，美國本迪克斯(Bendix)公司著手開發(fā)電控汽油噴射(Electric Fuel Injection，EFI)裝置，1957年

2、，該公司的電子控制汽油噴射系統(tǒng)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(jì)60年代以前，車用汽油噴射裝置大多采用機(jī)械式噴射泵，其結(jié)構(gòu)和原理與柴油機(jī)噴油泵很相似，控制功能是借助于機(jī)械裝置實現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，多用于豪華型轎車和賽車。 20世紀(jì)60年代以后，由于電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和受排放法規(guī)的影響，使電控汽油噴射(EFI)技術(shù)得到了進(jìn)一步的 發(fā)展。第2頁/共314頁 由于汽油噴射系統(tǒng)比起化油器來，計量更精確、霧化燃油更精細(xì)、控制發(fā)動機(jī)工作更為靈敏，因此，在經(jīng)濟(jì)性、排放性、動力性上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。 人們的注意力越來越集中在汽油噴射系統(tǒng)上。 1967年，德國博

3、世公司研制成功K-Jetronic機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)，并進(jìn)而成功開發(fā)增加了電子控制系統(tǒng)的KE-Jetronic機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)，使該技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。 1967年，德國博世公司率先開發(fā)出一套D-Jetronic全電子汽油噴射系統(tǒng)并應(yīng)用于汽車第3頁/共314頁上，于20世紀(jì)70年代首次批量生產(chǎn)，在當(dāng)時率先達(dá)到了美國加利福尼亞州廢氣排放法規(guī)的要求，開創(chuàng)了汽油噴射系統(tǒng)的電子控制的新時代。 D型噴射系統(tǒng)在汽車發(fā)動機(jī)工況發(fā)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(tǒng)的基礎(chǔ)上，博世公司開發(fā)了質(zhì)量流量控制的L-Jetronic型電控汽油噴射系統(tǒng)。 之后，L型電控汽油噴射系統(tǒng)又

4、進(jìn)一步發(fā)展成為LH-Jetronic系統(tǒng)，后者既可精確測量進(jìn)氣質(zhì)量，補(bǔ)償大氣壓力，又可降低溫度變化的影第4頁/共314頁響，而且進(jìn)氣阻力進(jìn)一步減小，使響應(yīng)速度更快，性能更加卓越。 大規(guī)模集成電路與微型計算機(jī)的迅猛發(fā)展，為能協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)各方面的矛盾，達(dá)到對油耗、排放與動力性等性能進(jìn)行綜合控制的綜合控制系統(tǒng)的誕生提供了條件。 1979年，德國博世公司開始生產(chǎn)集電子點(diǎn)火和電控汽油噴射于一體的Motronic數(shù)字式發(fā)動機(jī)綜合控制系統(tǒng)，它能對空燃比、點(diǎn)火時刻、怠速轉(zhuǎn)速和廢氣再循環(huán)等方面進(jìn)行綜合控制。第5頁/共314頁 為了降低汽油噴射系統(tǒng)的價格，從而進(jìn)一步推廣電控汽油噴射系統(tǒng)，1980年，美國通用(GM)

5、公司首先研制成功一種結(jié)構(gòu)簡單價格低廉的節(jié)流閥體噴射(TBI)系統(tǒng)，它開創(chuàng)了數(shù)字式計算機(jī)發(fā)動機(jī)控制的新時代。 TBI系統(tǒng)是一種低壓燃油噴射系統(tǒng)，它控制精確，結(jié)構(gòu)簡單，是一種成本效益較好的供油裝置。 隨著排放法規(guī)的不斷完善，使這種物美價廉的系統(tǒng)大有完全取代傳統(tǒng)式化油器的趨勢。 1983年，德國博世公司也推出了自己的單點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng),即Mono-Jetronic系統(tǒng)。第6頁/共314頁 電控汽油噴射技術(shù)日趨完善，性能優(yōu)越，使得電控汽油噴射裝置從20世紀(jì)70年代末開始得到迅猛發(fā)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(shù)，這充分證明了它強(qiáng)大的生命力與競爭力。2. 電控汽油噴射系統(tǒng)

6、分類 電噴系統(tǒng)發(fā)展至今，已有多種類型。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為以下幾種類型。1) 按系統(tǒng)控制模式分類 在發(fā)動機(jī)電噴控制系統(tǒng)中，按系統(tǒng)控制模第7頁/共314頁式可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種類型。(1) 開環(huán)控制 就是把根據(jù)試驗確定的發(fā)動機(jī)各種運(yùn)行工況所對應(yīng)的最佳供油量的數(shù)據(jù)事先存入計算機(jī)中，發(fā)動機(jī)在實際運(yùn)行過程中，主要根據(jù)各個傳感器的輸入信號，判斷發(fā)動機(jī)所處的運(yùn)行工況，再找出最佳供油量，并發(fā)出控制信號。 控制信號經(jīng)功率放大器放大后，再驅(qū)動電磁噴油器動作，由此控制混合氣的空燃比，使發(fā)動機(jī)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。 開環(huán)控制系統(tǒng)不帶氧傳感器等反饋傳感器，只受發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況參數(shù)變化的控制，且按事第8頁/共314頁先

7、設(shè)定在計算機(jī)ROM中的試驗數(shù)據(jù)流工作。 其優(yōu)點(diǎn)是簡單易行，缺點(diǎn)是其精度直接依賴于所設(shè)定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的精度和電磁噴油器調(diào)整標(biāo)定的精度。 但當(dāng)噴油器及傳感器系統(tǒng)電子產(chǎn)品性能變化時，混合氣就不能正確地保持在預(yù)定的空燃比值上。 因此，它對發(fā)動機(jī)及控制系統(tǒng)的各個組成部分的精度要求高，系統(tǒng)本身抗干擾能力較差，而且當(dāng)使用工況超出預(yù)定范圍時，就不能實現(xiàn)最佳控制。 其工作情況如圖2.1所示。第9頁/共314頁(2) 閉環(huán)控制 閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)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(huán)控制系統(tǒng)在排氣管上加裝了氧傳感器，可根據(jù)排氣管中氧含量的變化，測出發(fā)動機(jī)燃燒室

8、內(nèi)混合氣的空燃比值，并把它輸入計算機(jī)中再與設(shè)定的目標(biāo)空燃比值進(jìn)行比較，將偏差信號經(jīng)功率放大器放大后再驅(qū)動電磁噴油器噴油，使空燃比保持在設(shè)定的目標(biāo)值附近。 因此，閉環(huán)控制可達(dá)到較高的空燃比控制精度，并可消除因產(chǎn)品差異和磨損等引起的性第10頁/共314頁能變化對空燃比的影響，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。 閉環(huán)控制的原理如圖2.2所示。 采用閉環(huán)控制的燃油噴射系統(tǒng)后，可保證發(fā)動機(jī)在理論空燃比(14.7)附近很窄的范圍內(nèi)運(yùn)行，使三元催化轉(zhuǎn)換裝置對排氣的凈化處理達(dá)到最佳效果，如圖2.3所示。 但是，由于發(fā)動機(jī)某些特殊運(yùn)行工況(如啟動、暖機(jī)、加速、怠速、滿負(fù)荷等)需要控制系統(tǒng)提供較濃的混合氣來保證發(fā)動機(jī)的

9、各種性能，所以在現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)中，通常采用開環(huán)與閉環(huán)相結(jié)合的控制方式。 第11頁/共314頁2) 按噴油實現(xiàn)的方式分類 在發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)中，按噴油實現(xiàn)的方式進(jìn)行分類，可分為機(jī)械式、機(jī)電混合式和電子控制式三種燃油噴射系統(tǒng)。(1) 機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)(K系統(tǒng)) 在柴油機(jī)中應(yīng)用時間較長，在汽油機(jī)中應(yīng)用較少。 德國博世公司的K-Jectronic系統(tǒng)屬于機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)，簡稱K系統(tǒng)。 該系統(tǒng)采用連續(xù)噴射方式，可分為單點(diǎn)或多點(diǎn)噴射，其噴油量是通過空氣計量板直接控第12頁/共314頁制汽油流量調(diào)節(jié)柱塞來控制的，采用的是機(jī)械式計量方式，故由此得名。 該系統(tǒng)中設(shè)有冷啟動噴油器、暖車調(diào)節(jié)器、空

10、氣閥及全負(fù)荷加濃器等裝置，以便根據(jù)不同工況對基本噴油量進(jìn)行修正。(2) 機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)(KE 系統(tǒng)) 德國博世公司的KE-Jectronic系統(tǒng)屬于該類型，可簡稱KE系統(tǒng)，是在K式的基礎(chǔ)上改進(jìn)后的產(chǎn)品。 其特點(diǎn)是增加了一個電子控制單元(Electric Control Unit，ECU)。ECU可根據(jù)水溫、節(jié)氣門位置等傳感器的輸入信號來控制電液式壓差第13頁/共314頁調(diào)節(jié)器的動作，以此實現(xiàn)對不同工況下的空燃比進(jìn)行修正的目的。(3) 電子控制式燃油噴射系統(tǒng)(E 系統(tǒng)) 燃油的計量通過電控單元和電磁噴油器來 實現(xiàn)。 該系統(tǒng)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(fā)動機(jī)運(yùn)行

11、參數(shù)(包括發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度、排氣中的氧含量等)的變化，再由ECU根據(jù)輸入信號和數(shù)學(xué)模型來確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(nèi)的每循環(huán)噴油量，進(jìn)而達(dá)到對氣缸內(nèi)可燃混第14頁/共314頁合氣的空燃比進(jìn)行精確配制的目的。 電子控制式燃油噴射系統(tǒng)在發(fā)動機(jī)各種工況下均能精確計量所需的燃油噴射量，且穩(wěn)定性好，能實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的優(yōu)化設(shè)計和優(yōu)化控制。 因此，它在汽油噴射系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。3) 按噴油器數(shù)目分類 在發(fā)動機(jī)燃油噴射控制系統(tǒng)中，按噴油器數(shù)目進(jìn)行分類，又可分為單點(diǎn)噴射(Single-Point Injection，SPI)和多點(diǎn)噴射(Multi-Point In

12、jection，MPI)兩種形式。 單點(diǎn)噴射與多點(diǎn)噴射的區(qū)別如圖2.4所示。第15頁/共314頁(1) 單點(diǎn)噴射(SPI) 單點(diǎn)噴射系統(tǒng)是把噴油器安裝在化油器所在的節(jié)氣門段，它的外形也有點(diǎn)像化油器，通常用一個噴油器將燃油噴入進(jìn)氣流，形成混合氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，再分配到各個氣缸中。 但在一些增壓和V型發(fā)動機(jī)上則用兩個噴油器。 因此，單點(diǎn)噴射又可理解為把化油器換成節(jié)流閥體噴射裝置(TBI)，也稱為中央燃油噴射(CFI)。 單點(diǎn)噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，故障源少，可采用較低的噴油壓力(只有0.1MPa)，在原使用化第16頁/共314頁 油器的發(fā)動機(jī)上做很少改動就可形成單點(diǎn)噴射系統(tǒng)。 而且，在大批量生產(chǎn)以后，其成

13、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(jì)90年代的小排量普通轎車上曾得到廣泛應(yīng)用。預(yù)計隨著燃油法規(guī)的嚴(yán)格，其地位也將升高。 與傳統(tǒng)化油器式發(fā)動機(jī)一樣，單點(diǎn)噴射系統(tǒng)相鄰氣缸存在進(jìn)氣行程重疊，使得混合氣分配不均，其控制的準(zhǔn)確度和性能不如多點(diǎn)噴射。第17頁/共314頁 單點(diǎn)噴射由于在氣流的前段(節(jié)氣門段)就將燃油噴入氣流，因此它也屬于前段噴射。(2) 多點(diǎn)噴射(MPI) 多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是在每缸進(jìn)氣口處裝有一只噴油器，由電控單元(ECU)控制順序地進(jìn)行分缸單獨(dú)噴射或分組噴射，汽油直接噴射到各缸的進(jìn)氣門前方，再與空氣一起進(jìn)入氣缸形成混合氣。 多點(diǎn)噴射又稱為多氣門口噴射

14、(MPI)或順序燃油噴射(SFI)，或單獨(dú)燃油噴射(IFI)。 顯然，多點(diǎn)燃油噴射避免了進(jìn)氣重疊，使得燃油分配均勻性較好，從而提高了發(fā)動機(jī)的第18頁/共314頁綜合性能。 同時，由于它的控制更為精確，使發(fā)動機(jī)無論處于何種狀態(tài)，其過渡過程的響應(yīng)及燃油經(jīng)濟(jì)性都是最佳的。 但是，多點(diǎn)噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，故障源也較多。 從發(fā)展趨勢看，由于電子技術(shù)日益成熟，法規(guī)的日益嚴(yán)格，多點(diǎn)噴射系統(tǒng)由于其性能卓越而將占主導(dǎo)地位。 目前，多點(diǎn)噴射系統(tǒng)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。第19頁/共314頁 由于多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是直接向進(jìn)氣門前方噴射，因此，多點(diǎn)噴射屬于在氣流的后段將燃油噴入氣流，屬

15、于后段噴射。4) 按噴油器的噴射方式分類 在發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)中，按噴油器的噴射方式可分為連續(xù)噴射和間歇噴射兩種形式。(1) 連續(xù)噴射 噴油器穩(wěn)定連續(xù)地噴油，其流量正比于進(jìn)入氣缸的空氣量，故又稱為穩(wěn)定噴射。 在連續(xù)噴射系統(tǒng)中，汽油被連續(xù)不斷地噴入進(jìn)氣歧管內(nèi)，并在進(jìn)氣管內(nèi)蒸發(fā)后形成可燃混合氣，再被吸入氣缸內(nèi)。第20頁/共314頁 由于連續(xù)噴射系統(tǒng)不必考慮發(fā)動機(jī)的工作時序，故控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單。 德國博世公司的K系統(tǒng)和KE系統(tǒng)均采用了連續(xù)噴射方式。(2) 間歇噴射 又稱為脈沖噴射或同步噴射。其特點(diǎn)是噴油頻率與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)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(jù)各

16、種傳感器所獲得的發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)動態(tài)變化的情況，精確計量發(fā)動機(jī)所需噴油量，再通過控制噴油脈沖寬度來控制發(fā)動機(jī)各種工況下的可燃混合氣的空燃比。第21頁/共314頁 由于間歇噴射方式的控制精度較高，故被現(xiàn)代發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)廣泛采用。 如圖2.5所示，間歇噴射又可細(xì)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(fā)動機(jī)在運(yùn)行期間，各缸噴油器同時開啟、同時關(guān)閉。 通常將一次燃燒所需要的汽油量按發(fā)動機(jī)每工作循環(huán)分兩次進(jìn)行噴射。 僅可用于進(jìn)氣管噴射，同時噴射不需要判缸信號，而且噴油器驅(qū)動回路通用性好，結(jié)構(gòu)簡單。因此，現(xiàn)在這種噴射方式占主導(dǎo)地位。第22頁/共314頁 分組噴射是將噴油器按發(fā)動機(jī)每工作

17、循環(huán)分成若干組交替進(jìn)行噴射。 僅用于進(jìn)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(qū)動回路等于分組數(shù)目即可。 順序噴射則是指噴油器按發(fā)動機(jī)各缸的工作順序依次進(jìn)行噴射。 順序噴射是缸內(nèi)噴射和進(jìn)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，故第23頁/共314頁有利于改善發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。 但要求系統(tǒng)能對待噴油的氣缸進(jìn)行識別，同時要求噴油器驅(qū)動回路與氣缸的數(shù)目相同，其電路較復(fù)雜，多在高檔轎車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中采用。5) 按噴油器的噴射部位分類 在發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)中，

18、按噴油器的噴射部位進(jìn)行分類，又可分為缸內(nèi)噴射和缸外噴射兩種形式。(1) 缸內(nèi)噴射 它是將噴油器安裝于缸蓋上直接向缸內(nèi)噴油，第24頁/共314頁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(tǒng)的要求較高，成本也相應(yīng)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(nèi)噴油器的布置及氣流組織方向比較復(fù)雜，同時發(fā)動機(jī)設(shè)計時需保留噴油器的安裝位置，使發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計受到限制，在過去的機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)中，尚有這一類型的例子，但現(xiàn)在已經(jīng)不使用了。(2) 缸外噴射 它是指在進(jìn)氣歧管內(nèi)噴射或進(jìn)氣門前噴射。在該方式中，噴油器被安裝于進(jìn)氣歧管內(nèi)或進(jìn)第25頁/共314頁氣門附近，故汽油

19、在進(jìn)氣過程中被噴射后與空氣混合形成可燃混合氣再進(jìn)入氣缸內(nèi)。 理論上，噴射時刻設(shè)計在各缸排氣行程上止點(diǎn)前70左右為佳。 噴射方式可以是連續(xù)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，且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，故目前應(yīng)用較為廣泛。 6) 按空氣量的檢測方式分類 在發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)中，根據(jù)空氣進(jìn)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。第26頁/共314頁 直接檢測方式稱為質(zhì)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(jié)氣門-速度(Throt

20、tle-Speed)方式。 D型EFI系統(tǒng)是通過檢測進(jìn)氣歧管的壓力(真空度)和發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，推算發(fā)動機(jī)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(tǒng)是最早的、典型的多點(diǎn)壓力感應(yīng)式噴射系統(tǒng)。 美國的通用、福特和克萊斯勒，日本的豐田、本田、鈴木和大發(fā)等各主要汽車公司，都有類似的產(chǎn)品。第27頁/共314頁 由于空氣在進(jìn)氣管內(nèi)的壓力波動，故該方法的測量精度稍差。 L型EFI系統(tǒng)是用空氣流量計直接測量發(fā)動機(jī)吸入的空氣量，其測量的準(zhǔn)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

21、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(zhì)量流量)；(4) 熱膜式空氣流量計(測量質(zhì)量流量)。第28頁/共314頁 葉片式電控汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)采用葉片式空氣流量計和卡門旋渦式空氣流量計，其空氣流量的計量方式均屬體積流量型，即計量進(jìn)入氣缸的空氣的體積量，將該量轉(zhuǎn)變成電信號，輸送至ECU，ECU計算出與該體積的空氣相適應(yīng)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(yīng)慢等缺點(diǎn)致使以質(zhì)量流量型的空氣流量計量方式，即熱線式和

22、熱膜式空氣流量計很快誕生。第29頁/共314頁 熱線式電控汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)可以直接測量進(jìn)入氣缸內(nèi)空氣的質(zhì)量，將該空氣的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號，輸送給 ECU，由 ECU根據(jù)空氣的質(zhì)量計算出與之相適應(yīng)的噴油量，以控制最佳空燃比。 D、L型系統(tǒng)均采用多點(diǎn)間歇脈沖噴射方式，配用這兩種系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)可獲得良好的綜合性能，目前，在汽油發(fā)動機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。 節(jié)流速度控制法是利用節(jié)流閥開度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，推算每一循環(huán)吸入發(fā)動機(jī)的空氣量，根據(jù)推算出的空氣量，計算汽油噴射量。第30頁/共314頁 由于是直接測量節(jié)流閥開度的角位移，所以過渡響應(yīng)性能好。 但是，由于吸入的空氣量與節(jié)流閥開度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，不

23、容易準(zhǔn)確測定吸入的空氣量，目前只應(yīng)用于賽車和有些Mono(單點(diǎn)噴射)系統(tǒng)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(jù)進(jìn)氣管絕對壓力和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來計量發(fā)動機(jī)每循環(huán)的進(jìn)氣量； 而節(jié)氣門-速度方式則根據(jù)節(jié)氣門開度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來計量發(fā)動機(jī)每循環(huán)的進(jìn)氣量，從而計算所需的噴油量。第31頁/共314頁 圖2.6所示為三種空燃比控制系統(tǒng)比較圖。 由于質(zhì)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(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量，再根據(jù)進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)速來確定發(fā)動機(jī)每工作循環(huán)的供油量，因此比用進(jìn)氣管絕對壓力間接測量發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量的方法精度高、穩(wěn)定性好。電控汽油噴射系

24、統(tǒng)的基本組成和工作原理1. 電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成和功能 電控汽油噴射系統(tǒng)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，以空氣流第32頁/共314頁量和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為控制基礎(chǔ)，以噴油器、怠速空氣調(diào)整器等為控制對象，保證獲得與發(fā)動機(jī)各種工況相匹配的最佳混合氣成分和點(diǎn)火時刻。 相同的控制原則決定了各類電控汽油噴射系統(tǒng)具有相同的組成和類似的結(jié)構(gòu)。 電控汽油噴射系統(tǒng)大致可分為進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個部分。1) 進(jìn)氣系統(tǒng) 進(jìn)氣系統(tǒng)，又稱空氣供給系統(tǒng)，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(tǒng)為例)。第33頁/共31

25、4頁 空氣經(jīng)空氣過濾器過濾后，由空氣流量計(在D-Jetronic系統(tǒng)中為進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器)計量，通過節(jié)氣門體進(jìn)入進(jìn)氣總管，再分配到各進(jìn)氣歧管。 在進(jìn)氣歧管內(nèi)，從噴油器噴出的燃油與空氣混合后被吸入氣缸內(nèi)燃燒。 一般行駛時，空氣的流量由進(jìn)氣系統(tǒng)中的節(jié)氣門來控制。 踩下加速踏板時，節(jié)氣門打開，進(jìn)入的空氣量多。 怠速時，節(jié)氣門關(guān)閉，空氣由旁通氣道通過。第34頁/共314頁 怠速轉(zhuǎn)速的控制是由怠速調(diào)整螺釘和怠速空氣調(diào)整器調(diào)整流經(jīng)旁通氣道的空氣量來實現(xiàn)的。 怠速空氣調(diào)整器一般由電控單元(ECU)控制，在氣溫較低發(fā)動機(jī)暖機(jī)時，怠速空氣調(diào)整器的通路打開，以供給暖機(jī)時必須給進(jìn)氣歧管的空氣量，此時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)

26、速較正常怠速高，稱為快怠速。 隨著發(fā)動機(jī)冷卻水溫升高，怠速空氣調(diào)整器使旁通氣道開度逐漸減小，旁通空氣量亦逐漸減小，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低至正常怠速。第35頁/共314頁2) 燃油系統(tǒng) 燃油供給系統(tǒng)的功能是向發(fā)動機(jī)精確提供各種工況下所需要的燃油量。 燃油系統(tǒng)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(diào)節(jié)器、噴油器、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(jīng)過過濾器，除去雜質(zhì)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(jīng)各供油歧管送至各缸噴油器。第36頁/共314頁 噴油器根據(jù)ECU的噴油指令，開啟噴油閥，將適量

27、的燃油噴于進(jìn)氣門前，待進(jìn)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(diào)節(jié)器是用以調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓的，目的在于保持油路內(nèi)的油壓約高于進(jìn)氣管負(fù)壓300kPa。 此外，為了改善發(fā)動機(jī)低溫啟動性能，有些車輛在進(jìn)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(guān)或者ECU控制。第37頁/共314頁3) 電子控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng)的功能是根據(jù)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和車輛運(yùn)行狀況確定燃油的最佳噴射量。 該系統(tǒng)由傳感器、電控單元(ECU)和執(zhí)行器三部分組成，如圖2.9所示。 供給發(fā)動機(jī)的汽油量，由噴油持續(xù)時間來控制，噴油持續(xù)時間則由ECU通過來自進(jìn)氣歧管壓力傳感器或空氣流量計的信號來計算

28、進(jìn)氣量，根據(jù)進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)速計算出基本噴油持續(xù)時間。 然后進(jìn)行溫度、海拔高度、節(jié)氣門開度等各種工作參數(shù)的修正，得到發(fā)動機(jī)在這一工況下運(yùn)行的最佳噴油時間，精確地控制噴油量。第38頁/共314頁 傳感器是信號轉(zhuǎn)換裝置，安裝在發(fā)動機(jī)的各個部位，其功用是檢測發(fā)動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的電量參數(shù)、物理參數(shù)和化學(xué)參數(shù)等，并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別的電信號輸入ECU。 檢測發(fā)動機(jī)工況的傳感器有：水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、氧傳感器、爆燃傳感器、空調(diào)離合器開關(guān)等。 ECU是發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的核心部件。 ECU的存儲器中存放了發(fā)動機(jī)各種工況的最佳噴油持續(xù)時間，在接收了各種傳感器

29、傳來的信號后，經(jīng)過計算確定滿足發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)第39頁/共314頁的燃油噴射量和噴油時間。 ECU還可對多種信息進(jìn)行處理，實現(xiàn)EFI系統(tǒng)以外其他諸多方面的控制，如點(diǎn)火控制、怠速控制、廢氣再循環(huán)控制、防抱死控制等。 執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，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(fā)動機(jī)處于最佳工作狀態(tài)，如噴油脈寬控制、點(diǎn)火提前角控制、怠速控制、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(tǒng)的工作原理第40頁/共314頁 電控汽油噴射系統(tǒng)工作原理框圖，如圖2.10所示。 噴油器噴射到進(jìn)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

30、續(xù)時間來決定。 為了便于控制，在實際的噴油控制系統(tǒng)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(xù)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(xù)時間(噴油持續(xù)時間)的長短，由發(fā)動機(jī)的各種參數(shù)確定。第41頁/共314頁 傳感器將發(fā)動機(jī)各種非電量的工況參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、發(fā)動機(jī)冷卻水及進(jìn)氣溫度、空氣流量、曲軸轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門開度等)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并把這些信號以信息形式送入電控單元(ECU)，再經(jīng)電控單元轉(zhuǎn)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(xù)時間長短，使之準(zhǔn)確地工作。 EFI系統(tǒng)的工作過程即是對噴油時間的控制過程。 裝用EFI

31、系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)具有良好的動力性、經(jīng)濟(jì)性，排放污染大為降低，這都緣于空燃比的精確控制。第42頁/共314頁 而這種空燃比的控制是通過對汽油噴射時間的控制實現(xiàn)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(zhì)量，并根據(jù)計算出的空氣質(zhì)量與目標(biāo)空燃比比較即可確定每次燃燒所必需的燃料質(zhì)量。 目標(biāo)空燃比即實際充入氣缸的空氣質(zhì)量與燃燒所需要的燃料量的比值。 根據(jù)空氣質(zhì)量和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算出的噴油時間稱為基本噴油持續(xù)時間。 目標(biāo)空燃比是在考慮了發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性、響應(yīng)性、排氣凈化等之后決定的，它所第43頁/共314頁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

32、度、進(jìn)氣溫度、節(jié)氣門開度等與發(fā)動機(jī)工況有關(guān)的參數(shù)后，對基本噴油持續(xù)時間進(jìn)行修正，確定最佳噴油持續(xù)時間，使實際噴油持續(xù)時間接近由目標(biāo)空燃比確定的噴油持續(xù)時間。1) D型EFI系統(tǒng) 圖2.11所示的是D型EFI系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(tǒng)的噴油壓力由燃油泵提第44頁/共314頁供，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(nèi)。油箱內(nèi)的燃油被燃油泵吸出并加壓至350kPa左右，經(jīng)燃油濾清器濾去雜質(zhì)后，被送至發(fā)動機(jī)上方的分配油管。 分配油管與安裝在各缸進(jìn)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，

33、壓力燃油以霧狀噴入進(jìn)氣歧管內(nèi)，與空氣混和，在進(jìn)氣行程中被吸進(jìn)氣缸。第45頁/共314頁 分配油管的末端裝有燃油壓力調(diào)節(jié)器，用來調(diào)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(diào)節(jié)器上的回油口經(jīng)回油管返回油箱。 (2) 進(jìn)氣量的控制與測量 進(jìn)氣量由駕駛員通過加速踏板操縱節(jié)氣門來控制。 節(jié)氣門開度不同，進(jìn)氣量也不同，同時進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空度也不同。 在同一轉(zhuǎn)速下，進(jìn)氣歧管真空度與進(jìn)氣量有一定關(guān)系。第46頁/共314頁 進(jìn)氣壓力傳感器可將進(jìn)氣歧管內(nèi)真空度的變化轉(zhuǎn)變成電信號的變化，并傳送給ECU，ECU根據(jù)進(jìn)氣歧管真空度的大小計算出發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量。(3)

34、噴油量與噴油時刻的確定 噴油量由ECU控制。ECU根據(jù)進(jìn)氣壓力傳感器測量得到的信號計算出進(jìn)氣量，再根據(jù)分電器中的曲軸位置傳感器測得的信號的計算出發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)速計算出相應(yīng)的基本噴油量； ECU控制各缸噴油器在每次進(jìn)氣行程開始之前噴油一次，并通過控制每次噴油的持續(xù)時間來控制噴油量。第47頁/共314頁 噴油持續(xù)時間越長，噴油量就越大。一般每次噴油的持續(xù)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(jù)曲軸位置傳感器測得的1缸上止點(diǎn)的位置來控制。 由于這種類型的燃油噴射系統(tǒng)的每個噴油器在發(fā)動機(jī)一個工作循環(huán)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

35、電控燃油噴射系統(tǒng)能根據(jù)各個傳感器測得的發(fā)動機(jī)各種運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，判斷發(fā)動機(jī)所處的工況，選擇不同模式的程序控制發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，第48頁/共314頁實現(xiàn)啟動加濃、暖機(jī)加濃、加速加濃、全負(fù)荷加濃、減速調(diào)稀、強(qiáng)制怠速斷油、自動怠速控制等功能。 D型EFI系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)： 在汽車突然制動或下坡行駛中節(jié)氣門關(guān)閉時，加速反應(yīng)效果不良；當(dāng)大氣狀況發(fā)生較大變化時，會影響控制精度。 現(xiàn)代汽車使用的D型EFI系統(tǒng)都經(jīng)過了改進(jìn)，即采用運(yùn)算速度快、內(nèi)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。第49頁/共314頁這種系統(tǒng)通常用于中檔

36、車型上，如豐田HIACE小客車、豐田CROWN轎車等。2) L型EFI系統(tǒng) L型EFI系統(tǒng)是在D型EFI系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，經(jīng)改進(jìn)而形成的。它是目前汽車上應(yīng)用最廣泛的燃油噴射系統(tǒng)。 L型EFI系統(tǒng)的構(gòu)造和工作原理與D型EFI系統(tǒng)基本相同，但它以空氣流量計代替D型EFI系統(tǒng)中的進(jìn)氣壓力傳感器，可直接測量發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量，提高了控制精度。 典型的L型EFI系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2.12和圖2.13所示。第50頁/共314頁3) Mono系統(tǒng) 該系統(tǒng)是一種低壓中央噴射系統(tǒng)，是單點(diǎn)噴射(SPI)系統(tǒng)，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(jìn)行集中噴射，與化油器相比，能迅速地輸送燃油通過節(jié)氣門

37、，在節(jié)氣門上方?jīng)]有或極少發(fā)生燃油附著管壁現(xiàn)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(tǒng)空氣量可以采用空氣流量計計量，也可以采用節(jié)氣門轉(zhuǎn)角和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(節(jié)流速度第51頁/共314頁方式)來控制空燃比，而省去空氣流量計。 這樣做，可使結(jié)構(gòu)和控制方式均簡化，既兼顧了發(fā)動機(jī)性能與成本，發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的變動又較少。 兼顧減少排放、提高性能、簡化結(jié)構(gòu)、降低成本諸多優(yōu)勢的Mono系統(tǒng)，在國外已迅速推廣應(yīng)用于低排量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(fā)動機(jī)的噴射可分為單點(diǎn)噴射和多點(diǎn)噴射，

38、其中多點(diǎn)噴射又分第52頁/共314頁為同時噴射，即各缸噴油時刻相同； 分組噴射，即多缸發(fā)動機(jī)分為若干組進(jìn)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(diǎn)火順序要求逐缸噴油。 單點(diǎn)噴射，即只有一個噴油器，將油集中噴于進(jìn)氣總管(Mono系統(tǒng)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(diǎn)間歇噴射發(fā)動機(jī)，噴油正時分為同步噴射和異步噴射。第53頁/共314頁 同步噴射指在既定的曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行噴射，在發(fā)動機(jī)穩(wěn)定工況的大部分運(yùn)轉(zhuǎn)時間里，噴油系統(tǒng)以同步方式工作。 發(fā)動機(jī)在啟動和加速時，為了保證啟動迅速、加速響應(yīng)快，ECU會根據(jù)水溫、節(jié)氣門變化程度適當(dāng)?shù)卦黾庸┯土浚藭r應(yīng)采用與曲軸的

39、旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)的異步噴射。 另外，采用卡門旋渦式流量計的發(fā)動機(jī)，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(fā)動機(jī)中的同時噴射、分組噴射和順序噴射三種類型。第54頁/共314頁 同時噴射 早期生產(chǎn)的間歇燃油噴射發(fā)動機(jī)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(lián)連接，微型計算機(jī)(簡稱微機(jī))根據(jù)曲軸位置傳感器送入的基準(zhǔn)信號，發(fā)出噴油器控制信號，控制功率三極管的導(dǎo)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。 通常曲軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，各缸噴油器同時噴射一次。第55頁/共314頁 如圖2.16所示為某發(fā)動機(jī)噴油

40、器的噴油正時波形。 由于在發(fā)動機(jī)的一個工作循環(huán)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(jìn)氣門打開時一起進(jìn)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(fā)動機(jī)進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣的循環(huán)沒有什么關(guān)系。 其缺點(diǎn)是由于各缸對應(yīng)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。第56頁/共314頁 但這種噴射方式不需要?dú)飧着袆e信號，且噴射驅(qū)動回路通用性好，其電路結(jié)構(gòu)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有氣缸的噴油器分成2到4組。 四缸發(fā)動機(jī)一般把噴油器分成兩組，由微機(jī)

41、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(huán)中，各噴油器均噴射一次或兩次。第57頁/共314頁 一般多是發(fā)動機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，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(dú)立噴射。曲軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，各缸噴油器都輪流噴射一次，且像點(diǎn)火系統(tǒng)一樣，按照特定的順序依次進(jìn)行噴射。 北京切諾基汽車發(fā)動機(jī)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(jī)進(jìn)行控制。驅(qū)動回路數(shù)與氣缸數(shù)目相等。第58頁/共314頁 順序噴射方式由于要知道向哪一缸噴射，因此應(yīng)具備氣缸判別信號，常叫判缸信號。 采用順序噴射控制時，應(yīng)具有正

42、時和缸序兩個功能，微機(jī)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(diǎn)前的位置，再與判缸信號相配合，可以確定向上止點(diǎn)運(yùn)行的是哪一缸，同時應(yīng)分清該缸是壓縮行程還是排氣行程。 因此當(dāng)微機(jī)根據(jù)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(diǎn)前某一噴油位置時，微機(jī)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。第59頁/共314頁 北京切諾基發(fā)動機(jī)在各缸排氣行程上止點(diǎn)前64開始噴射，其四缸發(fā)動機(jī)的噴油順序是1-3-4-2，六缸發(fā)動機(jī)的噴油順序是1-5-3-6-2-4。 圖2.21為日本本田四缸發(fā)動機(jī)的順序噴射的正時圖。 順序噴射可以設(shè)立在最佳時間噴油，對混合氣的形成十分有

43、利，因此它對提高燃油經(jīng)濟(jì)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(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)及軟件都較復(fù)雜，但這對日益發(fā)展的先進(jìn)電子技術(shù)來講，是比較容易得到解決的。第60頁/共314頁 順序噴射方式既適合進(jìn)氣歧管噴射，也適用于氣缸內(nèi)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(fā)動機(jī)在各種工況下都處于良好的工作狀態(tài)，必須精確地計算基本噴油持續(xù)時間和各種參數(shù)的修正量，其目的是使發(fā)動機(jī)燃燒混合氣的空燃比符合要求。 盡管發(fā)動機(jī)型號不同，基本噴油持續(xù)時間和各種修正量的值不同，但其確定方式和對發(fā)動機(jī)的影響卻是相同的，下面分別予以介紹。第61頁/共314頁 啟動噴油控制 在發(fā)動

44、機(jī)啟動時，由于轉(zhuǎn)速波動大，無論D系統(tǒng)中的進(jìn)氣壓力傳感器還是L系統(tǒng)中的空氣流量計，都不能精確地測量進(jìn)氣量，進(jìn)而確定合適的噴油持續(xù)時間。 因此，啟動時的基本噴油時間不是根據(jù)進(jìn)氣量(或進(jìn)氣壓力)和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算確定的，而是ECU根據(jù)啟動信號和當(dāng)時的冷卻水溫度，由內(nèi)存的水溫-噴油時間圖(見圖2.22)找出相應(yīng)的基本噴油時間TP，然后加上進(jìn)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(xù)時間，如圖2.23所示。 第62頁/共314頁 由THW信號查水溫-噴油時間圖得出基本噴油時間，根據(jù)進(jìn)氣溫度傳感器THA信號對噴油時間進(jìn)行修正。 由于噴油器的實際打開時刻較ECU控制其打開時刻存在一段滯

45、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(jìn)行修正。 啟動后的噴油控制 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過預(yù)定值時，ECU確定的噴油信號持續(xù)時間滿足下式：第63頁/共314頁噴油信號持續(xù)時間=基本噴油持續(xù)時間噴油修正系數(shù)+電壓修正值 式中，噴油修正系數(shù)是各種修正系數(shù)的總和。A. 基本噴油時間 D型EFI系統(tǒng)的基本噴油時間可由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號(Ne)和進(jìn)氣管絕對壓力信號(PIM)確定。 D系統(tǒng)的ECU內(nèi)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(fā)動機(jī)各種轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管壓力對應(yīng)的基本噴油時間。第64頁/共314頁 根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和進(jìn)氣管壓力信號確定

46、噴油量，是以進(jìn)氣量與進(jìn)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(jìn)氣脈動使充氣效率變化，進(jìn)行再循環(huán)的排氣量的波動也影響進(jìn)氣量測量的準(zhǔn)確度。 因此，由MAP圖計算的僅為基本噴油時間，ECU還必須根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號(Ne)對噴油時間進(jìn)行修正。 L型EFI系統(tǒng)的基本噴油時間由發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和空氣量信號(VS)確定。第65頁/共314頁 這個基本噴油時間是實現(xiàn)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(fā)動機(jī)運(yùn)行工況信息，對基本噴油時間進(jìn)行修正。a. 啟動后加濃 發(fā)動機(jī)完成啟動后，點(diǎn)火開關(guān)

47、由啟動(STA)位置轉(zhuǎn)到接通點(diǎn)火(ON)位置，或發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)到或超過預(yù)定值，ECU額外增加噴油量，使發(fā)動機(jī)保持穩(wěn)定運(yùn)行。第66頁/共314頁 噴油量的初始修正值根據(jù)冷卻水溫度確定，然后以一固定速度下降，逐步達(dá)到正常。 b. 暖機(jī)加濃 冷機(jī)時，燃油蒸發(fā)性差，為使發(fā)動機(jī)迅速進(jìn)入最佳工作狀態(tài)，必須供給濃混合氣。 在冷卻水溫度低時，ECU根據(jù)水溫傳感器(THW)信號相應(yīng)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(jī)加濃還受節(jié)氣門位置傳感器中的怠速觸點(diǎn)(IDL)接通或斷開控制，根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，ECU使噴油量有少量變化。第67頁/共314頁c. 進(jìn)氣溫度修正 發(fā)動機(jī)進(jìn)氣密度

48、隨發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度而變化，ECU根據(jù)THA信號修正噴油持續(xù)時間，使空燃比滿足要求。 通常以20為進(jìn)氣溫度信號的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)氣溫度修正曲線可見，修正約在進(jìn)氣溫度20 到60之間進(jìn)行，如圖2.27所示。 第68頁/共314頁d. 大負(fù)荷加濃 發(fā)動機(jī)在大負(fù)荷工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時，要求使用濃混合氣以獲得大功率。ECU根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)荷增加噴油量。 發(fā)動機(jī)負(fù)荷狀況可以根據(jù)節(jié)氣門開度或進(jìn)氣量的大小確定，故ECU可根據(jù)進(jìn)氣壓力傳感器、空氣流量計、節(jié)氣門

49、位置傳感器輸送的信號判斷發(fā)動機(jī)負(fù)荷狀況，決定相應(yīng)增加的燃油噴射量。 大負(fù)荷的加濃量約為正常噴油量的10%到30%。有些發(fā)動機(jī)的大負(fù)荷加濃量還與冷卻水溫度信號(THW)有關(guān)。第69頁/共314頁e. 過渡工況空燃比控制 發(fā)動機(jī)在過渡工況下運(yùn)行時(即汽車加速或減速行駛)，為獲得良好的動力性、經(jīng)濟(jì)性、響應(yīng)性，空燃比應(yīng)作相應(yīng)變化，即需要適量調(diào)整噴油量。 使ECU檢測到相應(yīng)工況的信號有：進(jìn)氣管絕對壓力(PIM)或空氣量(VS)、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(Ne)、車速(SPD)、節(jié)氣門位置、空擋啟動開關(guān)(NSW)和冷卻水溫度(THW)。g. 怠速穩(wěn)定性修正(只用于D型EFI系統(tǒng)) 在D型EFI系統(tǒng)中，決定基本噴油時間的

50、進(jìn)氣管壓力，在過渡工況時，相對于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速第70頁/共314頁將產(chǎn)生滯后。 節(jié)氣門以下進(jìn)氣管容積越大，怠速時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速越低，這種滯后時間越長，怠速就越不穩(wěn)定。 進(jìn)氣管壓力變動，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩也變動。 由于壓力較轉(zhuǎn)速滯后，轉(zhuǎn)矩也較轉(zhuǎn)速滯后，造成發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升時，轉(zhuǎn)矩也上升，轉(zhuǎn)速下降時，轉(zhuǎn)矩也下降。 為了提高發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，ECU根據(jù)PIM和Ne信號對噴油量作修正。 隨壓力增大或轉(zhuǎn)速降低，增加噴油量；隨壓力減少或轉(zhuǎn)速增高，減少噴油量，如圖2.28所示。第71頁/共314頁(3) 斷油控制 減速斷油發(fā)動機(jī)在高速下運(yùn)行急減速時，節(jié)氣門完全關(guān)閉，為避免混合氣過濃、燃料經(jīng)濟(jì)性和排放性能變差，ECU停止

51、噴油。 當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降到某預(yù)定轉(zhuǎn)速之下或節(jié)氣門重新打開時，噴油器投入工作，如圖2.29所示。 冷卻水溫度低或空調(diào)機(jī)工作需要增加輸出功率時，斷油和重新恢復(fù)噴油的轉(zhuǎn)速較高。 發(fā)動機(jī)超速斷油。為避免發(fā)動機(jī)超速運(yùn)行，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時，ECU控制噴油器停噴。第72頁/共314頁 汽車超速行駛斷油。某些汽車在汽車運(yùn)行速度超過限定值時，停止噴油。 ECU根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、空調(diào)開關(guān)、停車燈開關(guān)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(tǒng)中，為了改善發(fā)動機(jī)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(zhuǎn)一轉(zhuǎn)噴一次油外，在啟動信號STA處

52、于接通狀態(tài)時，ECU從G(G1第73頁/共314頁或G2)信號后檢測到第一個Ne信號開始，以一個固定噴油持續(xù)時間，同時向各缸增加一次噴油。 加速噴油控制 發(fā)動機(jī)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(xiàn)混合氣稀的現(xiàn)象。 為了改善起步加速性能，在普通電控燃油噴射系統(tǒng)中，ECU根據(jù)IDL信號從接通到斷開時，增加一次固定噴油持續(xù)時間的噴油。 在綜合控制的系統(tǒng)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(xù)時間的噴油。第74頁/共314頁 在有些發(fā)動機(jī)中，當(dāng)節(jié)氣門急速開啟或進(jìn)氣量突然變大時(急加速)，為了提高加速響應(yīng)特性，僅在加速期間，在同步噴射的基礎(chǔ)上再加

53、上異步噴射。第75頁/共314頁典型汽油噴射系統(tǒng)簡介1. 機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)1) 機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)(K-Jetronic) 機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)屬連續(xù)噴射方式，可為單點(diǎn)或多點(diǎn)噴射，在美國等國家稱為CIS，主要應(yīng)用在歐洲生產(chǎn)的汽車上。 機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)是一種液力控制、機(jī)械式、進(jìn)氣道連續(xù)噴射，屬于多點(diǎn)缸外連續(xù)噴射方式。 由于該系統(tǒng)具有非常典型的代表性，故機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)一般簡稱為K系統(tǒng)。第76頁/共314頁 盡管這種系統(tǒng)是機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)，但發(fā)動機(jī)卻不直接驅(qū)動噴射系統(tǒng)的任何部件。 K系統(tǒng)是以質(zhì)量流量方式對混合氣濃度加以控制的，國產(chǎn)奧迪100車上使用了這種系統(tǒng)。(1) 結(jié)構(gòu) 德

54、國博世公司的K-Jectronic系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2.30所示。 K系統(tǒng)由電動油泵、蓄能器、燃油濾清器、溫度時間開關(guān)、啟動噴油器、噴油器和暖機(jī)調(diào)節(jié)器等部件組成。 (2) 工作原理 第77頁/共314頁 K系統(tǒng)工作時，空氣經(jīng)空氣濾清器、空氣流量傳感器和節(jié)氣門進(jìn)入進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管，最后進(jìn)入各缸。 駕駛員通過控制節(jié)氣門開度來控制進(jìn)氣量的多少，空氣流量傳感器則用來測量進(jìn)氣量的多少。 燃油箱內(nèi)的汽油經(jīng)電動油泵加壓泵出后，經(jīng)過蓄能器清除脈動和燃油濾清器濾除雜質(zhì)后，被送入燃油分配器。 燃油分配器中的壓力調(diào)節(jié)器可使系統(tǒng)壓力恒定在0.47MPa，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過規(guī)定值時，過量燃油就流回燃油箱。第78頁/共314頁

55、 根據(jù)所測得的進(jìn)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(dāng)壓力為0.33MPa時就開啟。 發(fā)動機(jī)停機(jī)，系統(tǒng)壓力降至噴油器開啟壓力以下時，噴油器關(guān)閉。 在發(fā)動機(jī)工作時，燃油由裝在進(jìn)氣門附近的噴油器連續(xù)呈霧狀地噴射在進(jìn)氣門前方與氣道中，經(jīng)與吸入的空氣混合而形成可燃混合氣，在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣門開啟時刻被吸入氣缸內(nèi)。第79頁/共314頁 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(jìn)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(diào)節(jié)器，它是機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)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

56、配器就給發(fā)動機(jī)每個氣缸分配所需的燃油量。 精確計量的燃油連續(xù)地輸送給由彈簧加載的噴油器，噴油器再將燃油呈細(xì)霧狀噴射到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣門前的進(jìn)氣道中。第80頁/共314頁 當(dāng)進(jìn)氣門打開時，燃油與被吸入的空氣一起進(jìn)入氣缸。 油量分配器上作用著由暖機(jī)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的控制壓力，以實現(xiàn)暖機(jī)過程中混合氣加濃與混合氣由濃變稀的調(diào)節(jié)過程，控制壓力隨發(fā)動機(jī)溫度的升高在0.05MPa到0.37MPa之間變化。 為了適應(yīng)發(fā)動機(jī)各種工況對燃油系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)中設(shè)有各種相應(yīng)的輔助裝置。 冷啟動時，由熱敏時控開關(guān)控制電磁冷啟動閥向發(fā)動機(jī)供應(yīng)額外的燃油。 冷啟動后，由暖機(jī)調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)燃油分配器上的控制壓力來實現(xiàn)暖車過程中混合氣的第

57、81頁/共314頁加濃與對混合氣加濃量逐漸降低的調(diào)節(jié)。 冷啟動和暖車過程中所需要的附加空氣量由輔助空氣調(diào)節(jié)閥控制。 發(fā)動機(jī)停機(jī)后，蓄能器還長時間地保持有壓力，這樣就可以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(jī)的機(jī)械式汽油噴油系統(tǒng) KE-Jetronic系統(tǒng)與K-Jetronic系統(tǒng)的區(qū)別是安裝了微機(jī)(控制器)，由電-液壓力調(diào)節(jié)器(執(zhí)行元件)取代了暖機(jī)調(diào)節(jié)器，由膜片式燃油壓力調(diào)節(jié)器代替K系統(tǒng)中的活塞式壓力調(diào)節(jié)器等。第82頁/共314頁(1) 結(jié)構(gòu) KE系統(tǒng)裝有微機(jī)的機(jī)械式噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)布置如圖2.31所示。 (2) 工作原理 該系統(tǒng)直接測量空氣量，連續(xù)噴射燃

58、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(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)的兩個完整的基礎(chǔ)組件。 它們平行地完成工作，其中一個組件不工作時，另一個也不能工作。第83頁/共314頁 發(fā)動機(jī)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(diào)節(jié)器進(jìn)行調(diào)節(jié)。電-液壓力調(diào)節(jié)器由微機(jī)控制。 微機(jī)根據(jù)接收到的水溫傳感器、節(jié)氣門開關(guān)、空氣流量計的電位計等發(fā)出的信號，經(jīng)處理后向電-液壓力調(diào)節(jié)器輸送控制電流信號(0到12

59、0mA)，以便控制噴油器的噴油量，滿足發(fā)動機(jī)在冷啟動、暖機(jī)時對油量的需要，以及迅速第84頁/共314頁加速到最高轉(zhuǎn)速和怠速工況時對混合氣的要求。 當(dāng)電子裝置出現(xiàn)故障或電路中出現(xiàn)任何斷路時，整個噴射裝置仍能工作。2. 多點(diǎn)式電子控制汽油噴射系統(tǒng) 在多點(diǎn)式電控汽油噴射系統(tǒng)中，凡采用MPA傳感器(進(jìn)氣管壓力傳感器)通過測量進(jìn)氣管壓力來確定進(jìn)氣量的系統(tǒng)稱為壓力感應(yīng)式電控汽油噴射系統(tǒng)。 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(tǒng)，稱為流量感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)。第85頁/共314頁1) 多點(diǎn)壓力感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)(K-Jetronic) D-Jetronic是

60、最早的、典型的多點(diǎn)壓力感應(yīng)式噴射系統(tǒng)。 美國通用、福特、克萊斯勒，日本豐田、本田、鈴木和大發(fā)等公司也有類似產(chǎn)品。(1) 總體結(jié)構(gòu) 圖2.32所示為該系統(tǒng)的主要部件及功能。(2) 工作原理 燃油泵直接將燃油輸送到電磁噴油器，燃油壓力調(diào)節(jié)器保證噴射壓力恒定。第86頁/共314頁 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(jìn)氣門之前的進(jìn)氣歧管。每個氣缸有一個電磁噴油器。 為了減少損耗，四缸發(fā)動機(jī)以兩個噴油器為一組將其電路并聯(lián)，六缸發(fā)動機(jī)以三個噴油器為一組并聯(lián)。 凸輪軸轉(zhuǎn)一周完成一次分組噴油循環(huán)。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