汽油機電子控制燃油噴射系統(tǒng)的基本知識

汽油機電子控制燃油噴射系統(tǒng)的基本知識第1頁/共83頁汽油噴射式燃油供給系

電噴汽油機用電腦控制空燃比和點火提前角，使發(fā)動機在任何工況下都能獲得最佳空燃比的混合氣并以最佳的點火提前角點火燃燒汽油噴射式與化油器相比的優(yōu)點：能提高發(fā)動機的最大功率耗油量低，經(jīng)濟型好排放污染小改善了發(fā)動機低溫起動性能怠速平穩(wěn)，工況過渡圓滑，工作可靠，靈敏度高。第2頁/共83頁Bosch公司MotronicM3.8.2系統(tǒng)電動燃油泵活性炭罐電磁閥點火線圈組件凸輪軸傳感器氧傳感器噴油器節(jié)氣門位置傳感器空氣流量計控制單元進氣溫度傳感器曲軸傳感器冷卻液溫度傳感器爆震傳感器節(jié)氣門組件發(fā)動機電控系統(tǒng)的認識活性炭罐汽油濾清器油壓調(diào)節(jié)器第3頁/共83頁電子控制系統(tǒng)第4頁/共83頁燃油系統(tǒng)第5頁/共83頁進氣系統(tǒng)第6頁/共83頁燃油供給系

功用：向氣缸供給燃燒所需的汽油。組成：燃油泵、燃油濾清器、燃油脈動阻尼器、噴油器、燃油壓力調(diào)節(jié)器和輸油管道等組成。第7頁/共83頁電噴汽油機燃油系統(tǒng)1－活性炭罐2－活性炭罐電磁閥3－燃油壓力調(diào)節(jié)器4－燃油分配管5－噴油器6－燃油濾清器7－燃油箱8－電動汽油泵9－加燃油口10－回油管11－供油管12－燃油箱油氣排放管第8頁/共83頁1.燃油壓力調(diào)節(jié)器作用：使供油總管內(nèi)的油壓隨進氣歧管內(nèi)的氣壓的增減而增減，以此控制二者的壓差值基本不變。燃油壓力調(diào)節(jié)器第9頁/共83頁第10頁/共83頁2.噴油器

作用在恒壓下定時噴油、定時斷油，提高霧化質(zhì)量，改善燃燒條件。

構造

由殼體、繞組、針閥、回位彈簧、噴嘴等組成，其噴嘴的型式有單孔、雙孔、多孔之分。第11頁/共83頁第12頁/共83頁第13頁/共83頁冷啟動噴油器冷啟動噴油器安裝在進氣總管處，構造與噴油器類似。有的發(fā)動機不單設冷啟動噴油器，而是通過加大各缸噴油器的噴油量來增加冷啟動時的附加燃油量。冷啟動噴油器的開啟持續(xù)時間取決于發(fā)動機的溫度，一般是熱限時開關或電腦控制。第14頁/共83頁電動汽油泵作用：供給燃油系統(tǒng)足夠的具有規(guī)定壓力的汽油，電動汽油泵一般都安裝在汽油箱內(nèi)，浸泡在汽油中。第15頁/共83頁安全閥：安全閥打開時，壓力燃油可流回泵的進油側(cè)，從而可以避免汽油管路阻塞時壓力過分升高，而造成的油管破裂或損壞。單向閥:汽油泵停止工作時密封油路，使燃油系統(tǒng)保持一定殘壓，以便發(fā)動機下次啟動容易。第16頁/共83頁第17頁/共83頁燃油濾清器第18頁/共83頁脈動緩沖器第19頁/共83頁空氣供給系統(tǒng)的組成

1－空氣濾清器2－節(jié)氣門體3－進氣管4－空氣流量計第20頁/共83頁第21頁/共83頁節(jié)氣門體作用：通過改變節(jié)氣門的大小改變進氣通道截面積的大小，來控制發(fā)動機的工況，并通過節(jié)氣門位置傳感器檢測發(fā)動機的負荷。10－節(jié)氣門11－節(jié)氣門電計12－應急彈簧13－節(jié)氣門電機15－怠速開關16－熱水進出關口17－節(jié)氣門拉線第22頁/共83頁節(jié)氣門位置傳感器

功用：將節(jié)氣門的開度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送給ECU。第23頁/共83頁進氣溫度傳感器

第24頁/共83頁怠速控制裝置

用于控制怠速，安裝在旁通空氣道上或直接控制節(jié)氣門。第25頁/共83頁四、電噴汽油機的電子控制系統(tǒng)簡介

電子控制系統(tǒng)由電腦（ECU）和各種傳感器及執(zhí)行器（如噴油器等）組成。作用：電腦根據(jù)各個傳感器送來的信號控制燃油噴射和點火時刻第26頁/共83頁1.發(fā)動機進氣量的檢測方式

發(fā)動機進氣量的檢測裝置主要包括空氣流量計（L型汽油噴射系統(tǒng)）或進氣歧管壓力傳感器（D型汽油噴射系統(tǒng)）第27頁/共83頁空氣流量計

作用：將吸入的空氣量轉(zhuǎn)換成電信號反饋給電腦，他是決定噴油量的基本信號之一。翼片式空氣流量計---體積流量型流行與20世紀60~70年代。卡門旋渦式空氣流量計---體積流量型多見于日本三菱和豐田汽車熱線式空氣流量計---質(zhì)量流量型應用交廣熱膜式空氣流量計---質(zhì)量流量型與熱線式結(jié)構相同第28頁/共83頁翼片式空氣流量計第29頁/共83頁第30頁/共83頁工作原理空氣通過空氣流量傳感器主通道時，空氣流量增大，使翼板偏轉(zhuǎn)，翼板轉(zhuǎn)角增大。此時，電位計中的滑臂與翼板轉(zhuǎn)軸同軸偏轉(zhuǎn)，使接線插頭“Vc”端子與“Vs”端子間的電阻減小，Us電壓值降低。如圖2-3所示，電壓US/UB比值與空氣流量成反比，且線性下降。當吸入的空氣流量減小時，翼板轉(zhuǎn)角減小，接線插頭“VC”與“VS”間的電阻值增大，Us電壓值上升，則US/UB的電壓比值隨之增大。圖2-3電壓比特性使用電壓比作為空氣流量傳感器的輸出信號，其目的在于當電源電壓UB發(fā)生變化時，因信號Us與UB成比例變化，因比值保持不變，即不受電源電壓的影響，確保了空氣流量傳感器的測量準確。第31頁/共83頁熱限式空氣流量計熱線：感知空氣流量的白金熱線冷線：溫度補償電阻（阻止較高，通過的電流只有幾毫安）分類：主流測量方式和旁通測量方式第32頁/共83頁第33頁/共83頁工作原理工作原理：在熱線式空氣流量計電路中，熱線是電路的一部份，功率放大器控制供給電橋四個臂的電流，使電橋保持平衡，當空氣通過流量計時進入小管的空氣流流過熱絲周圍，使其冷卻、溫度下降、電阻值也隨之減小，熱絲電阻的減速小使電流失去平衡，此時放大器會自動增加供給絲電流，使熱絲恢復原來的溫度和電阻值直使電橋恢復平衡，放大器所增加的電流大小取決于熱絲被冷卻的程度，即取決于通過流量計空氣流速，由于電流增加精確電阻的電壓降也增加，這就將電流的變化，轉(zhuǎn)換成電壓變化，電控單元根據(jù)電壓變化計算出進入氣缸的空氣量。第34頁/共83頁第35頁/共83頁第36頁/共83頁熱膜式空氣流量計熱膜式空氣流量計的結(jié)構與工作原理與熱線式空氣流量計基本相同。區(qū)別是將發(fā)熱體由熱線改成熱膜。優(yōu)點：不直接承受空氣流動所產(chǎn)生的作用力，增加了發(fā)熱體的強度。熱膜式跟熱線是能測出空氣質(zhì)量流量，避免了海拔高度引起的誤差，且響應時間短，測量精度高，所以普遍采用。第37頁/共83頁進氣管壓力傳感器

第38頁/共83頁第39頁/共83頁工作原理封裝在真空式內(nèi)的硅片，由于一側(cè)受進氣壓力的作用，另一側(cè)是真空，所以在進氣歧管壓力發(fā)生變化時，硅片產(chǎn)生變形，使擴散在硅片上的電阻的電阻值改變，導致電橋輸出電壓發(fā)生變化。集成電路IC將這電壓放大處理，作為進氣管壓力信號送到電腦。第40頁/共83頁節(jié)氣門位置傳感器

節(jié)氣門位置傳感器又稱為節(jié)氣門開度傳感器或節(jié)氣門開關。其主要功用是檢測出發(fā)動機是處于怠速工況還是負荷工況，是加速工況還是減速工況。它實質(zhì)上是一只可變電阻器和幾個開關，安裝于節(jié)氣門體上，外形及內(nèi)部結(jié)構如下圖所示。第41頁/共83頁電阻器的轉(zhuǎn)軸與節(jié)氣門聯(lián)動，它有兩個觸點:全開觸點和怠速觸點。當節(jié)氣門處于怠速位置時，怠速觸點閉合，向計算機輸出怠速工況信號;當節(jié)氣門處于其它位置時，怠速觸點張開，輸出相對于節(jié)氣門不同轉(zhuǎn)角的電壓信號，計算機便根據(jù)信號電壓值識別發(fā)動機的負荷;根據(jù)信號電壓在一定時間內(nèi)的變化增減率識別是加速工況還是減速工況。計算機根據(jù)這些工況信息來修正噴油量，或者進行斷油控制。第42頁/共83頁工作原理—On檔由ECU向PSW和IDL提供5V電源，在節(jié)氣門完全關閉時活動觸點與IDL閉合，使5V變?yōu)?V。同時由ECU控制發(fā)動機的怠速和啟動著車怠速工況時，IDL仍處于閉合狀態(tài)，IDL為0VECU收到此信號控制發(fā)動機怠速運行，當節(jié)氣門打開一定角度后IDL觸點斷開ECU收到此信號為發(fā)動機加速階段，由ECU根據(jù)其他主控信號維持發(fā)動機運行，當節(jié)氣門開度達到80％時，PSW觸點閉合；使5V變?yōu)?V,ECU根據(jù)此信號控制加農(nóng)混合氣，使發(fā)動機到達最大功率。第43頁/共83頁氧傳感器

電噴車為獲得高排氣凈化率，降低排氣中（CO）一氧化碳、（HC）碳氫化合物和（NOx）氮氧化合物成份，必須利用三元催化器。但為了能有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。催化器通常裝在排氣歧管與消聲器之間。氧傳感器具有一種特性，在理論空燃比（14.7：1）附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來檢測排氣中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制空燃比。當實際空燃比變高，在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態(tài)（小電動勢：O伏）通知ECU。當空燃比比理論空燃比低時，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感器的狀態(tài)（大電動勢：1伏）通知（ECU）電腦。第44頁/共83頁氧傳感器的組成

其核心元件是多孔的陶瓷管，它是一種固態(tài)電解質(zhì)，兩側(cè)面分別燒結(jié)上多孔鉑電極。在一定溫度下，由于兩側(cè)氧濃度不同，高濃度側(cè)(陶瓷管內(nèi)側(cè)4)的氧分子被吸附在鉑電極上與電子結(jié)合形成氧離子，使該電極帶正電，離子通過電解質(zhì)中的氧離子空位遷移到低氧濃度側(cè)(廢氣側(cè))，使該電極帶負電,即產(chǎn)生電勢差。當空燃比較低時(濃混合氣)，廢氣中的氧較少，因此陶瓷管外側(cè)氧離子較少，形成1.0V左右的電動勢；當空燃比等于14.7時，此時陶瓷管內(nèi)外兩側(cè)產(chǎn)生的電動勢為0.4V~0.5V，該電動勢為基準電動勢；當空燃比較高時（稀混合氣），廢氣中氧含量較高，陶瓷管內(nèi)外的氧離子濃度差較小，所以產(chǎn)生電動勢很低，接近為零。第45頁/共83頁氧化鋯式氧傳感器的工作原理鋯管的陶瓷體是多孔體，氧氣可以滲入該多孔體固體電解質(zhì)內(nèi)。溫度較高時，氧氣發(fā)生電離。只要鋯管內(nèi)(大氣)外(廢氣)側(cè)氧含量不一樣，存在氧濃度差，則在固體電解質(zhì)內(nèi)部氧離子從大氣一側(cè)向排氣一側(cè)擴散，使鋯管形成微電池，在鋯管鉑極間產(chǎn)生電壓。當混合氣稀時，排氣中氧含量多，兩側(cè)氧濃度差小，產(chǎn)生的電壓小;當混合氣濃時，排氣中氧含量少，CO、CH、NOx的含量較多，這些成分在鋯管外表面的鉑的催化作用下，與氧發(fā)生反應，消耗廢氣中殘余的氧，使鋯管外表面氧濃度變成零，這樣使得鋯管內(nèi)、外兩側(cè)的氧濃度差突然增大，兩極間產(chǎn)生的電壓也增大。第46頁/共83頁在一定條件下(高溫和鉑催化)，利用氧化鋯內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量為21%，濃混合氣燃燒后的廢氣實際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少得多。在高溫及鉑的催化下，帶負電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內(nèi)外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側(cè)比廢氣一側(cè)吸附更多的負離子，兩側(cè)離子的濃度差產(chǎn)生電動勢。當套管廢氣一側(cè)的氧濃度低時，在電極之間產(chǎn)生一個高電壓(0。6～1V)，這個電壓信號被送到ECU放大處理，ECU把高電壓信號看作濃混合氣，而把低電壓信號看作稀混合氣。第47頁/共83頁根據(jù)氧傳感器的電壓信號，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃混合氣。因此氧傳感器是電子控制燃油計量的關鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(端部達到300°C以上)其特性才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它在約800°C時，對混合氣的變化反應最快，而在低溫時這種特性會發(fā)生很大變化。第48頁/共83頁溫度傳感器為了判定發(fā)動機的熱狀態(tài)，計算進氣的質(zhì)量以及排氣凈化處理，需要能夠連續(xù)精確地測量冷卻液溫度，進氣溫度與排氣溫度的傳感器。分類：繞線電阻式，熱敏電阻式，擴散電阻式，半導體晶體管式，金屬芯式和電偶式等。應用多的是繞線電阻式和熱敏電阻式溫度傳感器。第49頁/共83頁繞線電阻式溫度傳感器是在絕緣繞線架上繞有高純度的鎳線，再罩上適當?shù)耐馓锥瞥傻?，用于測量冷卻液溫度和進氣溫度；利用其電阻值隨溫度變化而變化的特性，其精度在±1%以內(nèi)，響應特性差，時間常數(shù)約為15s。第50頁/共83頁熱敏電阻式溫度傳感器這種傳感器利用熱敏電阻半導體的電阻值隨溫度變化而改變的特性實現(xiàn)溫度檢測，靈敏度高。熱敏電阻有負溫度系數(shù)（阻值隨溫度升高而降低）和正溫度系數(shù)（阻值隨溫度升高而變大）兩種。第51頁/共83頁第52頁/共83頁曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器用于檢測曲軸轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速和活塞上止點位置。安裝位置：飛輪處、分電器內(nèi)以及曲軸或凸輪軸前端，因機型而異第53頁/共83頁機光電式曲軸位置傳感器

光電式曲軸位置傳感器一般裝在分電器內(nèi)，由信號發(fā)生器和帶光孔的信號盤組成。其信號盤與分電器軸一起轉(zhuǎn)動，信號盤外圈有360條光刻縫隙，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角1°的信號;稍靠內(nèi)有間隔60°均布的6個光孔，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角120°的信號，其中1個光孔較寬，用以產(chǎn)生相對于1缸上止點的信號。信號發(fā)生器安裝在分電器殼體上，由二只發(fā)光二極管、二只光敏二極管和電路組成。發(fā)光二極管正對著光敏二極管。信號盤位于發(fā)光二極管和光敏二極管之間，由于信號盤上有光孔，則產(chǎn)生透光和遮光交替變化現(xiàn)象。當發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時，光敏二極管產(chǎn)生電壓;當發(fā)光二極管光束被檔住時，光敏二極管電壓為0。這些電壓信號經(jīng)電路部分整形放大后，即向電子控制單元輸送曲軸轉(zhuǎn)角為1°和120°時的信號，電子控制單元根據(jù)這些信號計算發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸位置第54頁/共83頁第55頁/共83頁第56頁/共83頁第二節(jié)

電噴汽油機燃油系統(tǒng)故障的檢查與診斷第57頁/共83頁一、燃油系統(tǒng)各部件工作不正常時

對發(fā)動機的影響故障現(xiàn)象

電動汽油泵故障：發(fā)動機不能起動，運轉(zhuǎn)不穩(wěn)，運轉(zhuǎn)中熄火。

汽油濾清器故障：發(fā)動機不能起動，運轉(zhuǎn)不穩(wěn)，發(fā)動機喘抖，動力性差。

壓力調(diào)節(jié)器故障：發(fā)動機不能起動，運轉(zhuǎn)不穩(wěn)，發(fā)動機喘抖，油耗增加。

噴油器故障：發(fā)動機不能起動，運轉(zhuǎn)不穩(wěn)，排氣管放炮，油耗增加。第58頁/共83頁二、燃油系各部件工作失效的原因分析第59頁/共83頁三、燃油系統(tǒng)故障的檢查與診斷1)首先利用汽車電腦的故障自診斷系統(tǒng)，調(diào)出并解讀故障碼，了解電腦的自診斷結(jié)果。

2)人工檢查：直觀試探法并配以必要的儀表，進一步診斷出故障的確切部位和原因。第60頁/共83頁1．故障碼的調(diào)出與清除

調(diào)出故障碼的方法有三種：一是用專用的解碼儀，它能顯示出故障碼及故障的文字、符號和數(shù)據(jù)流；二是利用汽車儀表盤上故障燈的閃光信號來讀取；三是用直流電壓表(萬用表的直流電壓擋)，根據(jù)表針的擺動情況讀取故障碼。第61頁/共83頁第62頁/共83頁第63頁/共83頁第64頁/共83頁第65頁/共83頁在發(fā)動機運轉(zhuǎn)中，充電系統(tǒng)有異常情況發(fā)生時，充電警告燈點亮。此時會有電力不足的情況發(fā)生，車輛無法啟動，燈光、音響等全都無法工作。你該怎么做：先關閉車上的音響、燈光等非必需的電器設備，保持車輛不要熄火，盡快開到維修點去修理。表示發(fā)動機內(nèi)冷卻液的溫度，只在車輛自檢時點亮數(shù)秒，平時為熄滅狀態(tài)。水溫指示燈常亮，說明冷卻液溫度超過規(guī)定值，就是所謂發(fā)動機“開鍋”。你該怎么做：這時應立刻暫停行駛，水溫正常后指示燈會熄滅。第66頁/共83頁表示發(fā)動機油壓過低。發(fā)動機在工作時需要靠機油來潤滑和降溫，如果機油不足，容易導致發(fā)動機缸體磨損過大，把發(fā)動機燒毀。你該怎么做：先檢查下機油是否足夠，如果不足的話盡快添加機油，等警告燈熄滅后可以繼續(xù)行駛。如果添加機油后警告燈依然亮著，則需要立刻去維修點檢查。同樣與行車安全有著非常緊密關系的還有電動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)警告燈，當它亮起來時，很可能會導致方向盤打不死、不會自動回位等現(xiàn)象。你該怎么做：去4S店查詢一下故障碼，以便確定是哪個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，好針對性地檢查處理，常見的是助力模塊內(nèi)部電子元件損壞或轉(zhuǎn)矩傳感器故障，需要更換。第67頁/共83頁SRS是指安全氣囊，通常情況下，這個燈在行車時并不會亮，如果發(fā)現(xiàn)該指示燈在行車時亮起或閃爍，則表示安全氣囊或者安全帶漲緊器系統(tǒng)有故障，無法正常工作。雖然它不會影響車輛正常行駛，但是一旦遇見事故，就有可能發(fā)生安全氣囊無法彈出的情況，對駕乘人員的人身安全有較大影響。你該怎么做：作為車輛被動安全方面非常重要的一項配置，你最好及時去4S店檢修一下，途中謹慎駕駛。胎壓報警燈是在我們的胎壓出現(xiàn)問題的時候才會亮，汽車胎壓是我們特別需要注意的，如果胎壓出現(xiàn)問題是很危險的，所以大家看到這個指示燈一定要立刻去檢查。第68頁/共83頁用故障燈讀取故障碼1.故障燈在汽車的儀表盤上設有一個故障燈，直接通點火開關，從未起動發(fā)動機時該燈點亮，顯示出”CHECKENGINE”字樣或為發(fā)動機圖案下再加一個“CHECK”字樣，這表明故障燈電路良好。否則，接通點火開關后，故障燈始終不亮，則表明故障燈或線路損壞。2.故障碼診斷座大多數(shù)汽車的儀表盤下有一個故障診斷座，車型不同，診斷座的結(jié)構形式也不同。3.故障碼的讀取車型不同調(diào)出故障碼的操作方法也略有不同，應閱讀本車說明書或維修手冊。在診斷前應該先切斷點火開關及其他用電設備，將自動變速器置于P檔使節(jié)氣門完全關閉，然后按規(guī)定的程序操作。第69頁/共83頁1）用儀表板上檢查發(fā)動機指示燈閃爍顯示故障碼進入自診斷狀態(tài)時，ECU控制檢查發(fā)動機指示燈的閃爍次數(shù)和點亮時間的長短表示故障碼。第70頁/共83頁指示燈點亮時間較長的閃爍信號，其閃爍的次數(shù)代表故障碼的十位數(shù)。指示燈點亮時間較短的閃爍信號，其閃爍次數(shù)代表故障碼的個位數(shù)。一個故障碼的2位數(shù)字顯示完后，指示燈閉合稍長時間，再顯示下一個故障碼。如下圖所示。第71頁/共83頁（2）檢查發(fā)動機指示燈點亮時間不變，由指示燈的間歇時間長短來區(qū)分一個代碼的個位與十位以及不同的故障碼。位與位之間有一個較短的間歇時間。代碼與代碼之間有一個較長的間歇時間。如下圖所示。第72頁/共83頁2）用指針式電壓表顯示故障碼（1）一位數(shù)故障碼顯示如下圖所示。第73頁/共83頁（2）二位