汽车发动机电控技术 电子教案.doc

如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流汽车发动机电控技术 电子教案【精品文档】第 55 页第1章 汽车发动机电控技术概述1.1 概 述1.1.1 汽车发动机电控技术发展汽车发动机电控技术的发展始于20世纪60年代，可分为三个阶段:第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代末期，主要是为改善部分性能而对汽车电器产品进行技术改造。第二阶段，从20世纪70年代末期到90年代中期。进入20世纪70年代后，随着汽车数量的日益增多，汽车安全问题和排放污染日益严重，能源危机的影响更加突出。第三阶段，从20世纪90年代中期到现在，主要体现在以“人-车-环境”为主线的系统工程整体的优化上。1.1.2 电控技术对汽车发动机性能的影响 1.提高发动机的动力性。2.提高发动机的燃油经济性。3.改善发动机的加速或减速性能。4.改善发动机的起动性能。5.降低排放污染。6.故障发生率大大降低。 1.2 应用在汽车发动机上的电子控制系统 目前应用在汽车发动机上常用的电子控制系统主要有:电控燃油喷射系统、电控点火系统、怠速控制系统、进气控制系统、排放控制系统、增压控制系统、巡航控制系统、警告提示系统、自诊断与报警系统、失效保护系统和应急备用系统。1.电控燃油喷射系统 主要是根据进气量确定基本的喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气。2.电控点火系统 电控点火系统最基本的功能是控制点火提前角。该系统根据各相关传感器信号判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，改善发动机的燃烧过程。3.怠速控制系统 根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等状况，并通过怠速控制阀对发动机进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。4.进气控制系统 进气控制系统的功能是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机的动力性。 5.排放控制系统 排放控制系统的功能主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。6.增压控制系统 增压控制系统的功能是对发动机进气增压装置的工作进行控制。 7.巡航控制系统 巡航控制系统的功用是驾驶员设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持在一定的车速进行行驶。8.警告提示系统 由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示，如氧传感器失效、油箱油温过高等。 9.自诊断与报警系统 在发动机电控系统中，电子控制单元（ECU）都具有自诊断系统，对控制系统各部分的工作情况进行监测。 10.失效保护系统 失效保护系统的功能主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。11.应急备用系统 应急备用系统的功能是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防止车辆停驶在路途中。应急备用系统只能维持发动机运转的基本功能，但不能保证发动机的性能。 1.3 汽车发动机电控系统的基本组成1.3.1 电控系统的基本组成类型1.电控系统的基本组成 任何一种电控系统，其主要组成都可分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行元件三大部分。信号输入装置是各种传感器。传感器的功用是采集控制系统所需的信号，并将其转换成电信号通过线路传输给ECU。电子控制单元（ECU）是一种综合控制电子装置，其功用是给各传感器提供参考（基准）电压，接收传感器或其他装置输入的信号，并对所接收的信号进行存储、计算和分析处理，根据计算和分析的结果向执行元件发出指令。执行元件是受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。2.电控系统的类型 电控系统有两种基本类型:即开环控制系统和闭环控制系统。1.3.2 传感器的类型及功用 汽车发动机集中控制系统所用的传感器主要有:1.空气流量计（MAFS） 由空气流量计测量发动机的进气量，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。2.进气管绝对压力传感器（MAPS） 由进气管绝对压力传感器测量进气管内气体的绝对压力，并将该信号输入ECU，作为燃油和点火控制的主控制信号。3.节气门位置传感器（TPS） 节气门位置传感器检测节气门的开度及开度变化（如全关（怠速）、全开）以及节气门开闭的速率（单位时间内开闭的角度）信号，此信号输入ECU，用于燃油喷射控制及其他辅助控制（如EGR、开闭环控制等）。4.凸轮轴位置传感器（CMPS） 凸轮轴位置传感器给ECU提供曲轴转角基准位置信号（G信号），作为供油正时控制和点火正时控制的主控制信号。5.曲轴位置传感器（CKPS） 曲轴位置传感器有时称为转速传感器，用来检测曲轴转角位移，作为供油正时控制和点火正时控制的主控制信号。6.进气温度传感器（IATS） 进气温度传感器的功用是给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。7.发动机冷却液温度传感器（ECTS） 发动机冷却液温度传感器给ECU提供发动机冷却液温度信号，作为燃油喷射控制和发动机的修正信号。8.车速传感器（VSS） 车速传感器检测汽车行驶速度，给ECU提供车速信号（SPD信号），用于巡航控制和限速断油控制，也是自动变速器的主控制信号。9.氧传感器（O2 S） 氧传感器用来检测汽车排气中的氧含量，向ECU输送空燃比的反馈信号，进行喷油量的闭环控制。10.爆燃传感器（KS） 爆燃传感器用来检测汽油机是否爆燃及爆燃强度，将此信号输入ECU，可作为点火正时控制的修正（反馈）信号。11.起动开关（STA） 发动机起动时，通过起动开关给ECU提供一个起动信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。12.空调开关（A/C）又称空调信号 空调信号用来检测空调压缩机是否工作，空调信号与空调压缩机电磁离合器的电源在一起，ECU根据A/C信号控制发动机怠速时点火提前角、怠速转速和断油转速等，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。 13.挡位开关 自动变速器由P/N（停车或空挡）挡位挂入其他挡位时，发动机负荷将有所增加，挡位开关向ECU输入信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。14.制动灯开关 在制动时，由制动灯开关向ECU提供制动信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。15.动力转向开关 采用动力转向装置的汽车，当转向盘由中间位置向左右转动时，由于动力转向油泵工作而使发动机负荷加大，此时动力转向开关向ECU输入信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。16.巡航（定速）控制开关 当进入巡航控制状态时，由巡航控制开关向ECU输入巡航控制状态信号，由ECU对车速进行自动控制。随着控制系统应用的日益广泛及其功能的扩展，传感器的数量也将不断增加，以满足汽车更高的要求。1.3.3 电子控制单元的基本功能 发动机控制ECU的功能随车型而异，但都必须有如下基本功能:（1）给传感器提供标准2 V、5 V、9 V或者12 V电压，接收各种传感器和其他装置输入的信息，并将输入的信息转换成微机所能接受的数字信号。（2）储存该车型的特征参数和运算中所需的有关数据信息。（3）确定计算输出指令所需的程序，并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值。（4）将输入指令信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并储存故障信息。（5）向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息（如故障信息等）。（6）自我修正功能（学习功能）。1.3.4 执行元件的类型 在发动机集中控制系统中，执行元件主要有:喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩机继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等。第2章 汽油机电控燃油喷射系统2.1 电控燃油喷射系统概述2.1.1 燃油喷射系统的基本概念 燃油喷射式是根据直接或间接测量空气的进气量，确定燃烧所需的汽油量并通过控制喷油量开启时间来进行精确配制，使一定量的汽油以一定的压力通过喷油器喷射到发动机的进气道或汽缸内与相应空气形成可燃混合气。 2.1.2 燃油喷射系统的分类1.按控制装置的控制方式分类 按控制装置的控制方式的不同可分为机械控制式燃油喷射系统（K型）、机电混合控制式燃油喷射系统（K -E型）和电控燃油喷射系统（EFI）三类。2.按燃油喷射位置分类 按燃油喷射位置不同可分为缸内喷射和缸外喷射。 3.按喷油器安装部位分类 缸外喷射按喷油器安装部位又可分为单点喷射（SPI）和多点喷射（MPI）。（1）单点喷射是指在进气总管中的节流阀体内设置一只（或两只）喷油器，对各缸实行集中喷射如图2-4（a）所示。（2）多点喷射多点喷射是在每缸进气门前分别设置一喷油器，实行各缸分别供油。多点喷射因其控制精度高而被广泛使用，如图2-4（b）所示。图2-4 单点喷射和多点喷射示意图1燃料;2空气;3节气门;4进气歧管;5喷油器;6发动机4.按燃油喷射方式分类 按燃油喷射方式不同可分为连续喷射和间歇喷射。（1）连续喷射是指在发动机运转期间汽油被连续不断地喷射，其喷油量的大小取决于燃油系统压力的高低。（2）间歇喷射间歇喷射又称脉冲喷射，是指在发动机运转期间汽油被间断地喷射。如图2-5所示。图2-5 喷油器喷射时序5.按空气量的计量方式分类 电控燃油喷射系统按对空气量的计量方式不同可分为进气歧管压力计量式（D型）和空气流量计量式（L型）。如图2-6所示为桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机所用的L型电控燃油喷射系统。 图2-6 桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机所用的L型电控燃油喷射系统 1热线式空气流量计;2电子控制单元（ECU）;3电动燃油泵;4节气门控制器;5怠速电机（与节气门控制单元一体）;6进气温度传感器;7油压调节器;8喷油器;9爆燃传感器;10汽油滤清器;11点火线圈;12氧传感器;13冷却液温度传感器;14转速传感器 2.1.3 电控燃油喷射系统的组成及工作原理 电控燃油喷射系统一般由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三大部分组成。如图2-7所示为常见电控燃油喷射系统在汽车上的安装情况及零件分配图，如图2-8所示为电控燃油喷射系统的操作原理图。 图2-7 电控燃油喷射系统在汽车上的安装情况及零件分配图1喷油器;2燃油压力调节器;3辅助空气阀;4汽油滤清器;5温度时间开关;6水温传感器;7冷起动喷油器;8空气流量计;9节气门;10进气温度传感器;11节气门位置传感器;12电控单元;13降压电阻;14电动汽油泵;15汽油缓冲器图2-8 电控燃油喷射系统的操作原理图 1油箱;2汽油滤清器;3电动汽油泵;4辅助空气阀;5汽油缓冲器;6燃油压力调节器;7冷起动喷油器;8水温传感器;9喷油器;10温度时间开关;11节气门位置传感器;12怠速控制阀;13空气流量计;14进气温度传感器;15旁通空气道调整螺钉;16空气滤清器;17电子控制单元;18点火线圈;19点火开关;20EFI继电器;21电动汽油泵继电器 1.空气供给系统 空气供给系统的功用是根据发动机的工况提供适量的空气，并根据电控单元的指令完成空气量的调节。空气供给系统主要由空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、进气温度传感器、节气门位置传感器、进气歧管、辅助空气阀及空气滤清器等组成。2.燃油供给系统 燃油供给系统是根据电控单元的驱动信号，以恒定的压差将一定数量的汽油喷入进气管。燃油供给系统主要由油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油压力调节器、燃油分配管、喷油器等组成。3.电子控制系统 电子控制系统由电控单元（ECU）、传感器、执行器等组成，它的主要功能是采集发动机的工况信号，计算确定最佳的喷油量、喷油时刻以及点火时刻，还具有故障诊断功能，可保存故障代码，并通过故障指示灯输出故障代码。其基本原理如图2-9所示。 图2-9 电子控制系统基本原理图2.2 进气系统主要元件的构造与检修2.2.1 进气系统的组成与类型 根据测量空气流量的方式不同，进气系统可分为质量流量式进气系统（用于L型EFI系统）、速度密度式进气系统（用于D型EFI系统）和节流速度式进气系统三种。1. 质量流量式进气系统 如图2-10所示为质量流量式进气系统结构图，该进气系统利用空气流量计直接测量吸入的空气量，通常用测得的空气流量与发动机转速的比值作为计算喷油量的标准。图2-10 质量流量式进气系统结构图 1空气滤清器;2空气流量计;3节气门体;4节气门; 5进气总管（稳压箱）;6喷油器;7进气歧管;8辅助空气阀 节气门装在节气门体上，控制进入各缸的空气量，在该总成上还装有空气阀。当温度低时空气阀打开，部分附加空气进入进气总管，以提高怠速转速，加快暖机过程（亦称快怠速）。在装有怠速控制阀（ISCV）的发动机上，由ISCV来完成空气阀的作用。2. 速度密度式进气系统 速度密度式进气系统是利用进气歧管绝对压力传感器测得进气歧管中的绝对压力，然后根据绝对压力值和发动机转速来推算出每一循环发动机吸入的空气量。速度密度式进气系统组成如图2-11所示，它与质量流量式进气系统的主要差别是用进气歧管绝对压力传感器代替了空气流量计。图2-11 速度密度式进气系统组成1进气歧管绝对压力传感器;2发动机;3稳压箱;4节流阀体;5空气滤清器;6空气阀;7喷油器3.节流速度式进气系统 节流速度式进气系统是利用节气门开度和发动机转速来间接计算进气质量的。2.2.2 进气系统主要零部件的结构1.空气滤清器 电控燃油喷射发动机的空气滤清器与一般发动机的空气滤清器相同，在此不再作详细介绍。2.空气流量计 空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，用来测量进入汽缸内空气量的多少，然后，将进气量信号转换成电气信号输入电控单元，由电控单元计算出喷油量，控制喷油器向节气门室（进气管）喷入与进气量成最佳比例的燃油。图2-12 叶片式空气流量计的结构图1电位计;2电动汽油泵触点（可动）;3进气温度传感器;4电动汽油泵固定触点;5测量板（叶片）;6怠速调整螺钉 （1）叶片式空气流量计如图2-12所示是叶片式空气流量计的结构图，如图2-13所示是叶片式空气流量计的空气通道，如图2-14所示是叶片式空气流量计的电位计部分结构图。叶片式空气流量计由测量板（叶片）、缓冲板、阻尼室、旁通空气道、怠速调整螺钉、回位弹簧等组成，此外内部还设有电动汽油开关及进气温度传感器等。图2-13 叶片式空气流量计的空气通道 1旁通空气道;2进气温度传感器;3阀门;4阻尼室; 5缓冲板;6主空气通道;7测量板（叶片） 图2-14 叶片式空气流量计的电位计部分结构图 1空气进口;2电动汽油泵触点;3平衡块; 4回位弹簧;5电位计部分;6空气出口 叶片式空气流量计的电位计是以电位变化来检测空气量的装置，它与空气流量计测量板同轴安装，能把因测量板开度而产生的滑动电阻变化转换为电压信号，并送给电子控制单元，如图2-15（a）、图2-15（b）所示是电位计与测量板的安装关系及叶片式空气流量计的工作原理图。图2-15 电位计与测量板的安装关系及叶片式空气流量计的工作原理 1电位计;2自空气滤清器来的空气;3到发动机的空气;4测量板;5电位计滑动触头;6旁通空气道 叶片式空气流量计的电位计内部电路如图2-16所示，电位计检测空气量有电压比与电压值两种方式。图2-16 电位计内部电路1电动汽油泵开关;2电位计叶片式空气流量计的电压输出形式有两种，一种是电压值 US 随进气量的增加而降低;另一种则是电压值 US 随进气量的增加而升高，如图2-17所示。图2-17 叶片式空气流量计的电压输出形式（2）卡门旋涡式空气流量计卡门旋涡式空气流量计按照检测方式不同，可以分为反光镜检测方式的卡门旋涡式空气流量计和超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量计两种。如图2-18所示为反光镜检测方式的卡门旋涡式空气流量计结构图及输出脉冲信号波形，这种卡门旋涡式空气流量计是把卡门旋涡发生器两侧的压力变化，通过导压孔引向由薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动，反光镜一边振动，一边将发光二极管射来的光反射给光电晶体管，这样旋涡的频率在压力作用下转换成镜面的振动频率，镜面的振动频率通过光电耦合器转换成脉冲信号。 图2-18 反光镜检测方式的卡门旋涡式空气流量计结构图及输出脉冲信号波形 1反光镜;2发光二极管;3钢板弹簧;4空气流;5卡门旋涡;6旋涡发生体 7压力导向孔;8光电晶体管;9进气管路;10支承板 图2-19 超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量计结构图1整流栅;2旋涡发生体;3旋涡稳定板;4信号发生器（超声波发射头）;5超声波发生器;6通往发动机;7卡门旋涡;8超声波接收器;9与旋涡数对应的疏密声波;10整形放大电路; 11旁通空气道;12通往计算机;13整形成矩形波（脉冲） 如图2-19所示为超声波检测方式的卡门旋涡式空气流量计结构图，这种空气流量计是利用卡门旋涡引起的空气疏密度变化进行测量的，用接收器接收连续发射的超声波信号，因接收到的信号随空气疏密度的变化而变化，由此即可测得旋涡频率，从而测得空气流量。（3）热线式空气流量计（热膜式空气流量计）热线式空气流量计有三种形式:一种是把热线和进气温度传感器都放在进气主通路的取样管内，称为主流测量式，其结构如图2-20（a）所示;另一种是把热线缠在绕线管上并把它和进气温度传感器都放在旁通空气道内，称为旁通测量式，其结构如图2-20（b）所示。第三种热线式空气流量计的发热体不是热线而是热膜，其结构如图2-20（c）所示。（4）真空度 -转速式（压感式）空气流量计（进气歧管压力传感器）真空度 -转速式（压感式）空气流量计，从某种角度上讲，它并不是空气流量计，仅是一只进气歧管压力传感器，但由于其功用仍是测量进入发动机汽缸的进气量。图2-20 热线式空气流量计1防回火网;2取样管;3白金热线;4上游温度传感器;5控制回路;6插接器;7热金属线和冷金属线;8陶瓷螺线管;9接控制回路;10进气温度传感器（冷金属线）;11旁通空气道;12主通气路;13通往发动机;14热膜;15金属网 式和半导体式两种。如图2-21所示为真空膜盒式进气歧管压力传感器的结构图，该传感器由真空膜盒（两个）、随着膜盒膨胀和收缩可左右移动的铁心、与铁心联动的差动变压器以及在大气压力差作用下可在膜盒工作区间进行功率挡与经济挡转换的膜片构成，传感器被膜片分为左右两个气室。图2-21 真空膜盒式进气歧管压力传感器的结构图1大气压力侧;2歧管负压侧;3印刷线路板;4回位弹簧;5差动变压器;6铁心;7中空膜盒;8膜片;9膜盒支点如图2-22所示为半导体式进气歧管压力传感器的结构图，它由半导体压力转换元件（硅片）与过滤器组成。该传感器的主要元件是一片很薄的硅片，硅片底面粘接了一块硼硅酸玻璃片，使硅膜片中部形成一个真空窗以传感压力，如图2-23（a）所示。硅片中的四个电阻连接成惠斯通电桥形式，如图2-23（b）所示。图2-22 半导体式进气歧管压力传感器的结构图1真空室;2硅片;3输出端子;4过滤器图2-23 半导体式压力传感器硅膜片的结构及电路1硅片;2硅;3真空管;4硼硅酸玻璃片;5二氧化硅膜;6应变电阻;7金属块;8稳压电源;9差动放大器3.节气门体 （1）多点式（MPI）节气门体节气门体位于空气流量计和发动机之间的进气管上，与驾驶员的加速踏板联动，是使进气通道变化，从而控制发动机运转工况的装置，如图2-24所示为节气门体的外观和结构原理图。节气门体包括控制进气量的节气门通道和怠速运行的旁通空气道，节气门位置传感器也装在节气门轴上，用来检测节气门开度。图2-24 节气门体的外观和结构原理图1怠速调整螺钉;2旁通通道;3节气门;4节气门轴;5稳压箱（缓冲室）;6加速踏板;7加速踏板金属丝;8操纵臂;9回位弹簧;10节气门位置传感器;11辅助空气阀;12通冷却水管路;13缓冲器 （2）单点式（SPI）节气门体 SPI式节气门体较MPI式节气门体结构复杂，主要是在SPI式节气门体内还装有集中供油用的主喷油器、压力调节器和节气门位置传感器。主喷油器只有一个，它装在节气门壳体的上部，所喷出的燃油供给发动机各缸使用，如图2-25所示是SPI式节气门体结构图。图2-25 SPI式节气门体结构图1空气阀;2压力调节器;3节气门;4通往油箱;5自空气滤清器来的空气;6喷油器;7来自电动汽油泵;8调节螺钉;9通往发动机4.空气阀 发动机冷起动时，温度低，摩擦阻力大，暖机时间长。空气阀的作用是在发动机低温起动时，可通过空气阀为发动机提供额外的空气（此部分空气也由空气流量计计量），保持发动机怠速稳定运转，使发动机起动后迅速暖车，从而缩短暖车时间。（1）双金属片调节式空气阀双金属片调节式空气阀的结构及工作原理如图2-27所示，它由双金属元件、加热线圈和空气阀等组成，旁通空气空道截面积的大小由双金属片控制回转控制阀门来决定。图2-26 由空气阀构成的空气通道1通往发动机的空气;2进气歧管;3空气阀; 4怠速螺钉;5自空气滤清器来的空气; 6节气阀;7缓冲罐（稳压箱） 图2-27 双金属片调节式空气阀的结构及工作原理 1加热线圈;2接空气进气歧管;3阀门; 4接空气滤清器;5销;6双金属片 如图2-28所示是双金属片调节式空气阀的空气量调节范围曲线，当环境温度为 20时，发动机起动后3 min 6 min，空气阀即可受双金属片推动而关闭。图2-28 双金属片调节式空气阀的空气量调节范围曲线（环境温度为20时） （2）石蜡调节式空气阀石蜡调节式空气阀，根据发动机冷却液温度，控制空气通路面积。如图2-29（a）所示是这种一体化结构的总体构成。当发动机处于低温状态时，冷却液温度低，石蜡体积收缩，阀门在外弹簧作用下打开，如图2-29（b）所示，空气流经阀门从旁通空气道进入进气管。发动机暖车后，冷却液温度升高，石蜡体积膨胀变大，推动空气阀克服内弹簧的弹力向左移动，将空气阀关闭，截断空气通道，如图2-29（c）所示。 图2-29 石蜡调节式空气阀的结构与工作原理1怠速调整螺钉;2自空气滤清器来的空气;3节气门;4至进气总管;5感温器;6阀门;7冷却水流;8弹簧;9空气阀柱塞 5.怠速控制阀 怠速控制阀不仅集中了节气门和由怠速调整螺钉控制的旁通通道的功能，而且还能在ECU控制下，根据发动机实际工况来改变怠速时流入发动机的空气量。6.真空调节器 真空调节器结构如图2-30（a）所示，当汽车急减速（发动机制动）时，进气管真空度突然增加，真空调节器内的A腔真空度上升，吸起膜片向上抬，将真空调节器控制阀打开，把一部分空气送入进气压力缓冲器内，从而可以抑制进气管真空度剧增，防止发动机瞬时熄火。如图2-30（b）所示是真空调节器的效果曲线图，使用真空调节器后，可以在汽车急减速时，保证进气管真空度曲线平滑过渡，减少进气管真空度的波动幅度，维持发动机转速平稳。 图2-30 真空调节器的结构与效果曲线图 1通往进气缓冲器;2膜片;3通进气管;4阀门;5进气阀;6A腔; 7装真空调节器时的进气管真空度曲线;8无真空调节器时的曲线;9急减速状态 2.3 燃油供给系统主要元件的构造与检修 燃油系统的框图及系统构成如图2-31所示，它主要由油箱、电动汽油泵、燃油压力调节器、汽油滤清器、喷油器、冷起动喷油器和温度时间开关等构成。图2-31 燃油系统的框图及系统构成 1油箱;2电动汽油泵;3燃油滤清器;4喷油总管;5喷油器;6冷起动喷油器; 7接进气歧管;8燃油压力调节器;9回油管;10各缸进气歧管;11吸入空气2.3.1 燃油滤清器 燃油滤清器是把含在汽油中的氧化铁、粉尘等固体夹杂物质除去，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损，确保发动机稳定运转，提高可靠性。其结构如图2-32（a）所示。滤芯元件一般采用菊花形和盘簧形两种结构，如图2-32（b）所示。盘簧形结构具有单位体积过滤面积大的特点。图2-32 燃油滤清器2.3.2 电动汽油泵 电动汽油泵有两种安装方式:一种是在油箱外，安装在输送管路中的外装串联式;另一种是安装在油箱中的内装式。从结构形式分，电动汽油泵有滚柱式、旋涡式和次摆线式三种，其分类情况如下: EFI用电动汽油泵外装串联式滚柱式内装式滚柱式旋涡式次摆线式目前电动汽油泵一般都安装在汽车的油箱内，如图2-33所示。 图2-33 油箱内安装的电动汽油泵 1进油滤网;2电动汽油泵;3隔振橡胶;4支架;5汽油出油管;6小油箱;7油箱;8回油管1.外装串联式电动汽油泵 这种电动汽油泵安装在油箱外，它主要由油泵驱动电机和滚柱式油泵组成，如图2-34所示。 图2-34 外装串联式电动汽油泵 1阻尼稳压器;2单向阀;3泵室;4吸入口;5安全阀;6油泵驱动电动机;7排出口;8膜片;9转子;10泵套;11滚柱 2.内装式电动汽油泵 内装式电动汽油泵因其安装在油箱内，所以噪音小，同串联式电动汽油泵相比，它不易产生气阻和燃油漏泄。图2 -35 内装旋涡式电动汽油泵 1出油阀;2安全阀;3电刷;4电枢;5磁极;6叶轮; 7滤网;8泵盖;9泵壳;10叶片沟槽;11蜗轮 内装式电动汽油泵具有泵油量大，泵油压力较高（可达 600 kPa以上）、供油压力稳定、运转噪声小、使用寿命长等优点，所以，应用最为广泛。3.电动汽油泵控制电路 电动汽油泵的控制包括油泵开关控制和油泵转速控制。如图2-36（a）所示为采用内部装有电动汽油泵开关触点的空气流量计电动汽油泵控制电路图。无论是采用卡门旋涡式还是采用热线式空气流量计，都是用如图 2-36（b）所示的ECU的晶体管来控制电动汽油泵的供电情况。图2-36 电动汽油泵控制电路（一） 1蓄电池;2点火线圈开关;3主继电器;4断路继电器;5空气流量计; 6电动汽油泵;7输入回路;8后备集成电路;9分电器 控制电路如图2-37（a）所示，ECU根据发动机转速和负荷控制油泵继电器工作，当发动机中小负荷低转速运转时，触点B闭合，油泵电路中串入电阻器5使油泵转速降低;当大负荷高转速时，ECU发出信号切断油泵继电器，A点闭合，使油泵转速升高。 图2-37 电动汽油泵控制电路（二）1点火开关;2主继电器;3断路继电器;4、11油泵继电器;5电阻器;6油泵开关;7电动汽油泵;8蓄电池;9机油压力开关;10发电机开关 如图2-37（b）所示为带有自动保护功能的电动汽油泵控制电路，该电路能在点火开关处于“断开”位置时，发动机的机油压力为零，或发电机不转动时，电动汽油泵不工作，从而防止汽油喷出而引起火灾。2.3.3 燃油压力调节器 燃油压力调节器的作用是控制喷油器的喷油压力保持为255 kPa的恒定值，使发动机在各种负荷和转速下，都能精确地进行喷油控制。图2-38 燃油压力调节器的结构 1弹簧室;2弹簧;3膜片;4燃油室;5回油阀;6壳体;7真空管接头 燃油压力调节器的结构如图2-38所示，它由金属壳体构成，其内部由膜片分成弹簧室和燃油室两部分，来自输油管路的高压油由入口进入并充满燃油室，推动膜片，打开阀门，在设定压力下和弹簧力平衡，部分燃油经回油管流回油箱，输油管内压力的大小取决于弹簧的压力。 图2-39 燃油压力脉动减振器结构1阀门;2弹簧;3膜片;4来自电动汽油泵;5输送管道2.3.4 燃油压力脉动减振器 当喷油器喷射燃油时，在输送管道内会产生燃油压力脉动，燃油压力脉动减振器能够使燃油压力脉动衰减，以减弱燃油输送管道中的压力脉动传递，降低噪声。如图2-39所示为燃油压力脉动减振器结构。 2.3.5 喷油器 EFI系统中使用的喷油器是电磁式的，喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气通道附近的缸盖上，并用输油管将其位置固定，根据ECU提供的喷射信号进行燃油喷射。1.对喷油器的要求 （1）具有良好的雾化能力和适当的喷雾形状;（2）具有良好的流量特性;（3）具有良好的防积炭功能;（4）使用寿命长;（5）结构简单。 2.喷油器的种类 根据燃油喷射类型不同，喷油器可分为SPI用喷油器（图2-40）和MPI用喷油器（图2-41）;按结构形式不同，喷油器可分为从喷油器下部供油方式（图2-40）和从喷油器上部供油方式（图2-41）两种;以喷油器喷口形式来区分，可分为针阀型和孔型两种（图2-41）。图2-40 喷油器下部供油方式 1燃油出口;2燃油入口图2-41 喷油器上部供油方式 3.喷油器的结构与工作原理 如图2-42所示是喷油器的结构图，在筒状外壳内装有电磁线圈、柱塞、回位弹簧和针阀等。柱塞和针阀装成一体，在回位弹簧压力作用下，针阀紧贴阀座，将喷孔封闭。另外，为防止油中所含杂质影响针阀动作，设有滤清器，为适应不同应用场合，设有调整针阀行程的调整垫片。图2-42 喷油器的结构图1燃油接头;2电插头;3电磁线圈;4衔铁;5行程;6阀体;7壳体;8针阀;9凸缘部;10调整垫片;11弹簧;12滤清器图2-43 喷油器附加电阻1喷油器附加电阻;2喷油器线圈4.喷油器附加电阻如图2-43所示，在控制喷油器的电磁线圈电路中串联一只附加电阻后，流过电磁线圈的电流受到限制而减少，从而可以提高喷油器电磁线圈的响应特性。附加电阻有如下两种串联方式。如图2-44（a）、图2 -44（b）所示是多缸发动机每缸喷油器都分别串联一只附加电阻。 图2-44 喷油器附加电阻1附加电阻;2喷油器;3喷射信号如图2-44（c）、图2 -44（d）所示是共用式附加电阻，对于偶数多缸发动机，首先把汽缸分为两组，然后每一组汽缸喷油器共用一只附加电阻。 5.喷油器的喷雾特性 喷油器所喷燃油的雾化情况和油束形状对发动机工作影响很大，如果油束形状合理，雾化效果好，那么发动机就会获得冷起动性好、怠速平稳、排污少的效果。对于SPI系统，由于喷油器安装在节气门附近，燃油喷出后，在进气管中有较长时间的雾化过程，故所需燃油压力较低;而对于MPI系统，喷油器一般安装在进气管或汽缸盖上，因为是朝向进气门喷射燃油，雾化时间短，为保证良好的雾化，应使油压相应提高。图2-45 双孔式喷油器的结构图（2TZ-FE型发动机）1针阀;2电线插座;3电磁线圈2.3.6 冷起动喷油器 冷起动喷油器是一种装在进气总管中央部位进行燃油辅助喷射的电磁阀式喷油阀，冷起动喷油器的结构如图2-46所示，冷起动喷油器由燃料入口插接器、电线接头、电磁线圈、可动磁芯、旋涡喷油嘴等组成。为了提高向各汽缸分配燃油的均匀性，有的冷起动喷油器上设有两个旋涡式喷油嘴，其结构如图2-48所示，其安装如图2-47（b）所示。 图2-46 冷起动喷油器的结构图1旋涡喷油嘴;2喷射管道;3阀;4电磁线圈;5电线接头;6燃油入口插接器;7旋涡喷油嘴构造;8阀座;9可动磁芯;10弹簧图2-47 冷起动喷油器的安装图1冷起动喷油器;2进气;3进气总管;4进气歧管图2-48 两个旋涡喷油嘴的冷起动喷油器结构图1弹簧;2电磁线圈;3电线插座;4柱塞 1.温度时间开关控制 温度时间开关的结构如图2-49（a）所示，它主要由双金属片、加热线圈及搭铁触点等构成。由于其工作工况是由发动机温度和起动电流共同决定的，因此它应装在能反映发动机温度的位置上。当发动机温度较低时，温度时间开关的触点闭合，当点火开关处于“STA”位置时，电流按图2-49（b）中箭头方向流动，使冷起动喷油器喷油。发动机起动后，点火开关转至“ON”位置时，冷起动喷油器停止喷油。在起动过程中，若起动机运转时间过长，有可能使火花塞被淹湿。但由于电流流过加热线圈，使双金属片受热弯曲，触点断开（图2-49（c），电流不再流经冷起动喷油器，因而可防止火花塞被淹湿。同时，加热线圈进一步加热双金属片，以免触点再次闭合。 图2-49 温度时间开关结构图及与冷起动喷油器的工作原理1电线接头;2钉形壳体;3双金属片;4加热线圈;5搭铁触点; 6蓄电池;7点火开关;8线圈;9线圈;10温度时间开关 2.ECU控制ECU控制冷起动喷油器的电路如图2-50所示，为了改善发动机冷起动性能，在使用温度时间开关控制的同时，ECU还可以根据冷却液温度对冷起动喷油器的喷油时间进行控制。 图2-50 ECU控制冷起动喷油器的电路图1温度时间开关;2冷起动喷油器;3水温传感器2.4 电控系统主要元件的构造与检修 电控系统的功用是接收来自表示发动机工作状态的各个传感器输送来的信号，根据ECU内预存的程序加以比较和修正，决定喷油量和点火提前角。如图2-51所示是与电控燃油喷射控制有关的主要控制系统部件的构成图。图2-51 与电控燃油喷射控制有关的主要控制系统部件的构成图1断路继电器;2主继电器;3起动装置;4电动汽油泵;5油箱;6汽油滤清器;7蓄电池;8曲轴位置传感器（分电器）;9点火开关;10点火线圈;11大气压力传感器;12空气滤清器;13进气温度传感器;14空气流量计;15冷起动喷油器;16空气阀;17节气门位置传感器;18燃油压力调节器;19氧传感器;20温度时间开关;21冷却液温度传感器2.4.1 传感器1.水温传感器 水温传感器安装在发动机节温器出水口附近，它的功用是检测发动机冷却液温度。发动机在运转过程中，混合气浓度需根据发动机温度的高低进行修正，并采用水温传感器向ECU输送温度信号。水温传感器的结构如图2-52（a）所示，它由封闭在金属盒内的对温度变化非常敏感的负温度系数热敏电阻（NTC电阻）构成，利用电阻值的变化来检测冷却液的温度。热敏电阻的特性如图2-52（b）所示，冷却液温度越低电阻值越大，冷却液温度越高电阻值越小。将该传感器的信号输入到ECU，就可以根据冷却液温度进行喷油量的控制。冷却液温度传感器与ECU的连接电路如图2-52（c）所示。 图2-52 水温传感器结构、热敏电阻特性及与ECU的连接电路1NTC电阻;2外壳;3电线接头;4水温传感器;5接蓄电池端;6电控单元（ECU）;7水温信号 2.进气温度传感器 进气温度传感器的功能是检测发动机吸入（进入空气流量计）的空气温度，并将空气温度信号转变成ECU能识别的电信号传送给ECU，它根据进