最新发动机电控技术2章-燃油喷射系统精品课件.ppt
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1、发动机电控技术发动机电控技术2章章-燃油喷射燃油喷射系统系统授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔1.按喷射系统执行机构不同分类多点喷射系统(MPI):多点喷射系统是指在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器,喷油器适时喷油。单点喷射系统(SPI):单点喷射系统是指在节流阀体上安装一只或两只喷油器,向进气歧管中喷油形成燃油混合气,进气行程时燃油混合气被吸入气缸内。2.按喷射控制装置的形式不同分类机械式:空气计量器与燃油分配器组合在一起,空气计量器检测空气流量的大小后,靠连接杆传动操纵燃油分配器的柱塞动作,以燃油计量槽开度的大小控制喷油量,达到控制混合气空燃比的目的。电子控制式:根据各种传感器送
2、至电脑的发动机运行状况的信号,由电脑运算后,发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令,实现多种机能的控制.即为发动机电子集中控制系统。 机电一体混合式:在燃油分配器上安装了一个由电脑控制的电液式压差调节器,电脑根据水温、节气门位置等传感器的输入信号控制电液式压差调节器动作,以调节燃油供给量。 2. 1 汽油机燃油喷射系统概述汽油机燃油喷射系统概述 2.1.1 电控燃油喷射系统的分类 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人
3、以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔功用:提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量。组成:空气滤清器、进气压力传感器(D型)或空气流量计(L型)、节气门、怠速空气调整器等。图2-4是L型系统的进气系统示意图。2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理2. 2. 1 电控燃油喷射系统的组成电控燃油喷射系统的组成2、空气供给系统空气供给系统(1-1)授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔功用:根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。组成:传感器、ECU、执行器三部分,如图2-6所示。2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理2. 2. 1 电
4、控燃油喷射系统的组成电控燃油喷射系统的组成3、电子控制系统、电子控制系统(3-1)传感器:是信号检测与转换装置,安装在发动机的各个部位,其功用是检测发动机运行状态的电量参数、物理参数和化学参数等,并转换成ECU能够识别的电信号输入ECU。ECU:发动机控制系统的核心部件。ECU中保存了发动机各种工况的最佳喷油持续时间,在接收了各种传感器传来的信号后,经过计算确定满足发动机运转状态的喷油量和喷油时间。执行器:是控制系统的执行机构,它接受ECU发出的各种控制指令,完成具体的控制动作,从而使发动机处于最佳工作状态。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔1、燃油压力的建立与燃油喷射方式 各种电控燃油
5、喷射系统的喷油压力都是由燃油泵提供的。油箱内的燃油被燃油泵吸出并加压至 350 kPa左右,经过燃油滤清器滤去杂质后,被送至发动机上方的分配油管,分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。 喷油器是一种电磁阀,由ECU控制,通电时电磁阀开启,压力燃油以雾状喷入进气歧管,与空气混合,在进气行程中被吸入气缸。 分配油管的末端装有燃油压力调节器,用来调整分配油管中的压力,使油压保持某一定值(约250300 kPa )。多余燃油经回路返回油箱。2. 2. 2 电控燃油喷射系统(电控燃油喷射系统(EFI)的工作原理)的工作原理(一)、(一)、 D型型EFI系统系统2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成
6、及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2、进气量的控制与测量 进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。节气门开度不同,进气量也不同,同时进气歧管内的真空度也不同。在同一转速下,进气歧管真空度与进气量由一定关系。 进气压力传感器将进气歧管内真空度的变化转换成电信号的变化,并传送给ECU,ECU根据进气歧管真空度的大小计算出发动机的进气量。2. 2. 2 电控燃油喷射系统(电控燃油喷射系统(EFI)的工作原理)的工作原理(一)、(一)、 D型型EFI系统系统2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔3、喷油量和喷油时刻的确定 喷油量由E
7、CU控制。ECU根据进气压力传感器测量的信号计算出进气量,再根据曲轴位置传感器测量的信号计算出发动机转速,根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量。 ECU控制各缸喷油器在每次进气行程开始之前喷油一次,并通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。喷油持续时间越长,喷油量就越大。一般每次喷油的持续时间为 21 ms。 各缸喷油器每次喷油的开始时刻由ECU根据曲轴位置传感器测到的1缸上止点的位置来控制。然后按发动机既定的发火顺序依次向各缸喷油。2. 2. 2 电控燃油喷射系统(电控燃油喷射系统(EFI)的工作原理)的工作原理(一)、(一)、 D型型EFI系统系统2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及
8、工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔4、不同工况下的控制模式 电控燃油喷射系统能根据各个传感器测得的发动机各种运转参数,判断发动机所处的工况,并选择不同模式的程序来控制发动机的运转,实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制怠速断油、自动怠速控制等。 D型系统的结构简单、工作可靠。但由于采用压力作为控制喷油量的主要因素,因此当大气状况较大变化时,会影响控制精度。2. 2. 2 电控燃油喷射系统(电控燃油喷射系统(EFI)的工作原理)的工作原理(一)、(一)、 D型型EFI系统系统2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以
9、渔 L型EFI系统是在D型EFI系统的基础上,经改进而形成的,它是目前汽车上应用最广泛的燃油喷射系统。 L型系统的构造和工作原理与D型系统基本相同,只是它以空气流量计代替D型系统中的进气压力传感器,可直接测量发动机进气量,提高了控制精度。2. 2. 2 电控燃油喷射系统(电控燃油喷射系统(EFI)的工作原理)的工作原理(二)、(二)、 L型型EFI系统系统2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 电控燃油喷射发动机的喷射方式分:单点喷射SPI和多点喷射MPI 多点喷射又分为:同时喷射、分组喷射、顺序喷射 喷油正时的实质:是解决喷油器什么时候开始喷
10、油的问题。所有缸内喷射和多数进气道喷射都采用间歇喷射,因而就有何时开始喷油的问题。 对于多点间歇喷射发动机,喷油正时分为:同步喷射、异步喷射。 同步喷射:在既定的曲轴转角进行喷射, 在发动机稳定工况的大部分时间里以同步方式工作。 异步喷射:与曲轴转角无关的喷射, 发动机在起动和加速时,会采用与曲轴转角无关的异步喷射。 2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(一)、(一)、 喷油正时喷油正时2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔1、同时喷射同时喷射(1-6) 即 各缸喷油时刻相同。 早期生产的间歇燃油喷射发动机多是同时喷射,其喷油器控制电路和控
11、制程序都较简单。其控制电路如图2-8所示2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(一)、(一)、 喷油正时喷油正时2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理 所有喷油器并联,微机根据曲轴位置传感器送入的基准信号,发出喷油器控制信号,控制功率三极管VT的导通和截止,从而控制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。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔1、同时喷射同时喷射(1-6)特点:- 曲轴每转一周,各缸喷油器同时喷射一次,即一个工作循环中各缸喷油器同时喷射两次。两次喷射的燃油,在进气门打开时一起进入气缸。其控制波形如图2-9所示,喷射正时图如图2-10所示。2. 2
12、. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(一)、(一)、 喷油正时喷油正时2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理缺点: - 简单;喷射正时与发动机进气、压缩、做功、排气的循环没有关系。 - 各缸对应的喷射时间不可能最佳,有可能造成各缸的混合气形成不一样。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2、分组喷射 即多缸发动机分为若干组进行喷射,同一组各缸同时喷油,不同组间顺序喷油。 一般把气缸的喷油器分成24组(四缸发动机通常分成2组),由微机分组控制喷油器,各组轮流交替喷射。其喷射控制电路如图2-11所示。2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(一)、(一)、 喷油正时喷油正时2. 2 汽油机
13、电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2、分组喷射 每一工作循环中,各喷油器均喷射1次或2次。 一般多是发动机每转一周,只有1组喷射。 其喷射正时图如图2-12所示。2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(一)、(一)、 喷油正时喷油正时2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔3、顺序喷射 - 也叫独立喷射,即按点火顺序要求逐缸喷射。曲轴每转2周,各缸喷油器都按点火顺序轮流喷射1次。其控制电路如图2-13所示。2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(一)、(一)、 喷油正时喷油正时2. 2 汽油机电控燃油喷射
14、系统的组成及工作原理 - 各喷射器分别由微机进行控制,驱动回路数与气缸数相等。 - 采用顺序喷射控制时,应具有正时和缸序两个功能。微机根据判缸信号、曲轴位置信号,确定哪个缸是排气行程(活塞上行)且活塞行至上止点前某一喷油位置时,微机发出喷油信号,接通该缸喷油器电磁线圈电路,此缸开始喷射。 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔3、顺序喷射 顺序喷射正时图如图2-14所示。2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(一)、(一)、 喷油正时喷油正时2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理 优点:顺序喷射可以设定最佳时间喷油,对混合气形成十分有利,对提高燃油经济性和降低有害排放有一定好处。
15、 缺点:控制系统的电路结构及软件都较复杂,但随着电子技术的日益发展,是比较容易解决的。 既适合进气管喷射,也适合于气缸内喷射。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 喷油量的控制:亦即喷油器喷射时间的控制。 必要性:要使发动机在各工况下都处于良好的工作状态,必须精确地计算基本喷油持续时间和各种参数的修正量,从而使发动机可燃混合气的空燃比符合要求。 不同型号的发动机,基本喷油持续时间和各种修正值不同,但其确定方式和对发动机的影响是相同的。 下面4个方面予以介绍。 2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(二)、(二)、 喷油量的控制喷油量的控制2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授
16、人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔1、起动喷油控制 发动机起动时,转速波动较大,无论D系统中的进气压力传感器还是L系统中的空气流量计,都不能精确地测量进气量,进而确定合适的喷油持续时间。因此起动时的基本喷油时间不是根据进气量(或进气压力)以及发动机转速计算确定的, 而是ECU根据起动信号和当时的冷却水温度,由内存的水温-喷油时间图(见图2-15)找出相应的基本喷油时间Tp 。2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(二)、(二)、 喷油量的控制喷油量的控制2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔1、起动喷油控制 然后加上进气温度修正时间TA和
17、蓄电池电压修正时间TB,计算出起动时的喷油持续时间。如图2-16所示。2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(二)、(二)、 喷油量的控制喷油量的控制2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理 由于喷油器的实际打开时刻较ECU控制其打开时刻存在一段滞后,如图2-17所示,造成喷油量不足,且蓄电池电压越低,滞后时间越长,故须对电压进行修正。 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2、起动后的喷油控制发动机转速超过预定值时,ECU确定的喷油信号持续时间满足下式:喷油信号持续时间 =基本喷油持续时间X 喷油修正系数 +电压修正值 注意:式中喷油修正系数是各种修正系数的总和。 2. 2. 3
18、 燃油喷射控制燃油喷射控制(二)、(二)、 喷油量的控制喷油量的控制2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2、起动后的喷油控制1)基本喷油时间 2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(二)、(二)、 喷油量的控制喷油量的控制 D型EFI系统的基本喷油时间由发动机转速信号Ne和进气管绝对压力信号PIM确定。D系统的ECU中存储了一个基本喷油时间三维图(三元MAP图),如图2-18所示,它表明了与发动机各转速和进气管压力相对应的基本喷油时间。 理论上进气量与进气压力成正比,但实际中,进气脉动使充气效率变化,进行再循环的排气量的波动也影响进气量的准
19、确度。故由MAP图计算的仅为基本喷油时间,ECU还必须根据发动机转速信号Ne对喷油时间进行修正。2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2、起动后的喷油控制1)基本喷油时间基本喷油时间 (1-7) 2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(二)、(二)、 喷油量的控制喷油量的控制 L型EFI系统的基本喷油时间由发动机转速和空气量信号VS确定。这个基本喷油时间是实现既定空燃比(一般为理论空燃比:A/F=14.7)的喷油时间。 2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2、起动后的喷油控制2)起动后各工况
20、下喷油量的修正2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(二)、(二)、 喷油量的控制喷油量的控制 起动后加浓发动机完成起动后,点火开关由起动(STA)位置转到接通点火(ON)位置,或者发动机转速已达到或超过预定值,ECU应额外增加喷油量,使发动机保持稳定运行。喷油量的初始修正值根据冷却水温度确定,然后以一固定速度下降,逐步达到正常。 2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔2、起动后的喷油控制2)起动后各工况下喷油量的修正2. 2. 3 燃油喷射控制燃油喷射控制(二)、(二)、 喷油量的控制喷油量的控制 暖机加浓 冷机时,燃油蒸发性差,为使发动机
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