电子控制燃油喷射系统.pdf
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1、精选 电子控制燃油喷射系统 包括喷油量控制、喷射正时控制。ECU 主要根据空气流量传感器提供的进气量信号确定基本的喷油量,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)信号对喷油量进行修正,能有效控制混合气空燃比,使发动机在各种工况下空燃比达到较佳值、在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气,从而实现提高功率、降低油耗、减少排气污染等功效。电子控制点火系统 主要功能是点火提前角控制和通电时间(闭角)控制与恒流控制。系统可使发动机在不同转速、不同负荷条件下,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,并根据蓄电池电压及转速等信号控制点火线圈初
2、级电路的通电时间,从而改善发动机的燃烧过程,使发动机输出最大的功率和转矩,而将油耗和排放降低到最低限度。此外,系统还能进行爆震控制 辅助控制系统 1进气控制系统 功用: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,从而改善发动机动力性。包括谐波进气增压系统(ACIS)、废气涡轮增压系统、可变气门正时系统、电子控制节气门系统(ETCS)等。2怠速控制系统 怠速控制(ISC)系统能在发动机怠速工况下,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,通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制,使发动机随时以最佳怠速转速运转。3排放控制系统 对发动机排放控制装
3、置的工作实行电子控制。排放控制主要包括汽油蒸汽排放(EVAP)控制系统、废气再循环(EGR)控制系统,氧传感器及三元催化转化(TWC)控制系统,二次空气喷射控制系统等。4自诊断系统 用来提示驾驶员发动机有故障;同时,系统将故障信息以设定的数码(故障码)形式储存在存储器中,以便帮助维修人员确定故障类型和范围。当传感器或传感器线路发生故障时,控制系统自动按 ECU 中预先设定的参考信号值工作,使发动机能继续运转以便能尽快送到维修站检修,但发动机的性能有所下降。2.1 发动机电子控制系统的基本组成与控制原理 1.2.1 发动机电子控制系统的基本组成 由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器三部分组成
4、。传感器的功用是采集各种信息。电子控制单元 ECU 分析处理传感器采集得到的各种信号并向执行器发出控制指令。执行器的功用是根据控制器的指令完成具体操作动作。1传感器 传感器 电子控制单元(ECU)执行器 精选(1)空气流量传感器(2)进气(歧管绝对)压力传感器(3)节气门位置传感器(4)曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器(5)冷却液温度传感器 (6)进气温度传感器(7)氧传感器(8)爆震传感器 (9)大气压力传感器 (10)车速传感器 2电子控制单元(ECU)(1)功能 给传感器提供参考(基准)电压(2V、5V、9V、12V)。存储、计算、分析处理信息。运算分析。输出执行命令。自我修正功能(自适
5、应功能)。(2)电子控制单元的硬件 ECU 主要由输入回路、A/D 转换器、微机和输出回路四部分组成。3)电子控制单元的软件 软件包括控制程序和数据两部分。主控程序,任务是整个系统初始化、实现系统的工作时序、控制模式的设定,常用工况及其他各工况模式下喷油信号和点火信号输出程序。为实现发动机各种工况及运行条件下最佳的综合性能,电子控制系统必须以最佳的相应控制参数(如最佳喷油脉宽和最佳点火提前角)控制发动机在最佳运行状况下精选 运转,这些控制参数的最佳数据预先全部存储在微型计算机只读存储器中(ROM)。3执行器 电动燃油泵:供给燃油喷射系统规定压力的燃油。电磁喷油器:根据 ECU 的喷油脉冲信号,
6、精确计量燃油喷射量。冷起动喷油器及热限时开关:根据 ECU 的喷油脉冲信号和冷却液温度信号,控制起动时的喷油量和喷油持续时间。点火控制器:又称为点火模块,是微机控制点火系统的功率输出级;它接受 ECU 输出的点火控制信号并进行功率放大,以便驱动点火线圈工作。怠速控制阀:根据发动机的负荷情况,控制发动机的怠速转速。活性炭罐及其电磁阀:根据电控单元的控制指令信号,回收发动机内部的燃油蒸汽,从便减少排气污染。点火控制器:又称为点火模块,是微机控制点火系统的功率输出级;它接受 ECU 输出的点火控制信号并进行功率放大,以便驱动点火线圈工作。怠速控制阀:根据发动机的负荷情况,控制发动机的怠速转速。活性炭
7、罐及其电磁阀:根据电控单元的控制指令信号,回收发动机内部的燃油蒸汽,从便减少排气污染。2.2 发动机电子控制系统的工作原理 在发动机运转过程中,ECU 根据发动机控制系统的各传感器送来的信号,判断发动机当前所处的运行工况和运行条件,并从 ROM 中查取相应的控制参数数据,经中央处理器(CPU)的计算和必要的修正后,输出相应的控制信号,控制发动机运转。发动机电子控制系统 精选 精选 1.2.2 发动机电子控制系统的控制方式 1 开环控制:发动机工作时,ECU 根据传感器的信号对执行器进行控制,而控制的结果(如燃烧是否完全、怠速是否稳定、有否有爆震发生等)是否达到预期目标无法做出分析,控制的结果对
8、控制过程没有影响,这种控制方式称为开环控制。2闭环控制:闭环控制实质上就是反馈控制。在开环控制的基础上,控制系统根据实际检测到的开环控制结果的反馈信号来决定增减输出控制量的大小,而此时不再根据其他输入信号进行控制。闭环控制的特点是在控制器与被控对象之间,不仅存在着正向作用,而且存在着反馈作用,即系统的输出量对控制量有直接影响。电子控制燃油喷射系统 燃油喷射是利用喷油器在低压下(250350kPa)将燃油以雾状喷入进气总管、进气道或气缸内,然后和空气混合形成可燃混合气。电子控制燃油喷射系统(简称 EFI)则利用系统中的各传感器将监测到的发动机运行状态参数转换成电信号,输入到发动机电子控制单元 E
9、CU 中,ECU 根据这些信号,计算出喷油器的通电时间,并接通喷油器电路,使喷油器喷油,从而对喷油器的喷油时刻、喷油量进行精确的控制。2.2 电子控制燃油喷射系统的分类 精选 2.2.1 按燃油喷射部位分类 缸内喷射:通过喷油器将燃油直接喷射到气缸内燃油压力 34MPa。进气管喷射:通过安装在进气歧管内或进气门附近的喷油器,将燃油喷射后与空气混合形成可燃混合气后再进入气缸,喷油压力 0.20.3MPa。a)缸内喷射 b)进气管喷射 2.2.2 按喷油器的数目分类 单点喷射 多点喷射 精选 a)单点喷射系统 b)多点喷射系统 2.2.3 按进气量的检测方式分类 1速度密度控制型(D 型)速度密度
10、控制型不是直接检测吸入发动机的空气量,而是通过检测进气歧管压力(真空度)和发动机转速,推算出吸入的空气量。D 型燃油喷射系统 精选 流量型(L 型)燃油喷射系统 2质量流量控制型(L 型)由空气流量传感器直接测量进入进气歧管的空气量,可更精确地控制空燃比。L 型燃油喷射系统 精选 精选 LH 型:采用热丝式空气流量传感器取代了翼片式空气流量传感器,由于热丝式空气流量传感器通过电子元件对空气进行检测,没有机械运动部件,检测精度较高。2.2.4 按喷射时序分类(一)连续喷射(二)间歇喷射 1、同时喷射:ECU 控制各缸所有的喷油器同时开启、同时关闭。2、分组喷射:ECU 控制各组喷油器喷油。3、顺
11、序喷射:ECU 发出喷油脉冲信号,控制喷油器按进气行程的顺序依次进行燃油喷射。喷油器喷射时序 精选 a)同时喷射 b)顺序喷射 c)分组喷射 2.2 电子控制燃油喷射系统 的基本组成及功能 空气供给系统 燃油供给系统 电子控制系统 2.2.1 空气供给系统 功用:为发动机供给必要的空气,并测量出进入气缸的空气量。结构组成:空气滤清器、空气流量传感器、进气软管、进气歧管、动力腔、节气门位置传感器、进气温度传感器等。空气供给系统的组成与工作原理 a)L 型 b)D 型 2.2.2 燃油供给系统 功用:向发动机各个气缸供给混合气燃烧所需的燃油量。结构组成:由燃油箱、电动燃油泵、输油管、燃油滤清器、油
12、压调节器、燃油分配精选 管(又称为供油总管或油架)、喷油器和回油管等组成。燃油供给系统的组成与工作原理 2.2.3 电子控制系统 由传感器、电子控制单元(ECU)和执行器组成,功用是由传感器采集发动机的工况信号,根据各种传感器的信号,由 ECU 进行综合分析和外理,确定最佳喷油量、最佳喷油时刻以及最佳点火时刻等,从而提高发动机的动力性、燃油经济性和排放性能。电控燃油喷射系统在 20 世纪六、七十年代大多只控制燃油喷射,20 世纪八十年代开始与点火控制一起构成发动机电子集中控制系统。根据发动机的要求,通过对控制部件进行不同的组合,便可组成如 ISC 怠速控制系统、EGR 废气再循环系统和故障自诊
13、断系统等其它系统,实现了多种功能的控制。具有多种控制功能的 发动机电子集中控制系统 精选 M 型燃油喷射系统 在 LH 型的基础上,将电子控制点火系统与喷油控制组合在一个控制单元中,实现了喷油量与点火提前角最佳匹配控制。精选 2.3 空气供给系统 2.3.1 空气供给系统的组成 空气供给系统主要由空气滤清器、进气歧管压力传感器(D 型)或空气流量传感器(L 型)、节气门、节气门位置传感器、进气总管、进气歧管等组成。进气温度传感器、怠速控制系统的怠速控制阀也安装在空气供给系统中。1-空气滤清器 2-节气门体 3-进气管 4-空气流量计 D 型空气供给系统的结构组成 精选 L 型空气供给系统的结构
14、组成 皇冠 3.0 2JZ-GE 发动机空气供给系统 LS400 1UZ-FE 发动机空气供给系统 精选 有旁通气道的空气供给系统 无旁通气道的空气供给系统 精选 不设旁通气道,由节气门控制组件取代了节气门体,怠速转速采用节气门直接控制方式。空气滤清器 精选 12-纸制滤芯 13-上壳体 14-下壳体 15-带粗滤器进气管组件 2.3.2 节气门体 作用:通过改变节气门的大小改变进气通道截面积的大小,来控制发动机的工况,并通过节气门位置传感器检测发动机的负荷 多点喷射式节气门体 精选 单点喷射节气门体 精选 桑塔纳 AJR 节气门体 精选 桑塔纳 AJR 节气门体 特点:取消了节气门位置传感器
15、及怠速调整装置。由 ECU、步进式电机、传动机构,直接控制节气门开度、怠速进气量。精选 10-节气门 11-节气门电计 12-应急弹簧 13-节气门电机 15-怠速开关 16-热水进出口 17-节气门拉线 检修:节气门体是空气供给系统的重要部件,在维修时应检查节气门体内是否有积垢或结胶,必要时用化油器清洗剂进行清洗。2.3.3 进气管 检修 检查进气管或排气管是否漏气,检查各连接部位应连接可靠,密封垫应完好无损。检查进、排气歧管与气缸盖接合平面的平面度。2.4 燃油供给系统 精选 精选 1-燃油箱 2-电动燃油泵 3-燃油滤清器 4-回油管 5-燃油压力调节器 6-油压脉动阻尼器 7-喷油器
16、8-输油管 9-冷启动喷油器 10-真空管 精选 燃油供给系统组成与工作情况 2.4.2 电动燃油泵 电动燃油泵的功用 电动燃油泵的功用是从油箱中吸入燃油,将油压提高到规定值,然后通过供给系统送到喷油器。燃油泵为喷油器提供油压高于进气歧管压力 250300Kpa 的燃油。燃油泵的最高输出油压为 450600Kpa,其供油量比发动机最大耗油量大得多,多余的燃油从回油管返回油箱。电动燃油泵的分类 按结构与工作原理分 滚柱式 涡轮式 齿轮式 叶片式 按安装位置分 内装式 外装式 安装在油箱内部的内置式油泵使用较多。电动燃油泵的基本结构 主要由永磁式直流电动机、泵体、泵壳等组成。精选 滚柱式电动燃油泵
17、结构组成 1-安全阀 2-滚柱泵 3-驱动电动机 4-止回阀 A-进油口 B-出油口 结构特点 泵转子偏心地安装在电枢轴上随电机一同转动。泵转子周围制有齿缺,滚柱安放在齿缺泵体之间的空腔内。泵体侧面制有进油口和出油口。为防止系统油压过高,故在燃油泵中设有一安全阀。为了防止发动机停转时而引起燃油倒流,在燃油泵出油口安装了止回阀。精选 工作原理 1-泵体 2-滚柱 3-轴 4-转子 在转子转动过程中,油腔的容积不断发生变化。在转向进油腔时容积增大,吸入燃油;在转向出油腔时,容积减小,压力升高并泵出燃油。涡轮式电动燃油泵结构组成 外形与结构 工作情况 精选 转子式电动燃油泵 双级电动燃油泵 在现代汽
18、车上,电动燃油泵采用双级泵的结构型式并将其安装在油箱内的趋势日益明显。双级泵是由初级泵和主输油泵两者合成一个组件,由一只电动机驱动的结构。精选 1-初级泵 2-主输油泵 3-永磁电动机 4-壳体 电动燃油泵的控制 开关控制:在发动机起动过程和运转过程中,ECU 控制燃油泵保持正常运转。转速控制:转速控制机构,对电动燃油泵的转速进行控制。桑塔纳 2000GSi AJR 发动机燃油泵控制电路 电动燃油泵由发动机控制单元 J220 控制,电动燃油泵电路为:电源正极继电器盒内 30 线继电器触点熔丝 S5(10A)(经过 b 线)继电器盒 E14 接柱1.5 导线电动燃油泵搭铁。电动燃油泵继电器线圈电
19、路为:继电器盒内 15 号线继电器端子 86继电器内线圈继电器端子 850.6 导线控制单元 J220T80/4 端子控制单元 J220 内部电路搭铁。精选 继电器线圈通电后,继电器内常开触点闭合,继电器盒内 30 号线继电器端子 30继电器内触点继电器端子 87继电器盒 N 接柱,向电动燃油泵及其它电子控制系统执行器供电。采用燃油泵开关控制的燃油泵控制电路 应用在早期采用叶片式空气流量传感器的 L 型电控燃油喷射系统中,如丰田皇冠 2.8 5M-E发动机、丰田大霸王等 ECU 控制的燃油泵控制电路 精选 应用于 D 型电控燃油喷射系统和采用热丝(膜)式空气流量传感器及卡门旋涡式空气流量传感器
20、的电控燃油喷射系统中,如丰田皇冠 3.0、佳美、花冠,桑塔纳 2000GLi AFE(D 型)、GSi(热膜式空气流量传感器)等 具有转速控制的燃油泵控制电路 电阻器式 适用丰田凌志 LS300、LS430、ES300 及皇冠 3.0 等车型。发动机低速、中小负荷工作时 发动机 ECU 中的晶体管 VT2 导通,燃油泵继电器线圈通电,使触点 A 闭合,由于将电阻串联到燃油泵电路中,所以燃油泵两端电压低于蓄电池电压,燃油泵低速运转。精选 发动机高速、大负荷工作时 发动机 ECU 中的晶体管截止 VT2,燃油泵继电器触点 B 闭合,直接给燃油泵输送蓄电池电压,燃油泵高速运转。专设控制燃油泵用 EC
21、U 式 适用丰田凌志 LS400、皇冠 3.0 等车型。精选 发动机起动、大负荷时。发动机 ECU 向燃油泵 ECU 的 FPC 端子提供高电压信号(约为 5V),则燃油泵 ECU 会提供高电压(蓄电池电压)给燃油泵,燃油泵高速运转。发动机怠速、小负荷运转时。发动机 ECU 向燃油泵 ECU 的 FPC 端子提供低电压信号(约为 2.5V),则燃油泵 ECU 会提供低电压(约为 9V)给燃油泵,燃油泵低速运转。两速燃油泵电路 发动机 ECU 直接控制式 发动机工作时,发动机 ECU 通过内部的控制回路 IC,控制功率三极管 VT 进行高频率(约 20KHz)的导通和截止,控制 A 点的平均降压
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