发动机电控汽油喷射系统结构.doc

第一章 发动机电控汽油喷射系统的结构与维修第一节 电控汽油喷射系统的结构一 电控汽油喷射系统的组成图1-1所示为常见电控汽油喷射系统在汽车上的安装情况及零件分配图，图1-2所示为电控汽油喷射系统的操作原理图。图1-1 电控汽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-节气门室 10-进行温度传感器 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1-2 电控汽油喷射系统操作原理图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 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-怠速调整螺钉 13-空气流量计 14-进气温度传感器 15-旁通气道调整螺钉 16-空气滤清器 17-电控单元 18-点火线圈 19-点火开关 20-EFI继电器 21-电动汽油泵继电器按其控制原理完成方式来看，电控汽油喷射系统由电控单元（ECU）、传感器和执行器三个部分组成，如图1-3所示。执行器Z执行器Y执行器X传感器C传感器AECU传感器B图1-3 电控汽油喷射系统的组成电控汽油喷射系统均有一个电控单元（ECU），它是系统的核心控制元件。ECU一方面接收来自传感器的信号；另一方面完成对信息的处理工作，同时发出相应的控制指令来控制执行元件的正确动作。ECU接收的信息主要有发动机转速、空气流量、节气门位置、进气温度、冷却液温度、曲轴位置、负荷和氧传感器信息等。传感器是电控汽油喷射系统的“触角”，是感知信息的部件，它负责向电控单元提供汽车的运行状况和发动机的工况。传感器主要有空气流量传感器（空气流量计）、节气门位置传感器（节气门开关）、氧传感器（测定空燃比）、爆震传感器、曲轴转角传感器、发动机转速传感器及各种温度传感器等。执行器负责执行电控单元发出的各项指令，执行器主要有喷油器、怠速步进电动机、电动汽油泵、继电器和点火线圈等。从部件的功能来讲，电控汽油喷射系统一般由进气系统、燃油供给系统和电子控制系统三个子系统组成。在点火与燃油喷射相结合的电控汽油喷射系统中还包含有一个点火子系统。进气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。进气系统主要由空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、进行温度传感器、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。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电动汽油泵、汽油滤清器、燃油压力调节器、喷油器及冷起动喷油器等组成。电子控制系统由电控单元、各类传感器、驱动器及继电器等组成。该系统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。二 进气系统（一）进气系统的组成与型式进气系统是测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量的。其组成是由测量空气流量的方式决定的，根据测量空气流量的方式不同，进气系统有质量流量式的进气系统（用于L型EFI系统）、速度密度式的进气系统（用于D型EFI系统）和节流速度式的进气系统三种。1、质量流量式进气系统图1-4所示为质量流量式进气系统，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。空气经过空气滤清器过滤后，用空气流量计进行测量，然后通过节气体到达稳压箱，再分配给各缸进气管。在进气管内，由喷油器中喷出的汽油与空气混合后被吸入气缸内进行燃烧。图1-4 质量流量式进气系统结构图a）系统图 b）剖视图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，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推算出每一循环发动机吸入的空气量。由于进气歧管中的空气压力是变化的，因此速度密度方式不容易精确检测吸入的空气量。速度密度方式的进气系统组成如图1-5所示，它与质量流量方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1-5 速度密度方式进气系统a）系统框图 b）系统构成图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-喷油器经过空气滤清器过滤的空气，经节气门体流入稳压箱，分配给各缸进气管，然后与喷油器喷射的汽油混合形成可燃混合气，再吸入气缸内。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。由于此种控制方式在轿车上使用极少，故本书不作介绍。（二）进气系统主要零部件的结构1、空气滤清器电控汽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，用来测量进入气缸内空气量的多少，然后，将进气量信号转换成电气信号输入电控单元，从而由电控制单元计算出喷油量，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。目前汽车上所用的空气流量计主要有叶片式空气流量计、卡门涡旋式空气流量计、真空度-转速（压感式）空气流量计（进气歧管压力传感器）、热线式空气流量计和热膜式空气流量计等五种。其中真空度-转速空气流量计仅为一只进气歧管压力传感器。（1）叶片式空气流量计图1-6所示是叶片式空气流量计的结构，图1-7所示是叶片式空气流量计的空气通道，图1-8所示是叶片式空气流量计的电位计部分结构。图1-6 叶片式空气流量计的结构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-怠速调整螺钉图1-7 叶片式空气流量计的空气通道1-旁通气道 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1-8 叶片式空气流量计的电位计部分结构图1-空气进口 2-电动汽油泵接点 3-平衡块 4-回位弹簧 5-电位计部分 6-空气出口 叶片式空气流量计由测量板（叶片）、缓冲板、阻尼室、旁通气道、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。在有的叶片式空气流量计中，还有一电动汽油泵开关，其作用是当点火接通而发动机不转动时，控制电动汽油泵不工作。一旦空气流量计中有空气流过时，此开关闭合，电动汽车油泵开始工作。这种有电动汽油泵开关的空气流量计的电插座一般为7脚。叶片式空气流量计电位器是以电位变化检测空气量的装置，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，并送给电控单元（图1-9 a）。图1-9 b）所示是其工作原理图，在测量板的回转轴上，装有一根螺旋回位弹簧，当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，测量板即停止转动。用电位计检测出测量板的转动角度，即可得知空气流量。叶片式空气流量计电位器的内部电路如图1-10所示，电位计检测空气量有电压比与电压值两种方式。图1-9 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a）电位计与测量板的安装关系 b）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-旁通气道图1-10 电位计内部电路1-电动汽油泵开关 2-电位计在VB端子上加有蓄电池电压而形成电压VC，那么，检测出来的是VB-E2与VC-VS的电压比。如表1-1中的图所示。电压值的检测方法为：吸入空气量随电位计动作变化的电压值。当在VC点加上一定的电压（+5V）时，电位计滑动触头的动作随吸入空气量变化，VS-E2间的电压变化直接作为吸入空气量信息，把滑动触头电压值送入电控单元并进行A/D变换，即可以数字信号输出检测结果。滑动触头电压与吸入空气量成正比，呈线性关系。表1-1为以电压比与电压值两种检测方式的对比表。由于电路设计上的不同，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随进气量的增加而升高；另一种则是电压值Us随进气量的增加而降低，如图1-11所示。图1-11 叶片式空气流量计的电压输出形式a）电压值Us随进气量增加而降低 b）电压值Us 随进气量增加而升高表1-1 两种检测方式对比表项目电压比方式电压值方法电路原理图检测方法为向VB点加上蓄电池电压（12V），而设置中间接点VC，即可以VB-E2、VC-VS之间的电压比方式检测，随电压的变化，其误差为零由于在VC点加上一定电压（+15V），故可右使VS点电压随吸入空气量变化，该点电压值即可作为吸入空气量值如把VS点电压值输入ECU，经过A/D转换，可在ECU中转换为数字信号结构特点通过测量板直接测量吸入空气量使用进气温度传感器、电动汽油泵开关等通过测量板直接测量吸入空气量使用进气温度传感器、电动汽油泵开关等特性吸入空气量Q1吸入空气量Q1电压比（Us/UB）Us（2）卡门旋涡式空气流量计卡门旋涡式空气流量计与叶片式空气流量计相比，具有体积小、重量轻、进气道结构简单、进气阻力小等优点。卡门旋涡式空气流量计的结构按照旋涡数的检测方式不同，可以分为反光镜检测方式卡门旋涡式空气流量计和超声波检出方式卡门旋涡式空气流量计两种。图1-12所示为反光镜检测方式卡门旋涡式空气流量计，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，通过导压孔而引向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，进气量愈大，脉冲信号的频率愈高，进气量愈小，脉冲信号频率愈低。ECU根据该脉冲信号的频率，检测进气量（当然也要经过进气温度修正）和基准点火提前角，如图1-12c所示。图1-12 反光镜检测式卡门涡旋空气流量计结构 a）结构图 b）结构简图 c）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1-13所示为超声波检出式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。其具体方法是在卡门旋涡发生区空气通道的两侧，分别装上超声波发射头5和超声波接收器9，发射头4沿涡列的垂直方向发射超声波，由于旋涡使超声波的传播速度发生变化，超声波受到周期性的调制，使其振幅、相位、频率发生变化。这种被调制后的超声波，被超声接收器9接收后，变换成相应的电压，再经整形、放大电路，形成与旋涡数目相应的矩形脉冲信号，然后送入电控单元作为空气流量信号。图1-13 超声波检出式卡门旋涡式空气流量计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-旁通通路 12-通往计算机 13-整形成矩形波（脉冲）由于卡门旋涡式空气流量计，没有可动部件，反应灵敏，测量精度高，所以现在被广泛采用。卡门旋涡式空气流量计与叶片式空气流量计直接测得的均是空气的体积流量，因此在空气流量计内均装有进气温度传感器，以便对随气温而变化的空气密度进行修正，从而正确计算出进气的质量流量。（3）热线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1-14a所示；另一种是把热线缠在绕线管上和进气温度传感器都放在旁通气路内，称为旁通测量式，其结构如图1-14b所示。这两种热线式空气流量计为了将热线温度与进气温度的温差维持恒定，都设有控制回路，如果热线因吸入的空气而变冷，则控制回路可以增加供给热线的电流，以使热线与进气的温度差恢复到原来恒定的状态。第三种是发热体不是热线而是热膜，即在热线位置放上热膜，发热金属膜固定在薄的树脂膜上，这种结构可使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，以延长使用寿命，其结构如图1-14c所示。图1-14 热线式空气流量计a）主流测量式热线式空气流量计 b）旁通测量式热线空气流量计 c）热膜式空气流量计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-连接器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-旁通气路 12-主通气路 13-通往发动机 14-热膜 15-金属网热线式空气流量计长期使用后，会在热线上积累杂质，为了消除使用中电热线上附着的胶质积炭对测量精度的影响，为此在流量计上采用烧净措施解决这个问题。每当发动机熄火时（或起动时），ECU自动接通空气流量计壳体内的电子电路，加热热线，使其温度在1s内升高1000。由于烧净温度必须非常精确，因此在发动机熄火4s后，该电路才被接通。由于热线式空气流量计测量的是进气质量流量，它已把空气密度、海拔高度等影响考虑在内，因此可以得到非常精确的空气流量信号。（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，仅为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气缸的进气量，故我们仍作为一种空气流量计来讨论。在电控汽油喷射系统中常用的进气歧管压力传感器有真空膜盒式和半导体式两种。图1-15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、与铁心连动的差动变压器，以及在大气压力差作用下，可在膜盒工作区间进行功率档与经济档转换的膜片构成，传感器被膜片分为左右两个气室。图1-15 真空膜盒式进气歧管压力传感器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-膜盒支点图1-16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。图1-16 半导体式进气歧管压力传感器1-真空室 2-硅片 3-输出端子 4-过滤体该传感器的主要元件是一片很薄的硅片，外围较厚，中间最薄，硅片上下两面各有一层二氧化硅膜。在膜层中，沿硅片四边，有四个应变电阻。在硅片四角、各有一个金属块，通过导线和电阻相连。在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感传感压力，如图1-17a所示。传感器通常用一根橡胶管和需要测量其中压力的部位相联。硅片中的四个电阻连接成惠斯登电桥形式，如图1-17b所示，由稳定电源供电，电桥应在硅片无变形时调到平衡状态。当空气压力增加时，硅膜片弯由，引起电阻值的变化，其中R1和R4的电阻增加，而R2、R3的电阻则等量减少。这使电桥失去平衡而在AB端形成电位差，从而输出正比于压力的电压信号。图1-17 半导体式压力传感器硅膜片的结构及电路a）硅膜片的结构 b）硅膜片的桥形电路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，图1-18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空气旁通道，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。有的节气门体上装有石蜡式空气阀或节气门回位缓冲器。为避免冬季空气中的水分在节气门体上结冰，有的还将发动机冷却水流经该总成，如图1-18a所示。有些发动机在怠速时节气门是全闭的，空气经旁通气道进入进气总管。在怠速时对发动机进行转速调整的方法是；顺时针旋转怠速调整螺钉，减少旁通空气量，使发动机怠速转速降低；反时针旋松怠速调整螺钉，增加旁通气量，则发动机转速增高。发动机怠速时，节气门处于全关闭位置。怠速运转所需的空气量流经旁通通路，在旁通通路中，安装了能改变通路面积的旁通螺钉（怠速调整螺钉）。但一些装有怠速控制阀的发动机中，没有此螺钉，而靠ECU控制怠速控制阀来实现怠速控制。节气门的开度大小由发动机输出功率来决定，在发动机输出功率最大时，要求节气门具有不会使发动机输出功率下降的通道面积，节气门通路面积和输出功率的关系，如图1-19所示。图1-18 节气门的外观和结构图a）节气门体的外观 b）结构原理图1-怠速调速螺钉 2-旁通通路 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-缓冲器图1-19 节气门通路面积与输出功率的关系及节气门开度特性a）节气门通路面积与输出功率的关系 b）节气门开度特性1-线性 2-非线性节气门开度随加速踏板踏下量的变化特性，与传动系统有关，应由发动机的输出功率和车辆匹配的最佳特性来决定。图1-19b中的特性曲线1表示节气门的开度与加速踏板的踏板量成正比例。但是，这种开度特性使空气阀的通路面积变化量较大，特别是在大功率发动机上，即使是加速踏板很小的变动量，也会使车辆产生急骤的加速或减速。为解决这一问题，可采用以下结构形式的节气门体，一种是改变操纵臂的形状和构造，使节气门的开度与加速踏板的踏下量不成比例（见图1-19b所示的特性曲线2）。还有一种是在节流阀体内把进气通道分成两路，每路各有一个阀。当踏板下加速踏板时，主阀首先打开，继续踏下加速踏板，同主阀联结的辅助阀接着打开，利用两个阀的非同步动作，也可得到同前一种形式同样的节气门非线性开度特性，上述各种节流阀体的特性，见表1-2。检测节气门开度的节气门位置传感器，安装在节气门轴的一端。节气门位置传感器的输出信号用于各种控制。（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，所喷出的燃油要供给发动机各缸使用，图1-20所示是SPI式节气门体结构图。图1-20 SPI式节气门体结构图1-空气阀 2-压力调节器 3-节气门 4-通汽油箱 5-自空气滤清器来的空气 6-喷油器 7-从电动汽油泵来 8-调节螺钉 9-通往发动机表1-2 节流阀体特性表方式构造特性线性型同基本构成型加速踏板踏下量成比例，一个操纵臂工作非线性型（1阀型）非线性型（2阀型）注：表中图注的含意：1-阀工作凸轮 2-非线性凸轮 3-同加速踏板联动操纵臂 4-辅助阀 5-主阀。4、空气阀发动机冷车起动时，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。空气阀一打开，发动机吸入的空气量就能被空气流量计测出，把该信号传给ECU，从而使喷油器的喷油量也增加，做到在低温下顺利起动发动机。发动机完成暖机运转之后，流经空气阀的空气即被切断，发动机吸入的空气改由节气门体的旁通通路供给，使发动机在通常的怠速工况下稳定运转，由空气阀构成的空气通道如图1-21所示。图1-21 由空气阀构成的空气通道1-去发动机的空气 2-进气歧管 3-空气阀 4-怠速调节螺钉 5-自空气滤清器来的空气 6-节气门 7-缓冲罐（稳压箱）空气阀按其结构和动作方式可分为两种：一种是利用加热线圈引起的变位原理，使阀工作的双金属片调节式；另一种是利用发动机冷却水热量引起的石蜡胀缩原理，使阀工作的石蜡型。（1）双金属片式空气阀双金属片式空气阀的结构及工作如图1-22所示，它由双金属元件、加热线圈和空气闸阀等组成，旁通空气管路截面积的大小由双金属片控制回转控制阀门来决定。当温度低或无电流通过加热线圈时，阀门总是打开的，在发动机冷起动时，旁通空气道全开，管路截面积最大。发动机起动后，空气通过节气门的旁通气道经空气阀进入进气总管。此时虽然节气门是关闭的，但进气量较大，怠速转速较高。在发动机起动的同时，加热线圈上就有电流流过，随着发动机温度的升高和加热线圈加热时间的增长，双金属片逐渐弯曲变形，带动回转控制阀门旋转，逐渐关闭旁通气道，从而降低发动机的怠速转速。暖机后，双金属片不仅受电加热，还受发动机的热量加热，使阀门保持关闭，发动机处于正常怠速工作，当热机再起动时，阀门保持关闭，以免发动机快怠速运行。所以该空气阀应安装在能代表并感受发动机温度的部位，不但能保证在发动机暖机时双金属片同时受加热线圈和发动机热量的加热，而且能在热机起动时，机体的热量仍能使阀门关闭，避免发动机怠速转速过高。图1-22 空气阀的结构和工作a）在低温时 b ）暖机后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-双金属片图1-23所示是双金属片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3min6min，空气阀即可受双金属片推动而关闭。图1-23 空气阀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，根据发动机冷却水温度，控制空气通路面积。控制力来自恒温石蜡的热胀冷缩，而热胀冷缩的值随周围温度而变化。采用这种形式的空气阀，导入发动机冷却水是必要的，为了简化结构，大多采用与节气门体加热共用的冷却水管路一体化结构，图1-24a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，冷却水温度低，石蜡体积收缩，阀门在外弹簧作用下打开，如图1-24b所示，空气流经阀门从旁通气道进入进气管。发动机暖车后，冷却水温度升高，石蜡体积膨胀变大，推动空气阀克服内弹簧向左移动，将空气阀关闭，截断空气通道，如图1-24c所示。由于内弹簧比外弹簧硬，所以阀门是逐渐关闭的，从而使发动机转速也平稳过渡到正常怠速状态。当冷却水温度高于80时，阀门是紧闭的，这可使热机再起动时，避免发动机快怠速运行。图1-24 石蜡型空气阀的结构与工作a）石蜡式空气阀的结构 b）低温时空气阀开启状态 c）高温度时空气阀的关闭状态1-怠速调整螺钉 2-自空气滤清器 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（ISCV）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。控制怠速空气量的执行机构，可大致分为两种，一种是控制节气门全关闭位置的节气门直动式；另一种是控制节气门旁通路中空气量的旁通空气式，图1-25为这两种执行机构的组成原理图。大多数的空气流量控制机构选用旁通空气式，而旁通空气式驱动阀门的型式又有步进电动机型、旋转滑阀式、占空比控制真空开关阀和开关控制型真空开关阀等。图1-25 控制怠速空气量的执行机构a）节气门直动式 b）旁通空气式1-节气门 2-发动机 3-节气门操纵臂 4-执行元件 5-加速踏板金属丝（1）步进电动机型怠速控制装置此控制方式是通过控制步进电动机正反转来带动旁通空气阀的运动。阀的运动可以使旁通孔的流通面积发生变化，用来控制旁通空气流量，由此达到控制怠速转速的止的。控制机构简图如图1-26a所示，阀心固定在阀轴上，阀轴的另一端有螺纹，旋入步进电动机的转子中。当步进电动机通电时，转子旋转，通过丝杆来带动阀一起转动。由图中可以看出，阀心与阀座之间的流通面积靠阀的前进与后退来调整。流通面积越大，流入进气歧管中的空气越多，怠速转速也就越高，反之，转速减小。所以，只需控制步进电动机的旋转方向及旋转量就能控制怠速转速。步进电动机的特点是它本身有几组励磁线圈，用改变励磁线圈的通电顺序，来改变电机的旋转方向。线圈每通一次电，转子就转过一定量（一般为几度到十几度）。因此，可以很精确地调整流通面积，可以把怠速转速控制在很精确的范围内，图1-26b所示为步进电动机控制电路。图1-26 步进电动机控制机构简图及控制电路a）步进电动机控制机构简图 b）步进电动机控制电路1-阀座 2-阀轴 3-定子 4-轴承 5-进给丝杆 6-转子 7-阀心（2）旋转滑阀式怠速控制装置同步进电动机相类似，怠速转速的调整也是通过调整旁通空气阀孔的流通面积进行调整的，阀孔的结构如图1-27a所示，从图中可见，旋转滑阀依靠不同的转动角度来控制阀孔流通面积；从而控制流入进气总管的空气量。阀与阀轴固定在一体，阀轴可带动阀转动来控制转动来控制阀孔的面积，使流入进气总管的空气量变化。阀轴上还固定着一个圆柱形磁铁，此磁铁放在一个磁场强度及方向可变的磁场中，磁场强度变化，可使圆柱形磁铁旋转，带动阀旋转。磁场是靠通电的螺线管形成的。如图1-27b所示，线圈W1与线圈W2分别由ECU控制通断。当I1=I2时，W1、W2产生的磁场强度相同，作用在永久磁铁上的力相等，使磁铁及阀轴处于平衡状态。当I1增加、I2减小时，阀轴逆时针旋转，反之顺序针旋转。图1-27 阀孔的结构简图、工作原理及控制电路a）阀孔的结构 b）磁场的工作原理 c）控制电路1-自空气滤清器来空气 2-至进气总管空气 3-旁通口 4-阀 5-至P/S高怠速控制空气旋转电磁阀控制电路如图1-27c所示，两组线圈的通断由一条控制线控制，控制信号为脉冲信号，控制信号波形如图1-28a所示。控制信号的占空比为T1/（T1+T2），通过控制脉冲信号的占空比，就能达到控制的目的。当占空比为50%时，两者通电时间相同I1=I2，永久磁铁在磁场中处于平衡状态。由于两组线圈的实际控制信号同步，相位相反。在控制中T1+T2为一常数，于是，当控制信号占空比变化时，W1、W2通电时间不等，两者中流过的平均电流也不同，所建立的磁场发生变化，使永久磁铁发生转动，达到新的平衡。图1-28b所示为不同占空比的情况下，阀轴的旋转位置，这种控制机构也不需要空气阀控制快怠速。图1-28 控制信号波形及不同占空比下阀旋转图a）控制信号波形图 b）不同占空比下阀旋转图（3）占空比控制真空开关阀该装置的工作原理图如图1-29所示，空气流通面积是用阀与阀座之间的间隙进行调整的。空气控制阀上半部分为真空室，下半部分通大气，当真空室的真空度大，ACV中间膜片带动调节气阀向上移，使空气的真空度调节有两调节源，一个来自节气门下方进气总管中，真空程度很大；另一个来自节气门上方，其压力接近大气压，真空度很低，在它与真空室的通路之间加一个由ECU控制的真空开关阀（VSV）。当VSV阀打开时，真空室内真空度下降，使调节气阀ACV下降，流通面积增加，反之，流通面积减小，即空气控制阀膜片室的真空度由真空开关阀的开启时间予以控制。ECU根据检测到的空档开关、水温、空调器开关、起动机，分电器和车速等信号，决定脉冲信号的占空比，从而控制真空开关阀的占空比，进而控制ACV的阀门开度，达到控制空气流量、调整怠速的目的，这种型式的怠速控制阀仍需要有空气阀。图1-29 占空比控制真空开关阀控制原理图1-真空开关阀（VSV）2-空气控制阀（ACV）3-量孔 4-空气流量计 5-节气门 6-大气 7-真空度侧进气歧管 8-空气阀（4）开关控制型真空开关阀这种控制阀与占空比控制型真空开关阀相类似，只是控制信号是开关信号，因而控制更简单，该控制阀仍需空气阀。6、真空调节器汽车急减速时，节气门突然关小，进气管真空度升高，进气量剧减，容易引起发动机瞬时熄火。为防止这种不利情况，使用真空调节器，控制进气管真空度，保持发动机工作稳定。真空调节器结构如图1-30a所示，当进气管真空度比较小时（节气门开启时），真空调节器不起作用。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激增，防止发动机瞬时熄火。图1-30b所示是真空调节器的效果曲线，使用真空调节器后，可以在汽车急减速时，保证进行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1-30 真空度调节器的结构与效果曲线a)真空度调节器的结构 b）真空度调节器效果曲线1-通往进气缓冲器 2-膜片 3-通进气管 4-阀门 5-进气阀 6-A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-急减速状态三 燃油系统在EFI系统中电动汽油泵将汽油从油箱泵出，经过燃油滤清器后再经压力调节器调压，将压力调整到比进气管压力高出约250kPa的压力，然后经输油管配送给各个喷油器和冷起动喷油器，喷油器根据ECU发来的喷射信号，把适量汽油喷射到进气歧管中。当油路压力超过规定值时，压力调节器工作，多余的汽油返回油箱，从而保证送给喷油器的燃油压力不变。当冷却水温度低时，冷起动喷油器工作，将燃油喷入进气总管，以改善发动机低温时起动性能。燃油系统的框图及系统构成图如图1-31所示，它主要由汽油箱、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1-31 燃油系统框图及构成a）框图 b）MPI燃油系统构成 c）SPI燃油系统构成1-汽油箱 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（一）燃油滤清器燃油滤清器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。由于燃油系统发生故障，会严重影响车辆的行驶性能，所以为使燃油系统部件保持正常工作状态，燃油滤清器起着重要作用。燃油滤清器要起到上述作用，应具有以下性能：1）过滤效率高；2）寿命长；3）压力损失小；4）耐压性能好 ；5）体积小、重量轻。燃油滤清器安装在电动汽油泵的出口一侧，滤清器内部经常受到200kPa300kPa的燃油压力，因此耐压强度要求在500kPa以上。油管也应使用旋入式金属管，其结构如图1-32a所示。滤芯元件一般采用菊花形和盘簧形结构。盘簧形具有单位体积过滤面积大的特点，如图1-32b所示。 图1-32 燃油滤清器 a)总体结构 b)滤心元件构造（二）电动汽油泵电动汽油泵从油箱吸入汽油，加压后通过喷油器供给发动机。电动汽油泵有两种安装方式：一种是在汽油箱外，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目前电动汽油泵一般都安装在汽车的油箱内，如图1-33所示。油箱内安装的电动汽油泵安装管路简单，不容易产生气阻和漏油现象。图1-33 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、外装式串联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，设有保护燃油输送管路用的安全阀，保持余压用的单向阀，防止燃油脉动的阻尼稳压器，以及汽油吸入口和排出口，如图1-34所示。这种电动汽油泵可以安装在输送管中的任何位置。泵体部分是由油泵驱动电动驱动的转子（与泵套偏心安装）、转子外围的泵套、转子和泵套之间起密封作用的滚柱等构成。电动机转动时带动转子转动，在离心力作用下，滚柱贴着泵套内壁转动，由于转子和泵套偏心安装，使转子、滚柱和泵套三者所包容的容积发生周期性变化，使汽油从一侧的吸入口吸入，从另一侧的排出口排出。从吸入口吸入的汽油，由泵室排出后，在电动机壳体内经单向阀、阻尼稳压器送到排出口。通常使用的电动汽油泵，在外加电压为12V，排出压力为250kPa时，排出流量为100L/h，消耗电流在5A以下。泵的排出流量随电压而变化。图1-34 外装式串联电动汽油泵1-阻尼稳压器 2-单向阀 3-泵室 4-吸入口 5-安装阀 6-油泵驱动电动机 7-出口 8-膜片 9-转子 10-泵套 11-滚柱保护燃油输送管路用的安全阀的作用是防止在工作中，排出口下游因某些原因出现堵塞时，发生管路破损和燃料漏泄事故。泵工作时，当排出口出现堵塞，工作压力上升到400kPa时，安全阀打开，高压汽油同泵的吸入侧连通，汽油在泵和电动机内部循环，这样可以防止燃油压力的上升不高于设定燃油压力。保持残余压力用的单向阀是当发动机熄火、电动汽油泵刚刚停止压送燃油时，单向阀立即关闭，以保持泵和压力调节器之间的燃油具有一定压力，该压力称为残余压力。一般说来，如图1-35所示，汽油一遇高温就要产生蒸气。汽油蒸气会引起电动汽油泵及喷油器的工作性能下降，其结果会造成发动机在高温情况下不易起动。设置单向阀可以维持燃油输送管路内具有一定压力，以便在高温情况下发动机的起动变得容易。图1-35 燃油压力与蒸汽产生温度的关系由于滚柱式电动汽油泵的转子每转一转，排出的燃油就要产生与滚柱数目对应个数的压力脉动。阻尼稳压器是利用膜片和板簧的作用，吸收燃油压力的脉动，使燃油输送管路内的脉动压力传递减弱，以降低噪声。图1-36所示是安装阻尼稳压器的前后情况对比，不装稳压器时，电动汽油泵出口处的压力脉动约为15kPa，安装稳压器后，压力脉动可以降低到2kPa以下。图1-36 安装稳压器的效果a)无稳压器时 b)有稳压器时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。内装式电动汽油泵虽然自吸性能差，但工作性能良好，因此除上述滚柱式泵之外，旋涡式泵也采用这种安装方式。旋涡式电动汽油泵的结构如图1-37a所示，它由电动机旋涡泵、单向阀、安装阀等组成。由于旋涡式泵排出的燃油压力脉动小，故不需要安装阻尼稳压器。图1-37 内装式电动汽油泵及旋涡式电动汽油泵的工作原理a）内装式电动汽油泵 b）旋涡式电动汽油泵的工作原理1-单向阀 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-涡轮旋涡泵的结构和工作原理如图1-37b所示，旋涡式电动汽油泵由电动机驱动，驱动力矩传递到涡轮上，位于涡轮外围的叶片沟槽前后因液体的摩擦作用产生压力差，由于很多叶片沟槽产生的压力差循环往复而使燃油升压。升压后的燃油，通过电动内部经单向阀从排出口排出。旋涡式泵结构简单，燃油压力升高完全是由液体分子间动量转换实现的，因而效率不是很高。但此种泵压力波动小，已能达到普通滚柱泵带稳压器的水平，因而可取消阻尼稳压器，从而使泵的结构尺寸大为缩小，能够直接装入油箱。内装式油泵也可使用侧槽泵，它的工作原理和旋涡泵相似，但在叶轮形状、叶片数目和流通形状方面与旋涡泵有区别。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。在EFI系统中，只有发动机运转时，油泵才工作，即使点火开关接通，发动机没有转动，电动汽油泵也不工作。D型 和L型EFI系统油泵开关控制有所不同，D型EFI系统是由ECU根据发动机的转速信号控制油泵开关；而L型EFI系统，油泵是由装在空气流量计中的油泵开关控制，当发动机转动时，空气经空气流量计吸入，空气流量计的叶片转动，使油泵开关接通。图1-38a所示是采用内部装有电动汽油泵开关触点的空气流量计时、电动汽油泵电源供给电路图。图1-38 电动汽油泵控制电路（一）a)采用内藏泵触点空气流量计时的电动汽油泵控制电路 b）采用ECU控制方式时的电动汽油泵控制电路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-分电器发动机起动时，点火开关的起动装置端（ST）接通，继电器内的线圈W2通电，触点闭合，电源向电动汽油泵供电。发动机起动后，吸入的空气使空气流量计的叶片转动，空气流量计内的油泵开关接通，继电器内的线圈W1通电，这时，即使起动装置的端子断开，触点仍呈接通状态。当发动机由于某种原因停止工作时，空气流量计内的电动汽油泵开关断开，线圈W1断电，触点断开，于是电动汽油泵停止工作，燃油停止压送。当采用卡门旋涡式或热线式空气流量计，或者采用速度密度方式时，都是用如图1-38b所示的ECU的晶体管来控制电动汽油泵的供电情况。这时采用输入ECU的发动机转动信号来检测发动机的运转状态。若断开该晶体管，即可停止向电动汽油泵供电。电动汽油泵转速控制是指发动机在高速、大负荷时电动汽油泵转速高，以增加供油量。发动机在低速、中小负荷时需降低油泵转速，以减少油泵的磨损及不必要的电能消耗。控制电路如图1-39所示，ECU根据发动机转速和负荷控制油泵继电器工作，当发动机转速低、中小负荷时触点B闭合，油泵电路中串入电阻器5使泵转速降低；当大负荷高转速时，ECU发出信号切断油泵控制继电器，A点闭合，使油泵转速升高。图1-39 电动汽油泵控制电路（二）a）油泵的转速控制电路示意图 b）具有自保护功能的电动汽油泵控制电路1-点火开关 2-主继电器 3-断路继电器 4-电动汽油泵控制继电器 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 11-油泵继电器图1-39b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。其控制电路的工作过程是：当把点火开关置于“起动”位置（图中的“S”位）时，电动汽油泵继电器工作（此时开关处于“II”位置），接通电动汽油泵电路，电动汽油泵开始泵油，直至发动机被起动为止。当起动发动机后点火开关位于“开”的位置，此时发电机也正常发电，机油压力开关也处于接通状态。油泵继电器工作（开关处于“I”位），由于油泵继电器工作仍将电动汽油泵电路接通，故此时电动汽油泵正常工作。假如此时由于某种原因发电机停转或机油压力为零，油泵继电器停止工作，开关由“I”位跳到“II”位置，切断电动汽油泵继电器的电路，从而切断电动汽油泵电路，使电动汽油泵停止泵油。（三）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255kPa的恒定值，使发动机在各种负荷和转速下，精确地进行喷油控制。发动机所要求的燃油喷射量，是根据ECU加给喷油器的喷油信号持续时间长短来控制的，如果不控制燃油压力，即使加给喷油器的喷油脉冲信号时间相同，当燃油压力高时，燃油喷射量会增加，当燃油压力低时，燃油喷射量会减少。因此，必须保证喷油器的压力是恒定的（压差恒定）。喷油器喷射燃油的位置是进气道或者气缸盖，如果使燃油压力相对大气压力是一定的，但由于进气歧管内的真空度是变化的，那么即使喷油信号的持续时间和喷油器压力保持不变，而当进气管绝对压力低（真空度高）时，燃油喷射量便增加，进气管绝对压力高（真空度低）时，燃油喷射量便减少。为了避免出现这种情况，得到精确的喷油量，油压和进气歧管真空度的总和应保持恒定不亮，如图1-40所示，这样对依据通电时间确定喷油量的喷油器来说，具有决定意义。图1-40 油压和进气歧管真空度燃油压力调节器的结构如图1-50所示，它由金属壳体构成，其内部由橡胶膜片分为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膜片弹簧的压力。由于燃油压力调节器的弹簧室和发动机进气管相通，进气歧管的真空度作用于调压器的膜片弹簧一侧，从而减弱了作用在膜片上的弹簧力，使回油量增加，燃油压力降低，即在进气歧管真空度增加时，喷油压力减少，但油压和进气歧管真空度的总和保持不变，即喷油器处压差恒定。油泵停止工作时，在弹簧力的作用下使阀关闭。这样，油泵内的单向阀和压力调节器内的阀门使油路中残留压力保持不变。图1-41 燃油压力调节器的结构1-弹簧室 2-进气真空度 3-弹簧 4-膜片 5-阀门 6-燃油室 7-自输油管道 8-至油箱一般使用的压力调节器，设定压力为250kPa。（四）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是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。图1-42所示为燃油压力脉动减振器结构，为了使压力脉动衰减，