电喷系统原理与维修.doc

电喷系统原理与维修装备于东风-标致轿车上的TU5JP4发动机上ME7.4.4电喷系统是BOSCH公司根据欧洲2005年即将实施的欧洲4标准开发设计的新一代电喷系统，与以往的电喷系统相比，该系统引进了先进的扭矩控制和混合气协调机制、建立了具有各种功能的物理模型和子系统，使ME7.4.4电喷系统适应多种不同装备级别的车辆；该系统有与CAN网相连接的接口。与MP5.2系统相比，硬件上，增加了许多传感器和控制元件，软件上该电喷系统采用了许多先进的控制方式，功能先进、强大。发动机管理系统的主要功能：1、 气缸充气量控制在以电子节气门控制（ETC）为特色的BOSCH发动机管理系统中，发动机计算机根据车辆所需的扭矩来计算并控制节气门的开度，保证适量的进气。2、 混合气的形成发动机计算机计算出喷油时间和喷油正时后，控制喷嘴打开。3、 点火发动机计算机确定最佳的点火能量和点火提前角，控制点火线圈的通断。4、 发动机闭环控制系统当发动机水温达到规定值，且发动机不工作在全负荷时，为闭环系统，否则为开环系统。闭环控制系统的目的是提供驾驶员所要求的扭矩并同时满足下列严格的标准：废气排放经济性动力性舒适性和方便性安全性。气缸进气（见图）气缸喷油过量空气系数用希腊字母 来表示，它用来表示实际发生的空燃比与理论最佳值（14.7:1）之间的比率:+=实际吸入的空气/当量比燃烧所需的空气量。+=1时；实际吸入的空气与当量比燃烧所需的空气量相等。+1时；实际吸入的空气不足，产生相应的浓混和气。当 =0.850.95时可产生最大功率。+1时，表示空气过多，产生相应的稀混合气，导致燃油消耗降低，功率降低。+可能的最大值称为“稀燃极限（LML）”，实际上受发动机设计和混合气形成/进气系统的限制。超过稀燃极限，混合气不可能点燃，发生失燃，随之产生运转平衡性的大大恶化。+=实际空燃比/当量空燃比其中，实际空燃比=ml/mk；当量空燃比=ml/mk=147:1ml-实际吸入的空气;mK-吸入空气的同时,实际喷入的燃油;mL使mK完全燃烧理论上所需空气所以,+=ml/mL=mK*14.7mK=ml/+*14.7在电喷系统中,计算机根据传感器的信息计算出ml,根据发动机的工况确定+后,就可根据上式计算出燃油质量mK并控制喷油嘴喷出相应的然油。点火系统1、 点火提前角点火提前角是指当火花产生时，曲轴所在的位置与上止点（TDC）夹角来表示。点火提前角的选择必须满足以下准则：最大的发动机功率。最佳的燃油经济性发动机无爆震排气清洁最佳点火提前角由计算机根据传感器的信息计算并控制点火线圈来实现，最重要的因素包括发动机转速、负荷、发动机结构、燃油品质和运转工况等。（如启动、怠速、全速、和倒拖工况）。发动机爆震发动机爆震是由于火花塞点燃的火焰前锋尚未达到而部分空燃混合气已突然引起自燃的异常燃烧。这种情况主要由于点火提前角过大造成。爆震不仅导致燃烧室的温度升高，反过来又可以引起提前点火，而且会引起压力的异常升高。随着电喷技术的发展和我国汽油标号的提高，新一代的发动机普遍采用较高的压缩比，因而容易引起更大的爆震危险。在M7和ME7系统中采用爆震传感器探测每一缸的爆震，并通过减小点火提前角来抑制爆震的发生。两种不同形式的爆震当加以区别：发动机低转速高负荷时的加速爆震（可以清楚的听见金属敲击声）。发动机高转速高负荷时的高速爆震。长时间的爆震对发动机有极大的损害（气缸垫片、轴承、活塞及火花塞的损害）。汽油喷射系统1、 外部混合气的系统（见图 ）这种供油系统的最显著的特点是：空燃混合气在燃烧室外的进气歧管内形成。2、 多点喷油系统（见图 ）多点喷射即每个进气门前配有一个喷嘴，把燃油直接喷射到进气门的前面部位。喷油量根据进气量、发动机水温和转速等条件计算的。多点喷射（MPI）1、 燃油2、 空气3、 节气门4、 进气歧管5、 喷油嘴6、 发动机混合气的工况适应性1、 冷启动冷启动时，由于燃油蒸发率较低和进气管壁的冷凝作用，如果按热机情况喷油必然导致吸入的混合气过稀而引起不着车，为了补偿这些不利因素，帮助发动机冷启动，应增加发动机的喷油量，发动机水温越低，喷油量就越大。2、 冷启动后阶段冷启动后的一段时间内仍需要供给较浓的燃油，直到燃烧室温度升高（大约十几秒），以便内部混合气的形成。浓混合气可以增加发动机的扭矩，使发动机更平稳过度到怠速运行。3、 暖机阶段发动机启动后和启动阶段后紧接着是暖机阶段。这时候仅发动机燃烧室温度升高，但发动机水温较低，仍然需要加浓混合气来补进气歧管壁上的燃油冷凝。温度越低意味燃油混合效率越低，需要加浓的燃油量就越多。否则，会造成发动机冷机怠速低，运转不稳、车辆行驶无力。4、 怠速和部分负荷怠速被定义为发动机产生的扭矩只够补偿摩擦损失的工况。怠速工况时,发动机不提供功率给飞轮。部分负荷（节气门部分开启）工况指介于怠速和全负荷工况之间的运行工况。现在的标准设计都是在发动机温度达到正常值后，全部依靠当量比混合气供给怠速和部分负荷工况。5、 全负荷在节气门全开的工况下（WOT）也要补偿加浓。该补偿加浓可提供最大扭矩或功率。6、 加速和减速燃油的汽化状况在很大程度上受进气歧管压力的影响。节气门开度的突然变大进气歧管内更高的压力。因此，燃油的汽化率更低和进气管内油膜增加。喷射的燃油有一部分凝聚在管道壁上，在一段时间内，发动机吸入的混合气变稀，直到油膜重新稳定为止。同样，突然减速的情况相反会导致混合气变浓。7、 倒拖工况倒拖工况时，燃油应被切断。既可以在下坡节油，又可以保护三元催化器不会由于不完全燃烧（失燃）而发生的过热损坏。8、 温度修正温度修正功能可改变混合气以维持最佳运状态并保证发动机获得三元催化器高效作所需的稳定的空燃混合气。电喷系统的环保性：1、 三元催化器的作用2CO+2NO2CO？+N?4CH+10NO4CO+2HO+5N2、 三元催化器的效率三元催化器在+=1附近，才具有最高的转化效率，试验表明：三种有害物的催化转换效率均能达到90%。3、 闭环控制的电喷系统保证了？=14、 满足日益严格排放法规的全面解决方案：电喷+三元催化。Motronic发动机控制系统Bosch Motronic系统是一套先进的发动机管理系统。它是以一个发动机电子控制单元（简称ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位的传感器测得发动机的各种工作参数，按照发动机电子控制单元中设定的控制程序，精确的控制喷油量、点火提前角，使发动机在各种工况下都能以最佳状态工作，即最佳的动力输出，最经济的油耗，最佳的尾气排放。ME7系统的发展历程排放法规日趋严格，各国即将采用的排放标准如下：美国：SULEV 2004年欧洲：EURO 2005年中国：EURO 2008年对发动机设计、发动机管理系统和排放处理技术提出了严峻 的挑战。为了适应法规的需要，新一代的发动机管理系统ME7系统诞生了它不仅可满足EURO 标准，还可满足EURO 标准。ME7系统的布置（见图）ME7系统的主要功能发动机管理系统不仅仅控制喷油和点火，还要兼顾很多复杂的功能：启动怠速三元催化器加热零部件的过热保护冷却风扇的控制空调的控制防盗功能扭矩与外部系统（如传动机构或车辆动态控制）的联接。此外，还具有可扩展：可变凸轮轴控制可变进气控制巡航控制防震颤控制变速箱控制的换档优化最高车速控制牵引力控制部件结构、原理与检测一、 进气压力、温度传感器DSSTF此进气压力传感器是新一代产品，和进气温度传感器做成一体，此传感器持续测量进气管路中的压力，同时测量发动机的进气温度。每次打开点火开关后，它由计算机供给5V电压。进气压力信息1、传感器发出与所侧进气压力成比例的电压（见图），它是压敏电阻型（电阻随压力变化）2、计算机利用此信息以便确定发动机进气质量（依靠进气压力及进气温度）喷油量点火提前角3、为了准确计算喷射时间，还需要通过它测量的信息计算出海拔高度。4、实际上，发动机进气质量随以下因素变化：大气压力、既海拔高度空气温度发动机转速5、发动机计算机在以下情况测量、计算大气压力：每次点火发动机大负荷、低转速运行（登上一个山口，即压力随海拔高度变化）进气温度信息：进气温度传感器是CTN型的（负变化型热敏电阻），其阻值随温度升高而减小（见图）计算机据此计算发动机的进气量参数：引脚：DSSTF有四个引脚，分别为+5V输入、地线、压力输出、温度输出性能参数：压力范围： 20115kPa供电电压： 5.00.5V重 量: 约18g或27g抗震稳定性: 谐波250m/s,峰值600m/s吸收电流: 典型值9Ma20时电阻: 2.5千欧姆5%工作温度范围: 40125响应时间： 电型值0.2ms测量精度: 1.5%特点:采用微型机械结构,测量灵敏度高,成本低廉:外壳坚固，重量轻巧，安装方便；进气歧管空间占用小，便于布置；处理电路与传感元件在同一基底上确保信号可靠的传送；处理电路具有信号放大、温度补偿及特性曲线调节等功能。注意：安装时，先在接触表面涂匀润滑油轻轻压入，再按规定力矩拧紧螺钉。对拧紧力矩有较高要求，应小心操作。长期使用由于进气中尘垢的堵塞或污染可能引起传感器失效，应经常注意检查空气滤清器工作是否正常。压力接管应向下倾斜安装，与竖直方向的夹角为060，以确保冷凝水不会进入压敏元件。检测通过126路的接线盒引出传感器的每一个信号脚，启动发动机，不断改变发动机的运行状态，用万用表测量压力和温度传感器输出给发动机计算机的电压信号，并与（图 图 ）对比。发动机转速传感器转速传感器由一个磁铁芯和一个线圈组成，它安装在一个602的齿旁（见图 ），缺少的2个齿用于确定上止点位置，当信号齿旋转时，线圈上会产生一个变化的磁场（见图 ），因而导致线圈上产生一个频率变化的正弦交流信号。此信号的频率与发动机转速成比例。此传感器既输入给发动机计算机的曲轴转速信号，还有1、4缸上止点信号。传感器信号功能、作用计算机收到此信号后可反映如下信息：发动机转速转速的急剧变化（只针对L4排放系统）车辆是加速还是减速借助这个信息，计算机了解路况，因此可以关闭点火失败诊断功能利用缺齿信号和点火线圈的相应信号可进一步判断1、4缸是压缩行程还是排气行程此信号使计算机可以管理发动机的状态和模式（停止、启动、加速、中断、再加速）计算机分析多次成功点火时发动机转速的变化来确定是否点火失败。实际上在正常运转时，在旋转一圈时，因点火做功两次，信号齿要承受2次加速。如果一次加速未被检测到，就是一次点火失败。在点火失败时，诊断指示灯会闪烁报警，点火失败对三元催化器是有害的，如果点火失败次数超过了可调的指标，指示灯会持续亮。传感器参数、特性：电阻（+20）：860欧姆10%线圈电感（1KHz，串联电路）：37060Mh工作温度（线圈外）：-40+150间隙：1mm0.5（不可调）齿轮特性：60-2=58齿（一个齿对应6）检测：启动机运转或发动机运转时，利用示波器观察其输出为非连续（缺波）的正弦电压信号，其频率与曲轴转速成正比。测量转速传感器的线圈电阻为（+20）：860欧姆10%线圈电感（1KHz，串联电路）：37060Mh爆震传感器KS1（见图）爆震是由于燃烧室里混合气体异常燃烧爆炸而产生的震动现象，反复出现此现象会因使内壁温度升高而损坏发动机零件，压电爆震传感器安装在发动机缸体，此传感器可以检测到震动现象，通过ME7.4.4的控制策略，减少、抑制爆震的发生。传感器的功能、作用：此传感器发出与发动机震动相应的电压信号。在收到信号后，计算机会减小点火提前角3度，最多可减小15度。在减小点火提前角的同时，计算机调节混合气浓度，避免排气温度过高。无爆震运行（见图）h-曲线是气缸中压力变化曲线i- 曲线是爆震传感器发出的信号有爆震运行特性参数：频率参数：322kHz电阻：1M欧姆电容：1200400pF工作温度：-40130安装注意事项：传感器安装金属表面必须与测量部位直接接触，不能使用任何类型的垫圈应按规定的扭矩（205Nm）拧紧螺栓不要让机油、冷却液、水等液体长时间接触传感器传感器电缆布线时应注意不让电缆发生共振，以免断裂避免在传感器1、2引脚间接通高压电，以避免损坏压电元件检测方法：1发动机正常工作时，通过126路接线盒引出信号，利用示波器观察输出应是一个快速交变的曲线，由于受发动机计算机的控制，其信号输出可能不明显。2当用一定的力量敲击缸体时，应观察到明显的交变信号曲线电子节气门总成（见图）电子节气门总成（ETC）一方面执行来自电控单元的指令调节节气门开度以控制进气量，同时还可以输出反映节气门位置的信号，供系统监控节气门的实际开度。与拉线式节气门总成的比较节气门开启角度不再由油门踏板拉索控制油门拉索控制的油门踏板位置传感器只是以电压信号反映了驾驶员的力矩指令，而不是节气门的实际开度电子节气门轴上的双轨道节气门电位计用来检测节气门的准确开度，此开度与驾驶员的意图（加