汽车原理之发动机电控燃油喷射系统(ppt 53页).ppt

第九章发动机电控燃油喷射系统 发动机燃油喷射系统经历了机械控制式 机电结合式和电子控制式燃油喷射系统这三个阶段 机械控制式燃油喷射系统 第九章发动机电控燃油喷射系统 机电结合式燃油喷射系统 第九章发动机电控燃油喷射系统 电子控制式燃油喷射系统 第九章发动机电控燃油喷射系统 发动机燃油喷射系统可按控制方式 喷射位置方式 空气量的计量方式和喷射方式的不同而分类 按控制方式分 机械控制式燃油喷射系统 机电结合式燃油喷射系统 电子控制式燃油喷射系统 其中有开环控制系统 闭环控制系统 自适应控制系统 学习控制系统 模糊控制系统五个子系统 按喷射位置分 进气管喷射系统 其中有单点喷射系统SPI TBI或CFI 多点喷射系统MPI包含D型多点喷射系统 L型多点喷射系统 LH多点喷射系统 M型多点喷射系统 缸内喷射系统 按对空气量的计量方式分 D型电控燃油喷射系统 检测进气压力 L型电控燃油喷射系统 检测空气流量 按喷射方式分 连续喷射 间歇喷射 其中有同时喷射 分组喷射 顺序喷射三个子系统 第九章发动机电控燃油喷射系统 电控燃油喷射系统形式多样 但其组成相同 都是由三个子系统组成 空气供给系统 燃油供给系统和电子控制系统 如图9 15 第九章发动机电控燃油喷射系统 喷油控制软件喷油控制软件的流程主要由主程序 自检程序 故障报警子程序 起动子程序和怠速子程序等组成 主程序的主要功用 监测判定发动机工作状态 计算或从喷油脉谱图中查询确定空燃比A F 喷油时间 喷油提前时间 喷油提前角 并发出喷油指令 控制喷油器开始喷油和结束喷油 第九章发动机电控燃油喷射系统 各型汽车燃油喷射系统采用传感器和执行器的数量与型式各不相同 D 压力 型燃油喷射系统采用歧管压力式传感器MAP L 空气流量 型燃油喷射系统采用空气流量传感器AFS 其中 L 型燃油喷射控制系统的组成如图9 20 电控燃油喷射系统的功能是 对喷油器的喷射正时 喷油量 燃油停供和燃油泵进行控制 一 喷油器和燃油泵的控制 燃油喷射式发动机所需燃油靠燃油泵供给 各型汽车执行元件喷油器的控制电路大同小异 以捷达两阀电喷车Gi GiX系列轿车来简单说明喷油器和燃油泵的控制电路 如图9 21 第九章发动机电控燃油喷射系统 1 同步喷油正时控制 多点燃油顺序喷油就是各缸喷油器按照一定的顺序喷油 由于各缸喷油器独立喷油 因此也叫独立喷射 1 顺序喷射的控制 如图9 22 第九章发动机电控燃油喷射系统 1 同步喷油正时控制 一般将四缸发动机分成两组 六缸发动机分成三组 八缸发动机分成四组 2 分组喷射的控制 如图9 23 第九章发动机电控燃油喷射系统 1 同步喷油正时控制 优点 控制电路和控制程序简单 且通用性较好 3 同时喷射的控制 如图9 24 缺点 各缸喷油时刻不可能最佳 除1 4缸喷油正时较好之外 2 3缸喷射的燃油在进气门附近将要停留较长时间 其混合气雾化质量必然降低 因此 仅早期研制的燃油喷射系统采用 现在汽车已很少采用 第九章发动机电控燃油喷射系统 二 喷油正时控制 2 异步喷油正时控制 1 起动时异步喷油正时控制 2 加速时异步喷油正时控制 在部分电控燃油喷射系统中 为改善发动机的起动性能 在发动机起动时 除同步喷油外 再增加一次异步喷油 具有起动异步喷油功能的电控燃油喷射系统 在起动开关 STA 处于接触状态时 ECU接收到第一个凸轮轴位置传感器 CMPS 信号 G信号 接收到第一个曲轴位置传感器时的 CKPS 信号 Ne信号 时 开始进行起动时的异步喷油 发动机由怠速工况向汽车起步工况过渡时 由于燃油惯性等原因 会出现混合气稀的现象 为了改善起步加速性能 ECU根据节气门位置传感器 IDL信号 从接通到断开时 增加一次固定量的喷油 在有些电控燃油喷射系统中 ECU接收到的IDL信号从接通到断开后 检测到第一个Ne信号时 增加一次固定量的喷油 有些发动机电控燃油喷射系统 为使发动机加速更灵敏 当节气门迅速开启或进气量突然增加 急加速 时 在同步喷射的基础上再增加异步喷射 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 喷油量控制 喷油量控制是电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一 其目的是使发动机在各种运行工况下 都能获得最佳的混合气浓度 以提高发动机的经济性和降低排放污染 喷油量的控制大致可分为起动控制 基本喷油量控制 加减速控制 怠速控制和空燃比反馈控制等等 当喷油器的结构和喷油压差一定时 喷油量的多少就取决于喷油时间 在汽油机电控燃油喷射系统中 喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的 发动机工况不同 对混合气浓度的要求也不相同 特别是冷起动 怠速 急加减速等特殊工况 对混合气浓度都有特殊要求 第九章发动机电控燃油喷射系统 发动机起动时喷油量的控制 如图9 25 起动发动机时 起动机驱动发动机运转 其转速很低 50r min左右 且波动较大 导致反映进气量的空气流量信号或进气压力信号误差较大 第九章发动机电控燃油喷射系统 发动机起动后喷油量的控制 如图9 27 在发动机运转过程中 喷油器的总喷油量由基本喷油量 喷油修正量和喷油增量三部分组成 第九章发动机电控燃油喷射系统 四 燃油停供控制 燃油停供控制 断油控制 是电控单元ECU在某些特殊工况下 暂时中断燃油喷射 以满足发动机运行的特殊要求 断油控制包括发动机超速断油控制 减速断油控制和清除溢流控制等 超速断油控制 第九章发动机电控燃油喷射系统 四 燃油停供控制 超速断油控制 在发动机运行过程中 ECU随时都将曲轴位置传感器测得的发动机实际转速与存储器中存储的极限转速进行比较 当实际转速达到或超过极限转速80 100r min Motronic控制系统为80r min 时 ECU就发出停止喷油指令 控制喷油器停止喷油 限制发动机转速进一步升高 喷油器停止喷油后 发动机转速将降低 当发动机转速下降至低于极限转速80 100r min时 ECU将控制喷油器恢复喷油 极限转速控制曲线如图9 32所示 第九章发动机电控燃油喷射系统 四 燃油停供控制 减速断油控制 减速断油的控制过程是ECU根据节气门位置 发动机转速和冷却液温度传感器信号 减速断油判断是否满足应具备的三个条件 节气门位置传感器的怠速触点闭合 冷却液温度已经达到正常温度 发动机转速高于某一转速 该转速称为燃油停供转速 其值由ECU根据发动机温度 负荷等参数确定 第九章发动机电控燃油喷射系统 四 燃油停供控制 清除溢流控制 在装备燃油喷射式发动机的汽车上 起动时喷射系统将向发动机供给很浓的混合气 如果多次起动未能成功 那么淤积在气缸内的浓混合气就会浸湿火花塞 使其不能跳火而导致发动机不能起动 火花塞被混合气浸湿的现象称为 溢流 或 淹缸 清除溢流功能就是将发动机油门踏板踩到底 接通起动开关起动发动机时 ECU自动控制喷油器中断喷油 以便排除气缸内的燃油蒸汽 使火花塞干燥 从而能够跳火 当驾驶员踩下油门而发动机又不能起动时 可利用电控系统的清除溢流功能先将溢流清除 然后再进行起动 第九章发动机电控燃油喷射系统 四 燃油停供控制 清除溢流控制 电控系统清除溢流控制条件 点火开关处于起动位置 节气门全开 发动机转速低于500r min 减扭矩断油控制 在配装电子控制自动变速器的汽车上 当行驶中变速器自动升挡时 变速器ECU会向燃油喷射系统ECU发出一个减扭矩信号 燃油喷射ECU接收到这一信号后 将立即发出控制指令 暂时中断个别气缸喷油 降低发动机转速 以便减轻换挡冲击 这种控制功能称为减扭矩断油控制 第九章发动机电控燃油喷射系统 一 空气供给系统的组成元件 电控燃油喷射发动机空气供给系统基本相同 主要组成元件包括空气滤清器 节气门体和进气管 如图9 34 第九章发动机电控燃油喷射系统 一 空气供给系统的组成元件 节气门体 节气门体安装在进气管中 用以控制发动机正常运行工况下的进气量 节气门体主要由节气门和怠速空气道等组成 如图9 35 由于电控燃油喷射发动机怠速运转时 一般将节气门完全关闭 所以专门设有怠速空气道 以供给发动机怠速时所需的空气 怠速空气道由ECU通过怠速控制阀控制 第九章发动机电控燃油喷射系统 二 燃油供给系统的组成元件与控制电路 各种发动机的燃油供给系统基本相同 都是由电动燃油泵 燃油滤清器 燃油压力调节器 脉动阻尼器及油管等组成 如图9 36所示 第九章发动机电控燃油喷射系统 二 燃油供给系统的组成元件与控制电路 1 燃油泵控制电路不同车型采用的燃油泵控制电路也不同 但主要分为以下三种类型 1 ECU控制的燃油泵控制电路 此种控制电路主要应用在装用D型EFI和装用热式或卡门旋涡式空气流量计的L型EFI系统中 以日本丰田皇冠3 0轿车为例来说明燃油泵的控制电路 如图9 37所示 第九章发动机电控燃油喷射系统 二 燃油供给系统的组成元件与控制电路 2 燃油泵开关控制的燃油泵控制电路 此种控制电路用于装用叶片式空气流量计的L型EFI系统 以日本丰田凌志ES300轿车为例来说明燃油泵控制电路 如图9 38 1 燃油泵控制电路 第九章发动机电控燃油喷射系统 二 燃油供给系统的组成元件与控制电路 3 燃油泵继电器控制的燃油泵控制电路 此种控制电路可根据发动机转速和负荷的变化 通过燃油泵继电器改变燃油泵供电线路 从而控制燃油泵工作转速 以日本丰田凌志LS400轿车为例来说明燃油泵的控制电路 如图9 39 1 燃油泵控制电路 第九章发动机电控燃油喷射系统 二 燃油供给系统的组成元件与控制电路 2 燃油压力控制阀电路 此种在部分车型上 燃油压力调节器与进气管连接的真空管路中装有一个真空开关阀 VSV阀 又称燃油压力控制阀 此阀是由ECU控制的电磁阀 日本丰田凌志LS400轿车燃油压力控制阀控制原理及电路如图9 40所示 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 1 空气流量计 MAF 在L型电控燃油喷射系统中 由空气流量计测量发动机的进气量 并将进气量信号输入ECU 根据空气流量计的测量原理不同 空气流量计可分为叶片式 热式和卡门旋涡式三种类型 20世纪90年代我国进口的日本丰田凌志ES300 子弹头 PREVIA 等轿车仍采用叶片式空气流量计 测量叶片和缓冲叶片制成一体 安装在空气流量计壳体内的转轴上 转轴的一端装有回位弹簧 电位计安装在空气流量计壳体的上方 电位计的滑动触点与测量叶片为同轴结构 叶片式空气流量计 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 1 空气流量计 MAF 叶片式空气流量计 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 1 空气流量计 MAF 热式空气流量计 热式空气流量计的主要元件是热线电阻 可分为热线式和热膜式两种类型 其结构和工作原理基本相同 热线式空气流量计主要由防护网 采样管 热线电阻 温度补偿电阻和控制电路等组成 如图9 46 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 1 空气流量计 MAF 卡门旋涡式空气流量计 此流量计具有体积小 重量轻 结构简单 进气阻力小等优点 日本丰田凌志LS400 日本三菱车系和韩国现代车系的多数轿车均采用卡门旋涡式空气流量计 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 1 空气流量计 MAF 卡门旋涡式空气流量计 卡门旋涡式空气流量计按其检测方式 可分为光学检测方式和超声波检测方式两种类型 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 在D型电控燃油喷射系统中 由进气管绝对压力传感器测量进气管压力 并将信号输入ECU 作为燃油喷射和点火控制的主控制信号 进气管绝对压力传感器的种类较多 按其检测原理可分为压敏电阻式 电容式 膜盒式 表面弹性波式等 在D型电控燃油喷射系统中应用最多的是压敏电阻式和电容式两种 2 进气管绝对压力传感器 IMAPS 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 2 进气管绝对压力传感器 IMAPS 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 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 此信号输入ECU 用于控制燃油喷射及其他辅助控制 如EGR 开闭环控制等 节气门位置传感器安装在节气门体上 由节气门轴驱动 可分为电位计式 触点式和综合式三种 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 3 节气门位置传感器 TPS 电位计式节气门位置传感器是一个由节气门轴驱动的电位计 如图9 55 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 3 节气门位置传感器 TPS 触点式节气门位置传感器主要由一个滑动触点和两个固定触点组成 如图9 56 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 3 节气门位置传感器 TPS 综合式节气门位置传感器在日本丰田皇冠3 0 凌志LS400等轿车装用的是由一个电位计和一个怠速触点组成的综合式节气门位置传感器 工作原理和检修方法参阅前两种节气门位置传感器 其电路如图9 57所示 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 4 进气温度传感器 IATS 除采用热式空气流量计的EFI系统外 D型和采用其他空气流量计的L型EFI系统都不能直接测量发动机的实际进气质量 进气温度传感器的功用 就是给ECU提供进气温度信号 作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号 进气温度传感器与电路如图9 58 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 6 凸轮轴 曲轴位置传感器 CPS 凸轮轴位置传感器 CMPS 给ECU提供曲轴转角基准位置 第一缸压缩上止点 信号 作为燃油喷射控制和点火控制的主控制信号 曲轴位置位置传感器 CKPS 有时称为转速传感器 用来检测曲轴转角位移 给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号 作为燃油喷射控制和点火控制的主控制信号 凸轮轴 曲轴位置传感器可分为电磁式 霍尔式和光电式三种类型 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 6 凸轮轴 曲轴位置传感器 CPS 凸轮轴 曲轴位置传感器可分为电磁式 霍尔式和光电式三种类型 电磁式凸轮轴 曲轴位置传感器 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 6 凸轮轴 曲轴位置传感器 CPS 凸轮轴 曲轴位置传感器可分为电磁式 霍尔式和光电式三种类型 霍尔式凸轮轴 曲轴位置传感器 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 6 凸轮轴 曲轴位置传感器 CPS 凸轮轴 曲轴位置传感器可分为电磁式 霍尔式和光电式三种类型 光电式凸轮轴 曲轴位置传感器 光电式凸轮轴 曲轴位置传感器主要由转子 发光二极管 光敏二极管和放大电路等组成 如图9 65 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 7 车速传感器 VSS 车速传感器通常安装在组合仪表内或变速器输出轴上 车速传感器有舌簧开关式 如图9 67 和光电式两种类型 光电式车速传感器的结构和工作原理与光电式凸轮轴 曲轴位置传感器类似 在此不再重述 第九章发动机电控燃油喷射系统 三 控制系统主要元件的构造与原理 1 传感器 8 信号开关 在发动机控制系统中 ECU还必须根据一些开关的信号确定发动机或其他系统的工作状态 常用的信号开关有 起动开关 STA 空调开关 A C 挡位开关 制动开关 动力转向开关 巡航 定速 控制开关等 2 执行器 电控燃油喷射系统的执行元件是喷油器 喷油器的功用 根据ECU的指令 控制燃油喷射量 第九章发动机电控燃油喷