发动机电控系统的结构与维修4章电磁喷油器及其他供油部.ppt

,第4章燃油喷射系统电磁喷油器及其他供油部件,主讲：朱明高级技师.经济师,工程师高级技能专业教师汽车维修工高级考评员,33喷射式供油的简单描述p28,喷射式供油是1905年的一个专利；直到20世纪60年代一70年代，汽车排放清洁和节能两大要求的相继提出和要求的日益苛刻，完全针对化油器缺点的喷射式供油以及针对机械式点火的电子点火系统也就必然诞生和发展了。喷射式供油的核心零件是电磁式喷油器，在电子控制技术飞速发展的20世纪末，对喷油器出油量的控制可以达到随心所欲而且极为精确的地步，其安置位置也有极大的灵活性，对改造进气系统并做到自然吸气增压也很有利。其系统构成如图3-6所示。,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。,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,3.按喷射方式不同分类间歇喷射系统：在发动机运转期间汽油间歇喷射是在进气过程中的某时间内进行的,喷油量大小取决于喷油器持续开启时间,即电脑指令的喷油脉冲宽度。连续喷射系：燃油喷射的时间占有全部工作循环的时间,连续喷射都是喷在进气道内,大部分燃油是在进气门关闭后喷射。4按喷射位置的不同分类进气道喷射式缸内直接喷射式,2.1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,5.按喷射时序分类同时喷射：同时喷射是指发动机在运转期间,各缸喷油器同时开启且同时关闭,由电脑的同一个喷油指令控制所有的喷油器同时动作。分组喷射：分组喷射是指将喷油器分成两组交替喷射,电脑发出两路喷油指令,每路指令控制一组喷油器。顺序喷射：顺序喷射是指喷油器按发动机各缸进气行程的顺序轮流喷射,它具有喷射正时,由电脑根据曲轴位置传感器提供的信号,辨别各缸的进气行程,适时发出各缸的喷油脉冲信号,以实现次序喷射的功能。,2.1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,6.按空气流量的检测方式分类可分为:歧管压力计量式（D型EFI系统）翼片式或叶片式（L型EFI系统）卡门旋涡式（L型EFI系统）热线式（LH型EFI系统）热膜式（LH型EFI系统）1）、歧管压力计量式将歧管压力和转速信号输送到电脑,由电脑根据该信号计算出充气量,再产生与之相对应的喷油脉冲,控制喷油器喷射适量的燃油.2）、翼片式和卡门旋涡式其计量方式属于体积流量型,即通过计量气缸充气的体积,将物理量转变成电信号输送至电脑,电脑计算出与该体积的空气相适应的喷油量以控制混合气空燃比。3）、热线式和热膜式直接测量进入气缸内空气的质量,将该空气的质量转换成电信号,输送给电脑,由电脑根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量,以控制空燃比在最佳值。,2.1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,1.能实现空燃比的高精度控制2.充气效率高3.瞬时响应快4.起动容易,暖机性能好5.节油和排放净化效果明显6.减速断油功能也能降低排放,节省燃油7.便于安装。,2.1汽油机燃油喷射系统概述2.1.2电控汽油喷射系统的优点,一般由四个部分组成(1-0)1.燃油供给系统2.空气供给系统3.点火系统4.电子控制系统,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,功用：向发动机精确提供各种工况下所需要的燃油量。组成：油箱、电动燃油泵、过滤器、燃油脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器、供油总管等。如图2-5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电控燃油喷射系统的组成1、燃油供给系统(1-1),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2、空气供给系统(1-1),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电控燃油喷射系统的组成3、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。,1、燃油压力的建立与燃油喷射方式各种电控燃油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350kPa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250300kPa）。多余燃油经回路返回油箱。,2.2.2电控燃油喷射系统（EFI）的工作原理（一）、D型EFI系统,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,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（EFI）的工作原理（一）、D型EFI系统,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,3、喷油量和喷油时刻的确定喷油量由ECU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21ms。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（EFI）的工作原理（一）、D型EFI系统,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,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（EFI）的工作原理（一）、D型EFI系统,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,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（EFI）的工作原理（二）、L型EFI系统,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,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（一）、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,1、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（一）、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。,1、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。,2.2.3燃油喷射控制（一）、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。,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（一）、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,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（一）、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,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（一）、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,-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。,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（一）、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。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。,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（二）、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,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（二）、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,1、起动喷油控制然后加上进气温度修正时间TA和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（二）、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。,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燃油喷射控制（二）、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,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（二）、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,2、起动后的喷油控制1）基本喷油时间(1-7),2.2.3燃油喷射控制（二）、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,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（二）、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,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（二）、喷油量的控制,暖机加浓冷机时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进入最佳工作状态，必须供给浓的混合气。在冷却水温度低时，ECU根据水温传感器THW信号相应增加喷射量（见图2-19）。从该图可见，水温在40oC时加浓量约为正常喷射量的两倍。,暖机加浓还受节气门位置传感器中的怠速触点IDL接通或断开控制，根据发动机转速，ECU使喷油量有少量变化。,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,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（二）、喷油量的控制,通常以20oC为进气温度信号的标准温度，低于20oC时空气密度大，ECU增加喷油量，使混合气不致过稀；进气温度高于20oC时空气密度小，ECU使喷油量减少，以防止混合气偏浓。进气温度修正曲线如图2-20所示。从图中可知，修正约在-2060oC之间进行。,进气温度修正进气密度随着进气温度而变化，ECU根据THA信号修正喷油持续时间，使空燃比满足要求。,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,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（二）、喷油量的控制,大负荷加浓发动机在大负荷下运转时，须使用浓混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷来增加喷油量。发动机负荷状况根据节气门开度或进气量的大小确定，即根据进气压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器信号来判断负荷状况，从而决定相应的喷射量。大负荷的加浓量通常约为正常喷油量的10%30%。,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,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（二）、喷油量的控制,过渡工况空燃比控制发动机在过渡工况运行时（即汽车加速、减速行驶），为获得良好的动力性、经济性和响应性，空燃比应做适当调整，即需要适量调整喷油量。ECE根据：进气管绝对压力PIM或空气量VS、发动机转速Ne、车速SPD、节气门位置、空挡起动开关NSW和冷却水温度THW来判断工况，并调整喷油量。,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,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（二）、喷油量的控制,怠速稳定性修正（只用于D型EFI系统）D型EFI系统中，决定基本喷油时间的进气管压力在过渡工况时，相对于发动机转速将产生滞后。且节气门以下进气管容积越大，怠速时发动机转速越低，这种滞后时间就越长，怠速就越不稳定。,为提高发动机怠速运转的稳定性，ECU根据PIM和Ne信号对喷油量作修正。如图2-21所示。随压力增大或转速降低，增加喷油量；随压力减小或转速增高，减少喷油量。,2.2汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,3、断油控制1）减速断油发动机在高速下运行急减速时，节气门完全关闭，为避免混合气过浓、燃料经济性和排放性能变坏，ECU控制喷油器停喷。2）发动机超速断油为避免发动机超速运行，当发动机转速超过额定转速时，ECU控制喷油器停喷。3）汽车超速行使断油某些汽车在汽车运行速度超过限定值时，停止供油。,2.2.3燃油喷射控制（二）、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,4、异步喷射即发动机在起动和加速时，采用的与曲轴转角无关的、在正常喷油基础上的额外喷油。亦即在同步喷射的基础上，再加上异步喷射。1）起动喷油控制有些电控发动机中，为改善发动机的起动性能，在起动时使混合气加浓。除了一般正常的曲轴转一周喷一次油外，在起动信号STA处于接通状态时，ECE控制喷油器向各缸增加一次喷油。2）加速喷油控制发动机从怠速工况向起步工况过渡时，由于燃油惯性等原因，会出现混合气稀的现象。为改善起步加速性能，在正常喷油基础上，ECE根据怠速触点IDL信号从接通到断开时，增加一次固定喷油持续时间的喷油。,2.2.3燃油喷射控制（二）、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,41喷油器的典型结构、工作特性及驱动概述：电磁阀。ECU发出指令，电磁线圈通电，针阀打开，喷油。打开时间（喷油量）由ECU发出的电脉冲宽度控制。分类：按用途分：单点喷射（安装在节气门前)；多点喷射（通过绝缘垫圈安装在各缸进气歧管或进气道附近的缸盖上，并用输油管固定）按燃料的进入位置：上部给料式；下部给料式按喷口形式：轴针式；球阀式；片阀式按驱动方式：电压驱动；电流驱动按阻值（喷油器电磁线圈阻值）大小：低阻值（0.6-6）；高阻值（12-17）,4.11喷油器的典型结构组成：外壳，喷油嘴，针阀，衔铁，电磁线圈工作过程：由ECU的电脉冲控制其打开或关闭。当磁场绕组无电流时，喷油嘴针阀被螺旋弹簧压在喷油器出口处的密封锥座上。磁铁被激励时，针阀从其座面上升约0.1mm，燃油便通过精密环形间隙，在喷油器头部前端被粉碎雾化，并通过旋流作用在进气和压缩冲程中形成易于点燃的均匀空气燃油混合气。喷油器打开的时间一般为1-1.5ms。,4.11喷油器的典型结构,图42所示的喷油器则以其侧面接燃油总管，不喷油时回流的汽油流过喷油器，可使之冷却并带走气泡，所以在高温环境下也能正常工作。,喷孔形式：单孔式，双孔式（使用双进气门有利于均匀喷射），环孔式轴针式与球阀式区别：大致相同。区别在于针阀的结构。球阀式的特点：质量轻（是轴针式一半），针阀导杆短且空心，球阀具有自动定位作用，密封性好。,4.11喷油器的典型结构,用于单点喷射系统的喷油器由于受节气门体上安装位置的限制，只能从侧面进油和回油，如图43所示。为便于带走气泡，一般是从下侧进从上侧出。在如图4-3b所示的喷油器中则采用了板形衔铁焊接半球形阀的结构，并用膜片弹簧为球阀导向。此结构的运动件质量小、响应快，还缩短了喷油器的高度。,4.11喷油器的典型结构,用于单点喷射系统的喷油器由于受节气门体上安装位置的限制，只能从侧面进油和回油，如图43所示。为便于带走气泡，一般是从下侧进从上侧出。在如图4-3b所示的喷油器中则采用了板形衔铁焊接半球形阀的结构，并用膜片弹簧为球阀导向。此结构的运动件质量小、响应快，还缩短了喷油器的高度。,4.11喷油器的典型结构,就喷嘴计量孔的形式来说，有轴针式喷嘴和孔式喷嘴两类。轴针式喷嘴(图4-1、4-2和4-4a)的喷孔中有针阀头往复运动，不易堵塞，还可以通过针阀头部不同的倒锥角设计来获得不同大小的油束锥角，雾化也较细。,4.11喷油器的典型结构,孔式喷嘴有单孔的也有多孔的，喷孔或开在阀座上(图4-4b和图4-5)，或开在阀座下面的一块薄板上(图4-5)。单孔喷出的油柬锥角小，雾化也差。多子L喷嘴则喷出伞骨状辐射的多股油，再由护套上的大孔使它们合成一个大锥角油束，雾化细度也与轴针式喷嘴相当。单点喷射要求油束锥角大，只能用多孔喷嘴或轴针式喷嘴。多点喷射用轴针式喷嘴(选油束锥角较小的)或单孔喷嘴将汽油射向进气门盘的中央。四气门发动机用双孔式喷嘴问两个进气门各喷出一股油。,4.11喷油器的典型结构,轴针式喷嘴用针阀锥面与阀座密封。孔式喷嘴既可以用锥形针阀密封(图4-4)，也可以用球阀或片阀密封(图4-5)。球阀有自定位性，不需要较长的阀杆导向，因此其阀杆细而短，质量轻。片阀与衔铁合二为一，质量更轻。这些结构的喷油器启闭响应快，动态流量范围大。,412喷油器的驱动,喷油器电磁线圈的一端接12V14V电源的正极，另一端接到ECU中的驱动电路上，在该电路中的功率晶体管导通时才能接地而使线圈通电。ECU以方波脉冲控制功率晶体管的导通和截止，即控制了喷油器线圈通电开始时刻(脉冲上沿生成时)和通电持续时间(脉冲的高电平持续时间)，从而控制喷油时刻和喷油量。驱动电路又叫驱动器。,喷油器的驱动方式（1）电压驱动ECU的喷油脉冲大功率三极管通断喷油器电磁线圈适用：高阻值喷油器（只能用电压驱动）低阻值喷油器，必须在电路中加入附加电阻（防止电流过大，避免线圈发热损坏），电路阻抗大，导致流过电磁线圈的电流减少，产生的电磁吸力低，针阀开启滞后时间长。可以连接高电阻型喷油器，也可以连接串联着一个附加电阻的低电阻型喷油器。,（2）电流驱动ECU的喷油脉冲大功率三极管通断喷油器电磁线圈适用：低阻值喷油器，电路没有附加电阻，电路阻抗小，电磁线圈的电流上升快，针阀开启迅速。只适用于低电阻型喷油器；开启速度：电流驱动低阻值型喷油器电压驱动高阻值型喷油器电压驱动低阻值型喷油器,电流控制电路,412喷油器的驱动,采用电压驱动电路时，低电阻喷油器线圈串接一个附加电阻，是为了限制通过线圈的电流，防止线圈因过热而损坏。但由于增大了电路阻抗，通电后电流的上升也变得缓慢，对动态响应不利。采用电流驱动电路时，喷油器线圈不串联附加电阻，功率管导通后线圈电流能很快上升到一个高峰值(4A一8A)，使针阀很快全开，但此时电流检测电阻7(见图4-6)的电压降也增大到了能使电流控制回路6起作用的程度，后者就使功率管以大约20MHz的频率交替地导通和截止，从而使针阀全开时通过喷油器线圈的电流降到一个较小的保持电流水平(1A2A)，这样也可以防止线圈发热。图4-7中给出了两种驱动电路的电流波形示意图。,412喷油器的驱动,在驱动电路的功率管截止时，喷油器电磁线圈产生的感应电动势和电源电压将一起作用在功率管上，可能会将其击穿。同时电磁线圈的感应电势还使针阀回落动作变缓。为了保护功率管和缩短喷油关闭时间，在驱动电路中都设有消弧电路。,413喷油器的工作特性与选用,喷油器担负着根据ECU发出的喷油脉冲信号准确计量喷油的任务，要求其喷油量与喷油脉宽成线性关系的动态流量范围大，能形成适当的油束锥角和雾化细度，抗积垢能力强，使用寿命长。,413喷油器的工作特性与选用,油束锥角主要决定于喷嘴结构和喷孔尺寸，34应根据发动机的具体情况选用合适的喷嘴。油束中油粒大小的差异范围宜小，而且平均粒径宜小于02mm。多点喷射的油束应避开进气道壁面而射向进气门盘中心。,413喷油器的工作特性与选用,1动态流量特性、稳态喷油量及喷油器的选择喷油器出油能力的基本参数有：稳态喷油量和基于动态流量特性的一些参数。稳态喷油量Q是将针阀保持在最大升程位置(喷油器线圈持续通电)时在一定的喷嘴腔压力下单位时间喷出的油量。它决定于针阀在最大升程时的喷口等效通路面积和喷油压力(喷孔内外压力差)。Q的单位依本行业习惯取为gs，也就是mgmS。,413喷油器的工作特性与选用,动态流量特性指的是喷油器每次喷出的油量与喷油脉宽(线圈通电时间)的关系。在图4-8中给出的就是一个喷油器在触发脉冲周期J2为10ms的试验条件下测得的动态流量特性。其他喷油器的动态流量特性的图形也与此例相似且具有下列共同特点：(1)有一个“无效喷油脉宽”tu，在喷油脉宽tptu时针阀不离阀座，喷油量为零。(2)只在一个中间喷油脉宽范围内时(在图4-8中是25ms70ms)每次喷油量g与喷油脉宽tp成线性关系。,413喷油器的工作特性与选用,2喷油器的抗积垢性喷油器计量喷孔壁和插入孔中的轴针表面在使用中可能发生积垢，使喷孔有效通路面积减小且形状变得不规则。这会影响计量精度、喷雾分布和各缸工作均匀性，导致发动机性能恶化。沉积物主要有两种：一种是含硫酸盐的胶状物质，通常是烯烃氧化、特别是不稳定裂化成分的生成物：另一种是无机盐，由汽油中存在的杂质盐类引起，在燃油中醇类成分多的时候(例如无铅汽油中添加醇类抗爆剂时或使用部分甲醇代用燃料时)才会产生。,413喷油器的工作特性与选用,沉积物的生成条件是每次喷油终止后有燃油残留在高温的金属表面并且处在接触空气的氧化氛围中。需从结构及工作环境上尽量减少有利于沉积物生成的条件。例如，可以改善阀头对阀座的密封以减少泄漏，一般说来，球阀对锥座的密封优于锥阀对锥座和片阀对环座的密封：改善喷嘴头部形状设计及加装各种护套(图4-9)，以减少燃油留存，减少与高温燃气接触的可能性；在喷油器的上、下两端均采用耐热、耐油的O型橡胶圈来连接和支承喷油器，这样既可以密封和减轻振动，又可以减少由汽缸盖向喷油器的传热。喷油器零件的磨损也会影响喷油器的出油能力。要求喷油器的寿命为可喷油9亿次以上。,1功用：在发动机冷起动时喷油，以加浓混合气，改善发动机的冷起动性能。2原理：发动机起动时，起动继电器线圈通电，触点闭合使蓄电池电压送至冷起动喷油器，正时开关控制冷起动搭铁回路接通，冷起动喷油器喷油。若冷却水温度较高，正时开关则断开，冷起动喷油器不喷油。3冷起动喷油器的控制类型（1）热限时开关控制发动机在热状态下起动时，热限时开关处于关断状态，冷起动喷油器不喷油；低温起动时，触点闭合，冷起动喷油器喷油，经一定时间触点断开，冷起动喷油器停止喷油。（2）ECU和热限时开关协同作用当水温在20-25摄氏度时，由热限时开关控制；当水温在25-当水温在20-25摄氏度时，由ECU继续控制，水温超过60摄氏度时，ECU使冷起动喷油器停止供油。4冷起动喷油器的检修（1）冷起动喷油器的就车检查用万用表检查电阻。（2）冷起动喷油器的检验检查泄漏情况及喷油量，与喷油器的方法相同。,冷起动喷油器及其控制电路,五.冷启动喷油器及其控制概述：低温启动时，有温度时间开关控制的冷启动喷油器提供较浓混合气1.冷启动喷油器,2.冷启动喷油器的控制（1）.温度时间开关控制,（2）.ECU和温度时间开关共同控制温度时间开关和ECU根据冷却液温度共同进行控制，改善冷启动性能和降低排放。,有的无温度时间开关控制由于冷启动喷油器装在进气总管上，造成各缸供油不均，所以大多数发动机取消了冷启动喷油器,2.3.7此系统采用了油泵、燃油滤清器和压力调节器为一体的整体式燃油泵总成，取消了燃油回流管，燃油不再经过发动机仓回到油箱，因此油箱内燃油温度下降，减少了燃油蒸汽排放。,无回流管燃油系统,42电动输油泵及其控制,42。1电动输油泵类型及参数在燃料系统中电动输油泵负责供应具有一定压力的燃油，其单位时间输油量要比发动机额定功率工况的单位时间耗油量多出8倍以上。大量的燃油经油压调节器不断地回流储油箱，既控制了油压，又冷却了燃油管道，避免产生气阻。,1作用：给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。2类型：（1）按安装位置不同分为：内置式安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单。外置式串接在油箱外部的输油管路中，易布置、安装自由大，单噪声大，易产生气阻。（2）按电动燃油泵的结构不同分为：涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。3电动燃油泵的结构(1-2)1）涡轮式电动燃油泵（1）结构：主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。,42电动输油泵及其控制,42电动输油泵及其控制,电动输油泵的具体结构虽然多种多样，但都是由泵油组件、永磁电动机、端盖和外壳等部分组成，外壳卷边将其他各部分铆紧成一体，如图4-10所示。,电动燃油泵是电控燃油喷射系统的基本部件之一。作用是：将燃料从油箱吸出，加压后输送到管路中，和燃油压力调节器配合建立合适的燃油系统压力供给发动机。它一般由小型直流电动机驱动。,(a)内置式（b）外置式图4-2燃油泵位置示意,3电动燃油泵的结构(1-3)（2）原理油泵电动机通电时，电动机驱动涡轮泵叶片旋转，由于离心力的作用，使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳，将燃油从进油室带往出油室。由于进油室的燃油不断增多，形成一定的真空度，将燃油从进油口吸入；而出油室燃油不断增多，燃油压力升高，当达到一定值时，顶开出油阀出油口输出。出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱，保持油路中有一定的压力，便于下次起动。如图,42电动输油泵及其控制,2）滚柱式电动燃油泵（1）结构主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。（2）原理当转子旋转时，位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下，紧压在泵体内表面上，对周围起密封作用，在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中，工作腔转过出油口后，其容积不断增大，形成一定的真空度,当转到与进油口连通时，将燃油吸入；而吸满燃油的工作腔转过进油口后，容积不断减小，使燃油压力提高，受压燃油流过电动机，从出油口输出。,42电动输油泵及其控制,1滚柱式电动燃油泵如图4-3所示，滚柱式电动燃油泵由转子、滚柱和泵体组成。转子偏心地置于泵体内，燃油泵的电动机带动转子转动时，滚柱在离心力的作用下紧压在泵体的内表面，相邻两个滚柱、泵体和转子共同构成的工作腔随转子的转动而产生容积变化，在容积由小变大一侧燃油通过进油口被吸入，在容积由大变小的一侧燃油通过出油口被泵出。,图4-3滚柱式燃油泵结构1-转子2-滚柱3-泵体4-进油口5-出油口,2叶片式电动燃油泵目前来越来越多的发动机采用叶片式电动燃油泵，其结构如图4-4所示。结构特点是一个叶轮式圆形平板，在平板的圆周上加工有小槽，形成泵油叶片。叶轮旋转时，小槽内的汽油随同叶轮一起高速旋转。由于离心力的作用，使出口处油压增高，而在进口处产生真空，从而使汽油从进口吸入，从出口排出。无论内置式还是外置式电动燃油泵都是通过电路输送电能。在燃油泵电路中有控制开关和继电器，有的还要由计算机控制其转速和动作。,42电动输油泵及其控制,电动输油泵大多放在燃油箱内，并与滤网、吸油盘、油气分离器、支架等做成一个总成，如图4-12所示。燃油系统的回油管(由油压调节器到油箱)也连接到此总成上，使回流的燃油流到输油泵近旁，利用其动能在输油泵吸油口处形成一定的静压，以免油泵吸入气泡。为了减少输油泵的噪声，从输油泵端盖上的出油管接头到油箱盖板上的出油管接头之间用一根软管连接。,42电动输油泵及其控制,在早期的燃油系统中，电动输油泵只由点火开关控制其通断，如今已都由电子控制器(ECU)控制。比较简单的一种控制功能是只有在发动机启动而没着车时断油。当点火开关接通时，ECU即令一个继电器接通输油泵电源，开始输油，但倘若过了2s还没有收到发动机已启动的信号(转速达400rmin，超过了启动电机拖动发动机的转速)，则ECU即令继电器切断输油泵电源而处于等待状态，待收到启动信号后再予接通。可以防止在发动机启动阶段燃油大量喷入而造成“淹缸”，淹缸会使发动机更难启动。,42电动输油泵及其控制,有些系统的电动输油泵还可以由ECU控制并以高、低两种转速运转。在发动机大负荷工况时输油泵以高转速工作，并提供大输油量，而在中小负荷和怠速工况时则以低转速工作，获得节约电能消耗、降低输油泵噪声和延长输油泵寿命的效果。输油泵转速的改变大多是通过改变其工作电压的方式来实现的。ECU可根据发动机转速和负荷情况令继电器进行切换，使电流通过或不通过一个串联电阻来改变输油泵的工作电压。也可以在输油泵控制电路中用一个专用的控制模块，根据ECU发出的不同信号向输油泵提供蓄电池电压或较低的电压或断电。,（1）ECU控制的燃油泵控制电路,42电动输油泵及其控制,工作原理：起动或重负荷时：发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出高电平信号，燃油泵ECU向燃油泵输出高电压(约12V)，燃油泵高速运转。怠速或轻负荷时：发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出低电平信号，燃油泵ECU向燃油泵输出低电压(约9V)，燃油泵低速运转,1燃油系统油压的检查（1）检查油箱中的燃油，释放燃油系统压力。（2）检查蓄电池，拆下负极电缆。（3）将专用压力表接在脉动阻尼器位置（对于韩国大宇或通用）或进油管接头处（对于丰田）。（4）接上负极电缆，起动发动机使其维持怠速运转。（5）拆下燃油压力调节器上真空软管，用手堵住进气管一侧，检查油压表指示的压力，多点喷射系统应为0.250.35MPa,单点喷射系统为0.070.10MPa。若过低，说明燃油压力调节器有故障，更换后仍过低，应检查是否有堵塞或泄露，如没有，应更换燃油泵；若过高，应检查回油管是否堵塞，若正常，说明燃油压力调节器有故障。,42电动输油泵及其控制燃油泵及控制电路的检修,（6）接上燃油压力调节器的真空软管，检查燃油压力表的指示应有所下降（约为0.05MPa），否则检查真空管是否有堵塞和漏气，若正常，说明燃油压力调节器有故障。（7）将发动机熄火，等待10min后观察压力表的压力，多点喷射系统不低于0.20MPa，单点喷射系统不低于0.05MPa。（8）检查完毕后，应释放系统压力拆下油压表，装复燃油系统。,42电动输油泵及其控制燃油泵及控制电路的检修,2燃油泵控制电路的检查（1）用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上。（2）将点火开关转至“ON”位置，但不要起动发动机。（3）旋开油箱盖能听到燃油泵工作的声音，或用手捏进油软管应感觉有压力。（4）若听不到燃油泵的工作声音或进油管无压力，应检修或更换燃油泵。（5）若有燃油泵不工作故障，且上述检查正常，应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线和熔丝有无断路。3燃油泵的拆装与检测拆装燃油泵时注意：应释放燃油系统压力，并关闭用电设备。拆下燃油泵后，测量燃油泵两端子之间电阻，应为23。用蓄电池直接给燃油泵通电，应能听到油泵电机高速旋转的声音。注意：通电时间不能太长。,42电动输油泵及其控制燃油泵及控制电路的检修,1作用：稳定燃油管的压力，使它与进气歧管之间的压力差保持恒定为250300kPa。2燃油管压力与进气歧管压力保持恒定的压力差ECU对喷油质量的控制是时间控制，喷油压力便成影响喷油量和空燃比的重要因素，若在相同的喷油持续时间，若喷油压力不同，喷油量也不同。为了精确的控制喷油量和空燃比，必须确保喷油压力与进气歧管真空度之间的压力差为恒定值。3组成：主要由阀片、膜片、膜片弹簧和外壳组成。,4.3燃油压力调节器(1-4),图4-10汽油压力调节器1-调节阀2-真空管3-膜片4-回油管5-真空室,4原理：发动机工作时，燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧压力和进气管内气体的压力之和，膜片下方承受的压力为燃油压力，当压力相等时，膜片处于平衡位置不动。当进气管内气体压力下降时，膜片向上移动，回油阀开度增大，回油量增多，使输油管内燃油压力也下降；反之，进气管内气体压力升高时,燃油的压力也升高。,4.3燃油压力调节器(1-4),5燃油压力调节器的检修1）燃油压力调节器的就车检查（1）燃油压力调节器工作情况的检查检查时用油压表测量发动机怠速运转时的燃油压力，然后拆下调节器上的真空软管。这时燃油压力应升高50Kpa，否则应予以更换。（2）燃油压力调节器保持压力的检查将燃油压力表接入燃油管路，用一根导线将电动燃油泵的两个检测孔短接；打开点火开关，让电动燃油泵运转10秒，然后关闭点火开关取下导线；再将燃油压力调节器的回油管夹紧，5分钟后观察油压，如果该油压下降，表明调节器有泄露，应更换。2）燃油压力调节器的拆卸检查拆下燃油压力调节器的进油管和真空软管，这时两者之间应不通；否则，表明有泄露，应予以更换。,燃油压力调节器,功用：滤清燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机件磨损，保证发动机正常工作。一般采用纸质滤心，每行驶2000040000或1到2年应更换，安装时应注意燃油流动方向的箭头，不能装反。4.3.2脉动阻尼器功用：减小在喷油器喷油时，油路中的油压可能会产生微小的波动，使系统压力保持稳定。组成：由膜片、回位弹簧、阀片和外壳组成。原理：发动机工作时，燃油经过脉动阻尼器膜片下方进入输油管，当燃油压力产生脉动时，膜片弹簧被压缩或伸张，膜片下方的容积稍有增大或减小，从而起到稳定燃油系统压力的作用。,燃油滤清器(1-4),433燃油轨,燃油轨固定在发动机进气歧管上。在固紧油轨的同时，连接在油轨上的喷油器也被压紧在进气歧管上插喷油器的座孔中。燃油轨上都装有油压调节器，有的油轨还装有油压脉动阻尼器，设有供维修时用的油压检测接口。,433燃油轨,油压调节器应装在油轨的下游端，同时，油压调节器的出油口也应处于整个油路的最高点。对于在汽车上纵向布置的发动机来说，其前端高而后端低(有3*一6*前后倾角)，能满足上述两个要求的燃油轨，只能是“后进前出”式的或“前进前出”式的，即其下游端只能在发动机的前端，如图415所示。“前进前出”的燃油轨容积较大，有助于油压稳定；同时其结构刚性也较大(因油路折返)，有助于确保喷油器被压紧在歧管的底孔中。,433燃油轨,对于在前轮前驱动的轿车上横置的发动机来说，油轨是水平的，其结构设计和进油口、出油口位置的确定主要取决于在机罩下布置的空间和连接到油箱的方便性。：油轨承受油压，必须用不锈钢管或耐腐蚀的铸造管。在油轨之前的连接输油泵的油管，也应采用不锈钢管和耐油、耐压的橡胶软管。,实训任务一电动燃油泵检测,【实训目标】理解燃油泵控制原理；了解燃油泵控制电路；掌握燃油泵的检测手段；掌握电路分析的方法，能够利用不同电器元件的接点，使用可能的工具对燃油泵进行测试。【知识点】电动燃油泵是电控燃油喷射系统的基本部件之一。作用是：将燃料从油箱吸出，加压后输送到管路中，和燃油压力调节器配合建立合适的燃油系统压力供给发动机。它一般由小型直流电动机驱动。,(a)内置式（b）外置式图4-2燃油泵位置示意,【实训活动一】燃油泵电动机电阻的测量1实训设备：汽车或燃油泵单体、万用表、蓄电池、跨接线、专用测试仪或汽车扫描仪、与试验汽车对应的电路图。图4-5汽油泵电机电阻测量2实训步骤：查找燃油泵电机的测量电阻值资料；在汽油箱处找到燃油泵接线插接件，并断开接线插接件；万用表测量电机线圈电阻，如图4-5所示。判断电机的电阻值是否正常。,图4-5汽油泵电机电阻测量,【思考题】1电机的测量电阻过高可能产生的原因是什么？2有那些原因会引发电机的测量电阻过低？,【实训活动二】燃油泵通电检测1实训设备：汽车或燃油泵单体、万用表、蓄电池、跨接线、专用测试仪或汽车扫描仪、与试验汽车对应的电路图。2实训步骤：在确认电机线圈电阻值在规定的范围之内后，用跨接线按图4-6所示方法连接到燃油泵接线端；将跨接线另端连接蓄电池的正、负极。观察电机运转状况（看、听、摸）；如燃油泵不运转，检测接线或重新检测电机。,图4-6燃油泵通电试验,【思考题】1燃油泵运转声音过大是何原因？2燃油泵运转可以判定燃油泵运转正常吗？,【实训活动三】燃油泵的车上检测1实训设备：AJR电控发动机或发动机台架、万用表、跨接线。2实训步骤：找到中央继电器板，如图4-7所示。观察或用万用表电阻档检测5号熔断丝是否断路。拔下燃油继电器，参考附录1电路图，熟悉喷油泵电路。用万用表电压档检测继电器插座处的电压值；如前两项没有问题，用连接导线在继电器主触点插座间连接。注意：仔细对照插座脚号，不要接错。,图4-7中央继电器板与燃油继电器,打开点火开关，听油箱内的电机是否有转动声，如燃油泵有运转声，则可判断电机电路正常；如燃油泵仍不工作，可用万用表电阻档检测从继电器到油泵的导线连接情况；检测导线时，不能忽视搭铁导线状况检测。如导线没问题，可继续检查继电器电阻和通电检测，如图4-8所示。,【思考题】1观察电路图，分析哪些元件故障可引起燃油泵不运转。2分析为何可以进行步骤的连接试验？,【实训活动四】专用仪器检测1实训设备：专用故障诊断仪A.V.G1552或通用故障诊断仪、AJR电控发动机或发动机台架。2实训步骤使用专用故障诊断仪1552或其它通用型故障诊断装置，接到汽车OBDII诊断口；参看图4-9所示的连接。打开点火开关，操作诊断仪进入发动机电子控制系统（01地址）后，选择执行元件测试功能（03）测试模式后，启动燃油泵运转。听燃油泵是否有运转声音；如不运转，应检测燃油泵和燃油泵驱动电路。,图4-9故障诊断仪的连接,【思考题】1从继电器检测燃油泵有何好处？2如跨接继电器后油泵还不运转，应做何检测？,【实训活动一】供油压力与压力调节实验1实训设备：带压力调节器的汽车或电控发动机台架、尾气分析仪、连接头；燃油压力表、真空压力表、尾气抽排机。2实训步骤：【提示】断开油轨与油管的连接。断开时，在下面垫上棉丝，防止汽油流到别处。如图4-11所示。图4-12拔下真空管并用手指堵住在油轨与油管间安装汽油压力表。连接部分要严密，防止漏油。在进气管合适的位置上安装真空压力表。进行本实验，一定在教