电控发动机燃油喷射系统原理

1、1 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 2 课题二课题二 电控发动机电控发动机 燃油喷射系统组成和原理燃油喷射系统组成和原理 项目一项目一 电控燃油喷射系统基本原理电控燃油喷射系统基本原理 一、电控发动机燃料配给及功率调节一、电控发动机燃料配给及功率调节 1 1、电控发动机燃料配给及其要求、电控发动机燃料配给及其要求 为了使燃油发动机正常运转，首先必须为其提供连续的、为了使燃油发动机正常运转，首先必须为其提供连续的、 特定数量的和具有特定混合比的燃料空气混合气，该过程称特定数量的和具有特定混合比的燃料空气混合气，该过程称 为燃料配给。为燃料配给。 3 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 燃

2、料配给过程的质量在很大程度上决定着发动机的性能及其燃料配给过程的质量在很大程度上决定着发动机的性能及其 发挥。电控燃油发动机燃料配给的功能是由燃料供给系统完成的。发挥。电控燃油发动机燃料配给的功能是由燃料供给系统完成的。 该系统由燃油供给和空气供给两个子系统组成。向发动机提供特该系统由燃油供给和空气供给两个子系统组成。向发动机提供特 定浓度和数量的可燃混合气，进入气缸内燃烧。燃烧过程化学反定浓度和数量的可燃混合气，进入气缸内燃烧。燃烧过程化学反 应式为：应式为： CaHb+xO2aCO2+b/2H20 (2-1)CaHb+xO2aCO2+b/2H20 (2-1) 进入发动机的可燃混合气中空气与

3、燃油质量之比称作空燃比，进入发动机的可燃混合气中空气与燃油质量之比称作空燃比， 其数值用其数值用A AF F值表示。理论上完全燃烧时相应的值表示。理论上完全燃烧时相应的A AF F值值( (约为约为 14147)7)称为理论空燃比。但实际运行过程中，由于受到发动机结称为理论空燃比。但实际运行过程中，由于受到发动机结 构与工况变化的影响，混合气空燃比的构与工况变化的影响，混合气空燃比的A AF F值通常大于或小于理值通常大于或小于理 论空燃比值。对电控燃油发动机燃料供给系统的基本要求是适时论空燃比值。对电控燃油发动机燃料供给系统的基本要求是适时 提供特定数量与提供特定数量与A AF F值的可燃混

4、合气。值的可燃混合气。 4 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 2 2、发动机功率调节方式、发动机功率调节方式 内燃发动机的功率取决于每个工作循环进入气缸内并完全燃烧内燃发动机的功率取决于每个工作循环进入气缸内并完全燃烧 的燃料数量。功率调节的方式有两种类型的燃料数量。功率调节的方式有两种类型 1)1)量调节式量调节式 所谓量调节式是指：可燃混合气是燃料与空气在进气系统中混所谓量调节式是指：可燃混合气是燃料与空气在进气系统中混 合而成的，每个工作循环进入气缸的混合气的浓度合而成的，每个工作循环进入气缸的混合气的浓度( (用用A AF F值值 表示表示) )和质量均是变化的，进入气缸内的燃料数

5、量由此而定。和质量均是变化的，进入气缸内的燃料数量由此而定。 2)2)质调节式质调节式 所谓质调节式是指：每个工作循环由进气系统进入气缸的气体所谓质调节式是指：每个工作循环由进气系统进入气缸的气体 数量基本不变，且仅为纯空气，其混合气形成是在缸内完成的。数量基本不变，且仅为纯空气，其混合气形成是在缸内完成的。 5 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 二、燃油发动机工作过程对可燃混合气的要求二、燃油发动机工作过程对可燃混合气的要求 可燃混合气成分空燃比对发动机动力性、经济性及排放性可燃混合气成分空燃比对发动机动力性、经济性及排放性 均有较大的影响，如图均有较大的影响，如图211211所示。所示

6、。 1 1、空燃比对发动机性能的影响、空燃比对发动机性能的影响 （1)1)空燃比对发动机动力性、经济性的影响空燃比对发动机动力性、经济性的影响 理论与实践均表明，当理论与实践均表明，当A AF F值约为值约为12.512.5时，燃烧速度最快，时，燃烧速度最快， 发动机所产生的功率与转矩最大，故发动机的动力性最好，所发动机所产生的功率与转矩最大，故发动机的动力性最好，所 以又称其为功率空燃比。以又称其为功率空燃比。 （2)2)空燃比对发动机排放性能的影响空燃比对发动机排放性能的影响 空燃比与发动机的转矩、油耗及有害排放物浓度的关系空燃比与发动机的转矩、油耗及有害排放物浓度的关系 6 汽车发动机电

7、控技术汽车发动机电控技术 图图211 空燃比与发动机的转矩、油耗及有害排放物浓度的关系空燃比与发动机的转矩、油耗及有害排放物浓度的关系 7 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 燃烧后排出的废气成分主要是燃烧后排出的废气成分主要是C0C02 2、H H2 20 0和和N N2 2，剩余的，剩余的O O2 2， 以及完全没被燃烧的以及完全没被燃烧的HCHC，燃烧不完全的，燃烧不完全的C0C0及高温条件下燃烧生及高温条件下燃烧生 成的成的NONOx x。其中。其中COCO、HCHC和和NONOx x是主要的有害成分。图是主要的有害成分。图211 211 b b）中所示为：）中所示为：COCO、HC

8、HC及及NONOx x三种有害成分的浓度随空燃比而变三种有害成分的浓度随空燃比而变 的规律，其中的规律，其中COCO和和HCHC以理论空燃比为界，随着混合气变浓以理论空燃比为界，随着混合气变浓( (空空 燃比变小燃比变小) )而逐渐上升，而在空燃比略大于理论空燃比的区域而逐渐上升，而在空燃比略大于理论空燃比的区域 内，内，COCO及及HCHC的浓度均比较低。但由于的浓度均比较低。但由于NONOx x是高温富氧的产物，是高温富氧的产物， 故在此范围内将出现最大值。故在此范围内将出现最大值。 显见，发动机的性能与空燃比有着密切的关系，其影响的显见，发动机的性能与空燃比有着密切的关系，其影响的 程度

9、和变化规律较为复杂。所以，如何精确控制混合气的空燃程度和变化规律较为复杂。所以，如何精确控制混合气的空燃 比成为提高发动机性能的关键问题。比成为提高发动机性能的关键问题。 8 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 2 2、发动机工况对混合气空燃比的要求、发动机工况对混合气空燃比的要求 （1)1)稳定工况对混合气的要求：稳定工况对混合气的要求： 发动机的稳定工况是指发动机已完全预热，进入正常运发动机的稳定工况是指发动机已完全预热，进入正常运 转，且在一定时间内转速和负荷没有突然变化的情况，又可转，且在一定时间内转速和负荷没有突然变化的情况，又可 分为怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷等几种。

10、分为怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷等几种。 (2)(2)怠速和小负荷工况：怠速和小负荷工况： 怠速工况发动机对外无功率输出且以最低稳定转速运转。怠速工况发动机对外无功率输出且以最低稳定转速运转。 怠速工况下混合气燃烧所做的功只用于克服发动机内部的阻怠速工况下混合气燃烧所做的功只用于克服发动机内部的阻 力，维持最低转速稳定运转。电控燃油机怠速转速一般为力，维持最低转速稳定运转。电控燃油机怠速转速一般为 5005001000r,1000r,minmin。 9 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图212 212 电控燃油机负荷变化时所需的混合气空燃比电控燃油机负荷变化时所需的混合气空燃

11、比 10 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (3)(3)中等负荷工况：中等负荷工况： 汽车发动机的大部分工作时间都处于中等负荷状态。此时，汽车发动机的大部分工作时间都处于中等负荷状态。此时， 节气门已有足够大的开度，上述影响因素已不复存在，因此可节气门已有足够大的开度，上述影响因素已不复存在，因此可 供给发动机较稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性。这种工供给发动机较稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性。这种工 况相当于图况相当于图212212中的中的BCBC段，段，A AF F值约为值约为16171617。 (4)(4)大负荷和全负荷工况：大负荷和全负荷工况： 大负荷工况节气门开度已超过大负

12、荷工况节气门开度已超过3 34 4，此时应随着节气门开，此时应随着节气门开 度的开大而逐渐地加浓混合气以满足发动机功率的要求，如图度的开大而逐渐地加浓混合气以满足发动机功率的要求，如图 212212中的中的CDCD段。段。 （5)5)过渡过渡( (非稳定非稳定) )工况对混合气的要求：工况对混合气的要求： 汽车运行中过渡工况主要包括冷起动、暖机、加速和减速汽车运行中过渡工况主要包括冷起动、暖机、加速和减速 等三种状况，其典型特征就是在一定时间内，转速和负荷处于等三种状况，其典型特征就是在一定时间内，转速和负荷处于 非稳定的工作状况。非稳定的工作状况。 11 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术

13、 三、电控发动机喷油正时控制三、电控发动机喷油正时控制 在采用间歇喷射方式的电控燃油喷射系统中，在采用间歇喷射方式的电控燃油喷射系统中，ECUECU必须控必须控 制喷油器喷油的开始时刻，这就是喷油正时控制。其控制目标制喷油器喷油的开始时刻，这就是喷油正时控制。其控制目标 一般是在进气行程开始前，喷油结束。一般是在进气行程开始前，喷油结束。 喷油器的喷油可分为同步喷油和异步喷油两种类型。喷油器的喷油可分为同步喷油和异步喷油两种类型。“同同 步步”是指根据发动机各缸工作循环，在既定的曲轴位置进行喷是指根据发动机各缸工作循环，在既定的曲轴位置进行喷 油，同步喷油有规律性。异步喷油与发动机的工作不同步

14、，无油，同步喷油有规律性。异步喷油与发动机的工作不同步，无 规律性，它是在同步喷油的基础上，为改善发动机的性能额外规律性，它是在同步喷油的基础上，为改善发动机的性能额外 增加的喷油，主要有起动异步喷油和加速异步喷油。增加的喷油，主要有起动异步喷油和加速异步喷油。 12 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 1 1同步喷油正时控制同步喷油正时控制 (1)(1)顺序喷射正时控制采用顺序喷射方式的电控燃油喷射系统，顺序喷射正时控制采用顺序喷射方式的电控燃油喷射系统， 各缸喷油器分别由各缸喷油器分别由ECUECU进行控制。图进行控制。图213213所示为所示为4 4缸发动机缸发动机 顺序喷射控制电路，

15、其特点是喷油器驱动回路数与气缸数目顺序喷射控制电路，其特点是喷油器驱动回路数与气缸数目 相等。相等。 在采用顺序喷射方式的发动机上，在采用顺序喷射方式的发动机上，ECUECU根据凸轮轴位置传根据凸轮轴位置传 感器信号感器信号(G(G信号信号) )、曲轴位置传感器信号、曲轴位置传感器信号(Ne(Ne信号信号) )和发动机的和发动机的 作功顺序，确定各缸工作位置。当确定某缸活塞运行至排气作功顺序，确定各缸工作位置。当确定某缸活塞运行至排气 行程上止点前某一位置时，行程上止点前某一位置时，ECUECU输出喷油控制信号，接通喷油输出喷油控制信号，接通喷油 器电磁线圈电路，该缸即开始喷油，喷油顺序与作功

16、顺序一器电磁线圈电路，该缸即开始喷油，喷油顺序与作功顺序一 致。图致。图214214所示为日本本田所示为日本本田4 4缸发动机的顺序喷射正时图。缸发动机的顺序喷射正时图。 13 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图213 213 顺序喷射控制电路顺序喷射控制电路 图图214 顺序喷射正时图顺序喷射正时图 14 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (2)(2)分组喷射正时控制分组喷射正时控制 分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2 24 4组，由组，由ECUECU 分组控制喷油器。图分组控制喷油器。图215215所示为所示为4 4缸发动机分组喷射控制电

17、缸发动机分组喷射控制电 路，喷油器分两组，路，喷油器分两组，ECUECU通过两个端子分别对各组喷油器进行通过两个端子分别对各组喷油器进行 控制。控制。 分组喷射喷油正时的控制是以各组最先进入作功行程的缸分组喷射喷油正时的控制是以各组最先进入作功行程的缸 为基准，在该缸排气行程上止点前某一位置，为基准，在该缸排气行程上止点前某一位置，ECUECU输出指令信输出指令信 号，接通该组喷油器电磁线圈电路，该组喷油器即开始喷油，号，接通该组喷油器电磁线圈电路，该组喷油器即开始喷油， 其喷油正时控制如图其喷油正时控制如图216216所示。所示。 15 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图215 21

18、5 分组喷射控制电路分组喷射控制电路 图图216 216 分组喷射正时图分组喷射正时图 16 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (3)(3)同时喷射正时控制同时喷射正时控制 这种喷射方式是所有各缸喷油器由这种喷射方式是所有各缸喷油器由ECUECU控制同时喷油和控制同时喷油和 停油，其缺点是由于各缸喷油时间不可能最佳，可能会导停油，其缺点是由于各缸喷油时间不可能最佳，可能会导 致各缸的混合气形成不一样。但这种喷射方式的喷射驱动致各缸的混合气形成不一样。但这种喷射方式的喷射驱动 回路通用性好，其电路结构与软件都比较简单，因此目前回路通用性好，其电路结构与软件都比较简单，因此目前 这种喷射方式还

19、占有一定地位。图这种喷射方式还占有一定地位。图217217所示为所示为4 4缸发动缸发动 机同时喷射控制电路。图机同时喷射控制电路。图218218为同时喷射正时波形图。为同时喷射正时波形图。 17 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图217 同时喷射控制电路同时喷射控制电路 图图218 同时喷射正时波形图同时喷射正时波形图 图图219 同时喷射正时图同时喷射正时图 18 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 2 2异步喷油正时控制异步喷油正时控制 (1)(1)起动时异步喷油正时控制起动时异步喷油正时控制 在部分电控燃油喷射系统中，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

20、机起动时，除同步喷油外，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。再增加一次异步喷油。 (2)(2)加速时异步喷油正时控制加速时异步喷油正时控制 发动机由怠速工况向汽车起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，象。为了改善起步加速性能，ECUECU根据节气门位置传感器根据节气门位置传感器 (TPS)(TPS)中怠速触点输送的怠速信号中怠速触点输送的怠速信号(IDI(IDI信号信号) )从接通到断开时，从接通到断开时， 增加一次固定量的喷油。增加

21、一次固定量的喷油。 19 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 四、喷油量控制四、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。的混合气浓度，以提高发动机的经济性和降低排放污染。 当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油量的多少就取决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。在燃油机电控燃油喷射系统中，喷油量的控于喷油时间。在燃油机电控燃油喷射系统中，喷油量的控 制是

22、通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。 喷油量控制喷油量控制 可分为同步喷油量控制和异步喷油量控制。同步喷油量控可分为同步喷油量控制和异步喷油量控制。同步喷油量控 制又分为发动机起动时的喷油量控制和发动机起动后的喷制又分为发动机起动时的喷油量控制和发动机起动后的喷 油量控制，二者的控制模式有所不同。油量控制，二者的控制模式有所不同。 20 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 1 1起动时的同步喷油量控制起动时的同步喷油量控制 在发动机起动时，由于转速波动大，无论是在发动机起动时，由于转速波动大，无论是D D型电控燃油型电控燃油 喷射系统中的绝对压力传感器

23、，还是喷射系统中的绝对压力传感器，还是L L型电控燃油喷射系统中型电控燃油喷射系统中 的空气流量计，都不能精确地确定进气量，也就无法确定合的空气流量计，都不能精确地确定进气量，也就无法确定合 适的基本喷油时间，所以发动机起动时的同步喷油量控制与适的基本喷油时间，所以发动机起动时的同步喷油量控制与 起动后的控制不同。发动机起动时，起动后的控制不同。发动机起动时，ECUECU根据冷却液的温度，根据冷却液的温度， 由内存的冷却液温度由内存的冷却液温度喷油时间曲线来确定基本喷油时间，喷油时间曲线来确定基本喷油时间， 如图如图21102110所示，然后再根据进气温度和蓄电池电压进行所示，然后再根据进气温

24、度和蓄电池电压进行 修正，得到起动时的喷油持续时间。修正，得到起动时的喷油持续时间。 21 图图2110 2110 起动时的基本喷油时间起动时的基本喷油时间 图图2111 2111 喷油时间确定喷油时间确定 在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于 STA(STA(起动起动) )档时，喷油时间的确定如图档时，喷油时间的确定如图21112111所示。所示。 22 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 电压修正是因为喷油器的实际喷油时刻比电压修正是因为喷油器的实际喷油时刻比ECUECU发出喷油指发出喷油指 令的时刻晚，即存在一段滞后时间令的时刻晚，即存在一段

25、滞后时间( (图图2112)2112)，使喷油器喷，使喷油器喷 油的实际时间比油的实际时间比ECUECU确定出的喷油时间短，导致喷油量不足，确定出的喷油时间短，导致喷油量不足， 使实际空燃比高于发动机要求的空燃比。蓄电池电压越低，滞使实际空燃比高于发动机要求的空燃比。蓄电池电压越低，滞 后时间越长。因此，后时间越长。因此，ECUECU需根据蓄电池电压适当延长喷油时间，需根据蓄电池电压适当延长喷油时间， 以提高喷油量控制的精度。以提高喷油量控制的精度。 图图2112 喷油滞后时间喷油滞后时间 图图2113 三元三元MAP图图 23 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 2 2起动后的同步喷油量控

26、制起动后的同步喷油量控制 发动机起动后转速超过预定值时，发动机起动后转速超过预定值时，ECUECU确定的喷油持续时间确定的喷油持续时间 为为 喷油持续时间喷油持续时间= =基本喷油持续时间基本喷油持续时间喷油修正系数喷油修正系数+ +电压修正电压修正 值式中喷油修正系数是各种修正系数的总和。值式中喷油修正系数是各种修正系数的总和。 在在D D型电控燃油喷射系统中，型电控燃油喷射系统中，ECUECU根据发动机转速信号根据发动机转速信号(Ne)(Ne) 和进气管绝对压力信号和进气管绝对压力信号(PIM)(PIM)，由内存的基本喷油时间三维图，由内存的基本喷油时间三维图 ( (三元三元MAPMAP图

27、图) )确定基本喷油时间，如图确定基本喷油时间，如图21132113所示。所示。 L L型电控燃油喷射系统中，型电控燃油喷射系统中，ECUECU则根据发动机转速信号则根据发动机转速信号(Ne)(Ne) 和空气流量计信号和空气流量计信号(Vs(Vs信号信号) )确定基本喷油时间。这个基本喷油确定基本喷油时间。这个基本喷油 时间是实现既定空燃比时间是实现既定空燃比( (理论空燃比理论空燃比14147 7：1)1)的喷射时间。的喷射时间。 24 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (1)(1)起动后加浓修正起动后加浓修正 发动机完成起动后，点火开关由发动机完成起动后，点火开关由“STA”(STA”

28、(起动起动) )位置转到位置转到 “ON”(ON”(点火点火) )位置，或发动机转速已达到或超过预定值，为使位置，或发动机转速已达到或超过预定值，为使 发动机保持稳定运转，发动机保持稳定运转，ECUECU根据冷却液温度确定喷油时间的初根据冷却液温度确定喷油时间的初 始修正值，然后以一固定速度下降，逐步达到正常。始修正值，然后以一固定速度下降，逐步达到正常。 (2)(2)暖机加浓修正暖机加浓修正 发动机温度较低时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进人发动机温度较低时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进人 最佳工作状态，必须供给较浓的混合气。最佳工作状态，必须供给较浓的混合气。 发动机起动后，在达到正常工

29、作温度之前，发动机起动后，在达到正常工作温度之前，ECUECU根据冷却液温根据冷却液温 度信号度信号(THW(THW信号信号) )对喷油时间进行修正，修正系数的确定如图对喷油时间进行修正，修正系数的确定如图 21142114所示。所示。 25 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图2114 2114 暖机加浓修正系数暖机加浓修正系数 图图2115 2115 进气温度修正系数进气温度修正系数 26 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (3)(3)进气温度修正进气温度修正 发动机进气温度影响进气密度，发动机进气温度影响进气密度，ECUECU根根 据进气温度传感器提供的进气温度信号据进气温度传

30、感器提供的进气温度信号(THA(THA信号信号) )，对喷油，对喷油 时间进行修正。通常以时间进行修正。通常以2020为进气温度信息的标准温度，为进气温度信息的标准温度， 低于低于2020时空气密度大，时空气密度大，ECUECU适当增加喷油时间，使混合气适当增加喷油时间，使混合气 不致过稀；进气温度高于不致过稀；进气温度高于2020时，空气密度减小，适当减时，空气密度减小，适当减 少喷油时间，以防混合气偏浓。进气温度修正系数的确定少喷油时间，以防混合气偏浓。进气温度修正系数的确定 如图如图21152115所示，增加或减少的最大修正量约为所示，增加或减少的最大修正量约为1010。 (4)(4)大

31、负荷工况喷油量修正大负荷工况喷油量修正 发动机在大负荷工况下运转时，发动机在大负荷工况下运转时， 要求使用较浓的功率混合气以获得大功率，要求使用较浓的功率混合气以获得大功率，ECUECU根据发动机根据发动机 负荷修正喷油时间。负荷修正喷油时间。 27 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (5)(5)过渡工况喷油量修正过渡工况喷油量修正 发动机在过渡工况发动机在过渡工况( (加速或减速加速或减速) ) 下运行时，为获得良好的动力性、经济性和响应性，需要下运行时，为获得良好的动力性、经济性和响应性，需要 适当修正喷油时间。适当修正喷油时间。ECUECU主要根据主要根据PIMPIM信号或信号或Vs

32、Vs信号、信号、NeNe信信 号、号、SPDSPD信号信号( (车速信号车速信号) )、VTAVTA信号、信号、NSWNSW信号信号( (空档起动开空档起动开 关信号关信号) )判断过渡工况，对喷油时间进行修正。判断过渡工况，对喷油时间进行修正。 (6)(6)怠速稳定性修正怠速稳定性修正( (只用于只用于D D系统系统) ) 在在D D型电控燃油喷射系型电控燃油喷射系 统中，决定基本喷油时间的进气管绝对压力的变化，在过统中，决定基本喷油时间的进气管绝对压力的变化，在过 渡工况时，相对于发动机转速的变化将产生滞后。节气门渡工况时，相对于发动机转速的变化将产生滞后。节气门 之后进气管容积越大，怠速

33、时发动机转速越低，这种滞后之后进气管容积越大，怠速时发动机转速越低，这种滞后 时间越长。时间越长。 28 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 为了提高发动机怠速运转的稳定性，为了提高发动机怠速运转的稳定性，ECUECU根据根据PIMPIM信号和信号和NeNe信信 号对喷油量进行修正。随进气管绝对压力增大或怠速转速降低，号对喷油量进行修正。随进气管绝对压力增大或怠速转速降低， 适当增加喷油时间；随进气管绝对压力减少或怠速转速增高，适适当增加喷油时间；随进气管绝对压力减少或怠速转速增高，适 当减少喷油时间。怠速稳定修正系数如图当减少喷油时间。怠速稳定修正系数如图21162116所示。所示。 图图

34、2116 2116 怠速稳定修正系数怠速稳定修正系数 Kp KnKp Kn怠速稳定修正系数怠速稳定修正系数 PP压力变化压力变化 nn怠速转速变化怠速转速变化 29 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 3 3异步喷油量控制异步喷油量控制 发动机起动或加速时的异步喷油量一般是固定的，发动机起动或加速时的异步喷油量一般是固定的， 即各缸喷油器以一个固定的喷油持续时间，同时向各缸即各缸喷油器以一个固定的喷油持续时间，同时向各缸 增加一次喷油。增加一次喷油。 当发动机工况和喷油器结构确定后，每循环喷油量当发动机工况和喷油器结构确定后，每循环喷油量 取决于由取决于由ECUECU控制的喷油器工作控制的喷

35、油器工作( (喷射喷射) )持续时间。由于持续时间。由于 ECUECU发出的控制喷油持续时间的指令是脉冲型信号，该脉发出的控制喷油持续时间的指令是脉冲型信号，该脉 冲的宽度冲的宽度( (简称简称“喷射脉宽喷射脉宽”) )就决定了喷油持续时间。就决定了喷油持续时间。 即：喷油量控制实质上是根据特定状况下所设定的目标，即：喷油量控制实质上是根据特定状况下所设定的目标， 对其喷油持续时间对其喷油持续时间( (喷射脉宽喷射脉宽) )实施控制，确保发动机可实施控制，确保发动机可 燃混合气处于最佳燃混合气处于最佳A/FA/F值燃烧状况。值燃烧状况。 30 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图2117

36、 喷油持续时间的控制喷油持续时间的控制 如图如图21172117所示，发动机喷油量控制主要分为两大类：一类是发动机正常工作状况下的喷油所示，发动机喷油量控制主要分为两大类：一类是发动机正常工作状况下的喷油 量控制，它是主要依据发动机吸入的空气质量及转速计算得出的；另一类发动机起动时喷油量的控量控制，它是主要依据发动机吸入的空气质量及转速计算得出的；另一类发动机起动时喷油量的控 制，该类型实质上是特殊非稳定工况下的喷油量控制，制，该类型实质上是特殊非稳定工况下的喷油量控制， 31 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 五、燃油停供控制五、燃油停供控制 1 1、减速断油控制、减速断油控制 汽车行驶

37、中，驾驶员快收加速踏板使汽车减速时，汽车行驶中，驾驶员快收加速踏板使汽车减速时，ECUECU将将 会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低碳氢化合物及会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低碳氢化合物及 一氧化碳的排放量。当发动机转速降至设定转速时又恢复正一氧化碳的排放量。当发动机转速降至设定转速时又恢复正 常喷油。常喷油。 2 2、限速断油控制、限速断油控制 发动机加速时，发动机转速超过安全转速或汽车车速超发动机加速时，发动机转速超过安全转速或汽车车速超 过设定的最高车速时，过设定的最高车速时，ECUECU将切断燃油喷射控制电路，停止喷将切断燃油喷射控制电路，停止喷 油，防止超速。油，防止超

38、速。 32 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 六、燃油泵控制六、燃油泵控制 当点火开关打开或发动机熄火后，电控燃油喷射系统中的当点火开关打开或发动机熄火后，电控燃油喷射系统中的 燃油泵一般预先或延迟工作燃油泵一般预先或延迟工作2 23s3s，以保证燃油系统必须的油，以保证燃油系统必须的油 压。在发动机起动过程和运转过程中，燃油泵应保持正常工作。压。在发动机起动过程和运转过程中，燃油泵应保持正常工作。 打开点火开关但不起动发动机，或关闭点火开关后，应适时切打开点火开关但不起动发动机，或关闭点火开关后，应适时切 断燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。断燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。 部分电控

39、燃油喷射系统中装用的电动燃油泵有高、低两个部分电控燃油喷射系统中装用的电动燃油泵有高、低两个 转速档，发动机工作时，电控燃油喷射系统根据发动机的转速转速档，发动机工作时，电控燃油喷射系统根据发动机的转速 和负荷来控制燃油泵以高速或低速运转。发动机高速、大负荷和负荷来控制燃油泵以高速或低速运转。发动机高速、大负荷 工况下耗油较多时，燃油泵以高速运转；发动机在低速、中小工况下耗油较多时，燃油泵以高速运转；发动机在低速、中小 负荷工况工作时，使燃油泵以低速运转，以减少不必要的燃油负荷工况工作时，使燃油泵以低速运转，以减少不必要的燃油 泵磨损和电能消耗。泵磨损和电能消耗。 33 汽车发动机电控技术汽车

40、发动机电控技术 复习与思考题：复习与思考题： 1 1、电控发动机燃料配给及其要求是什么？、电控发动机燃料配给及其要求是什么？ 2 2、电控发动机功率调节的方式有哪两种类型？是如何实现的？、电控发动机功率调节的方式有哪两种类型？是如何实现的？ 3 3、发动机有几种工况？对混合气空燃比的具体要求是什么？、发动机有几种工况？对混合气空燃比的具体要求是什么？ 4 4、什么是同步喷油？什么是异步喷油？、什么是同步喷油？什么是异步喷油？ 5 5、请你画出顺序喷射正时电路和顺序喷射正时图。、请你画出顺序喷射正时电路和顺序喷射正时图。 6 6、请你画出同时喷射正时电路和同时喷射正时图。、请你画出同时喷射正时电

41、路和同时喷射正时图。 7 7、电控燃油喷射系统中的电动燃油泵是如何控制的？、电控燃油喷射系统中的电动燃油泵是如何控制的？ 8 8、喷油量控制的目的是什么？、喷油量控制的目的是什么？ 34 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 项目二项目二 空气供给系统空气供给系统 由于汽车制造厂家与车型的不同，电子控制燃油由于汽车制造厂家与车型的不同，电子控制燃油 喷射系统的简称也略有不同喷射系统的简称也略有不同( (如如EFI TCCSEFI TCCS和和ECCSECCS等，等， 本书采用简称本书采用简称EFI)EFI)，但其功能基本相同。如图，但其功能基本相同。如图2222 1 1所示，通常由空气供给系统

42、、燃油供给系统和控制所示，通常由空气供给系统、燃油供给系统和控制 系统系统(ECU)(ECU)三个子系统组成。三个子系统组成。 一、空气供给系统的基本功用一、空气供给系统的基本功用 空气供给系统的功能是计量和控制发动机燃烧时空气供给系统的功能是计量和控制发动机燃烧时 所必需的空气量，如图所必需的空气量，如图222222所示。进气过程为：所示。进气过程为： 空气在进气系统负压的作用下，经滤清器过滤后，再空气在进气系统负压的作用下，经滤清器过滤后，再 经节气门体流到稳压室后再进入进气总管，经分配至经节气门体流到稳压室后再进入进气总管，经分配至 进气歧管，在此与喷油器喷出的燃油混合成混合气后，进气歧

43、管，在此与喷油器喷出的燃油混合成混合气后， 最后进入气缸内燃烧。最后进入气缸内燃烧。 35 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图221 皇冠皇冠2JZ-GE发动机控制系统示意图发动机控制系统示意图 36 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 二、空气供给系统组成与类型二、空气供给系统组成与类型 进气系统的主要组成部件有空气滤清器、空气滤清器通进气系统的主要组成部件有空气滤清器、空气滤清器通 气软管、空气流量计、节气门体、怠速空气控制阀、进气歧气软管、空气流量计、节气门体、怠速空气控制阀、进气歧 管以及进气压力传感器。根据空气供给系统空气计量方式的管以及进气压力传感器。根据空气供给系统空气

44、计量方式的 不同，不同，EFIEFI系统可以分为系统可以分为: : 1 1L L型型EFIEFI系统系统: :通过空气流量计检测，计量进气质量（个别通过空气流量计检测，计量进气质量（个别 车型还装有进气歧管绝对压力传感器，如上海通用车型还装有进气歧管绝对压力传感器，如上海通用3.0V63.0V6发发 动机两种传感器共存，计量更加精确）。动机两种传感器共存，计量更加精确）。 2 2D D型型EFIEFI系统系统: :通过进气歧管绝对压力传感器检测，计量进通过进气歧管绝对压力传感器检测，计量进 气质量。气质量。D D型与型与L L型电控发动机的主要区别就是使用空气流量型电控发动机的主要区别就是使用

45、空气流量 计的类型和安装位置不同。计的类型和安装位置不同。 37 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图222 空气供给系统空气供给系统 a）空气供给系统框图）空气供给系统框图 b）空气供给系统简图）空气供给系统简图 38 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 三、进气温度传感器三、进气温度传感器(IAT)(IAT) 1 1进气温度传感器的外形进气温度传感器的外形 进气温度传感器的外形如图进气温度传感器的外形如图223223；224224所示。所示。 图图 223 进气温度传感器的外形（进气温度传感器的外形（1） 224 进气温度传感器的外形（进气温度传感器的外形（2 39 汽车发动机电控

46、技术汽车发动机电控技术 2 2进气温度传感器的结构与作用进气温度传感器的结构与作用 进气温度传感器的内部结构是一个负温度系数的热敏进气温度传感器的内部结构是一个负温度系数的热敏 电阻。电阻。D D型型EFIEFI系统中，进气温度传感器安装在空气滤清器系统中，进气温度传感器安装在空气滤清器 的壳体内或进气总管内。的壳体内或进气总管内。L L型型EFIEFI系统则安装在空气流量计系统则安装在空气流量计 内，或独立安装在进气总管上。进气温度传感器把所测得内，或独立安装在进气总管上。进气温度传感器把所测得 的进气温度变成电信号，输送给的进气温度变成电信号，输送给ECUECU，ECUECU将该信号计算后

47、将该信号计算后 控制喷油器进行额外喷油。当气温低于控制喷油器进行额外喷油。当气温低于4040时，额外喷油时，额外喷油 量较多；当气温高于量较多；当气温高于4040时，则额外喷油量较少。时，则额外喷油量较少。 40 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 3 3进气温度传感器的控制电路进气温度传感器的控制电路 进气温度传感器共有两条导线，其中一条是搭铁，另外进气温度传感器共有两条导线，其中一条是搭铁，另外 一条是电源同时也是信号。进气温度传感器控制电路如图一条是电源同时也是信号。进气温度传感器控制电路如图 225225所示。所示。 图图225 进气温度传感器的控制电路进气温度传感器的控制电路 a）

48、进气温度传感器剖视图）进气温度传感器剖视图 b）进气温度传感器与）进气温度传感器与ECU的连接电路的连接电路 1导线导线 2空气流量计壳体空气流量计壳体 3热敏电阻热敏电阻 4进气温度传感器进气温度传感器 41 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 四、空气流量计（四、空气流量计（MAFSMAFS） 空气流量计用来测量进入汽缸内空气量的多少，然后，空气流量计用来测量进入汽缸内空气量的多少，然后， 将进气量信号转换成电气信号输入将进气量信号转换成电气信号输入ECUECU，从而由电控单元计，从而由电控单元计 算出喷油量，控制喷油器向节气门室算出喷油量，控制喷油器向节气门室( (进气管进气管) )喷

49、人与进气量喷人与进气量 成最佳比例的燃油。空气流量计的分类如图成最佳比例的燃油。空气流量计的分类如图226226所示。所示。 226 空气流量计的分类空气流量计的分类 42 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 1 1翼片式空气流量计翼片式空气流量计 翼片式空气流量计的电位计部分如图翼片式空气流量计的电位计部分如图2-2-82-2-8所示。随所示。随 着进气量的增加，翼片的开起角度也增大，传感器的输着进气量的增加，翼片的开起角度也增大，传感器的输 出电压则随之减小；反之输出电压增加。通常情况下，出电压则随之减小；反之输出电压增加。通常情况下， 传感器的输出电压应从怠速时的大约传感器的输出电压应

50、从怠速时的大约4.5V4.5V到最大负荷时到最大负荷时 的的0.5V0.5V，并且在翼片开度增大的过程中，传感器的信号，并且在翼片开度增大的过程中，传感器的信号 输出电压应连续变化。发动机控制模块是利用这个连续输出电压应连续变化。发动机控制模块是利用这个连续 变化的电压信号来准确计算进气量的。变化的电压信号来准确计算进气量的。 43 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 228 228 翼板式空气流量计原理图翼板式空气流量计原理图 44 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 2 2卡门漩涡式空气流量传感器卡门漩涡式空气流量传感器(MAF)(MAF) 根据传感器输出信号的形成原理，卡门漩涡式空气

51、根据传感器输出信号的形成原理，卡门漩涡式空气 流量传感器可以分为光电式和超声波式两种。光电式卡流量传感器可以分为光电式和超声波式两种。光电式卡 门漩涡空气流量计也叫光学涡流流量计，其主要应用在门漩涡空气流量计也叫光学涡流流量计，其主要应用在 19951995年以前的凌志年以前的凌志LS400LS400等车型上，在等车型上，在19951995年以后，凌年以后，凌 志志LS400LS400把其更换成了热线式空气流量计。把其更换成了热线式空气流量计。 (1)(1)光电式卡门漩涡空气流量计光电式卡门漩涡空气流量计 (2)(2)超声波式卡门漩涡空气流量计超声波式卡门漩涡空气流量计 45 汽车发动机电控技

52、术汽车发动机电控技术 图图2211 光电式空气流量计工作原理图光电式空气流量计工作原理图1 图图2212 光电式空气流量计工作原理图光电式空气流量计工作原理图2 46 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图2213 超声波式空气流量计的原理超声波式空气流量计的原理 图图2214 超声波式空气流量计脉冲信号超声波式空气流量计脉冲信号 47 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 3 3热式空气流量计热式空气流量计 (1)(1)元件识别元件识别 热线式空气流量计外形如图热线式空气流量计外形如图22152215和图和图22162216所示。所示。 图图 2215 热线式空气流量计外形热线式空气流量

53、计外形1 图图 2216 热线式空气流量计外形热线式空气流量计外形2 48 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (2)(2)类型类型 热线式流量计分为主流测量式、旁通测量式以及热膜式空热线式流量计分为主流测量式、旁通测量式以及热膜式空 气流量计。分类介绍如图气流量计。分类介绍如图22172217所示。所示。 图图2217 2217 热线式流量计分类图热线式流量计分类图 49 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (4)(4)工作原理工作原理 热线式空气流量计长期使用后，会在热线上积累杂质。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为了

54、消除使用中电热线上附着的胶质积炭对测量精度的影 响，在流量计上采用烧净措施解决这个问题。每当发动机响，在流量计上采用烧净措施解决这个问题。每当发动机 熄火时熄火时( (或起动时或起动时) )，ECUECU自动接通空气流量计壳体内的电自动接通空气流量计壳体内的电 子电路，加热热线，使其温度在子电路，加热热线，使其温度在1s1s内升高内升高10001000。由于烧。由于烧 净温度必须非常精确，因此，在发动机熄火净温度必须非常精确，因此，在发动机熄火4s4s后，该电路后，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，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、

55、海拔高度等影响考虑在内，因此，可以它已把空气密度、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。得到非常精确的空气流量信号。 50 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图2221 热线式空气流量计电路热线式空气流量计电路 图图2222 热线式空气流量计原理图热线式空气流量计原理图 热线式空气流量计一般为三线，包括电源、信号和搭铁。热线热线式空气流量计一般为三线，包括电源、信号和搭铁。热线 式流量计电路如图式流量计电路如图2-2-212-2-21所示。如图所示。如图2-2-222-2-22所示热线式流量计中设所示热线式流量计中设 置加热电路对热线进行加热，并保持一定温度，一

56、般比外界气温高置加热电路对热线进行加热，并保持一定温度，一般比外界气温高 出出100100200200。当空气进入进气管时，带走热线上的热量，并且进。当空气进入进气管时，带走热线上的热量，并且进 气量越大，带走的热量就越多，这样加热恒温电路就要根据带走的气量越大，带走的热量就越多，这样加热恒温电路就要根据带走的 热量及时加热，使热线能够保持恒温，这就需要不断调节加热电流，热量及时加热，使热线能够保持恒温，这就需要不断调节加热电流， 同时把加热电流成比例地转化成电压信号，发送给同时把加热电流成比例地转化成电压信号，发送给ECUECU。 51 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 五、进气压力传感

57、器（五、进气压力传感器（MAPSMAPS） 1 1、元件作用、元件作用 检测进气歧管的真空度，并将压力信号转变成电子信号检测进气歧管的真空度，并将压力信号转变成电子信号 输送给发动机控制输送给发动机控制ECUECU，作为控制喷油脉冲宽度和点火正时的，作为控制喷油脉冲宽度和点火正时的 主要参考信号。主要参考信号。 2 2、结构与原理、结构与原理 (1)(1)压敏电阻器式压敏电阻器式 其结构如图其结构如图22232223所示，压敏电阻器式进气压力传感器由所示，压敏电阻器式进气压力传感器由 压力转换元件即压敏电阻器、集成电路、滤清器等元件组成，压力转换元件即压敏电阻器、集成电路、滤清器等元件组成，

58、当进气压力发生变化时，进气压力同时通过滤清器作用在压当进气压力发生变化时，进气压力同时通过滤清器作用在压 敏电阻器上，压敏电阻器的阻值发生变化，电压同时发生变敏电阻器上，压敏电阻器的阻值发生变化，电压同时发生变 化，该变化的电压就作为传感器的输出信号。其工作原理如化，该变化的电压就作为传感器的输出信号。其工作原理如 图图22242224所示。所示。 52 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 (2)(2)膜盒传动式。膜盒传动式。 膜盒传动式进气压力传感器中有一个金属膜盒，该膜盒膜盒传动式进气压力传感器中有一个金属膜盒，该膜盒 与外界大气相通，与膜盒连在一起的滑片可以在线圈绕组中与外界大气相通，

59、与膜盒连在一起的滑片可以在线圈绕组中 滑动。当进气歧管的压力发生变化时，膜盒膨胀，滑片在线滑动。当进气歧管的压力发生变化时，膜盒膨胀，滑片在线 圈中位置发生变化，从而影响线圈周围的磁场，这样便把膜圈中位置发生变化，从而影响线圈周围的磁场，这样便把膜 盒的机械运动转化为电信号，盒的机械运动转化为电信号，ECUECU根据该电信号即可测算出进根据该电信号即可测算出进 气的压力。气的压力。 图图2223 压敏电阻器式进气压力传感器压敏电阻器式进气压力传感器 53 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 图图2224 压敏电阻器式进气压力传感器工作原理压敏电阻器式进气压力传感器工作原理 进气压力传感器检测

60、方法有以下两种：进气压力传感器检测方法有以下两种： 检测方法一：利用手动真空泵模拟进气歧管压力的变化，检测方法一：利用手动真空泵模拟进气歧管压力的变化， 测试在不同真空度时传感器的输出电压，观察电压是否满足参测试在不同真空度时传感器的输出电压，观察电压是否满足参 数要求。数要求。 检测方法二：利用汽车专用示波器进行动态测试，在不同检测方法二：利用汽车专用示波器进行动态测试，在不同 发动机转速和负荷条件下，测量传感器的输出电压，观察传感发动机转速和负荷条件下，测量传感器的输出电压，观察传感 器的信号波形是否满足要求。器的信号波形是否满足要求。 54 汽车发动机电控技术汽车发动机电控技术 六、节气