电控汽油喷射

1、第三章第三章 电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统3-1 汽车发动机电控的特点及分类汽车发动机电控的特点及分类一、电控汽油喷射的特点一、电控汽油喷射的特点相对化油器有如下特点：相对化油器有如下特点：1）提高发动机的设计自由度。）提高发动机的设计自由度。 空气系、燃料系、控制系空气系、燃料系、控制系机能相互独立，所以机能相互独立，所以安装性好；安装性好； 进气系统：进气系统：可设计成动力性，充分利用波动效可设计成动力性，充分利用波动效应提高充气效率；应提高充气效率； 进气阻力小，无节流损失进气阻力小，无节流损失。 2）空燃比的控制精度高。是最大的特点。体现在：）空燃比的控制精度高。是最大的特点。体现

2、在： 多点喷射，各缸独立，各缸分配均匀性高；多点喷射，各缸独立，各缸分配均匀性高； 氧传感器反馈控制氧传感器反馈控制+学习控制，提高学习控制，提高A/F控制精度控制精度 随大气环境变化，可修正空燃比；随大气环境变化，可修正空燃比； 加减速等过渡工况响应性好；加减速等过渡工况响应性好； 起动、暖车性能好。起动、暖车性能好。3）提高经济性。体现在：）提高经济性。体现在： 根据各工况只供给所需量，不供给多余的量；根据各工况只供给所需量，不供给多余的量； 可形成稀薄燃烧过程。可形成稀薄燃烧过程。2 2电控汽油喷射的分类电控汽油喷射的分类汽油机的电控内容：电控汽油喷射（汽油机的电控内容：电控汽油喷射（E

3、FIEFI）；）； 点火控制，爆震控制；点火控制，爆震控制； 怠速控制；怠速控制；EGREGR控制；控制； 故障自诊断等。故障自诊断等。电控汽油喷射分类方法：电控汽油喷射分类方法：1 1）按空气流量测量方式分为：按空气流量测量方式分为： 质量流量方式质量流量方式：空气流量计直接侧空气流量；：空气流量计直接侧空气流量； 速度速度- -密度方式密度方式：用转速、进气压力推算进气量；：用转速、进气压力推算进气量； 节气门节气门- -速度方式速度方式：AccAcc开度、转速推算进气量。开度、转速推算进气量。质量流量式分为：热线质量流量式分为：热线( (膜膜) )式、板式、卡门涡式式、板式、卡门涡式早期

4、的电控汽油喷射系统：早期的电控汽油喷射系统：D-JD-J型型油箱滤清器燃油泵喷油器分电器控制单元蓄电池起动开关水温传感器空气阀进气温度传感器冷起动喷油器调压器节气门开关压力传感器冷却水图1-2 D-Jetronic系统L-J型：型：ECU蓄电池起动开关水温传感器起动喷射定时开关节气门开关分电器喷油器冷起动喷油器调压器燃料滤清器燃油泵空气阀空气流量计图 1-3 L-Jetronic系统K-Jetronic:图 1-4 K-Jetronic系统喷油器冷起动喷油器空气计量板燃料计量孔柱塞定压差阀压力调节器缓冲控制装置空气流量计燃油泵油 箱蓄压器空气空气阀冷起动喷射定时开关KE(机械电子控制机械电子控

5、制)表表3-1 3-1 不同喷射方式的性能比较不同喷射方式的性能比较基基 本本 性性 能能其其 他他 特特 性性功率功率空燃比空燃比精度精度响应响应性性EGR的影响的影响特性恶化特性恶化可靠性可靠性高地高地修正修正对增压对增压的影响的影响O2传感器传感器的必要性的必要性安装性安装性成本成本卡门涡式卡门涡式较好较好好好较好较好好好好好一般一般较好较好较好较好一般一般一般一般板式板式一般一般好好一般一般好好一般一般一般一般较好较好较好较好一般一般一般一般热线式热线式较好较好好好较好较好好好较好较好较好较好较好较好较好较好较好较好一般一般节气门速度式节气门速度式 好好一般一般较好较好一般一般一般一般

6、一般一般一般一般差差好好好好速度密度式速度密度式好好一般一般较好较好一般一般好好较好较好较好较好差差好好较好较好性性 能能类类 型型2）按喷射方式分类）按喷射方式分类 按喷射位置分为：缸内喷射按喷射位置分为：缸内喷射 进气管内喷射：进气管内喷射： SPI 单点喷射单点喷射 MPI 多点喷射多点喷射 按喷射时期分为：按喷射时期分为： 连续喷射：连续喷射： 间歇喷射：同期喷射间歇喷射：同期喷射非同期喷射：在起动、怠速等工况，非同期喷射：在起动、怠速等工况，同一频率喷射以提高响应性。同一频率喷射以提高响应性。独立喷射独立喷射 同时喷射同时喷射 分组喷射分组喷射连续喷射连续喷射：连续地供给燃料的喷射方

7、式。：连续地供给燃料的喷射方式。 主要用于质量流量式进气管喷射方式。主要用于质量流量式进气管喷射方式。 特点：特点：将空气流量的变化，转换成机械式位移变化；将空气流量的变化，转换成机械式位移变化； 在油路中设置计量孔前后压差一定；在油路中设置计量孔前后压差一定；对应位移变化改变计量孔面积，调节供油量；对应位移变化改变计量孔面积，调节供油量；达到控制空燃比的目的。达到控制空燃比的目的。独立喷射独立喷射：将每次燃烧所需要的燃料量，在各缸：将每次燃烧所需要的燃料量，在各缸最适合的最适合的喷射时期进行喷射。所以，可扩大稀薄燃烧的喷射时期进行喷射。所以，可扩大稀薄燃烧的空燃比界限，提高经济性。空燃比界限

8、，提高经济性。 但各缸独立，所以，需要气缸判别信号和与但各缸独立，所以，需要气缸判别信号和与气气 缸相同数目的喷油器驱动电路。缸相同数目的喷油器驱动电路。同时喷射同时喷射：每工作循环，所有喷油器分：每工作循环，所有喷油器分4 4次（对次（对4 4缸机）同时喷射的方式。只限于进气管喷射方缸机）同时喷射的方式。只限于进气管喷射方式。式。 不需要气缸判别信号，且喷油器驱动电路可不需要气缸判别信号，且喷油器驱动电路可共用。所以结构简单。但油耗、共用。所以结构简单。但油耗、HCHC排放高排放高分组喷射分组喷射：按燃烧顺序分组喷射，：按燃烧顺序分组喷射，2 2组喷射：组喷射：2 2缸缸同时喷射。同时喷射。

9、 3）按喷射压力分为：）按喷射压力分为： 高压喷射：相对进气管压力高压喷射：相对进气管压力200kPa 低压喷射：相对进气管压力低压喷射：相对进气管压力540kPa540kPa时开而卸油。时开而卸油。 作用：当泵出口堵塞时，防止油管破损而漏油作用：当泵出口堵塞时，防止油管破损而漏油泵部直流电机部安全阀单向阀出口泵室叶轮泵盖入口涡流式燃油泵涡流式燃油泵残压（单向）阀残压（单向）阀与安全与安全阀对置的单向阀；阀对置的单向阀；作用：保持残压，作用：保持残压，以免发生汽阻，以免发生汽阻，保证高温起动性保证高温起动性 当发动机停机时，油泵停止供油，单向阀迅速关当发动机停机时，油泵停止供油，单向阀迅速关闭

10、，以保持残压；闭，以保持残压；因，当温度升高时易产生汽阻现象，导致油路堵因，当温度升高时易产生汽阻现象，导致油路堵塞不能正常供油，影响发动机高温再起动性。塞不能正常供油，影响发动机高温再起动性。 泵油原理泵油原理：直流：直流电机带动叶轮旋转电机带动叶轮旋转动能转换为压力动能转换为压力能能叶轮外围叶轮外围叶槽叶槽部前后产生压差部前后产生压差通过多个叶片不断通过多个叶片不断地将油甩向外围而地将油甩向外围而升压。升压。叶轮叶轮叶轮槽叶轮槽泵壳泵壳吸入吸入吐出吐出泵油原理特点：特点：转子（叶轮）和泵壳之间非接触转子（叶轮）和泵壳之间非接触以噪声低、以噪声低、振动小、摩擦损失小。所以，可靠性好；振动小、

11、摩擦损失小。所以，可靠性好；无容积变化无容积变化所以，泵油脉动小，不需要衰减所以，泵油脉动小，不需要衰减器；器；叶轮式叶轮式所以，电机为低扭矩高转速型，易于所以，电机为低扭矩高转速型，易于小型轻量化；小型轻量化； 箱内式箱内式所以，不易发生汽阻、有利于漏油、所以，不易发生汽阻、有利于漏油、对泵的供给特性要求低。对泵的供给特性要求低。泵油特性泵油特性：电机的两端电压：电机的两端电压：12V，输出压力：输出压力：300kPa输出流量：输出流量：Q80L/h；消耗的电流：消耗的电流：i100L/h，消耗电流消耗电流i：50%）时可动触点与功率触点相接触。时可动触点与功率触点相接触。 特点特点：结构简

12、单，成本低。：结构简单，成本低。动触点动触点怠速触点怠速触点功率功率触点触点插座插座 导向槽导向槽导向凸轮导向凸轮 节气门轴节气门轴传动柄传动柄50%ONOFF开度OFF ON功率触点怠速触点(3) 氧传感器：氧传感器：必要性必要性：根据排放法规的强化，采用三效催化剂，：根据排放法规的强化，采用三效催化剂，要求控制理论空燃比。要求控制理论空燃比。作用作用：检测排气中：检测排气中O2的浓度，的浓度， 控制控制A/F14.7。类型类型： ZrO2和和TiO2两种两种a）ZrO2：结构：结构：U型型ZrO2元件元件内外壁设白金电极，且为内外壁设白金电极，且为保护电极涂陶瓷。内表面通大气（保护电极涂陶

13、瓷。内表面通大气（O2浓度高），浓度高），外表面通排气（外表面通排气（O2浓度低）。浓度低）。 浓浓 A/F=14.7 稀稀净化率净化率电动势电动势大气侧白金电极大气侧白金电极ZrO2元件元件排气侧白金电极排气侧白金电极镀层镀层排气排气大大气气测量原理2OrZ元件 -e4 tP tP-22O 大气2OP排气 2OP -+eO42O22 -+2224OeO测量原理测量原理：ZrO2在高在高温下，其内外表面有温下，其内外表面有O2浓度差时，产生电浓度差时，产生电V。即。即；浓度差2OV 22ln4ooppFRTV =F：法拉第常数，：法拉第常数， :排气中的氧分压排气中的氧分压Pa :大气中的氧分

14、压大气中的氧分压Pa2op 2op白金电极的催化作用：白金电极的催化作用：0.5Va=1aVO2O2浓度浓度无白金时无白金时有白金时：在有白金时：在a a1下残存的下残存的低浓度氧，在白金催化作用低浓度氧，在白金催化作用下，与下，与CO、H反应，使氧浓反应，使氧浓度趋于零。度趋于零。氧浓度差剧增，氧浓度差剧增，产生的产生的V也剧增达到也剧增达到1伏左右。伏左右。1.0 0.5 Va a=1=1 a aVO2O2浓度浓度有白金时有白金时无白金时：既是无白金时：既是a a1时，因排气中时，因排气中O2浓度高，浓度高，CO 浓度低，所浓度低，所以，尽管以，尽管O2与与CO反应，仍存在反应，仍存在O2

15、，故，故O2浓度差小，浓度差小，所产生的所产生的V小。小。b）TiO2：是电子半导体：是电子半导体在其周围在其周围O2的作用下，的作用下，TiO2被氧化还原时，其阻抗发生变化。被氧化还原时，其阻抗发生变化。 其阻抗的变化与其阻抗的变化与O2的浓度关系：的浓度关系： mlOkTEpAeR/2=-A：常数，：常数，T：绝对温度；：绝对温度；E：活化能；：活化能；l/m：与晶格空穴有关的常数；：与晶格空穴有关的常数；pO2 ：O2的分压；的分压；k：波尔兹曼常数：波尔兹曼常数10k. 10 a a=1=1a aR(4) 大气压力传感器大气压力传感器作用：通过检测大气压力的变化，修正空燃比。作用：通过

16、检测大气压力的变化，修正空燃比。 常用石英晶体的压电效应机理测量压力。常用石英晶体的压电效应机理测量压力。特点：特点：a a1时，时，O2浓度下降，浓度下降，R小；小； a a=1附近，附近，O2浓度高，浓度高，R阶梯性升高，突变阶梯性升高，突变; 结构简单，成本低。结构简单，成本低。 但，随温度但，随温度T，阻抗，阻抗R变化，所以需要修正。变化，所以需要修正。 2ECU 功能功能 控制器控制器：接受和处理传感器发出的各种信息；：接受和处理传感器发出的各种信息； 这些信息进行分析，以了解装置工况；这些信息进行分析，以了解装置工况； 利用确定的控制策略，控制执行器。利用确定的控制策略，控制执行器

17、。 控制器被视为控制系统的大脑。控制器被视为控制系统的大脑。 作用作用：基于各种传感器的信息，适应发动机运行：基于各种传感器的信息，适应发动机运行工况，确定相应的最适喷油量，以控制喷油器的工况，确定相应的最适喷油量，以控制喷油器的通电脉宽通电脉宽Ti。（1）ECU组成：组成： 输入回路；输入回路； 微机；微机； 输出回路输出回路控制顺序控制顺序：首先，由发动机工况（：首先，由发动机工况（n，负荷）确定，负荷）确定基本喷射时间（基本喷射时间（Tp）；）； 然后根据各传感器的信息对应发动机实际工况然后根据各传感器的信息对应发动机实际工况对对Tp进行修正，确定最总喷射量。进行修正，确定最总喷射量。传

18、感器传感器模拟模拟信号信号脉冲脉冲信号信号输入输入 回路回路 输入输入 回路回路 A/D I/O 输出输出 回路回路 CPU ROM RAM 执行执行机构机构 微机微机 ECU 输入信号：输入信号：模拟信号模拟信号空气流量、水温传感器信号空气流量、水温传感器信号 数字信号数字信号转速、节气门传感器信号等转速、节气门传感器信号等 不同形态信号，不同形态信号，ECU处理方法不同处理方法不同需前置处理。需前置处理。输入回路输入回路作用：检波，消除噪音；作用：检波，消除噪音； 将正弦波变换成矩形波；将正弦波变换成矩形波； 降低脉冲峰值。降低脉冲峰值。 输入 回路 A/D的作用的作用：将模拟信号转换成数

19、字信号。：将模拟信号转换成数字信号。对对A/D的要求的要求：高分解能：高分解能所以一般采用所以一般采用812位位（bit）精度的）精度的A/D转换器。转换器。 微机微机：演算处理部。根据传感器信息，用内设软件：演算处理部。根据传感器信息，用内设软件及数据进行演算处理及数据进行演算处理经输出回路经输出回路执行器。执行器。 组成组成： CPU ROM：只读专用，存程序、数据。：只读专用，存程序、数据。 RAM：可读写，存处理过程暂时数据。：可读写，存处理过程暂时数据。 I/O ：与传感器、执行器进行信息交流。：与传感器、执行器进行信息交流。I/OROMRAM CPU总线总线存储器存储器I/O空间

20、内藏RAM（1K字节）外设RAM （ 8K 字节） E2PROM（8K字节） 内藏EPROM （32K 字节） 0000H7FFFH 8000H 9FFFH 0000H DFFFH FB80H FF7FH FF80H FFFFH EFI微机的内存器 工作原理工作原理：n接通电源接通电源微机单元就复位，复位解除后开始实微机单元就复位，复位解除后开始实行程序。行程序。处理信号、判断、演算、输出指令。处理信号、判断、演算、输出指令。n转速信号处理转速信号处理：是通过中断处理检测点火周期进：是通过中断处理检测点火周期进行演算；行演算；n节气门开度信号：每节气门开度信号：每20/80ms读入读入，并在该时间内，并在该时间内节气门变化来判断加减速状态。节气门变化来判断加减速状态。n由由n和节气门信号判断各工况和节气门信号判断各工况选选定控制脉谱定控制脉谱确确定定控制量（占空比或控制量（占空比或PI控制权），发送到输出寄控制权），发送到输出寄存器存器完成空燃比控制主程序。然后执行包含在完成空燃比控制主程序。然后执行包含在该系统的其他程序该系统的其他程序后返回后返回。输出回路作用输出回路作用：放大信号，：放大信号，D/A转换成能驱动执行转换成能驱动执行器所需信号。器所需信号。 必要性必要性：因：因CPU输出信号为脉冲数字信号，且输输出信号为脉冲数字信号，且输出电压低。出电压低。