汽车发动机构造与检修（第二版）课件：电控燃油喷射系统检查与维护

电控燃油喷射系统检查与维护

【任务描述】客户王先生的别克威朗轿车已经行驶了40000Km，王先生开车来到别克4S店，服务顾问在询问和检查后将车辆交给维修技师，维修技师根据保养手册要求对此车进行40000Km保养，其中保养手册要求进行燃油滤清器的更换。下面将学习燃料供给系统的相关知识并按流程进行燃油滤清器的更换。【知识储备】一、燃料供给系统的作用燃料供给系统是根据发动机不同工况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸，并在压缩终了时燃烧做功，同时将燃烧产生的废气净化后排出。二、燃料供给系统的组成燃料供给系统主要由油箱、油管、燃油泵、燃油滤清器、空气滤清器、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器、油压脉冲衰减器、进气管、排气管等组成，如图4-1所示。1.汽油供给装置：油箱、燃油泵、油管、燃油滤清器、燃油压力调节器等。2.空气供给装置：进气管、空气滤清器等。3.喷油装置：高压油管、喷油器等。4.废气排放装置：排气管、排气消声器等。图4-1燃料供给系统组成三、电控燃油喷射系统的特点1.能根据发动机工况的变化供给最佳空燃比的混合气。2.供入各气缸内的气体，数量大致相等。3.由于进气管道中没有狭窄的喉管，因此进气阻力小，充气效率高。因此，电控燃油喷射式发动机具有较高的动力性、经济性和良好的排放性，发动机的振动有所减轻，汽车的加速性也有显著改善，如图4-2所示。图4-2电控燃油喷射发动机四、电控燃油喷射系统的分类1.按汽油喷射系统的控制方法分为机械控制式、电子控制式及机电混合控制式三种。其中电控燃油喷射系统工作可靠、维修方便，目前被广泛使用。2.按喷射部位的不同可分为缸内喷射和缸外喷射两种，如图4-3所示。缸内喷射是通过安装在气缸盖上的喷油器，将汽油直接喷入气缸内，这种喷射系统需要较高的喷射压力，约3～5MPa，因而喷油器的结构和布置都比较复杂。缸外喷射系统是将喷油器安装在进气管或进气歧管上，以0.20～0.35MPa的喷射压力将汽油喷入进气管或进气歧管内。图4-3缸外喷射和缸内喷射3.缸外喷射系统分进气歧管喷射和进气道喷射，即多点喷射与单点喷射，如图4-4所示。汽油喷射方式按喷油器安装位置与工作原理的不同可分为进气道多点喷射（MFI）、进气总管或中央单点喷射（SPI）。图4-4单点喷射和多点喷射4.按喷射的连续性将汽油喷射系统分为连续喷射式和间歇喷射式。连续喷射是指在发动机工作期间，喷油器连续不断地向进气道内喷油，且大部分汽油是在进气门关闭时喷射的。这种喷射方式大多用于机械控制式或机电混合控制式汽油喷射系统。间歇式喷射是指在发动机工作期间，汽油被间歇地喷入进气道内。

电控燃油喷射系统都采用间歇喷射方式。间歇喷射还可按各缸喷射时间分为同时喷射、分组喷射和按序喷射等三种形式。五、电控燃油喷射系统的基本类型电控燃油喷射系统(EFI系统)是以电控单元为控制中心，并利用安装在发动机上的各种传感器获得发动机的运行参数，再按照计算机中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的可燃混合气，如图4-5所示。图4-5电控燃油喷射系统（EFI系统）1.D型(D叶特朗尼克)汽油喷射系统D型汽油喷射系统是最早应用在汽车发动机上的电控多点间歇式汽油喷射系统，工作原理如图4-6所示，其基本特点是以进气管压力和发动机转速作为基本控制参数，用来控制喷油器的基本喷油量。

燃油箱内的汽油被电动燃油泵泵出并加压至0.35MPa左右，经燃油滤清器过滤后被送至燃油分配管。燃油分配管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。在燃油分配管的末端装有油压调节器，用来调节油压使其保持稳定，多余的汽油经回油管返回油箱。图4-6D型汽油喷射系统2.L型(L-叶特朗尼克)汽油喷射系统L型汽油喷射系统是在D型汽油喷射系统的基础上，发展起来的多点间歇式汽油喷射系统。其构造和工作原理与D型基本相同，如图4-7所示，只是L型汽油喷射系统采用翼片式空气流量计直接测量发动机的进气量，并以发动机的进气量和发动机转速作为基本控制参数，从而提高了喷油量的控制精度。图4-7L型汽油喷射系统3.LH型(LH-叶特朗尼克)汽油喷射系统LH型汽油喷射系统是L型汽油喷射系统的变型产品，两者的结构与工作原理基本相同，不同之处是LH型采用热线式空气流量计，而L型采用翼片式空气流量计。热线式空气流量计无运动部件，进气阻力小，信号反应快，测量精度高。LH型汽油喷射系统的电控装置采用大规模数字集成电路，运算速度快，控制范围广，功能更加完善。LH型汽油喷射系统的工作原理如图4-8所示。图4-8波许LH型汽油喷射系统4.M型(莫特朗尼克)汽油喷射系统M型汽油喷射系统将L型汽油喷射系统与电子点火系统结合起来，用一个由大规模集成电路组成的数字式微型计算机同时对这两个系统进行控制，从而实现了汽油喷射与点火的最佳配合，进一步改善了发动机的起动性、怠速稳定性、加速性、经济性和排放性。M型汽油喷射系统的工作原理如图4-9所示。图4-9M型汽油喷射系统六、电控燃油喷射系统主要组件的构造和工作原理虽然电子控制燃油喷射系统有多种类型，但其组成和工作原理却大同小异。主要的区别是电控单元的控制方式、控制范围和控制程序不同，所用传感器和执行组件的构造也有所差别。各种类型的电子控制燃油喷射系统基本是由燃料供给系统、进气系统和控制系统三部分组成。1.燃料供给系统主要组件的结构与工作原理电控燃油喷射系统的燃料供给系统由燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器、冷起动喷嘴和输油管等组成，有的还设有油压脉动缓冲器，如图4-10所示。图4-10电控燃油喷射系统基本组成（1）电动燃油泵在电控燃油喷射系统中，电动燃油泵通常有两种类型，即滚柱式电动燃油泵和叶片式电动燃油泵，如图4-11所示。图4-11滚珠式与叶片式电动燃油泵（2）燃油分配管燃油分配管，也被称作"共轨"，其作用是将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器。由于它的容积较大，故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用，如图4-12所示。图4-12燃油分配管（3）喷油器喷油器的作用是按照电控单元的指令将一定数量的汽油适时地喷入进气管或气缸内，并与其中的空气混合形成可燃混合气。喷油器的通电、断电由电控单元控制。电控单元以电脉冲的形式向喷油器输出控制电流。当电脉冲从零升起时，喷油器因通电而开启；电脉冲回落到零时，喷油器又因断电而关闭。电脉冲从升起到回落所持续的时间称为脉冲宽度，若电控单元输出的脉冲宽度短，则喷油持续时间短，喷油量少；若电控单元输出的脉冲宽度长，则喷油持续时间长，喷油量多。一般喷油器针阀升程约为0.1mm，而喷油持续时间在2～10ms范围内，如图4-13所示。图4-13喷油器（4）油压调节器油压调节器的作用是使燃料供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定。喷油器的喷油量除了取决于喷油持续时间外，还与喷油压力有关。在相同的喷油持续时间内，喷油压力越大，喷油量越多，反之亦然。所以只有保持喷油压力恒定不变，才能使喷油量在任何负荷下都取决于喷油持续时间或电脉冲宽度，以实现电控单元对喷油量的精确控制，如图4-14所示。图4-14油压调节器（5）油压脉动缓冲器当燃油泵泵油、喷油器喷射及油压调节器的回油平面阀开闭时，都将引起燃油管路中油压的脉动和脉动噪声。燃油压力脉动过大会导致油压调节器工作失常。油压脉动缓冲器的作用是减小燃油管路中油压的脉动和脉动噪声，并能在发动机停机后保持油路中有一定的压力，以便于发动机重新起动，如图4-15所示。图4-15油压脉动缓冲器（6）燃油箱燃油箱的作用是存储燃油，一般是由金属材料制成，现多用合成材料以满足轻量化和结构设计的要求，多安装在后排座椅下部，如图4-16所示。图4-16燃油箱（7）燃油滤清器燃油滤清器的作用是过滤燃油中的颗粒物、水以及杂质，保证燃油系统中精密部件免受磨损、堵塞及损伤。一般来说，燃油滤清器按安装在汽车上的位置分为内置式和外置式。内置式燃油滤清器安装在油箱内，外置式安装在油箱外燃油管路中，如图4-17所示。图4-17外置式燃油滤清器（8）燃油蒸汽回收装置将燃油蒸汽回收再利用，减少燃料浪费与污染物排放，其工作原理如图4-18所示。图4-18燃油蒸汽回收原理2.控制系统主要组件的构造与工作原理电控燃油喷射系统中的控制系统由电控单元、各种传感器、执行器，以及连接它们的控制电路所组成。不同类型的电控燃油喷射系统的控制功能、控制方式和控制电路的布置不完全一样，但基本原理相似。（1）传感器①发动机温度传感器发动机的温度用冷却液的温度表征，所以发动机温度传感器又称冷却液温度传感器，如图4-19所示。一般安装在发动机机体或气缸盖上，与冷却液接触，用来检测发动机冷却液的温度，并将检测结果传输给电控单元以便修正喷油量。发动机温度传感器内部是一个半导体热敏电阻。冷却液温度越低，热敏电阻的阻值越大，反之亦然。传感器的两根导线都和电控单元连接。图4-19发动机温度传感器②进气温度传感器进气温度传感器一般安装在进气管路中，用来测量进气温度，并将温度变化的信息传输给电控单元作为修正喷油量的依据之一。进气温度传感器内部也是一个热敏电阻，其电阻温度特性、构造、工作原理以及与电控单元的连接方式均与发动机温度传感器相同，如图4-20所示。图4-20进气温度传感器③节气门位置传感器节气门位置传感器一般安装在节气门轴上，与节气门联动。作用是将节气门的位置或开度转换成电信号传输给电控单元，作为电控单元判定发动机运行工况的依据。节气门位置传感器有开关型和线性输出型两种。开关型节气门位置传感器内有两个触点，分别为怠速触点和全负荷触点。与节气门同轴的接触凸轮控制两个触点的闭合或断开。当发动机在怠速时，节气门接近关闭，怠速触点闭合，这时电控单元将指令喷油器增加喷油传感器油量以加浓混合气。全负荷时，节气门全开，接触凸轮使全负荷触点闭合，这时电控单元将输出脉冲宽度最长的电脉冲，以实现全负荷加浓。线性输出型节气门位置传感器是一个线性电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点。当节气门开度不同时，电位计输出的电压也不同，从而将节气门由全闭到全开的各种开度转换为大小不等的电压信号传输给电控单元，使其精确地判定发动机的运行工况。④曲轴位置传感器曲轴位置传感器一般安装在飞轮上，用来检测发动机转速、曲轴转角，同时作为控制点火和喷射信号源的第一缸和各缸压缩行程上止点信号。现在应用较多的是霍尔效应式曲轴位置传感器，由霍尔组件、永久磁铁和带缺口的转子组成，如图4-21所示。霍尔组件是带有集成电路的半导体基片，当把霍尔组件置于磁场中并通以电流，且使电流方向与磁场方向垂直，这时霍尔组件将在垂直于电流及磁场的方向产生霍尔电压，这一现象称作霍尔效应。改变磁场强度可以改变霍尔电压的大小，磁场消失霍尔电压为零。霍尔效应式曲轴位置传感器输出的信号是矩形脉冲，适用于电控单元的数字系统，且其信号电压的大小与发动机转速无关，在发动机低速状态下仍可获得很高的检测精度。图4-21霍尔效应式曲轴位置传感器⑤氧传感器氧传感器是电子控制燃油喷射系统进行回馈控制的传感器，一般安装在排气管上，应用较多的是氧化锆氧传感器，如图4-22所示。在这种控制方式中，利用氧传感器检测尾气中氧分子的浓度，并将其转换成电压信号输入电控单元。尾气中氧分子的浓度与进入发动机的混合气成分有关。当混合气太稀时，排气中氧分子的浓度较高，氧传感器便产生一个低电压信号；当混合气太浓时，排气中氧分子的浓度低，氧传感器将产生一个高电压信号。电控单元根据氧传感器的回馈信号，不断地修正喷油量，使混合气成分始终保持在最佳范围内。通常氧传感器和三元催化转换器同时使用，由于后者只有在混合气的空燃比接近理论空燃比的狭小范围内净化效果才最好，因此在这种情况下，电控单元必须根据氧传感器的回馈信号，控制混合气的空燃比更接近于理论空燃比。图4-22氧传感器⑥爆震传感器爆震传感器作为点火定时控制的回馈组件用来检测发动机的爆燃强度，从而实现点火正时的控制，以便有效地抑制发动机爆燃的发生。爆震传感器一般安装在发动机的机体上，它能将