汽车新技术--燃油喷射讲解

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1、汽车新技术- 电控燃油喷射系统 授课教师：杨超 电话、QQ：15546456112 532491596 体验新技术 电动助力转向新技术 前照灯新技术 燃油喷射系统的主要由以下三个部分组成 电控 发动 机燃油 喷射 系统 （EFI ） 空气供给系统 燃油供给系统 燃油喷射电子控制系统 （一）燃油供给系统 燃油系统的工用是向发动机提供混合气燃烧所需的 燃油。燃油喷射式发动机供油系统的结构，主要由1 燃油箱、2.电动燃油泵、3.输油管、4.回油管、5.喷 油器6.油压调节器、7.燃油分配管8.燃油滤清器组 成。 工作原理 燃油流过的路径为：燃油箱电动燃油泵 输油管汽油滤清器燃油分配管喷 油器。喷油器

2、将燃油喷射在进气门附近（ 缸内喷射系统直接喷入汽缸）。当燃油泵 泵入供油系统的燃油增多、油路中的油压 升高时，油压调节器将自动调节燃油压力 ，保证供给喷油器的油压基本不变。供油 系统过剩的燃油由回油管流回油箱。回油 路径为：燃油箱电动燃油泵输油管 汽油滤清器燃油分配管油压调节器 回油管。 （二）燃油喷射系统的分类 电喷系统发展至今，已有多种类型。根 据其结构特点分为以下几种类型。 发动机燃油喷射系统分类 按控制模式分类 开环控制 闭环控制 按控制方式分类 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 按喷射部位分 进气管喷射系统 单点喷射系统 多点喷射系统 D型 L型

3、 LM型 M型 缸内喷射系统 按喷油方式分 连续喷射 间隙喷射 同时喷射 分组喷射 顺序喷射 1）按系统控制模式分类 在发动机电喷控制系统中，按系统控制模 式可分为开环控制和闭环控制两种类型。 1开环控制 就是把根据试验确定的发动机各种运行工 况所对应的最佳供油量的数据事先存入计 算机中，发动机在实际运行过程中，主要 根据各个传感器的输入信号，判断发动机 所处的运行工况，再找出最佳供油量，并 发出控制信号。 按控制模式分类 开环控制 闭环控制 b闭环控制 闭环控制系统又称为反馈控制系统，其特点是加入了反馈传 感器，输出反馈信号，反馈给控制器，以随时修正控制信 号。 闭环控制系统在排气管上加装了

4、氧传感器，可根据排气管中 氧含量的变化，测出发动机燃烧室内混合气的空燃比值，并 把它输入计算机中再与设定的目标空燃比值进行比较，将偏 差信号经功率放大器放大后再驱动电磁喷油器喷油，使空燃 比保持在设定的目标值附近。因此，闭环控制可达到较高的 空燃比控制精度，并可消除因产品差异和磨损等引起的性能 变化对空燃比的影响，工作稳定性好，抗干扰能力强。 采用闭环控制的燃油喷射系统后，可保证发动机在理论空燃 比(14.7)附近很窄的范围内运行，使三元催化转换装置对排 气的净化处理达到最佳效果。 但是，由于发动机某些特殊运行工况(如启动、暖机、加 速、怠速、满负荷等)需要控制系统提供较浓的混合气来保 证发动

5、机的各种性能，所以在现代汽车发动机电子控制系统 中，通常采用开环与闭环相结合的控制方式。 2)按控制方式 分类 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 按控制方式分类 燃油的计量通过电控单元和电 磁喷油器来实现。 采用全电子控制方式，即电子控制单元通过各种传感器 来检测发动机运行参数(包括发动机的进气量、转速、负 荷、温度、排气中的氧含量等)的变化，再由ECU根据输 入信号和数学模型来确定所需的燃油喷射量，并通过控 制喷油器的开启时间来控制喷入气缸内的每循环喷油量 ，进而达到对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制 的目的。 电控单元还要根据节气门位置传感器信号，

6、在发动机不 同工况下按不同的控制模式来控制喷油量。在节气门关 闭，发动机处于怠速工况时，电控单元将增加喷油持续 时间，提供较浓的混合气，保证发动机怠速稳定；在节 气门中小开度，发动机部分负荷工况时，电控单元将控 制提供经济空燃比的稀混合气，以便节约燃油和降低排 放；在节气门接近全开或全开，发动机处于大负荷或满 负荷工况时，电控单元将控制提供较浓的功率空燃比混 合气保证良好 的动力性 电子控制式燃油喷射系统在发动机各种工况下均能精确 计量所需的燃油喷射量，且稳定性好，能实现发动机的 优化设计和优化控制。因此，它在汽油喷射系统中被广 泛应用。 3）按喷油器喷油部位分类 1.缸内喷射系统 缸内喷射又

7、称为缸内直接喷射，将供油系统的燃 油通过喷油器直接喷射到汽缸内部的喷射称为缸 内喷射，缸内喷射系统均为多点喷射系统，这种 喷射系统将喷油器安装在气缸盖上，并以较高的 燃油压力（约34MPa）将燃油直接喷入汽缸。由 于汽油粘度低而喷射压力较高，且缸内工作条件 恶劣（温度高，压力高）因此对喷油器的技术条 件和加工精度要求较高。根据福特汽车公司研究 表明；缸内喷射的优越性在于能够实现稀薄混合 气燃烧，有利于降低燃油消耗和控制有害气体排 放。因此缸内喷射是发动机燃油喷射技术的发展 方向，目前许多汽车公司在致力于攻克喷油器工 作寿命等关键技术问题。 2.进气管喷射系统 进气管喷射系统又称为缸外喷射系统，

8、将 供油系统的燃油通过喷油器喷射在汽缸外 面节气门或进气门附近进气管内的燃油喷 射称为进气管喷射，目前，汽车燃油喷射 系统大都采用进气管喷射系统，与缸内喷 射相比，进气管喷射系统对发动机机体的 设计改动量较小，喷油器不受燃烧高温， 高压的直接影响，设计喷油器时受到的制 约条件较少，且喷油器工作条件大大改 善。国产桑塔纳，捷达，奥迪，红旗，广 州本田，海南马自达，天津夏利，威乐， 威驰，丰田，现代等系列轿车都采用进气 管喷射系统 a 单点喷射(SPI) 单点喷射在现在汽车中以很少使用，故不做介绍。 b 多点喷射(MPI) 多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只喷油器，由电控单元(ECU)控 制顺序

9、地进行分缸单独喷射或分组喷射，汽油直接喷射到各缸的进气门 前方，再与空气一起进入气缸形成混合气。多点喷射又称为多气门口喷 射(MPI)或顺序燃油喷射(SFI)，或单独燃油喷射(IFI)。 显然，多点燃油喷射避免了进气重叠，使得燃油分配均匀性较好，从而 提高了发动机的综合性能。目前，多点喷射系统不仅为高级轿车和赛车 所采用，而且一些普通车辆也开始采用。 由于多点喷射系统是直接向进气门前方喷射，因此，多点喷射属于在气 流的后段将燃油喷入气流，属于后段喷射。 博世D型多点燃油喷射系统（压力型汽油喷射系统） 其显著特点是采用歧管压力传感器来测量进气量。进气量的大小受驾驶员操 纵的加速踏板控制。节气门开

10、度不同，进气量就不同，进气歧管内的压力就 不同。在发动机转速相同的情况下，歧管压力与进气量成一定比例关系。歧 管压力传感器将进气歧管内的压力转变为电信号输入ECU，ECU根据信号电 压的高低即可计算出发动机的进气量 博世L型多点燃油喷射系统（流量型汽油喷射系统） 用翼片式空气流量传感器取代了歧管压力传感器，可以直接测量 发动机的进气量，提高了喷油量的控制精度。丰田佳美，马自达 MPV多用途汽车采用的博世L型，空燃比和点火提前角都采用了 闭环控制 博世M型多点燃油喷射系统，M型燃油喷射系统是在L型燃油喷射系统的 基础上，将电子控制点火系统与燃油喷射系统组合而成。电控单元采用 数字式单片机，集成电

11、路采用大规模集成电路，具有结构简单，体积小 ，控制精度高，响应速度快，控制功能强等优点。 4）按喷油器喷油方式分类 在发动机电子控制系统中，按喷油器的喷 射方式可分为连续喷射和间歇喷射两种形 式 1 连续喷射 喷油器稳定连续地喷油，其流量正比于进 入气缸的空气量，故又称为稳定喷射。 在连续喷射系统中，汽油被连续不断地喷 入进气歧管内，并在进气管内蒸发后形成 可燃混合气，再被吸入气缸内。由于连续 喷射系统不必考虑发动机的工作时序，故 控制系统结构较为简单。德国博世公司的 K系统和KE系统均采用了连续喷射方式。 2 间歇喷射 又称为脉冲喷射或同步喷射。其特点是喷 油频率与发动机转速同步，且喷油量只

12、取 决于喷油器的开启时间(喷油脉冲宽度)。 因此，ECU可根据各种传感器所获得的发 动机运行参数动态变化的情况，精确计量 发动机所需喷油量，再通过控制喷油脉冲 宽度来控制发动机各种工况下的可燃混合 气的空燃比。 由于间歇喷射方式的控制精度较高，故被 现代发动机集中控制系统广泛采用。 间歇喷射又可细分为同时喷射、分组喷射 和顺序喷射三种形式。 同时喷射是指发动机在运行期间，各缸喷油器同时开启、同时关 闭。 分组喷射是将喷油器按发动机每工作循环分成若干组交替进行喷 射。 顺序喷射则是指喷油器按发动机各缸的工作顺序依次进行喷射。 顺序喷射是缸内喷射和进气管喷射都可采用的喷射方式。相比而言 ，由于顺序

13、喷射方式可在最佳喷油情况下，定时向各缸喷射所需的 喷油量，故有利于改善发动机的燃油经济性。但要求系统能对待喷 油的气缸进行识别，同时要求喷油器驱动回路与气缸的数目相同， 其电路较复杂，多在高档轿车发动机控制系统中采用。 （三）燃油喷射电子控制系统的 控制过程 汽车发动机燃油喷射系统的控制包括喷油器的 控制，喷油正时的控制和喷油量的控制，其中， 喷油量的控制又分为发动机启动时喷油量的控制 和发动机启动后喷油量的控制两种情况 燃油喷射电子控制系统通过精确控制喷油量， 既可降低燃油消耗量和减少有害气体排放量，从 而达到提高汽车经济性和排放性的目的， 电子控制燃油喷射系统基本原理；空气进入发 动机进气

14、系统时，由传感器检测凸轮轴位置，曲 轴位置，转速，进气质量，节气门位置，冷却液 温度等信息，控制单元根据传感器信息确定控制 模式和所需燃油数量及喷射时刻，发出指令控制 喷油器工作。 一，燃油喷射系统的控制原理 ECU内部的输入电路对传感器输入信号进行滤波，放 大和模/数转换。运算电路以高速8位或16位微处理器 和内存芯片为主体，利用内存中的控制软件对输入信 号进行运算，再由微处理器输出喷油量控制信号。该 控制信号经过输出电路放大后，再传送到喷油器并控 制喷油器的喷油量，从而实现发动机不同工况时的实 时控制。 凸轮轴位置传感器（CIS）向ECU提供反映活塞上止点 位置的信号，以便计算确定和控制喷

15、油提前角。 车速传感器（VSS）向ECU提供反映汽车车速的信号 ，以便判断发动机运行在怠速状态（节气门关闭，车 速为零）还是运行在减速状态（节气门关闭，车速不 为零）。如果运行在怠速状态，就由怠速控制系统进 行怠速转速控制；如果进行在减速状态，就由断油控 制系统确定是否停止供油。 。 曲轴位置传感器（CPS）向ECU提供反映发动机曲 轴转速和转角的信号，空气流量传感器或进气歧管 绝对压力传感器向ECU提供反映进气量多少的信号 ，ECU根据这两个信号计算喷油量，曲轴转角信号 还用于控制喷油提前角。 节气门位置传感器(TPS)向ECU提供反映发动机负荷 大小的信号，ECU根据TPS信号确定增加或减

16、少喷 油量。 水温传感器（CTS）向ECU提供发动机冷却液温度 信号，以便计算确定喷油量的修正量。 进气温度传感器（IATS）提供吸入进气歧管空气的 温度信号，以便计算确定喷油量的修正量。 二，喷油器的控制 在发动机工作过程中，各种传感器信号输入ECU处理后 ，经过数学计算和逻辑判断，就会发出脉冲信号指令控 制喷油器喷油。 当ECU向喷油器发出的控制信号高电平“1”加到驱动三 极管VT基极时，VT导通，喷油器线圈电流接通，产生电 磁吸力将阀门吸开，喷油器开始喷油；当控制信号的低 电平“0”加到驱动三极管 VT基极时，VT截止，喷油器线圈电流切断，阀门在复位 弹簧弹力作用下关闭，喷油器停止喷油。因为控制信号 为脉冲信号，所以阀门不断的开闭使喷出燃油雾化很 好。雾状燃油喷射在进气门附近， 与吸入空气混合形成可燃混合气。当进气门打开时，再 吸入气缸燃烧做功。 三，喷油正时的控制 喷油正时指的是喷油器何时开始喷油，发动