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1、第 8 章 发动机综合控制系统,发动机电子控制系统的优点： （1）提高了发动机的充气效率，从而增加了发动机的输出功率和扭矩； （2）因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制，因而可采用较高的压缩比； （3）由于采用高能点火装置，因此发动机燃用稀薄混合气； （4）提高了发动机的冷起动性和加速性；,8.1电控汽油喷射系统的分类,8.1电控汽油喷射系统的分类,（5）可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制，使发动机在任何工况下都处于最佳的工作状态，尤其是对过渡工况的动态控制，更是传统化油器式发动机所无法做到的； （6）采用多点燃油喷射系统可使发动机各缸混合气分配更加均匀； （7）可节省燃油并减少废气中
2、的有害成分，因为在市区行驶的一些工况中（例如汽车制动、向前滑行、下坡等），可完全切断燃油供应。,8.1 电控汽油喷射系统的分类,1、按喷油器的喷射位置分类： （1）缸内喷射:缸内喷射是将喷油器安装在气缸盖上直接向缸内喷油。 （2）进气管喷射（缸外喷射）：进气管喷射是将喷油器安装在进气总管或者进气支管上，汽油由喷油器喷入进气总管(或进气支管的进气门前)。 按喷油器的安装部位分为单点喷射（SPI）和多点喷射（MPI）,1)单点喷射(SPI) 在节气门体上只装12只喷油器，向进气总管内喷油，形成可燃混合气。又称节气门体喷射或集中喷射SPI、TBI或CFI 。 2)多点喷射(MPI) 在每一缸的进气门
3、前均安装一只喷油器，汽油直接喷射到各缸的进气门附近并与空气混合形成混合气。,注：现在的电控汽油喷射发动机绝大多数采用多点喷射,8.1电控汽油喷射系统的分类,8.1 电控汽油喷射系统的分类,2、按控制方式分类 （1）机械式汽油喷射系统（K型） 机械式汽油喷射系统显将空气流量计与燃油计量分配器组合在一起，空气流量计检测空气流量的大小后，靠连接杆(杠杆)传动操纵燃油计量分配器的柱塞动作，以燃油计量槽孔开度的大小控制喷油量，以达到控制混合气空燃比的目的，如Bosch公司的K-Jetronic系统即为这类汽油喷射系统，如图8-2所示。,图8-2 K-Jetronic机械式汽油喷射系统 1喷油器 2节气门
4、位置开关 3热限时开关 4辅助空气阀 5最高转速切断阀 6速度继电器 7蓄能器8混合气控制器 9燃油滤清器 10电动燃油泵 11油箱 12暖机调节器 13燃油分配器 14冷起动喷油器,8.1 电控汽油喷射系统的分类,（2）机电混合式汽油喷射系统（KE型） 机电混合式汽油喷射系统是在机械式汽油喷射系统的基础上加以改进，它与机械式汽油喷射系统的主要区别在于：在燃油计量分配器上安装了一个由ECU控制的电液式压差调节器，电控单元根据冷却液温度、节气门开度等传感器的输入信号控制电液式压差调节器的动作。,图8-3 KE-Jetronic机电混合式汽油喷射系统 1喷油器 2热限时开关 3温度传感器 4节气门
5、位置开关 5怠速空气调节器 6电子控制器7蓄能器 8燃油滤清器 9电动燃油泵 10油箱 11油压调节器 12混合气控制器13电液式压差调节器 14燃油分配器 15冷起动喷油器,8.1电控汽油喷射系统的分类,8.1电控汽油喷射系统的分类,（3）电子控制式汽油喷射系统 电子控制式汽油喷射系统 电子控制式汽油喷射系统是根据各种传感器送至ECU的发动机运行状况的信号，由电控单元运算后，发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令，实现了多种功能的控制，如Bosch公司的Motronic系统(也称为L型系统)即为这类汽油喷射系统，如图8-4所示。,图8-4 Motronic电子控制式汽油喷射系统 1油箱 2燃
6、油泵 3燃油滤清器 4油压调节器 5空气流量计 6微电脑 7怠速空气调节器8节气门位置开关 9曲轴转角传感器 10冷却液温度传感器 11喷油器12高压电分电盘 13点火线圈 14氧传感器和发动机速度传感器,8.1 电控汽油喷射系统的分类,3、按喷射方式分 （1）连续喷射方式（又称稳定喷射）,（2）间歇喷射方式（脉冲喷射） 1）同时喷射 2）分组喷射 3）顺序喷射（独立喷射）,注：现在绝大多数电控汽油机采用顺序喷射,8.2 电控汽油喷射系统的分类,4、按空气流量测量方式分 （1）质量流量方式 利用空气流量直接测出吸入的空气量（L型、LH型）。 （2）速度密度方式 根据进气管压力和发动机转速，推算
7、吸入的空气量，并计算燃油流量（D型）。 （3）节流速度方式 根据节气门开度和发动机转速，推算吸入的空气量并计算燃油流量,5.按控制系统有无反馈信号分类 (1)开环控制 把根据试验确定的发动机各种工况最佳参数，事先存入电控单元(ECU)；当发动机运行时，电控单元根据各传感器的输入信号判断发动机的运行工况，从内部存储器中查出相应的控制参数，输出信号对执行机构进行控制。 (2)闭环控制 闭环控制是ECU以事先设定的控制参数控制发动机工作，同时还不断地检测发动机相关工作参数，根据检测到的信号对控制参数进行修正。,图8-5 D型电子控制式汽油喷射系统 1喷油器 2冷起动喷油器 3油压调节器 4ECU 5
8、节气门位置传感器 6怠速空气调节器7支管压力传感器 8燃油泵 9燃油滤清器 10冷却液温度传感器 11热限时开关,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,控制原则：以电控单元（ECU）为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器等为控制对象，保证发动机在各种工况下都能获得与所处工况相匹配的最佳空燃比。 它主要包括空气供给系统、燃油供给系统和控制系统三个部分。,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,一、空气供给系统 1. 空气供给系统的功能 空气供给系统的功能是测量和控制汽油燃烧时所需的空气量，为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气；在进气歧管内，喷油器喷出的汽油与空气混
9、合后被吸入汽缸。 行驶时，空气量由节气门来控制；怠速时，节气门关闭，空气量由旁通气道或节气门间隙控制。,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,2. 空气供给系统的组成 空气供给系统由空气滤清器、进气总管、空气流量计（进气压力传感器）、进气温度传感器、节气门体及节气门位置传感器、进气歧管等组成。 （1）空气流量计 空气流量计是测量发动机进气量的装置，用于L型EFI系统。 根据测量原理不同，空气流量计有叶片式、卡门涡旋式、热线式及热膜式几种。,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,1）叶片式空气流量计 叶片式空气流量计又称活门式或翼片式空气流量计，它由叶片部分、电位计部分和接线插头
10、三部分组成,图8-6 叶片式空气流量计的结构 1怠速混合气调节螺钉 2挡流板 3补偿板4阻尼腔 5电位计 6电气连接线7进气温度传感器 8旁通道,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,2）卡门涡旋式空气流量计如图8-7所示，卡门涡旋式空气流量计通常与空气滤清器外壳安装成一体，在空气通道中央设置一个锥状的涡旋发生器。,图8-7 卡门祸旋式空气流量计工作原理结构简图 1空气进口 2管路 3光敏晶体管 4板弹簧 5导孔 6涡流发生器 7卡门涡旋 8整流栅,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,3）热线式空气流量计 热线式空气流量计主要有感知空气流量的铂金热线和对进气温度进行修正的温度
11、补偿电阻（冷线）。,图8-8 热线式空气流量计 1防止回火的滤网 2取样管3铂热线 4上流温度传感器5电子电路 6电源接线盒,图8-9 热线式空气流量计基本原理,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,4）热膜式空气流量计 热膜式空气流量计的结构和工作原理与热线式空气流量计基本相同，但发热体不是采用价格昂贵的铂丝。 8-10 热膜式空气流量计 l控制回路 2通往发动机 3热膜 4上流温度传感器 5金属网 6空气,四种空气流量传感器性能对比,结论：热线式和热膜式流量传感器性能优异，应用广泛,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,（2）进
12、气压力传感器 进气压力传感器是一种间接检测空气流量的传感器，其作用与空气流量计相当，用于D-Jetronic汽油喷射系统中。 进气压力传感器由压力转换元件和放大压力转换元件输出信号的混合IC构成。,图8-11 进气压力传感器 1硅片 2绝对真空室 3IC 4滤清器 5接线端,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,（3）节气门体 节气门体装在空气流量计与发动机进气总管之间的进气管上。它由节气门、怠速旁通气道、怠速调整螺钉、附加空气阀组成。节气门与 加速踏板联动，驾驶员 通过加速踏板控制节气门 开度，对发动机的输出功 率进行控制。,图8-12 节气门体的结构 1怠速调节螺钉 2旁通气道 3
13、节流阀 4轴 5稳压箱 6加速踏板 7加速踏板拉线 8回位弹簧 9操纵臂,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,1）怠速庞通气道和调节螺钉 发动机怠速时，节气门处于关闭位置。 2）附加空气阀：双金属片式和石蜡式。,图8-13 双金属片式怠速附加空气阀的结构和工作原理 1回转空气阀 2加热线圈 3双金属 4通过截面积(起动前) 5通过截面积(暖机中) 6销 7螺旋弹簧,图8-14 石蜡式怠速附加空气阀结构 1怠速调节螺钉 2节气门 3感温器 4阀门,(4)节气门位置传感器(TPS) 节气门位置传感器安装在节气门体上，是检测节气门开度的传感器。 1)线性输出型节气门位置传感器 如图8-15
14、所示，有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点可在位于基板上的电阻体上滑动，利用变化的电阻值，测得与节气门开度相对应的线性输出电压，根据输出的电压值，就可知道节气门的开度；另一个为怠速触点，它只在节气门处于全关闭状态时才被接通。,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,图8-15 线性输出型节气门位置传感器的结构 1电阻体 2检查节气门开电度的电刷 3检查节气门全闭的电刷 VTA电源 VC节气门开度输出信号 IDL怠速触点 E地线,图8-16 线性输出型节气门位置传感器的特性 1怠速触点信号 2节气门开度输出电压,8.2 发动机电控汽油喷射
15、系统组成和工作原理,2)开关量输出型节气门位置传感器 如图8-17所示，该传感器主要由沿导向凸轮沟槽移动的可动触点、全开触点和怠速触点构成。,图8-17 开关量输出型节气门位置传感器结构 1导向凸轮 2节气门轴 3控制杆 4可动触点 5怠速触点 6全开触点 7联接装置 8导向凸轮槽,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,图8-18 开关量输出型节气门位置传感器特性 1全开触点 2怠速触点,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,二、燃油供给系统 1. 燃油供给系统的功用 燃油供给系统的功能是向气缸内供给燃烧所需要的汽油。汽油由电动汽油泵从油箱中泵出，经燃油管、燃油滤清器，由压力调
16、节器调压，然后经燃油分配管配送给各个喷油器和冷起动喷油器，喷油器根据ECU发出的指令，将适量的汽油适时喷入各进气歧管或进气总管。,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,2. 燃油供给系统的组成,图8-19 MPI燃油供给系统结构图 1油箱 2燃油泵 3汽油滤清器 4回油管 5燃燃压力调节器 6输出管7冷起动喷油器 8稳压箱 9喷油器 10各缸进气歧管,8.2 发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理,（1）电动汽油泵 电动汽油泵的功能是将汽油从油箱中吸出，加压后通过燃油管道输送到喷油器。,8-20 电动汽油泵的结构示意图 1滤网 2叶轮 3磁极 4电枢 5电刷 6卸压阀 7单向阀 8泵壳 9泵盖 10叶轮 11壳体 12出口 13入口 14
