§4.7汽油直接噴射概述電子控制汽油噴射系統(tǒng)的組成電子控制汽油噴射系統(tǒng)主要元件結(jié)構(gòu)及工作原理電子控制汽油噴射系統(tǒng)的控制幾種車型電子控制汽油噴射系統(tǒng)

§4.7.1概述

0、化油器的缺點

1、不滿足多工況要求2、各缸混合氣濃度不均3、冷啟動困難(霧化困難）4、排放超標

§4.7.1概述

一、汽油噴射的基本概念

汽油噴射是用噴油器將一定數(shù)量和壓力的汽油直接噴射到氣缸或進氣歧管中，與進入的空氣混合而形成可燃混合氣。

二、汽油噴射系統(tǒng)發(fā)展概況

汽油噴射技術(shù)始于20世紀30年代，最初用于飛機上，50年代開始用于汽車上；目前，大部分轎車均裝配了汽油噴射系統(tǒng)。

第4頁混合氣濃度的影響理論空燃比：14.7◎過濃：排放和燃燒都差；◎偏濃：HC、CO高，功率大；◎理論值：兼顧動力性、經(jīng)濟性和排放◎偏稀：經(jīng)濟性好，動力性稍差；◎過?。喝紵环€(wěn)定；動力性變差第5頁◎保持在理論空燃比附近燃燒；◎多點噴射，各缸工作均勻性較好；◎具有較好的加速性能；◎充氣效率較高；◎良好的啟動性能和減速減油或斷油功能；減少排放◎可采用較高壓縮比◎可采用較稀的混合氣三、汽油噴射優(yōu)點氣門噴油器輸油管進氣支管四、電控燃油噴射系統(tǒng)的分類1.按噴射器安裝位置分每一個氣缸有一個噴油器。（1）多點噴射MPI單點燃油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖噴油器多點噴射調(diào)壓器噴油器節(jié)氣門體位置傳感器節(jié)氣門（2）單點噴射SPI幾個缸共用一個噴油器，又稱節(jié)氣門體噴射TBI。將燃料直接噴入氣缸內(nèi)，需較高的噴射壓力。（3）氣缸內(nèi)噴射4.按多點噴射的噴油間隔來分（1）同時噴射（2）分組噴射（3）順序噴射3.按進氣量檢測方法來分（1）間接測量（2）直接測量（2）閉環(huán)控制傳感器電子控制單元執(zhí)行器發(fā)動機開環(huán)控制氧傳感器閉環(huán)控制2.按控制方式來分（1）開環(huán)控制ECU§4.7.2電控汽油噴射系統(tǒng)的組成

汽油機的控制系統(tǒng)由燃油系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、和控制系統(tǒng)等部分組成，通過傳感器檢測發(fā)動機的各個信息，結(jié)果ECU處理后，利用執(zhí)行器精確控制發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并保證發(fā)動機具有良好的經(jīng)濟性和排放性能?！?.7.2電控汽油噴射系統(tǒng)的組成線束點火模塊分電器氧傳感器火花塞電磁閥怠速執(zhí)行器噴油器油箱空氣濾清器燃油濾清器輸油泵ECU調(diào)壓器流量計碳罐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖氧傳感器火花塞電磁閥怠速執(zhí)行器噴油器油箱燃油濾清器輸油泵ECU調(diào)壓器流量計水溫節(jié)氣門曲軸箱一、基本組成：1、燃油供給系統(tǒng)功用：向氣缸內(nèi)供給供給燃燒時所需一定量的燃油.

組成：

燃油壓力調(diào)節(jié)器

由于噴油器的噴油量一個方面與噴油器的通電時間有關(guān)，另一個方面還與噴孔處的壓差和燃油溫度有關(guān)，因此采用調(diào)壓器來保證噴油器在恒定壓差下工作。 燃油調(diào)壓器的作用是當進氣岐管變化時，可以自動調(diào)整模片的位置，保證燃油軌道中的壓力與進氣岐管的壓差在理想值附近。2、空氣供給系統(tǒng)

功用：為發(fā)動機可燃混合氣的形成提供必要的空氣，并測量和控制空氣量。組成：節(jié)氣門體空氣濾清器空氣流量計怠速控制閥電子控制單元空氣閥3、電子控制系統(tǒng)

電控單元：接受來自各個傳感器傳來的信號，并完成對這些信息的處理和發(fā)出指令控制執(zhí)行器的動作組成：各種傳感器：把各種反映發(fā)動機工況和汽車運行狀況的參數(shù)（非電量參數(shù)）轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺妷夯螂娏鳎┨峁┙o電控單元，使電控單元正確地控制發(fā)動機運轉(zhuǎn)或汽車運行。

執(zhí)行器：用來完成電控單元發(fā)出的各種指令，是電控單元指令的執(zhí)行者。§4.7.3電控汽油噴射系統(tǒng)主要元件結(jié)構(gòu)及工作原理一、電控單元（ECU）

ECUCPU：中央處理器ROM：只讀存儲器PRAM：可編程的只讀存儲器RAM：運行數(shù)據(jù)存儲器I/O：輸入/輸出接口ECU蓄電池水溫傳感器節(jié)氣門位置傳感器起動信號空氣流量計(或進氣壓力傳感器)轉(zhuǎn)速傳感器車速傳感器氧傳感器穩(wěn)壓電源輸入接口A/D轉(zhuǎn)換器噴油控制點火控制怠速控制EGR控制蒸發(fā)排放控制故障診斷CPU存儲器輸出接口傳感器ECU執(zhí)行器二、傳感器

1.空氣流量傳感器(L型用,直接測量方式)作用：將空氣流量轉(zhuǎn)換成電信號送給電控單元，該信號作為決定噴油量的基本信號之一。（1）葉板式空氣流量計補償擋板緩沖室彈簧測量板溫度傳感器旁通氣道封口調(diào)節(jié)螺釘電位計

測量板打開的角度隨進氣量大小而變化（2）熱線式空氣流量傳感器原理：把通電加熱的鉑絲置于空氣流中，使鉑絲溫度和吸入空氣溫度差保持一定。鉑絲成為惠斯頓電橋中的一個臂?？刂齐娐窡崮囟葌鞲衅鞣雷o網(wǎng)A：集成電路；RH：熱線電阻RK：溫度補償電阻RA：精密電阻RB：電橋電阻（3）卡門渦流式空氣流量傳感器

在氣流中央放置一個錐體狀渦流發(fā)生器。當空氣流過時，在渦流發(fā)生器下游將產(chǎn)生有規(guī)律交錯的旋渦，當流經(jīng)空氣通道的空氣流速變化時，將影響卡門渦流旋渦的頻率。節(jié)氣門取樣管整流器渦流發(fā)生體超聲波發(fā)射器空氣流第24頁空氣系統(tǒng)圖空氣量的測量方式

葉板式空氣流量計卡門渦式流量傳感器采用速度密度法——壓力＋溫度＋轉(zhuǎn)速(間接測量方式)熱線式其中熱線式精度、響應(yīng)最好；價格較高?？杖急瓤刂品椒ā蛴捎诎l(fā)動機是否發(fā)生爆震與其自身的工況有關(guān)，因此靜態(tài)標定點火提前角的試驗匹配標定工作量較大。◎利用爆震傳感器的反饋信號，控制器可以自動地實時調(diào)整點火提前角，使得發(fā)動機工作在接近爆震但又正好不發(fā)生爆震狀態(tài)，使得發(fā)動機的經(jīng)濟性較好。點火控制系統(tǒng)爆震傳感器的安裝位置？2.進氣管絕對壓力傳感器(D型間接測量空氣流量的方式)半導(dǎo)體壓敏電阻式：由硅片、集成電路和真空室組成。原理：壓力變化，硅片變形，應(yīng)變電阻阻值變化，電橋輸出電壓變化。線性輸出節(jié)氣門位置傳感器：

利用滑動阻值的變化，測得與節(jié)氣門開度相對應(yīng)的輸出電壓。3.節(jié)氣門位置傳感器節(jié)流閥體安裝在進氣歧管的前面，主要功能是控制發(fā)動機工作時的進氣量，它是電控系統(tǒng)與駕駛員最基本的對話渠道。節(jié)流閥體由閥體,閥門,油門拉桿機構(gòu),節(jié)氣門位置傳感器,怠速控制閥等構(gòu)成。4.轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器（1）磁電式傳感器磁電式傳感器觸發(fā)輪氣缸識別槽輸出信號

當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，線圈中磁通量發(fā)生變化，線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)子信號盤通常安裝在曲軸或凸輪軸上，也可安裝在分電器內(nèi)。曲軸轉(zhuǎn)角傳感器為磁電式.系統(tǒng)使用它決定曲軸旋轉(zhuǎn)的位置和轉(zhuǎn)速.曲軸轉(zhuǎn)角傳感器安裝于變速箱離合器殼上.它與飛輪上的齒圈共同工作（2）霍爾效應(yīng)式傳感器永久磁鐵霍爾元件觸發(fā)輪

當觸發(fā)葉輪上的葉片進入永久磁鐵與霍爾元件之間時，磁場被葉片旁路，不產(chǎn)生霍爾電壓；當缺口部分進入磁鐵與霍爾元件之間時，磁力線進入霍爾元件，傳感器輸出電壓信號。

信號盤隨分電器軸轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生透光和遮光交替變化。當發(fā)光二極管的光束照到光敏二極管時，光敏二極管產(chǎn)生電壓；當發(fā)光二極管光束被擋住時，光敏二極管電壓為0。（3）光電式傳感器發(fā)光管分火頭密封蓋信號盤電路光敏二極管輸出信號光敏二極管發(fā)光二極管遮光盤5.溫度傳感器（水溫傳感器、空氣傳感器）6.氧傳感器熱敏電阻電插頭

在采用三元催化轉(zhuǎn)換器的發(fā)動機上，氧傳感器安裝在排氣管內(nèi)，檢測排氣中氧的含量。 氧傳感器將廢氣中氧含量的信號輸送到電腦，以便于電腦控制下一個工作循環(huán)的油氣配比。實物圖7.爆震傳感器8.車速傳感器用于發(fā)動機怠速及汽車加速、減速時空燃比的控制。9.起動及空擋開關(guān)信號用來判斷發(fā)動機是否處于起動狀態(tài)。安裝在發(fā)動機缸體上，檢測發(fā)動機的爆震狀況。三、電動燃油泵滾柱式電動燃油泵電刷電樞磁極滾柱泵泵殼單向閥卸壓閥濾網(wǎng)泵蓋組成：油泵電機、滾柱泵、單向閥、卸壓閥、外殼、泵蓋及濾網(wǎng)等。作用：供給各噴油器及冷起動噴油器所需要的燃油。第39頁燃油輸油泵的結(jié)構(gòu)四、燃油壓力調(diào)節(jié)器進油口回油口閥門支承膜片彈簧接進氣支管作用：調(diào)節(jié)噴油器的燃油壓力，使燃油壓力與進氣管壓力之差保持常數(shù)。

燃油壓力調(diào)節(jié)器由內(nèi)部的調(diào)節(jié)彈簧和外部的進氣歧管真空度的相互作用控制.它始終保持油軌內(nèi)的油壓與進氣歧管內(nèi)的壓差為300kPa.油軌是由燃油導(dǎo)油管,穩(wěn)壓倉,噴油嘴,壓力調(diào)節(jié)器和一些固定部件所組成,它安裝在進氣管上.油軌提供了高壓燃油的調(diào)壓容積和流向各噴嘴的管路,以及固定噴嘴的支撐.噴油器的結(jié)構(gòu)線圈接口噴油器針閥回位彈簧電磁線圈燃油入口

冷起動時，額外加大噴油量，使混合氣瞬時加濃，便于著火起動。電插頭電磁線圈閥門彈簧閥門噴嘴結(jié)構(gòu)：七、電控噴射工作演示§4.7.4電控汽油噴射系統(tǒng)的控制一、噴油時刻的控制1、同時噴射：所有噴油器并聯(lián)，同時噴油。兩次噴完一個循環(huán)的供油量。進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605407200噴油噴油進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605400噴油噴油2、分組噴射

進氣壓縮作功排氣排氣進氣壓縮作功作功排氣進氣壓縮壓縮作功排氣進氣13421803605400噴油噴油3、順序噴射

二、噴油持續(xù)時間的控制

控制噴油器的噴射持續(xù)時間實際上是控制噴油量，即噴油脈寬。（1）對于質(zhì)量流量式的電控燃油噴射系統(tǒng)基本噴射時間=K進氣流量/發(fā)動機轉(zhuǎn)速K為修正系數(shù)。（2）采用熱式空氣流量傳感器：

輸出反映就是質(zhì)量流量，直接用上式求得基本燃油噴射時間。（3）采用葉片式和卡門渦流式空氣流量傳感器：測得是進氣的體積流量，需要進行密度修正。1）基本噴油量（4）對于速度密度方式的電子控制燃油噴射系統(tǒng)：

采用三維圖形將數(shù)據(jù)按一定形式存儲在電子控制單元中，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和進氣管絕對壓力確定吸入的空氣質(zhì)量，確定基本燃油噴射時間。高低長短高低進氣管壓力發(fā)動機轉(zhuǎn)速基本噴油持續(xù)時間

§4.7.5電子控制汽油噴射系統(tǒng)舉例

一、上海桑塔納2000轎車發(fā)動機電子控制汽油噴射系統(tǒng)

油箱汽油泵濾清器壓力調(diào)節(jié)器電控單元冷起動閥節(jié)氣門開關(guān)怠速調(diào)整螺釘節(jié)氣門空氣流量傳感器輔助空氣閥油壓調(diào)節(jié)器噴油器燃油分配器空氣溫度傳感器氧傳感器曲軸轉(zhuǎn)角傳感器轉(zhuǎn)速傳感器二、上海-通用別克轎車電子控制汽油噴射系統(tǒng)

◎缸內(nèi)直接噴射是進一步提高汽油機的經(jīng)濟性的主要方向，也是汽油機技術(shù)向柴油機技術(shù)靠攏的一個步驟；◎稀薄燃燒的技術(shù)和缸內(nèi)直接噴射配合工作，可以大幅度降低汽油機的排放、改善其經(jīng)濟性。但是燃燒的穩(wěn)定性等問題需要達到保證。汽油機缸內(nèi)直噴豐田缸內(nèi)直噴分層充量燃燒系統(tǒng)◎缸內(nèi)直接噴射，對缸內(nèi)的油氣混合過程提出了更高的要求，如同柴油機的霧化過程一樣，需要仔細匹配發(fā)動機的燃燒室和進氣道的幾何參數(shù)，以及噴嘴和火花塞的位置。汽油機缸內(nèi)直噴第56頁