项目一:发动机电控燃油喷射系统认识与检测课件.ppt
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- 项目 发动 机电 燃油 喷射 系统 认识 检测 课件
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1、大家好大家好1项目一:发动机电控燃油喷射系统认识与检测2发动机就车剖面图34项目要求知识要点v1发动机电控燃油喷射系统分类、组成及功用v2空气供给系统各主要组成部件的结构与原理v3燃油供给系统各主要组成部件的结构与原理v4空气供给系统和汽油发动机燃油供给系统主要组成部件的基本参数v5电喷系统各传感器的结构和工作原理v6电路的控制原理5能力要求v1能识别汽油发动机空气供给系统和汽油发动机燃油供给系统的各基本组成部件v2能检查汽油发动机空气供给系统和汽油发动机燃油供给系统的各基本组成部件,并能对常见故障进行检修v3能识别电喷系统的各传感器v4能对电喷系统的常见故障进行检测和排除6二、相关知识二、相
2、关知识汽油喷射系统的发展汽油喷射系统的发展电控燃油喷射系统的优点电控燃油喷射系统的优点7汽油喷射系统的发展汽油喷射系统的发展20世纪世纪30年代由于军用飞机上,年代由于军用飞机上,1954年德国年德国奔驰公司在奔驰奔驰公司在奔驰300SL上装了机械式汽油喷上装了机械式汽油喷射系统(射系统(K型);型);20世纪世纪60年代在年代在K型的基础上发展了机电组型的基础上发展了机电组合式汽油喷射系统(合式汽油喷射系统(KE型);型);20世纪世纪60年代后期,随着电子技术的发展,年代后期,随着电子技术的发展,德国德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射系统公司研制出电控燃油喷射系统(EFI)。)。8Bos
3、ch公司燃油喷射系统的发展过程公司燃油喷射系统的发展过程9电控燃油喷射系统的优点电控燃油喷射系统的优点1.能提供发动机在各种工况下最合适的混合能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度;气浓度;2.用排放物控制系统后,降低了用排放物控制系统后,降低了HC、CO和和NOX三种有害气体的排放;三种有害气体的排放;3.增大了燃油的喷射压力,因此雾化比较好;增大了燃油的喷射压力,因此雾化比较好;4.在不同地区行驶时,发动机控制在不同地区行驶时,发动机控制ECU能及能及时准确地作出补偿;时准确地作出补偿;105.在汽车加减速行驶的过渡运转阶段,在汽车加减速行驶的过渡运转阶段,燃油控制系统能迅速的作出反应
4、;燃油控制系统能迅速的作出反应;6.具有减速断油功能,既能降低排放,具有减速断油功能,既能降低排放,也能节省燃油;也能节省燃油;7.在进气系统中,由于没有像化油器在进气系统中,由于没有像化油器那样的喉管部位,因而进气阻力小;那样的喉管部位,因而进气阻力小;8.发动机起动容易,暖机性能提高。发动机起动容易,暖机性能提高。11(一)汽油发动机电喷系统概述v1)汽油发动机电喷系统的分类v2)汽油发动机电喷系统的组成和工作原理v3)汽油发动机电喷系统的功能121)电控喷射系统的类型)电控喷射系统的类型1.1.按喷射位置分类按喷射位置分类:进气管喷射和缸内直接喷射进气管喷射和缸内直接喷射 后者是新技术,
5、进气管内喷射又可以分为:后者是新技术,进气管内喷射又可以分为:多点喷射系统单点喷射系统多点喷射系统单点喷射系统 2 2、按喷射控制装置分:、按喷射控制装置分:机械式机械式 电控式电控式 机电一体混合控制式机电一体混合控制式3.3.按喷射方式分类:间歇喷射和连续喷射按喷射方式分类:间歇喷射和连续喷射 间隙喷射继续划分间隙喷射继续划分 同时喷射分组喷射顺序喷射同时喷射分组喷射顺序喷射 13v4.按空气量的计量方式分类按空气量的计量方式分类:vD型电控燃油喷射系统型电控燃油喷射系统(速度密度控制式)(速度密度控制式)v L型电控燃油喷射系统(质量流量控制式)型电控燃油喷射系统(质量流量控制式)叶片式
6、和卡门涡旋式(体积流量)叶片式和卡门涡旋式(体积流量)热式空气流量计热式空气流量计 (质量测量)(质量测量)v 节流速度控制式节流速度控制式v5.按有无反馈信号分类按有无反馈信号分类v开环控制系统闭环控制系统开环控制系统闭环控制系统 14多点喷射系统v每缸进气门处装有一个中央喷射装置,由每缸进气门处装有一个中央喷射装置,由ECU控制喷射。其燃油分配均匀性好,但控控制喷射。其燃油分配均匀性好,但控制系统复杂,成本高。主要用与中、高级轿制系统复杂,成本高。主要用与中、高级轿车车。15单点喷射系统v在节气门上方装一个中央喷射装置,由12个喷油器集中喷油。采用顺序喷射方式。结构简单,故障少、维修调整方
7、便。广泛的应用于普通轿车和货车。v晚出现,优势是结构简单、故障少、维修调整方便,大量生产时成本低16D型电控燃油喷射系统v根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量v再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量。17L型电控燃油喷射系统v利用空气流量计直接测量发动机的进气量,电脑不必进行推算,可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。v消除了推算的过程,减少了误差,其测量准确度比D型高。18192021开环控制系统开环控制系统v(无氧传感器)通过实验室确定的发动机各(无氧传感器)通过实验室确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入电脑,在发动工况的最佳供油参数预先存入电脑,在发动机工
8、作时,电脑根据系统中各传感器的输入机工作时,电脑根据系统中各传感器的输入信号,判断自身所处的运行工况,并计算出信号,判断自身所处的运行工况,并计算出最佳喷油量。最佳喷油量。v其精度直接依赖于所设定的基准数据和喷油其精度直接依赖于所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度器调整标定的精度。v当使用工况超出预定范围时,不能实现最佳当使用工况超出预定范围时,不能实现最佳控制。控制。22闭环控制系统闭环控制系统v(有氧传感器)在系统中,发动机排气管上(有氧传感器)在系统中,发动机排气管上加装了氧传感器,根据排气中含氧量的变化,加装了氧传感器,根据排气中含氧量的变化,判断实际进入气缸的混合气空燃比,在通过判
9、断实际进入气缸的混合气空燃比,在通过电脑与设定的目标空燃比进行比较,并根据电脑与设定的目标空燃比进行比较,并根据误差修正喷油量。空燃比控制精度较高。误差修正喷油量。空燃比控制精度较高。v对起动、暖机、加速、怠速、满负荷等特殊对起动、暖机、加速、怠速、满负荷等特殊工况,仍需采用开环控制,工况,仍需采用开环控制,现在多数采用两现在多数采用两种结合的控制方案种结合的控制方案。23作 业v电控喷射系统如何分类?242)电喷系统的组成和工作原理v(1)组成:va、空气供给系统vb、燃油供给系统vc、控制系统25a、空气供给系统、空气供给系统功用:为发动机提供清洁的空气并控功用:为发动机提供清洁的空气并控
10、制发动机正常工作时的供气量。制发动机正常工作时的供气量。v工作原理如图工作原理如图26v节气门体中设有节气门,用来控制进入发动机的空气量,从而控制发动机的输出功率;(由驾驶员通过油门的控制来时间,脚踩的油门踏板就是控制节气门的开度大小)v流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计测量(L型)v绝对压力传感器测量的是进气管内的绝对压力27b、燃油供给系统功用:供给喷油器一定压力的燃油,喷油器则根据电脑指令喷油;燃油泵供给的多余汽油经回油管流回邮箱;冷起动喷油器安装在进气总管上,仅在发动机低温起动时喷油,改善起动性能;v工作原理如图工作原理如图28c、控制系统喷油量的控制是最基本也是最重要控制内容EC
11、U根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油时间,再根据其他传感器对喷油时间进行修正,并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令,使喷油器喷油或断油。29(2)工作原理vD型汽油发动机电喷系统v 燃油压力的建立与燃油喷射方式 油压保持某一定值(250 kPa300 kPa)v 进气量的控制与测量 节气门的控制,计算出进气量 v 喷油量与喷油时刻的确定 根据进气量计算出喷油时刻和喷油量v 不同工况下的控制模式 30D型特点vD型汽油发动机电控燃油喷射系统具有结构简单、工作可靠等优点,但由于采用压力作为控制喷油量的主要因素,故存在这样的缺点:在汽车突然制动或下坡行驶中,节气门关闭时,加速反应效果
12、不良;当大气状况变化较大时,会影响控制精度 v典型汽车:丰田皇冠 31323334353637L型汽油发动机电控燃油喷射系统 vL型汽油发动机电控燃油喷射系统是在D型汽油发动机电控燃油喷射系统的基础上,经改进而形成的,它是目前汽车上应用最广泛的燃油喷射系统。v可直接测量发动机进气量,提高了控制精度。v典型车型:奔驰、丰田、尼桑、马自达 38Mono系统v在原来安装化油器的部位仅用一只电磁喷油器进行集中喷射。v空气量可以采用空气流量计计量;也可以采用节气门转角和发动机转速(节流速度方式)来控制空燃比 v是替代化油器的产品v代表车型高尔夫、帕萨特39404142434445464748单缸四冲程汽
13、油机工作原理示意图49503)发动机电喷系统的功能v汽油发动机电控燃油喷射系统的主要功能是喷油正时和喷油量的控制,除此还有燃油停供和燃油泵控制v(1)喷油正时控制v在采用间歇喷射方式的电控燃油喷射系统中,电脑必须控制喷油器喷油的开始时刻,这就是喷油正时控制。其控制目标一般是在进气行程开始前,喷油结束。v喷油正时是指喷油器喷油的开始时刻 51v电控燃油喷射发动机的喷射可分为单点喷射和多点喷射,其中多点喷射又分为:同 时 喷 射 分 组 喷 射 顺 序 喷 射52同 时 喷 射v将各气缸的喷油器并联,所有喷油器有电脑的同一个指令控制,同时喷油,同时断油。v各缸喷油时刻不是最佳,性能差,用在缸数少的
14、发动机上v两次喷射,曲轴每转一圈喷射1/2的喷油量53v同时喷射方式是所有各缸喷油器同时喷射,所以喷油正时与发动机进气、压缩、做功、排气的循环没有什么关系。v其缺点是由于各缸对应的喷射时间不可能最佳,有可能造成各缸的混合气形成不一样。但这种喷射方式,不需要汽缸判别信号,而且喷射驱动回路通用性好,其电路结构与软件都比较简单,因此目前这种喷射方式还占有一定地位。54分 组 喷 射v将各气缸的喷油器分成几组,同一组喷油器同时喷油或断油。v每一工作循环中,各喷油器均喷射一次或两次。一般多是发动机转一圈,只有一组喷射。55顺 序 喷 射v喷油器由电脑分别控制,按发动机各气缸的喷油器由电脑分别控制,按发动
15、机各气缸的工作顺序喷油。工作顺序喷油。56v顺序喷射可以设定在最佳时间喷油,对混合气的形成十分有利,它对提高燃油经济性和降低有害物的排放等有一定好处。v顺序喷射方式控制系统的电路结构及软件都较复杂。但由于电子控制系统功能的提高和成本的降低,该方式是主要控制形式。57喷油正时控制分类 a同步喷油正时控制同步喷油正时控制 b异步喷油正时控制异步喷油正时控制58a同步喷油正时控制同步喷油正时控制v(1)同时喷射正时控制)同时喷射正时控制v(2)分组喷射正时控制)分组喷射正时控制v(3)顺序喷射正时控制)顺序喷射正时控制59(1)同时喷射正时控制)同时喷射正时控制v 工作原理:喷油正时控制是以发动机最
16、先进入作功工作原理:喷油正时控制是以发动机最先进入作功行程的缸为基准,在该缸排气行程上止点前某一位行程的缸为基准,在该缸排气行程上止点前某一位置,置,ECU输出指令信号,接通所有喷油器电磁线圈输出指令信号,接通所有喷油器电磁线圈电路,喷油器开始喷油。电路,喷油器开始喷油。v特点:所有各缸喷油器由特点:所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油。控制同时喷油和停油。缺点缺点是各缸喷油时间不可能最佳,可能导致混合气是各缸喷油时间不可能最佳,可能导致混合气形成不一样。形成不一样。优点优点通用性强、电路结构和软件简单通用性强、电路结构和软件简单60(2)分组喷射正时控制)分组喷射正时控制工作原理:工作原
17、理:以各组以各组最先进入作功的缸为基准最先进入作功的缸为基准,在该气缸排气行程上止点在该气缸排气行程上止点前前某一位置,某一位置,ECU输出指令信号,接通该组喷油器电磁线圈电输出指令信号,接通该组喷油器电磁线圈电路,该组喷油器开始喷油。路,该组喷油器开始喷油。特点:把所有喷油器分成特点:把所有喷油器分成24组,由组,由ECU分分组控制喷油器。组控制喷油器。61(3)顺序喷射正时控制)顺序喷射正时控制 工作原理:工作原理:ECU根据凸轮轴位置传感器(根据凸轮轴位置传感器(G信号)、信号)、曲轴位置传感器(曲轴位置传感器(Ne信号)和发动机的作功顺序,信号)和发动机的作功顺序,确定各气缸工作位置。
18、当确定各缸活塞运行至排气确定各气缸工作位置。当确定各缸活塞运行至排气行程上止点某一位置时,行程上止点某一位置时,ECU输出喷油控制信号,输出喷油控制信号,接通喷油器电磁线圈电路,该缸开始喷油。接通喷油器电磁线圈电路,该缸开始喷油。特点:喷油器驱动回路数与气缸数目相等。特点:喷油器驱动回路数与气缸数目相等。62b异步喷油正时控制异步喷油正时控制(1)起动时异步喷油正时控制)起动时异步喷油正时控制 在同步喷油基础上,为改善发动机在同步喷油基础上,为改善发动机的起动性能,在增加一次异步喷油。的起动性能,在增加一次异步喷油。在起动开关处于接通状态时,在起动开关处于接通状态时,ECU接受到第一个凸轮轴位
19、置传感器信号接受到第一个凸轮轴位置传感器信号(Ne信号)后,接收到第一个曲轴位置信号)后,接收到第一个曲轴位置传感器信号(传感器信号(G信号)时,开始进行起信号)时,开始进行起动时的异步喷油。动时的异步喷油。63(2)加速时异步喷油正时控制)加速时异步喷油正时控制 为了改善加速性能,为了改善加速性能,ECU根据根据节气门位置传感器中怠速信号从接节气门位置传感器中怠速信号从接通到断开时,增加依次固定量的喷通到断开时,增加依次固定量的喷油。油。64(2)喷油量的控制)喷油量的控制v目的:使发动机在各种运行工况下,都能目的:使发动机在各种运行工况下,都能获得最佳的喷油量,以提高发动机的经济获得最佳的
20、喷油量,以提高发动机的经济性和降低排放污染。(理论空然比性和降低排放污染。(理论空然比14.7)v喷油量控制是电控燃油喷射系统最主要的喷油量控制是电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一。控制功能之一。v在喷油器结构和喷油压差一定的时候,喷在喷油器结构和喷油压差一定的时候,喷油量的控制是对喷油时间的控制来实现的。油量的控制是对喷油时间的控制来实现的。65v分类:分类:1.同步喷油量控制 a.起动时同步喷油量控制 b.起动后同步喷油量控制 2.异步喷油量控制661.同步喷油量控制va.起动时同步喷油量控制 由于起动时转速波动大,不能准确的确定进气量,也就无法确定准确的喷油时间 起动时,ECU根据冷却
21、液温度,由内存的冷却液温度喷油时间曲线来确定基本喷油时间,再根据进气温度和蓄电池电压进行修正,得到起动时的喷油持续时间。67v 在发动机转速低于规定值或在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于点火开关接通位于STA(起动)档(起动)档时,喷油时间的确定见左图时,喷油时间的确定见左图,ECU根据冷却液传感器信号(根据冷却液传感器信号(THW信信号)和冷却液温度号)和冷却液温度喷油时间确喷油时间确定基本喷油时间,根据进气温度传定基本喷油时间,根据进气温度传感器(感器(THA信号)对喷油时间作修信号)对喷油时间作修正(延长或缩短)。然后在根据蓄正(延长或缩短)。然后在根据蓄电池电压适当延长喷油时间,
22、以实电池电压适当延长喷油时间,以实现喷油量的进一步的修正,即电压现喷油量的进一步的修正,即电压修正。修正。68v电压修正是因为指令传输存在一段滞后时间,使喷油器的实际喷油时间比ECU确定的喷油时间短,导致喷油量不足,使实际空然比高于发动机要求的空然比。v蓄电池电压越低,滞后时间越长。要根据电压适当延长喷油时间,提高喷油量控制的精度。冷却水温度传感器冷却水温度传感器69b.起动后同步喷油量控制v喷油持续时间喷油持续时间=基本喷油持续时间基本喷油持续时间喷油修喷油修 正系数正系数+电压修正电压修正vD型根据发动机转速信号和进气管绝对压力型根据发动机转速信号和进气管绝对压力信号确定信号确定基本喷油时
23、间基本喷油时间;vL型根据发动机转速信号和空气流量计信号确型根据发动机转速信号和空气流量计信号确定定基本喷油时间基本喷油时间。v同时同时,还必须根据各种传感器输送来的各种运还必须根据各种传感器输送来的各种运行工况信息,对基本喷油量时间进行修正。行工况信息,对基本喷油量时间进行修正。70修正信号v起动后加浓修正起动后加浓修正v暖机加浓修正暖机加浓修正 v进气温度修正进气温度修正v大负荷工况喷油量修正大负荷工况喷油量修正v过渡工况喷油量修正过渡工况喷油量修正v怠速稳定性修正怠速稳定性修正712.异步喷油量控制发动机起动和加速时的异步喷油量是固定,发动机起动和加速时的异步喷油量是固定,各气缸喷油器以
24、一个固定的喷油持续时间,各气缸喷油器以一个固定的喷油持续时间,同时向各气缸增加一次喷油。同时向各气缸增加一次喷油。固定的喷油量固定的喷油量燃油喷射燃油喷射72(3)燃油停供控制)燃油停供控制减速断油控制减速断油控制当汽车减速时,当汽车减速时,ECU将会将会切断燃油喷射控制电路,停止喷油,以降低切断燃油喷射控制电路,停止喷油,以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量。碳氢化合物及一氧化碳的排放量。限速断油控制限速断油控制加速时,发动机超过安全加速时,发动机超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时,转速或汽车车速超过设定的最高车速时,ECU将切断燃油喷射控制电路,停止喷油,将切断燃油喷射控制电路,停止
25、喷油,防止超速。防止超速。73(4)燃油泵控制)燃油泵控制v当点火开关打开或发动机熄灭后,电控燃油当点火开关打开或发动机熄灭后,电控燃油喷射系统中的燃油泵一般预先或延迟工作喷射系统中的燃油泵一般预先或延迟工作23S,以保证燃油系统必须的油压。,以保证燃油系统必须的油压。v在发动机起动过程和运转过程中,燃油泵应在发动机起动过程和运转过程中,燃油泵应保持正常工作。保持正常工作。v打开点火开关但不起动发动机,或关闭点火打开点火开关但不起动发动机,或关闭点火开关后,应适时切断燃油泵控制电路,使燃开关后,应适时切断燃油泵控制电路,使燃油泵停止工作。油泵停止工作。v燃油泵高、低档控制燃油泵高、低档控制74
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