2-電控燃油噴射控制

1、1,第三章 電控燃油噴射系統(tǒng)(EFI),一、電控汽油噴射概述,二、空氣供給,三、汽油供給,,四、電控汽油噴射系統(tǒng),2,1.1汽油噴射概述,,汽油燃燒基本理論：,,空燃比：可燃混合氣中空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量之比為空燃比，記作α。,發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下，其有害排放氣體的生成受空燃比和點(diǎn)火時(shí)刻的影響最大。,,,,理論空燃比： 理論上1kg汽油完全燃燒需要空氣14.7kg，在此種狀況下的空燃比即為理論空燃比。,3,1.1汽油噴射概述,當(dāng)

2、低于理論空燃比時(shí)，氧氣不足，燃燒不完全，生成的CO和HC多。當(dāng)混合氣略大于理論空燃比，燃油效率最高，但排出的NOx濃度最高。當(dāng)供給稀混合氣，空燃比大于17時(shí)，易于發(fā)生燃燒中斷，甚至斷火，使HC排放迅速增加。,,發(fā)動(dòng)機(jī),,,燃料,,空氣,,,,,,,,,,處于理論空燃比時(shí)的可燃混合氣即為理論混合氣 。,4,1.2 EFI系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn),對噴油量實(shí)施精確控制在任何情況下都能獲得精確的空燃比提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和轉(zhuǎn)矩降低燃油消耗、減

3、少排放污染,5,1.3 電控燃油噴射（EFI）,發(fā)動(dòng)機(jī)ECU空氣流量計(jì)進(jìn)氣歧管壓力傳感器曲軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器水溫傳感器節(jié)氣門位置傳感器氧傳感器噴油器,工作原理：當(dāng)噴油器的燃油具有恒定的壓差時(shí)，噴油量只取決于噴油時(shí)間。,6,7,1.3 電控燃油噴射（EFI）,8,1.4 EFI系統(tǒng)分類,按噴油器的位置,,,按噴油器的噴射方式,缸內(nèi)噴射缸外噴射,連續(xù)噴射間歇噴射,按控制方式,,開環(huán)控制閉環(huán)控制,9,1.4 E

4、FI系統(tǒng)分類,一、按控制方式（a）開環(huán)控制 把根據(jù)試驗(yàn)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行工況所對應(yīng)的最佳供油量的數(shù)據(jù)事先存入ECU的只讀存儲(chǔ)芯片中，發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，主要根據(jù)各個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處的運(yùn)行工況，再找出最佳供油量，并發(fā)出控制信號(hào)。,燃油需求 三維脈譜圖,燃油需求信息 來源,10,1.4 EFI系統(tǒng)分類,（b）閉環(huán)控制 閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是加入了反饋傳感

5、器，輸出反饋信號(hào)，反饋給控制器，以隨時(shí)修正控制信號(hào)。,返回,,,11,1.4 EFI系統(tǒng)分類,（a）缸內(nèi)噴射：它是將噴油器安裝于缸蓋上直接向缸內(nèi)噴油；,二、按噴油器的位置,12,1.4 EFI系統(tǒng)分類,（b）缸外噴射:它是指在節(jié)氣門前噴射或進(jìn)氣歧管內(nèi)噴射。,單點(diǎn)噴射（ SPI ）Single-Point Injection,多點(diǎn)噴射（ MPI ）Multi-Point Injection,,,返回,13,1.4 EFI系統(tǒng)分類,三、

6、按噴油器的噴射方式 1. 連續(xù)噴射：噴油器穩(wěn)定連續(xù)地噴油，其流量正比于進(jìn)入氣缸的空氣量 2.間歇噴射:其特點(diǎn)是噴油頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步，且噴油量只取決于噴油器的開啟時(shí)間(噴油脈沖寬度),(a) 同時(shí)噴射 (b) 順序噴射 (c) 分組噴射,返回,14,2.空氣進(jìn)給系統(tǒng),功用：測量和控制汽油燃燒時(shí)做需要的空氣量。,15,2.1 按進(jìn)氣量檢測形式分類,,L-EFI（流量型）,D-EFI（壓力型）,16,2.1

7、按進(jìn)氣量檢測形式分類,流量型（L型）空氣供給系統(tǒng) 該結(jié)構(gòu)形式可以利用空氣流量計(jì)直接測量進(jìn)氣空氣體積流量來控制A/F，測量方式精度高，穩(wěn)定性好。,流量型（L型）系統(tǒng)控制方式,,電位計(jì),17,2.1 按進(jìn)氣量檢測形式分類,壓力型（D型）空氣供給系統(tǒng) 該結(jié)構(gòu)形式利用進(jìn)氣管絕對壓力控制A/F，省去了空氣流量計(jì)，因此結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用也比較廣泛。,壓力型（D型）系統(tǒng)控制方式,18,2.1 按進(jìn)氣量檢測形式分類,流量型（L型）,壓力型

8、（D型）,19,2.2 主要構(gòu)成零件,（a）空氣濾清器,功用：防止空氣中的灰塵、雜質(zhì)等物質(zhì)進(jìn)入氣缸，保證發(fā)動(dòng)機(jī)有足夠的清潔空氣。,20,2.2 主要構(gòu)成零件,（b）節(jié)氣門體和怠速調(diào)整螺釘 節(jié)氣門位置傳感器裝在節(jié)氣門軸上，檢測節(jié)氣門開度。 由于在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)通常節(jié)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)，所以設(shè)一旁通氣道進(jìn)行怠速調(diào)整。,,緩沖器,,怠速空氣調(diào)節(jié)螺釘,,節(jié)氣門位置傳感器,,節(jié)氣門,功用：來控制發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行工況下的進(jìn)氣量。,2

9、1,2.2 主要構(gòu)成零件,帶怠速空氣調(diào)整螺釘?shù)墓?jié)氣門示意圖,22,2.2 主要構(gòu)成零件,（c）怠速空氣調(diào)整器（空氣閥）,1—節(jié)氣門；2—怠速調(diào)整螺釘；3—閥芯；4—冷卻液出口；5—冷卻液進(jìn)口；6—蠟盒；7—進(jìn)氣氣流,蠟式怠速空氣閥,功用：穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，降低汽油消耗量。,23,2.2 主要構(gòu)成零件,（d）進(jìn)氣管 分為進(jìn)氣總管和進(jìn)氣歧管,24,3. 汽油供給系統(tǒng),功用：向氣缸內(nèi)提供燃燒所需要的汽油。,25,3.1

10、 系統(tǒng)組成,,系統(tǒng)構(gòu)成圖,26,3.2 電動(dòng)汽油泵,功用：從油箱中吸入汽油，將油壓提高到規(guī)定值，通過供給系統(tǒng)送到噴油器。 為了能利用汽油冷卻，電動(dòng)汽油泵通常有永磁式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、泵體和外殼三部分組成。,27,3.2 電動(dòng)汽油泵,安全閥,滾柱泵,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),單向閥,進(jìn)油口,出油口,,（1）滾柱式汽油泵 屬外裝式,1-泵體；2-滾柱；3軸；4-轉(zhuǎn)子,結(jié)構(gòu)示意圖,工作原理圖,單向出油閥,28,3.2 電動(dòng)汽油泵,（

11、2）電動(dòng)汽油泵性能改善 目的：減少運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和提高熱汽油輸送性能。 改進(jìn)措施： 改進(jìn)滾柱滾道的廓線。 采用特殊的阻尼裝置。 采用雙級泵。,1-初級泵；2-主輸油泵；3-永磁電動(dòng)機(jī)；4-殼體,29,3.3 汽油壓力調(diào)節(jié)器,功用：根據(jù)進(jìn)氣歧管的壓力變化，調(diào)節(jié)進(jìn)入噴油器的壓力，使兩者保持恒定的壓力差，一般為250Kpa，這樣噴油量僅取決于噴油時(shí)間。,30,3.4 汽

12、油濾清器及脈動(dòng)減震器,1-殼體；2-濾芯；A-進(jìn)油口；B-出油口,（1）燃油濾清器 功用：濾清燃油中的雜質(zhì)和水分，防止供給系統(tǒng)堵塞，減少機(jī)械磨損，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。,31,3.4 汽油濾清器及脈動(dòng)減震器,（2）脈動(dòng)減震器 功用：減小汽油管路中的壓力，抑制噴油嘴和汽油壓力調(diào)節(jié)器在開閉過程中的壓力脈沖噪聲。,汽油壓力脈動(dòng)振動(dòng)減振器1-空氣室；2-膜片；3-汽油室； A-進(jìn)油；B-出油

13、,32,3.5 電磁噴油器,,當(dāng)噴油器的結(jié)構(gòu)和工作壓力一定時(shí)，噴油量只取決于噴油電磁閥的通電時(shí)間。,1. 軸針式噴油器 其特點(diǎn)是軸針可使汽油環(huán)狀噴出，有利于霧化；針閥在噴口中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不易引起噴口堵塞。,33,3.5 電磁噴油器,2.孔式噴油器:孔式噴油器有球閥式和片閥式等幾種。,片閥式噴油器結(jié)構(gòu)1—噴油嘴套；2—閥座；3—擋圈；4—噴油器體；5—銜鐵；6—濾網(wǎng)；7—調(diào)壓滑套；8—回位彈簧；9—磁化線圈；10—閥片,34,3

14、.5 電磁噴油器,(a) 閥片壓緊閥座 (b) 閥片上升 (c) 閥片回落,1—擋圈；2—彈簧；3—鐵芯；4—擋圈；5—閥片；6—閥座；,35,3.6 汽油供給系統(tǒng),3.單點(diǎn)噴射系統(tǒng)用電磁噴油器 單點(diǎn)噴射系統(tǒng)中，將壓力調(diào)節(jié)器、進(jìn)氣溫度傳感器和1到2只噴油器等器件安裝在節(jié)氣門體上做成一個(gè)總成，稱為中央噴射單元；,1—壓力調(diào)節(jié)器；2—進(jìn)氣溫度傳感器；3—噴油器； 4—節(jié)氣門體；5—節(jié)氣門,36,3.6冷啟動(dòng)噴油器,

15、功用：發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫啟動(dòng)時(shí)投入工作，改善發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能。,1—旋流式噴嘴；2—噴射管道；3—柱塞閥；4—磁化線圈； 5—電接頭；6—供油口與濾網(wǎng)；7—彈簧；8—閥座,37,4.電控汽油噴射系統(tǒng),ECU根據(jù)空氣流量計(jì)信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)確定基本噴油時(shí)間，在根據(jù)其他傳感器對噴油時(shí)間進(jìn)行修正，并按最后確定的總噴油時(shí)間向噴油器發(fā)出指令，使噴油器噴油或斷油。,38,4.1汽油泵控制,,在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程和運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，燃油泵應(yīng)保持正常工作。

16、 當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)打開或發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅后，燃油泵一般預(yù)先或延遲工作2～3S，以保證燃油系統(tǒng)必須的油壓。 打開點(diǎn)火開關(guān)但不起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，或關(guān)閉點(diǎn)火開關(guān)后，應(yīng)適時(shí)切斷燃油泵控制電路，使燃油泵停止工作。 因此汽油泵的控制主要包括汽油泵的開關(guān)控制和汽油泵轉(zhuǎn)速控制兩個(gè)方面。,39,,1）汽油泵開關(guān)控制的電路裝有葉片式空氣流量計(jì)的L型系統(tǒng)汽油泵,4.1汽油泵控制,40,2）ECU控制的汽油泵控制電路,4.1汽油泵控制,這

17、種控制方式由ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)是否存在來控制，適用于D型系統(tǒng)以及采用卡門旋渦式和熱式空氣流量計(jì)的L型系統(tǒng)。,41,,3）具有轉(zhuǎn)速控制的汽油泵控制電路 1.電阻器式,4.1汽油泵控制,42,,（3）具有轉(zhuǎn)速控制的汽油泵控制電路 2.專設(shè)控制汽油泵用ECU式,4.1汽油泵控制,43,,1.噴油器的控制和驅(qū)動(dòng)方式 噴油器的驅(qū)動(dòng)方式可分為電壓驅(qū)動(dòng)和電流驅(qū)動(dòng)兩種形式,4.2噴油器的控制,

18、(a) 電流驅(qū)動(dòng) (b) 電壓驅(qū)動(dòng)低阻值式 (c) 電壓驅(qū)動(dòng)高阻值式,44,(1) 電流驅(qū)動(dòng) 電流驅(qū)動(dòng)回路無附加電阻，回路的阻抗和感抗均較小，驅(qū)動(dòng)電流大，使噴油器具有良好的響應(yīng)性。,4.2 噴油器的控制,(2) 電壓驅(qū)動(dòng) 電壓驅(qū)動(dòng)方式可直接驅(qū)動(dòng)線圈電阻值高、線圈匝數(shù)多、工作電流小的高阻值噴油器。 對線圈阻值小的低阻值噴油器，需要在驅(qū)動(dòng)回路中加入一附加電阻。,45,冷啟動(dòng)噴油器的控

19、制(1) 定時(shí)開關(guān)控制,(a) 冷啟動(dòng) (b) 啟動(dòng)后1—點(diǎn)火開關(guān)；2—冷啟動(dòng)噴油器； 3—定時(shí)開關(guān)；4、5—電熱線圈,4.2 噴油器的控制,46,4.3 噴油量的控制,噴油量的控制亦即噴油器噴射時(shí)間的控制，要使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都處于良好的工作狀態(tài)，必須精確地計(jì)算基本噴油持續(xù)時(shí)間和各種參數(shù)的修正量，目的是使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒混合氣的空燃比符合要求。,47,（1）起動(dòng)工況,由于噴油器的實(shí)際打開時(shí)刻較E

20、CU控制其打開時(shí)刻存在一段滯后，造成噴油量不足，且蓄電池電壓越低，滯后時(shí)間越長，故需對電壓進(jìn)行修正。,水溫-噴油時(shí)間圖,噴油時(shí)間的確定,噴油滯后,4.3 噴油量的控制,48,（2）啟動(dòng)后的噴油控制,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過預(yù)定值時(shí)，ECU確定的噴油信號(hào)持續(xù)時(shí)間滿足下式：噴油持續(xù)時(shí)間 = 基本噴油持續(xù)時(shí)間×噴油修正系數(shù) + 電壓修正A. 基本噴油時(shí)間D型EFI系統(tǒng)的基本噴油時(shí)間可由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)(Ne)和進(jìn)氣管絕對壓力信號(hào)(PIM

21、)確定。,L型EFI系統(tǒng)的基本噴油時(shí)間由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和空氣量信號(hào)(VS)確定。這個(gè)基本噴油時(shí)間是實(shí)現(xiàn)既定空燃比(一般為理論空燃比：A/F=14.7)的噴射時(shí)間。,4.3 噴油量的控制,49,B 啟動(dòng)后各工況下噴油量的修正 1） 啟動(dòng)后加濃 點(diǎn)火開關(guān)由 STA位置轉(zhuǎn)到接通點(diǎn)火ON位置，ECU額外增加噴油量使發(fā)動(dòng)機(jī)保持穩(wěn)定運(yùn)行。2） 暖機(jī)加濃 冷機(jī)時(shí)，燃油蒸發(fā)性差，為使發(fā)動(dòng)機(jī)迅速進(jìn)入最佳工作狀態(tài)，必須供給濃混合氣。

22、,4.3 噴油量的控制,50,3)進(jìn)氣溫度修正 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣密度隨發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度而變化，ECU根據(jù)THA信號(hào)修正噴油持續(xù)時(shí)間，使空燃比滿足要求。,4.3 噴油量的控制,51,發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要求使用濃混合氣以獲得大功率。ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加噴油量。 ECU可根據(jù)進(jìn)氣壓力傳感器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門位置傳感器輸送的信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況，決定相應(yīng)增加的燃油噴射量。,4.3 噴油量的控制,4)大負(fù)荷加濃