汽油发动机电子控制系统EFI
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彩色图解汽油机电子控制燃油喷射系统
电子控制燃油喷射系统(EFI)简称为“电控燃油喷射系统”“电喷系统”,是以电控单元为控制中心,并利用安装在发动机上的各种传感器测出发动机的各种运行参数,再按照电脑中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量,使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的可燃混合气。
电子燃油喷射系统组成
电子燃油喷射系统结构
主要部件
■ 喷油器
多点喷射系统的喷油器位于进气口处(下图)。
喷油器的作用是接受ECU送来的喷油脉冲信号,精确地控制燃油
喷射量。
喷油器结构▲
■空气流量计
空气流量计将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元(ECU),作为决定喷油的基本信号之一,是用来测定吸入发动机的空气流量的传感器。
翼片式空气流量计▲
汽油缸内直喷系统
汽油缸内直喷是将喷油嘴安装在燃烧室内,将汽油直接喷注在气
缸燃烧室内,空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气被点燃做功,这种形式与直喷式柴油机相似(下图)。
目前一般汽油发动机上所用的汽油电控喷射系统,是将汽油喷入进气歧管或进气管道中,与空气混合成混合气后再通过进气门进入气缸燃烧室内被点燃做功。
汽油缸内直喷系统示意图▲
■ 典型汽油缸内直喷系统原理
下图所示为汽油缸内直喷系统采用两个油泵,油箱内的低压电动泵和由凸轮轴驱动的高压油泵。
典型汽油缸内直喷系统原理▲
■ 汽油缸内直喷系统结构主要部件。
进气支管绝对压力传感器 1-过滤器;2-混合集成电路; 3-压力转换
元件;4-滤清器 节气门位置传
感器
节气门位置传感器用来检测 节气门开度。
它安装在节气门 体上,通过节气门轴与节气门 联动。
节气门位置传感器将节 气门开度转换成电信号输送 到ECU ECU 根据节气门不同 的开度决定控制方式和对喷 油时间进行修正。
电控汽油喷 射系统中使用的节气门位置 传感器有线性输出型节气门 位置传感器和开关量输出型 节气门位置传感器等。
线性输出型节气门位
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讲授新 课
学生按要 求进行实 践训练
进r 血营刨
线性输出型节气门位置传感。
说明电控燃油喷射系统的控制功能1. 引擎的“聪明助手”首先,电控燃油喷射系统(简称EFI)就像是引擎的“聪明助手”,负责精确控制燃油的喷射。
想象一下,这系统就像是一个高智商的“厨师”,它根据引擎的需求,调配合适的“调料”——也就是燃油。
举个简单的例子,车子刚启动的时候,需要更多的燃油来帮助引擎顺利启动。
EFI系统就像是在厨房里对着锅一边搅拌一边加料,确保燃油喷射量刚刚好,既不会过多浪费,也不会不足影响车子的表现。
2. 追踪“引擎健康”2.1 实时调整然后,这个系统可是能时刻追踪引擎的“健康状况”。
它会根据引擎的温度、转速、负荷等各种信息,实时调整燃油的喷射量。
就像一个细心的医生,通过不断监测病人的生命体征,随时调整治疗方案,保证车子在各种驾驶条件下都能有最佳的表现。
2.2 节能省油说到节能,这系统也是个“大力士”。
它通过精确控制燃油喷射量,确保燃油的燃烧效率最高,达到省油的效果。
你可以把它当成一个精打细算的理财师,精打细算每一分钱的开支,让车主的钱包也能松一口气。
与传统的喷油方式相比,这系统在节能减排方面可是相当出色的,让你不仅开车轻松,还能环保一点。
3. 提升驾驶体验3.1 平稳驾驶再来聊聊驾驶的感觉。
电控燃油喷射系统让你的驾驶变得更加平稳、舒适。
你可以想象,当你加油时,车子不会像之前那样忽然猛地一冲,而是像一只温顺的小猫,稳稳地加速。
这种平稳的驾驶体验,让你每一次出行都能舒心不少。
3.2 减少故障最后,这系统还能大大减少引擎的故障概率。
它的精准控制不仅让车子表现更好,还能降低引擎的磨损,延长使用寿命。
就像一个精密的时钟,运行得非常平稳而且持久,这样你就不用经常跑维修店,省下了不少麻烦。
总之,电控燃油喷射系统真是汽车里的“超级英雄”,从精确控制燃油喷射到提升驾驶体验,再到节能减排,它无所不包,无所不能。
希望你对这个小小的“魔法师”有了更清楚的了解,不妨多多留意它带来的变化,你会发现驾车的乐趣更多了。
电控燃油喷射系统(EFI)图解EFI的优点:1、在任何情况下都能获得精确的空燃比2、混合气的各缸分配均匀性好3、采用EFI的汽车加速性能好4、充气效率高5、良好的启动性能和减速减油或断油EFI的工作原理:电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成:进气系统供油系统控制系统点火系统如下图:无请空赏和片1、进气系统如下图:2、供油系统主要由油压调节器、喷油器和喷油泵组成。
供油系统的工作原理图:喷油泵工作原理燃油泵装在油箱内,涡轮泵由电机驱动。
当泵内油压超过一定值时,燃油顶开单向阀向油路供油。
当油路堵塞时,卸压阀开启,泄出的燃油返回油箱。
如下图:喷油器工作原理:喷油器是电磁式的。
当喷油器不工作时,针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住。
当ECU的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时,针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量,从静止位置往上升起,燃油喷出。
多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上,并用输油管将其固定。
多点喷油系统每缸有一个喷油器。
英文称为 multi point injection .简称为MPI。
如下图:喷油器单点喷油系统的喷油器安装在节气门体上,各缸共用一个喷油器。
英文为single point injection. 简称为SPI。
如下图:油压调节器工作原理油压力调节器的功能是调节喷油压力。
喷油器喷出的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的。
由于进气歧管内真空度是随发动机工况而变化的,即使喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变,工况变化时喷油量也会发生少量的变化,为了得到精确的喷油量,必须使油压A和进气歧管真空度B的总和保持不变。
如下图:3、控制系统控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分组成如下图:传感器传感器是感知信息的部件,负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。
如下图:ECUECU的功用是采集和处理各种传感器的输入信号,根据发动机工作的要求(喷油脉宽、点火提前角等),进行控制决策的运算,并输出相应的控制信号。
©2003 丰田汽车公司。
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概述电子燃油喷射(EFI )系统应用各种传感器来探测发动机工作状态和汽车行驶状态。
发动机ECU 计算出最佳的燃油喷油量,并使喷油器喷射燃油。
图中是电子燃油喷射系统的基本构造。
•发动机ECU(发动机控制单元)根据传感器传送的信号,计算出最佳的燃油喷射时间。
•空气流量计/进气歧管压力传感器探测进气量或歧管压力。
•曲轴位置传感器探测曲轴转角和发动机转速。
•凸轴位置传感器探测标准曲轴转角的信息(气缸位置的判别)和凸轮轴正时。
•水温传感器探测冷却液温度•节气门位置传感器探测节气门开度。
•氧传感器探测废气中氧气的浓度。
(1/1)电子燃油喷射的类型按进气量探测法分类,有两种电子燃油喷射系统。
1.L-EFI (空气流量控制型)这种EFI 系统采用空气流量计直接测量进气歧管中流入的空气量。
有两种探测方法:一种直接测量进气涡流,另一种根据基本空气量进行校正。
2.D-EFI (歧管压力控制型)这种EFI 用于测量进气歧管的压力,利用进气空气密度,探测出进气量。
(1/1)EFI (电子控制汽油喷射)概述概述燃油被燃油泵从油箱吸出,由喷油器在压力下进行喷射。
燃油管里的燃油压力须由压力调节器和脉冲缓冲器进行调节,以保持稳定的燃油喷射。
主要部件•燃油箱•燃油泵总成•燃油泵•燃油泵滤清器•燃油滤清器•压力调节器•输送管•喷油器•脉动缓冲器(1/1)燃油泵燃油泵安装于油箱中,与燃油滤清器、压力调节器和燃油表等结合为一整体。
马达带动油泵叶轮压缩燃油。
燃油泵停止时,单向阀关闭,以维持燃油管路内的残余压力,这样更有助于使发动机重新起动。
若没有残余压力,在高温时很容易出现气阻,使发动机重新起动变得很困难。
当出油口侧压力过高时,安全阀开启,防止燃油压力过高。
(1/1)燃油系统压力调节器将喷油器的燃油压力控制在324kPa(3.3kgf/cm2)(视发动机型号不同,具体压力值也会有不同)此外,压力调节器能像燃油泵的单向阀一样,维持燃油管里的残余压力。
影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比,理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。
这种空气和燃料的比例称为化学当量比。
空燃比小于化学当量比时供给浓混合气,此时发动机发出的功率大,但燃烧不完全,生成的CO、HC多;当混合气略大于化学当量比时,燃烧效率最高,燃油消耗量低,但生成的NOx也最多;供给稀混合气时,燃烧速度变慢,燃烧不稳定,使得HC增多。
在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式,将空燃比控制在化学当量比附近,并在排气系统中消声器前安装一个三元催化转化器,对发动机进行后处理,是当前减少汽车排气污染物的最有效方法。
在化学当量比附近,转化器的净化效率最高。
电控汽油喷射系统(Electronic Fuel Injection System)简称为EFI。
它利用各种传感器检测发动机的各种状态,经微处理器的判断、计算,使发动机在不同工况下均能获得合适空燃比的混合气。
目前汽车工业发达的国家在汽油车上均采用汽油喷射系统,以满足日益严格的排放要求。
在任何情况下都能获得精确的空燃比混合气的各缸分配均匀性好汽车的加速性能好充气效率高良好的启动性能和减速减油或断油电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成:进气系统供油系统控制系统点火系统进气系统怠速时节气门全关,由怠速执行器根据冷却水温、空调和动力转向等工况调节进气量。
供油系统供油系统主要由油压调节器、喷油器和喷油泵组成。
燃油泵燃油泵装在油箱内,涡轮泵由电机驱动。
当泵内油压超过一定值时,燃油顶开单向阀向油路供油。
当油路堵塞时,卸压阀开启,泄出的燃油返回油箱。
喷油器喷油器是电磁式的。
当喷油器不工作时,针阀在回位弹簧作用下将喷油孔封住。
当ECU的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时,针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量,从静止位置往上升起,燃油喷出。
多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上,并用输油管将其固定。
多点喷油系统每缸有一个喷油器。
英文称为multi pointinjection .简称为MPI。
喷油器单点喷油系统的喷油器安装在节气门体上,各缸共用一个喷油器。
英文为single point injection. 简称为SPI。
油压力调节器油压力调节器的功能是调节喷油压力。
喷油器喷出的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的。
由于进气歧管内真空度是随发动机工况而变化的,即使喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变,工况变化时喷油量也会发生少量的变化,为了得到精确的喷油量,必须使油压A和进气歧管真空度B的总和保持不变。
控制系统传感器传感器是感知信息的部件,负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。
电子控制单元ECU的功用是采集和处理各种传感器的输入信号,根据发动机工作的要求(喷油脉宽、点火提前角等),进行控制决策的运算,并输出相应的控制信号。
当前电控发动机中除了控制喷油外,还控制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气阀等,由于共用一个ECU对发动机进行综合控制,所以也被称为发动机管理系统。
中间的金属方盒为电子控制单元,箭头指向电子控制单元的部件为传感器,箭头从电子控制单元出去的部件为执行器。
在电控发动机中最主要的输入接口是传感器接口(例如转速、负荷、温度、压力等)。
最主要的输出接口是控制接口,它控制外部执行机构的动作(例如:喷油器、点火模块、喷油泵、怠速执行器等)。
执行器点火系统点火控制系统由传感器、电子控制单元和执行器组成。
执行器为点火模块和点火线圈。
最常见的为无分电器点火系统,它是两个气缸共用一个点火线圈。
目前也有采用每个气缸一个点火线圈的。
点火提前角的控制为了使发动机发出最大功率,应使最高燃烧压力出现在上止点后10°~15°左右,点火时刻用点火提前角来表示。
它是指火花塞电极间跳火开始到活塞运行至上止点时这段时间内曲轴所转过的角度。
点火过迟:使发动机功率下降,油耗增加。
点火过早:使功率下降,还容易产生爆震。
发动机的最佳点火提前角,不仅要使发动机的动力性、经济性最佳,还应使有害排放物最少。
最佳点火提前角的控制策略起动期间:固定值起动后基本点火提前角的控制:由转速和负荷确定点火提前角的修正:部分负荷工况根据冷却水温、进气温度和节气门位置等信号进行修正。
满负荷工况要特别小心控制点火提前角,以免产生爆震。
最大和最小提前角的控制:微处理器计算的点火提前角必须控制在一定范围内,否则发动机很难正常运转。
闭合角控制闭合角是沿用了传统点火系的概念。
在电子控制的点火系统中是指初级电路接通的时间。
点火线圈的次级电压是和初级电路断开时的初级电流成正比。
通电时间短时,初级电流小,会使感应的次级电压偏低,容易造成失火。
初级电流大,对点火有利;但通电时间过长,会使点火线圈发热,甚至烧坏,还会使能耗增大。
因此要控制一个最佳通电时间。
蓄电池电压下降时,在相同的通电时间里初级电流能达到的值会变小。
因此必须对通电时间修正。
爆震传感器汽车发动机利用电火花将混合气点燃,并以火焰传播方式使混合气燃烧。
如果在传播过程中,火焰还未到达时,局部地区混合气自行着火燃烧,使气流运动速度加快,缸内压力、温度迅速增加,造成瞬时爆燃,这种现象称为爆震。
爆震会使气体强烈振动,产生噪音;也会使火花塞、燃烧室、活塞等机件过热,严重情况会使发动机损坏。
在发动机结构参数已确定的情况下,采用推迟点火提前角是消除爆震既有效又简单的措施之一。
装有爆震传感器的发动机能检测爆震界限,通过电子控制单元将点火时刻调到接近爆震极限的位置,从而改善了发动机的性能。
当发动机出现爆震时,ECU根据爆震程度,推迟点火时刻,爆震程度大的,不仅推迟的角度大,而且是先快后慢,直到爆震消失为止。
为了保证良好的发动机性能,爆震消失后,又将点火提前角逐步加大,增加的速率也分为快、慢两种。
当发动机再次出现爆震时,点火提前角再次推迟。
通常点火提前角推迟的速率要大于点火提前角增加的速率。
通常用EGR率表示EGR的控制量。
它用进入气缸的混合气中废气的比例表示。
EGR 率与发动机动力性、经济性和排放性能有关。
EGR率增加过大时,使燃烧速度太慢,燃烧变得不稳定,失火率增加,使HC也会增加;EGR率过小,NOx排放达不到法规要求,易产生爆震,发动机过热等现象。
因此EGR 率必须根据发动机工况要求进行控制。
EGR控制系统中,EGR阀是关键部件。
不同的EGR率是通过EGR阀的调节来实现的。
电控发动机中广泛采用电子控制EGR阀方法。
直线型EGR阀是由ECU控制针阀位置,调节从排气进入进气歧管孔口的大小,精确地控制EGR率。
EGR工作期间通过监测针阀位置反馈信号控制针阀位置。
并根据冷却水温度、节气门位置和进气流量控制EGR针阀的位置。
EGR的控制策略:增加EGR率可以使NOx排出物降低,但同时会HC排出物和燃油消耗增加。
因此在各种工况采用的EGR率必须是对动力性、经济性和排放性能的综合考虑。
试验结果说明:当EGR率小于10%时,燃油消耗量基本上不增加,当EGR率大于20%时,发动机燃烧不稳定,工作粗暴,HC排放物将增加10%。
因此通常将EGR率控制在10%~20%范围内较合适。
随着负荷增加EGR率允许值也增加(阴影部分)。
怠速和低负荷时,NOx排放浓度低,为了保证稳定燃烧,不进行EGR。
只有热态下进行EGR。
发动机温度低时,NOx排放浓度也较低,为了保证正常燃烧,冷机时不进EGR。
大负荷、高速时,为了保证发动机有较好的动力性,此时混合气较浓,NOx排放生成物较少,可不进行EGR或减少EGR率。
废气再循环量对NOx排放和油耗的影响还受到空燃比、点火提前角等因素的影响。
因此在EGR率进行控制时,同时对点火等进行综合控制,就能得到较好的发动机性能。
为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽,电控发动机普遍采用了碳罐,油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附,当发动机运转时,依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。
电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。
采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物和节约燃料。
缸内直喷汽油发动机采用电控缸内直接喷射方法,在火花塞附近供给浓混合气,以利着火;在其它区域供给稀混合气,进行分段喷油。
达到分层燃烧的目的。
据报导空燃比为30时,仍可燃烧。
此种方法可节约燃料三分之一以上。
为了减少稀燃时的NOx,在排气系统中安装了两只温度传感器、两只氧传感器和两级催化转化器。
减少排放物的新手段试验结果表明:CO、HC和NOx三种排放物在第一个十五工况循环中将占总排放量的70-80%,因此今后解决排放的重点在:降低HC 排放;改善怠速和暖机期间的排放;尽可能地缩短催化器的加热时间,在催化器达到起燃温度之前,最大程度地降低发动机排出的废气。
满足美国及欧洲共同体排放法规要求的途径:法规关键方法的典型应用关键附加方法的典型应用中小型机动车用4-6缸发动机加州Tier 0 1990美国Tier 0 1990欧洲Step I 1992三元催化器加州Tier 1 1992美国Tier 1 1993欧洲Step II 1996改进的三元催化器预热时就加热催化器(推迟点火提前角),废气再循环LEV 1994 ULEV 1994欧洲Step III 2000欧洲Step IV 2005进一步改进三元催化器,使催化器紧接排气总管、浓混合气加热和引入二次空气。
催化器快速加热,加强氧传感器闭环控制,包括使用两个氧传感器、瞬态燃油控制和废气再循环。
带有在集成诊断系统OBD II 的发动机管理系统此系统的要求:系统监测:监测所有与排放相关的部件和系统;部件保护:防止关键部件的损坏(如三元催化器);应急反应:设置故障时传感器的代用值或“跛行回家”方式信息存储:存储故障发生时的有关信息超标显示:当废气排放超过限定标准时给出显示;信息读取:在维修时利用检测设备读取故障;重点要求为:◎催化器监测◎其他系统监测◎氧传感器监测◎检测装置标准化◎失火监测◎发动机相关信息的存储◎燃油系统监测◎“多功能指示灯”显示标准化◎二次空气系统监测◎故障代码的预定义◎废气再循环系统监测◎电控系统抗干扰保护◎燃油蒸汽系统监测CAN总线由于车内电控发动机系统、底盘电子控制系统、车身电子控制系统和音响、娱乐等广泛应用。
车内开始采用CAN总线。
配气机构精确地控制发动机的工作正时和性能输出。
双变位或连续可变相位凸轮轴调整装置精确地控制着凸轮的定时或用电磁阀直接驱动气门的方法,可优化发动机的废气排放、性能和燃油经济性。
电控汽油喷射系统有几部分组成?什么是SPI和MPI?试对他们进行比较?简述喷油泵结构及其功用。
实用标准文案简述喷油器的工作原理。
油压调节器的作用是什么?ECU 有几部分组成?负荷传感器有几种型式?起什么作用?转速传感器有几种型式?说明其工作原理。