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电喷发动机研究

电喷发动机2019.03

单点电控燃油喷射系统在每个气缸进气行程开始时候喷油，采用的是顺序喷射方式，又称独立喷射可合燃油在进气管中滞留的时间最短，各缸得到燃油量尽可能一致。

单点喷射系统与多点喷射系统的控制原理相似，空气量可采用空气流量计直接计量，也可采用绝对压力传达室感受器间接测量。

单点喷射系统的出现较晚，其性能介于多点喷射系统与化油器式供给系统之间。

虽然单点喷射系统的性能比多点喷射系统差一些，但其结构简单，故障少，维修调整方便，且对发动机本身的改动较小，特别是大量生产后，其成本较低，仅略高于传统化油器的成本。

4、按有无反馈信号分类

电控燃油喷射系统按有无反馈信号可分为开环控制系统和闭环控制系统。

（1）开环控制系统（无氧传感器）它是将通过实验确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入电脑，在发动机工作时，电脑根据系统中各传感器输入信号，判断自身所处的运行工况，并广计算出最佳喷油量，通过对喷油器喷射时间的控制，来控制混合气的浓度，使发动机优化运行。

开环控制系统按预先设定在电脑中的控制规律工作，只受发动机运行工况参数变化的控制，简单易行。

但其精度真接依赖于所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度。

喷油器及发动机的产品性能存在差异，或由于磨损等引起性能参数的变化时，就不能合混合气部分的精度要求高，搞干扰能力差，当合用工况超出预定范围时，不能实现最佳控制。

（2）闭环控制系统（有氧传感器）在该系统中，发动机排气管上加装了氧感器，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，再通过电脑与设定的目标空燃比值进行比较，并根据误差修正喷油器喷油量，合空烯比保持在设定的目标值附近。

闭环控制系统可达到交高的空燃比控制精度，度可消除因产品差异和磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，抗干扰能力强。

介是，为了合排气净化达到最佳效果，只能运行在理论空燃比14。

7附近。

对起动、暖机、加速、怠速、江负荷等特殊工况，仍需要采用开环控制，使喷油器按预先设定的加浓混合气配比工作，经满足发动机特殊工部的工作要求。

所以，目前普遍采用开环的闭环相结合的控制方式。

电控燃油喷射系统的功能

一、喷油正时的控制

在采用间歇喷射系统中，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。

喷油器的喷油可分为同步喷油和异步喷油两种类型。

“同步”是指根据发动机各缸工作循环，在既定的曲轴位置进行喷油，同步喷油有规律性。

异步喷油与发动机的工作不同眇，无规律性，它是在同步喷油的基础上，为改善发动机的性能额外增加的喷油，主要有起步异步喷油和加速喷油。

1、同步喷油正时控制

（1）顺序喷射正时控制采用顺序喷射方式的电控燃油喷射系统中，各缸喷油器分别由ECU进行控制。

在采用顺序喷射方式的发动机上，ECU根据凸轮轴位置传感器信号，曲轴位置传感器信号和发动机的作功顺序，确定各缸工作位置。

当确定某缸活塞运行至排气行程上止点前某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸即开始喷油，如北京切诺基发动机在各缸排气行程上止点前64度开始喷泉油，喷油顺序与作功顺序一致。

（2）分组喷射正时控制分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2-4组，由ECU分组控制喷油器。

分组喷射喷油正时的控制是以各组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位置，ECU输出指令信号，接通该组喷油器电磁线圈电路，该组喷油器即开始喷油即开始喷油。

（3）同时喷射正时控制这种喷射方式是所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油，其缺点是由于各缸喷油时间不可能最佳，可能会导致各缸的混合气形成不一样。

但这种喷射方式的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。

2、异步喷油正时控制

（1）起动时异步喷油正时控制在部分电控燃油喷射系统中，为改善发动机的起动性能，在发动机起动时，除同步喷油外，再增加一次异步喷油。

（2）加速时异步喷油正时控制发动机由于燃油惯性等原因，会出现混合气稀的现象。

为了改善起步加速性能，ECU根据节气门位置传感器中怠速触点输送的怠速信号从接通到断开时，增加了一次固定量的喷油系统，为使发动机加速更灵敏，当节气门迅速开启或进气量突然增加时，在同步喷射的基础上再增加异步喷射。

二、喷油量的控制

喷油量控制是电控燃油喷射系统中最主要的控制功能之一，其目的是使发动机在各种运行工况下，都能获得最佳的混合气浓度，以提高发动机的经济性和降低排放污染。

当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油量的多少就取决于喷油时间。

在汽油机电控燃油喷射系统中，喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。

1、起动时的同步喷油量控制

在发动机起动时，由于转速波动大，无论是D型电控燃油喷射系统的绝对压力传感器，还是L型电控燃油喷射系统中的空气流量计，都不能精确地确定进气量，也就无法确定合适的基本喷油时间，所以发动机起动时的同步喷油量控制与起动后不的控制不同。

发动机起动时ECU根据冷却液的温度，由内丰的冷却液温度------喷油时间曲线来控制基本喷油时间。

2、起动后的同步喷油量控制

发动机起动后转速超过预定值时，ECU确定的喷油持续时间为

喷油持续时间=基本喷油持续时间*喷油修正系数+电压修正值

喷没修正系数是各种修正系数总和。

在D型电控燃油喷射系统中，ECU根据发动机信号和进气管绝对压力信号，由内丰的基本喷油时间三维图确定基本喷油时间。

二、燃油停供控制

1、减速断油控制

汽车行驶中，驾驶员快收加速踏板使汽车减速时，ECU将会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。

当发动机转速降至设定转速时又恢复正常喷油。

2、高速断油：

发动机加速时，发动机转速超过安全转速成或汽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，防止超速。

三、燃油泵控制

当点火开关打开或发动机熄火后，电控燃油喷射系统中的燃油泵一般预先或延迟工作2至3秒，以保证燃油系统必须的油压。

在发动机起动过程和运转过程中，燃油泵应保持正常工作。

打开点火开关但不起动发动机，或关闭点开关后，应适时切断燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。

部分电控燃油喷射系统中装用的电动燃油泵有高、低两个转速档，发动机工作时，电控燃油喷射系统根据发动机的转速负荷来控制燃油泵以高速或低速运转。

发动机高速、大负荷工况下耗油较多时，燃油泵以高速成运转。

发动机在低速、中小负荷工作时，使燃油泵以低速运转，以减少不必要的燃油泵磨损和电能消耗。

四、电控燃油喷射系统的组成与基本原理

电控燃油喷射系统形式多样，但其组成相同。

都是由三个子系统成：

空气供给系统，燃油供给系统和控制系统。

一、

空气供给系统

空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量。

系统工作原理。

发动机工作时，空气经空气滤清器后，通过空气流量计、节气门体进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。

节气门体中设有节气门，用以控制进入发动机的空气量，从而控制发动机的输出功率。

在节气门体的外部或内部设有与主进气道并联的旁通怠速成进气通道，并由怠速控制阀控制怠速时的进气量。

在L型电控燃油喷射系统中，流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计测量。

而在D型喷射系统中，绝对压力传感器测量的是进气管内的绝对压力，流经怠速控制阀的空气也在检测范围内。

怠速控制阀由ECU直接控制。

二、燃油供给系统

燃油供给系统的功用是供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。

电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经滤清器过滤后，由压力调节器油压，通过油管输送喷油器，喷油器根据电脑指令向进气管喷油。

燃油泵供给的多余汽油经回油箱。

燃油泵一般装在油箱内。

喷油器由电脑控制，有些发动机上还装有冷起动喷油器，冷嘲热讽起动喷油器安装在进气管上，仅在发动机低温起动时喷油，以改善发动机的低温起动性能。

三、控制系统

在电控燃油喷射系统中，喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容，ECU根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间，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，使喷油或断油。

（图）

发动机常见故障的判断与排除

1．发动机常见故障的类型和故障判断排除的一般规律；

汽车发动机在使用过程中，其技术状况会随着发动机运转时间逐渐增加而渐渐变坏，这期间发动机会出现运转不良、起动困难，甚至不能起动等现象，这就是所谓“发动机故障”。

发动机由两大机构五大系统组成（柴油机是四大系统），发动机出现故障不外乎是一个或一个以上机构或系统出现故障所造成的

1发动机常见故障类型与排除一般规律

1．1电控燃油喷射系统发动机常见故障类型

（1）传感器故障：

主要发生在对发动机运行状况的一些参数进行检测的各类传感器上，如空气流量计、曲轴位置传感器、水温传感器等．

（2）执行元件故障：

主要发生在电动汽油泵、油压调节器、喷油器等燃油供给系统的执行元件上。

（3）线束故障：

主要发生在线束与传感器、执行元件、电脑接插件接触不良，或线束的损坏引起的线路短路或断路上。

发动机一旦发生故障，在不能一下子确定是哪一类故障和故障发生部位时，应遵循故障排除的一般规律，即先电后油再机；先简后繁，避免盲目地乱查乱拆，把简单的故障排除变得复杂化，甚至原有故障尚未排除又人为地制造出新的故障。

1．3．1先电后油再机

发动机常见故障中，电路故障较多，且电路故障检查比较方便，不需拆很多零部件，故一般在无法判断是电还是油路故障时，应先检查电路故障，在确定电路正常情况下再检查是否油路故障。

机械故障一般较少发生，且检查时往往要将发动机解体，较为复杂，因此，一般在确定了电、油路均正常时，再检查是否是机械故障。

1．3．2先简后繁

先简后繁是指当已知故障是出在某一个机构或系统上，需进一步查明故障确切部位时，应先从该机构或系统容易检查的部位查起，如用眼睛可直接看到的部位或只需拆下很少零部件就能查看到的部位等，对在机构或系统内部的需拆卸很多零部件才能观察到的部位或虽然拆卸零部件不多但拆卸较困难的部位应放在最后查看。

经常性的故障就是发生在很容易查看到的部位，很方便就能排除了，这就避免了一上来就拆卸机构或系统，既费时间又麻烦，还容易损坏机件，加大故障现象。

例如，油路故障之一的混合气过浓，即可能是空气滤清器堵塞造成，也有可能是化油器主供油装置空气量孔L堵塞造成。

前一个原因的检查只需取下空滤器，起动发动机，如过。

浓现象消除了，即是空滤器堵塞；而后一个原因则需要拆卸化油器来检查了，既麻烦，又容易损伤化油器衬垫，造成漏气，使发动机工作性能变差。

再例如，油路故障之一的混合气过稀，既可能是浮子室油平面过低引起，也可能是进气歧管或化油器衬垫损坏造成漏气引起。

前者只需观察一下油平面，如发现过低，用油平面调整螺钉调整一下即可；而后者则需拆卸化油器或进气歧管进行检查，非但复杂、麻烦，在热机状况下，还容易烫伤维修人员。

l,4电控燃油喷射系统发动机故障排除的一般规律

1，4．1询问

在维修前应先仔细向用户询问故障现象什么时候发生的，特别是要问清楚是否在别处检修过某些部位，这是因为电控发动机有很多电子元件和复杂的线路，一旦维修不当，会给排除原始故障带来很多障碍。

所以在检修一部在别处未修好的故障车时，一定要先问清楚。

14．2直观检查

接插件接触不良是最常见故障，一般可直观检查接插件是否松动、脱落。

其它直观检查还有：

导线是否断路；真空管是否接错；缸线有无插错；蓄电池桩头有否松动。

1．4．3读取故障码

如起动后“发动机故障”警告灯常亮，可用解码器读取故障码，根据故障码内容检查、排除故障，故障排除后，警告灯熄灭，故障现象消失，即代表故障已排除，用仪器清除故障码后结束。

1．4．4数值、数据分析

有些故障现象“发动机故障”警告灯不亮，也无故障码，可用诊断仪、示波器、万用表读取有关发动机数据，进行数值、波形分析，从中找出故障原因并排除。

相关链接

有些电控发动机是通过仪表板上“CHECK”灯的不同闪烁频率来输出故障代码，可根据各车系故障代码表来确定故障位置或内容。

2，1发动机起动困难或不能起动

发动机能起动的基本条件是：

起动系正常，点火系正常，燃油供给系正常，气缸压缩压力符合规定值等。

上述系统中一个或一个以上出了故障，就会出现起动困难或不能起动现象。

2．1．1故障判断的一般程序

如图9-1所示，在检查过程中，应证实被检查机构或系统无故障后，再检查下一个机构或系统。

起动系的检查

2．1．2起动系简易检查过程

接通起动开关，若起动机能很顺利地拖动发动机，并达到规定起动转速，即使发动机没能起动，也已证明起动系无故障，可对下一个系统点火系进行检查。

若起动机不能拖动发动机或拖动转速很低，达不到必需的起动转速，则说明起动系可能有故障，进一步确诊的方法是用推行汽车达到一定速度或用手摇柄手摇发动机起动的方法能够使发动机起动且运转正常，则可确定为起动系故障，可按《汽车电气设备结构与维修》一书中介绍的起动系故障排除方法进行排故。

点火系的检查

2．1．4燃油供给系简易检查过程

燃油供给系中来油不畅、断油等故障易造成发动机起动困难或不能起动。

对燃油供给系的检查一般是先查化油器的油平面，从油平面观察孔检查浮子室内是否无油或油平面过低。

其次检查阻风门能否关闭，如阻风门不能关闭，则在冷起动时混合气过稀使起动困难。

最后检查化油器喷油情况，打开阻风门，用手模拟汽车加速状况，急开节气门数次，观察加速喷口是否有油喷出，如加速喷订不喷油或喷出的油束无力、量少，则说明供给系有故帝，需按本书汽油机燃料供给系故障排除方法做进一步检查。

机械故障简易检查

2．1．5机械故障简易检查过程

由机械故障造成的起动困难或不能起动虽然较少，但有时也会发生，下述两种情况下的机械故障会引起发动机起动困难或不能起动。

2．1．51起动时，起动机工作正常却拖不动发动机，用手摇柄起动方法也不能起动发动机，明显感到起动阻力很大，这就说明发动机一些相对运动副配合不正常，如曲轴轴颈、连杆轴颈和轴承之间配合过小或咬死；活塞与气缸壁之间间隙过小或卡死等，这种情况一般发生在发动机在缺润滑油或冷却水的状况下工作了一段时间后，由于缺润滑油，一些相对运动副摩擦表面发生严重黏着磨损而咬死，由于缺冷却水，发动机工作温度过高，会使活塞因热膨胀量过大而卡死在气缸壁内。

2．1．5．2起动机拖动发动机能达到起动转速，甚至还有起动征兆，但是不能起动。

在排除了不是点火系和燃料供给系有故障后，比较大的可能就是机械故障造成的发动机气缸压缩压力过低。

由于压缩压力过低，在压缩终r时，燃烧室内压力、温度不够高，可燃混合气品质较差，使火花塞产生的火花不易点燃混合气，从而使发动机起动困难或不能起动。

这种情况一般发生在发动机已使用较长时间、接近大修时间或报废时间时。

此时，发动机相对运动件磨损量较大，如活塞与气缸壁之间间隙过大而漏气严重，使气缸压缩压力下降；气门关闭小严，气门导管与气门杆间隙过大，气缸垫损坏等机械故障也会造成压缩行程时，密封性差而漏气严重，使气缸压缩压力下降。

发动机动转不良

2．2发动机运转不良

汽油发动机运转不良主要是指怠速不良，发动机动力不足、行驶中突然熄火、发动机排气烟色不正常和异响等。

造成上述不良运转现象的故障同样有电路故障、油路故障和机械故障i类。

因此，检查的一般规律仍然是先电后油再机和先简后繁（见图9．2）。

2，2．1怠速不良的简易检查过程

怠速不良分以下几种情况：

（1）没有怠速。

发动机起动后，加速踏板不能松，否则就熄火。

（2）怠速不稳。

怠速工况时，转速不稳定，忽高忽低，发动机抖动，容易熄火。

（3）怠速过高。

怠速T况时，转速明显偏高，如想调低即怠速不稳，甚至熄火。

“

发动机动力不足

2．2．3行驶中发动机突然熄火的简易检查过程

2．2．3．1现象：

（1）行驶中突然熄火。

（2）重新起动不着，挂上档位，利用其他汽车拖动使汽车滚动以带动发动机转动的方法也不能使发动机重新起动。

2．2．3．2检查方法：

重新起动时，发动机能运转，但无着火征兆，一般是点火系故障引起，可观察电流表，如不正常，则为点火系低压电路故障。

如正常，则检查分缸高压线火花，如不正常，则为点火系高压电路故障，可能是点火线圈击穿、分火头击穿等。

如确定为点火系故障，可按《汽车电器设备结构与维修》一书中介绍的点火系故障排除方法进行排故。

如不是电路故障引起的熄火，则多为燃油供给系的故障，可按本书“汽油机燃料供给系”一章所介绍的燃料供给系故障排除方法进行排故。

重新起动时，发动机不能运转，且起动系统正常，则可能是发动机缺少润滑油，造成曲轴轴承、连杆轴承等发生严重黏着磨损而咬死，或缺少冷却水造成发动机过热，使活塞因热膨胀量过大而卡死在气缸内。

发动机排烟不正常

2．2．4发动机排气烟色不正常的简易检查过程

2．2．4．1现象：

排放黑烟或蓝烟。

2．2．4．2检查方法：

（2）排放蓝烟的检查。

多为润滑油窜至燃烧室内引起，活塞环与气缸壁磨损严重，活塞环弹力不足，气门导管磨损或油封损坏，润滑油加注量过多等，都会使润滑油窜至燃烧室。