发动机电控系统的结构与维修.docx

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发动机电控系统的结构与维修

第一章发动机电控汽油喷射系统的结构与维修

第一节电控汽油喷射系统的结构

一电控汽油喷射系统的组成

图1-1所示为常见电控汽油喷射系统在汽车上的安装情况及零件分配图，图1-2所示为电控汽油喷射系统的操作原理图。

图1-1电控汽油喷射系统在汽车上的安装情况及零件分配图

1-喷油器2-燃油压力调节器3-辅助空气阀4-汽油滤清器5-温度时间开关6-水温传感器7-冷起动喷油器8-空气流量计9-节气门室10-进行温度传感器11-节气门位置传感器12-电控单元13-降压电阻14-电动汽油泵15-汽油缓冲器

图1-2电控汽油喷射系统操作原理图

1-油箱2-汽油滤清器3-电动汽油泵4-辅助空气阀5-汽油缓冲器6-燃油压力调节器7-冷起动喷油器8-水温传感器7-冷起动喷油器8-水温传感器9-喷油器10-温度时间开关11-节气门位置传感器12-怠速调整螺钉13-空气流量计14-进气温度传感器15-旁通气道调整螺钉16-空气滤清器17-电控单元18-点火线圈19-点火开关20-EFI继电器21-电动汽油泵继电器

按其控制原理完成方式来看，电控汽油喷射系统由电控单元（ECU）、传感器和执行器三个部分组成，如图1-3所示。

执行器Z

执行器Y

执行器X

传感器C

传感器A

ECU

传感器B

图1-3电控汽油喷射系统的组成

电控汽油喷射系统均有一个电控单元（ECU），它是系统的核心控制元件。

ECU一方面接收来自传感器的信号；另一方面完成对信息的处理工作，同时发出相应的控制指令来控制执行元件的正确动作。

ECU接收的信息主要有发动机转速、空气流量、节气门位置、进气温度、冷却液温度、曲轴位置、负荷和氧传感器信息等。

传感器是电控汽油喷射系统的“触角”，是感知信息的部件，它负责向电控单元提供汽车的运行状况和发动机的工况。

传感器主要有空气流量传感器（空气流量计）、节气门位置传感器（节气门开关）、氧传感器（测定空燃比）、爆震传感器、曲轴转角传感器、发动机转速传感器及各种温度传感器等。

执行器负责执行电控单元发出的各项指令，执行器主要有喷油器、怠速步进电动机、电动汽油泵、继电器和点火线圈等。

从部件的功能来讲，电控汽油喷射系统一般由进气系统、燃油供给系统和电子控制系统三个子系统组成。

在点火与燃油喷射相结合的电控汽油喷射系统中还包含有一个点火子系统。

进气系统的功用是根据发动机的工况提供适量的空气，并根据电控单元的指令完成空气量的调节。

进气系统主要由空气流量计或进气歧管绝对压力传感器、进行温度传感器、节气门位置传感器、进气歧管、辅助空气阀及空气滤清器等组成。

燃油供给系统是根据电控单元的驱动信号，以恒定的压差将一定数量的汽油喷入进气管。

燃油供给系统主要由电动汽油泵、汽油滤清器、燃油压力调节器、喷油器及冷起动喷油器等组成。

电子控制系统由电控单元、各类传感器、驱动器及继电器等组成。

该系统还具有故障诊断功能，可保存故障代码，并通过故障指示灯输出故障代码。

二进气系统

（一）进气系统的组成与型式

进气系统是测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量的。

其组成是由测量空气流量的方式决定的，根据测量空气流量的方式不同，进气系统有质量流量式的进气系统（用于L型EFI系统）、速度密度式的进气系统（用于D型EFI系统）和节流速度式的进气系统三种。

1、质量流量式进气系统

图1-4所示为质量流量式进气系统，该进气系统利用空气流量计直接测量吸入的空气量，通常用测得的空气流量与发动机转速的比值作为计算喷油量的标准。

空气经过空气滤清器过滤后，用空气流量计进行测量，然后通过节气体到达稳压箱，再分配给各缸进气管。

在进气管内，由喷油器中喷出的汽油与空气混合后被吸入气缸内进行燃烧。

图1-4质量流量式进气系统结构图

a）系统图b）剖视图

1-空气滤清器2-空气流量计3-节气门体4-节气门5-进气总管（稳压箱）6-喷油器7-进气歧管8-辅助空气阀

节气门装在节气门体上，控制进入各缸的空气量，在该总成上还装有空气阀。

当温度低时空气阀打开，部分附加空气进入进气总管，以提高怠速转速，加快暖机过程（亦称快怠速）。

在装有怠速控制阀（ISCV）的发动机上，由ISCV来完成空气阀的作用。

2、速度密度式进气系统

速度密度式进气系统，利用进气歧管绝对压力传感器测得进气歧管中的绝对压力，然后根据绝对压力值和发动机转速推算出每一循环发动机吸入的空气量。

由于进气歧管中的空气压力是变化的，因此速度密度方式不容易精确检测吸入的空气量。

速度密度方式的进气系统组成如图1-5所示，它与质量流量方式进气系统的主要差别是用进气歧管绝对压力传感器代替了空气流量计。

图1-5速度密度方式进气系统

a）系统框图b）系统构成图

1-进气歧管绝对压力传感器2-发动机3-稳压箱4-节流阀体5-空气滤清器6-空气阀7-喷油器

经过空气滤清器过滤的空气，经节气门体流入稳压箱，分配给各缸进气管，然后与喷油器喷射的汽油混合形成可燃混合气，再吸入气缸内。

3、节流速度式进气系统

节流速度式进气系统是利用节气门开度和发动机转速来间接计算进气质量的。

由于此种控制方式在轿车上使用极少，故本书不作介绍。

（二）进气系统主要零部件的结构

1、空气滤清器

电控汽油喷射发动机的空气滤清器与一般发动机的空气滤清器相同，在此不再作详细介绍。

2、空气流量计

空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，用来测量进入气缸内空气量的多少，然后，将进气量信号转换成电气信号输入电控单元，从而由电控制单元计算出喷油量，控制喷油器向节气门室（进气管）喷入与进气量成最佳比例的燃油。

目前汽车上所用的空气流量计主要有叶片式空气流量计、卡门涡旋式空气流量计、真空度-转速（压感式）空气流量计（进气歧管压力传感器）、热线式空气流量计和热膜式空气流量计等五种。

其中真空度-转速空气流量计仅为一只进气歧管压力传感器。

（1）叶片式空气流量计

图1-6所示是叶片式空气流量计的结构，图1-7所示是叶片式空气流量计的空气通道，图1-8所示是叶片式空气流量计的电位计部分结构。

图1-6叶片式空气流量计的结构

1-电位计2-电动汽油泵触点（可动）3-进气温度传感器4-电动汽油泵固定触点5-测量板（叶片）6-怠速调整螺钉

图1-7叶片式空气流量计的空气通道

1-旁通气道2-进气温度传感器3-阀门4-阻尼室5-缓冲板6-主空气通道7-测量板（叶片）

图1-8叶片式空气流量计的电位计部分结构图

1-空气进口2-电动汽油泵接点3-平衡块4-回位弹簧5-电位计部分6-空气出口

叶片式空气流量计由测量板（叶片）、缓冲板、阻尼室、旁通气道、怠速调整螺钉、回位弹簧等组成，此外内部还设有电动汽油开关及进气温度传感器等。

在有的叶片式空气流量计中，还有一电动汽油泵开关，其作用是当点火接通而发动机不转动时，控制电动汽油泵不工作。

一旦空气流量计中有空气流过时，此开关闭合，电动汽车油泵开始工作。

这种有电动汽油泵开关的空气流量计的电插座一般为7脚。

叶片式空气流量计电位器是以电位变化检测空气量的装置，它与空气流量计测量板同轴安装，能把因测量板开度而产生的滑动电阻变化转换为电压信号，并送给电控单元（图1-9a）。

图1-9b）所示是其工作原理图，在测量板的回转轴上，装有一根螺旋回位弹簧，当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，测量板即停止转动。

用电位计检测出测量板的转动角度，即可得知空气流量。

叶片式空气流量计电位器的内部电路如图1-10所示，电位计检测空气量有电压比与电压值两种方式。

图1-9电位计与测量板的安装关系及叶片式空气流量计的工作原理

a）电位计与测量板的安装关系b）叶片式空气流量计的工作原理

1-电位计2-自空气滤清器来的空气3-到发动机的空气4-测量板5-电位计滑动触头6-旁通气道

图1-10电位计内部电路

1-电动汽油泵开关2-电位计

在VB端子上加有蓄电池电压而形成电压VC，那么，检测出来的是VB-E2与VC-VS的电压比。

如表1-1中的图所示。

电压值的检测方法为：

吸入空气量∝随电位计动作变化的电压值。

当在VC点加上一定的电压（+5V）时，电位计滑动触头的动作随吸入空气量变化，VS-E2间的电压变化直接作为吸入空气量信息，把滑动触头电压值送入电控单元并进行A/D变换，即可以数字信号输出检测结果。

滑动触头电压与吸入空气量成正比，呈线性关系。

表1-1为以电压比与电压值两种检测方式的对比表。

由于电路设计上的不同，叶片式空气流量计的电压输出形式有两种，一种是电压值Us随进气量的增加而升高；另一种则是电压值Us随进气量的增加而降低，如图1-11所示。

图1-11叶片式空气流量计的电压输出形式

a）电压值Us随进气量增加而降低b）电压值Us随进气量增加而升高

表1-1两种检测方式对比表

项目

电压比方式

电压值方法

电路原理图

检测方法

为向VB点加上蓄电池电压（12V），而设置中间接点VC，即可以VB-E2、VC-VS之间的电压比方式检测，随电压的变化，其误差为零

由于在VC点加上一定电压（+15V），故可右使VS点电压随吸入空气量变化，该点电压值即可作为吸入空气量值

如把VS点电压值输入ECU，经过A/D转换，可在ECU中转换为数字信号

结构特点

通过测量板直接测量吸入空气量

使用进气温度传感器、电动汽油泵开关等

通过测量板直接测量吸入空气量使用进气温度传感器、电动汽油泵开关等

特性

吸入空气量Q∝

1

吸入空气量Q∝

1

电压比（Us/UB）

Us

（2）卡门旋涡式空气流量计

卡门旋涡式空气流量计与叶片式空气流量计相比，具有体积小、重量轻、进气道结构简单、进气阻力小等优点。

卡门旋涡式空气流量计的结构按照旋涡数的检测方式不同，可以分为反光镜检测方式卡门旋涡式空气流量计和超声波检出方式卡门旋涡式空气流量计两种。

图1-12所示为反光镜检测方式卡门旋涡式空气流量计，这种卡门旋涡式空气流量计是把卡门旋涡发生器两侧的压力变化，通过导压孔而引向薄金属制成的反光镜表面，使反光镜产生振动，反光镜一边振动，一边将发光二极管射来的光反射给光电晶体管这样旋涡的频率在压力作用下转换成镜面的振动频率，镜面的振动频率通过光电耦合器转换成脉冲信号，进气量愈大，脉冲信号的频率愈高，进气量愈小，脉冲信号频率愈低。

ECU根据该脉冲信号的频率，检测进气量（当然也要经过进气温度修正）和基准点火提前角，如图1-12c所示。

图1-12反光镜检测式卡门涡旋空气流量计结构

a）结构图b）结构简图c）输出脉冲信号波形

1-反光镜2-发光二极管3-钢板弹簧4-空气流5-卡门旋涡6-旋涡发生体7-压力导向孔8-光电晶体管9-进气管路10-支承板

图1-13所示为超声波检出式卡门旋涡式空气流量计结构图，这种空气流量计是利用卡门旋涡引起的空气疏密度变化进行测量的，用接收器接收连续发射的超声波信号，因接收到的信号空气疏密度的变化而变化，由此即可测得旋涡频率，从而测得空气流量。

其具体方法是在卡门旋涡发生区空气通道的两侧，分别装上超声波发射头5和超声波接收器9，发射头4沿涡列的垂直方向发射超声波，由于旋涡使超声波的传播速度发生变化，超声波受到周期性的调制，使其振幅、相位、频率发生变化。

这种被调制后的超声波，被超声接收器9接收后，变换成相应的电压，再经整形、放大电路，形成与旋涡数目相应的矩形脉冲信号，然后送入电控单元作为空气流量信号。

图1-13超声波检出式卡门旋涡式空气流