電控汽油噴射

1、第三章第三章 電控汽油噴射系統(tǒng)電控汽油噴射系統(tǒng)3-1 汽車發(fā)動機電控的特點及分類汽車發(fā)動機電控的特點及分類一、電控汽油噴射的特點一、電控汽油噴射的特點相對化油器有如下特點：相對化油器有如下特點：1）提高發(fā)動機的設(shè)計自由度。）提高發(fā)動機的設(shè)計自由度。 空氣系、燃料系、控制系空氣系、燃料系、控制系機能相互獨立，所以機能相互獨立，所以安裝性好；安裝性好； 進(jìn)氣系統(tǒng)：進(jìn)氣系統(tǒng)：可設(shè)計成動力性，充分利用波動效可設(shè)計成動力性，充分利用波動效應(yīng)提高充氣效率；應(yīng)提高充氣效率； 進(jìn)氣阻力小，無節(jié)流損失進(jìn)氣阻力小，無節(jié)流損失。 2）空燃比的控制精度高。是最大的特點。體現(xiàn)在：）空燃比的控制精度高。是最大的特點。體現(xiàn)

2、在： 多點噴射，各缸獨立，各缸分配均勻性高；多點噴射，各缸獨立，各缸分配均勻性高； 氧傳感器反饋控制氧傳感器反饋控制+學(xué)習(xí)控制，提高學(xué)習(xí)控制，提高A/F控制精度控制精度 隨大氣環(huán)境變化，可修正空燃比；隨大氣環(huán)境變化，可修正空燃比； 加減速等過渡工況響應(yīng)性好；加減速等過渡工況響應(yīng)性好； 起動、暖車性能好。起動、暖車性能好。3）提高經(jīng)濟性。體現(xiàn)在：）提高經(jīng)濟性。體現(xiàn)在： 根據(jù)各工況只供給所需量，不供給多余的量；根據(jù)各工況只供給所需量，不供給多余的量； 可形成稀薄燃燒過程?？尚纬上”∪紵^程。2 2電控汽油噴射的分類電控汽油噴射的分類汽油機的電控內(nèi)容：電控汽油噴射（汽油機的電控內(nèi)容：電控汽油噴射（E

3、FIEFI）；）； 點火控制，爆震控制；點火控制，爆震控制； 怠速控制；怠速控制；EGREGR控制；控制； 故障自診斷等。故障自診斷等。電控汽油噴射分類方法：電控汽油噴射分類方法：1 1）按空氣流量測量方式分為：按空氣流量測量方式分為： 質(zhì)量流量方式質(zhì)量流量方式：空氣流量計直接側(cè)空氣流量；：空氣流量計直接側(cè)空氣流量； 速度速度- -密度方式密度方式：用轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力推算進(jìn)氣量；：用轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力推算進(jìn)氣量； 節(jié)氣門節(jié)氣門- -速度方式速度方式：AccAcc開度、轉(zhuǎn)速推算進(jìn)氣量。開度、轉(zhuǎn)速推算進(jìn)氣量。質(zhì)量流量式分為：熱線質(zhì)量流量式分為：熱線( (膜膜) )式、板式、卡門渦式式、板式、卡門渦式早期

4、的電控汽油噴射系統(tǒng)：早期的電控汽油噴射系統(tǒng)：D-JD-J型型油箱濾清器燃油泵噴油器分電器控制單元蓄電池起動開關(guān)水溫傳感器空氣閥進(jìn)氣溫度傳感器冷起動噴油器調(diào)壓器節(jié)氣門開關(guān)壓力傳感器冷卻水圖1-2 D-Jetronic系統(tǒng)L-J型：型：ECU蓄電池起動開關(guān)水溫傳感器起動噴射定時開關(guān)節(jié)氣門開關(guān)分電器噴油器冷起動噴油器調(diào)壓器燃料濾清器燃油泵空氣閥空氣流量計圖 1-3 L-Jetronic系統(tǒng)K-Jetronic:圖 1-4 K-Jetronic系統(tǒng)噴油器冷起動噴油器空氣計量板燃料計量孔柱塞定壓差閥壓力調(diào)節(jié)器緩沖控制裝置空氣流量計燃油泵油 箱蓄壓器空氣空氣閥冷起動噴射定時開關(guān)KE(機械電子控制機械電子控

5、制)表表3-1 3-1 不同噴射方式的性能比較不同噴射方式的性能比較基基 本本 性性 能能其其 他他 特特 性性功率功率空燃比空燃比精度精度響應(yīng)響應(yīng)性性EGR的影響的影響特性惡化特性惡化可靠性可靠性高地高地修正修正對增壓對增壓的影響的影響O2傳感器傳感器的必要性的必要性安裝性安裝性成本成本卡門渦式卡門渦式較好較好好好較好較好好好好好一般一般較好較好較好較好一般一般一般一般板式板式一般一般好好一般一般好好一般一般一般一般較好較好較好較好一般一般一般一般熱線式熱線式較好較好好好較好較好好好較好較好較好較好較好較好較好較好較好較好一般一般節(jié)氣門速度式節(jié)氣門速度式 好好一般一般較好較好一般一般一般一般

6、一般一般一般一般差差好好好好速度密度式速度密度式好好一般一般較好較好一般一般好好較好較好較好較好差差好好較好較好性性 能能類類 型型2）按噴射方式分類）按噴射方式分類 按噴射位置分為：缸內(nèi)噴射按噴射位置分為：缸內(nèi)噴射 進(jìn)氣管內(nèi)噴射：進(jìn)氣管內(nèi)噴射： SPI 單點噴射單點噴射 MPI 多點噴射多點噴射 按噴射時期分為：按噴射時期分為： 連續(xù)噴射：連續(xù)噴射： 間歇噴射：同期噴射間歇噴射：同期噴射非同期噴射：在起動、怠速等工況，非同期噴射：在起動、怠速等工況，同一頻率噴射以提高響應(yīng)性。同一頻率噴射以提高響應(yīng)性。獨立噴射獨立噴射 同時噴射同時噴射 分組噴射分組噴射連續(xù)噴射連續(xù)噴射：連續(xù)地供給燃料的噴射方

7、式。：連續(xù)地供給燃料的噴射方式。 主要用于質(zhì)量流量式進(jìn)氣管噴射方式。主要用于質(zhì)量流量式進(jìn)氣管噴射方式。 特點：特點：將空氣流量的變化，轉(zhuǎn)換成機械式位移變化；將空氣流量的變化，轉(zhuǎn)換成機械式位移變化； 在油路中設(shè)置計量孔前后壓差一定；在油路中設(shè)置計量孔前后壓差一定；對應(yīng)位移變化改變計量孔面積，調(diào)節(jié)供油量；對應(yīng)位移變化改變計量孔面積，調(diào)節(jié)供油量；達(dá)到控制空燃比的目的。達(dá)到控制空燃比的目的。獨立噴射獨立噴射：將每次燃燒所需要的燃料量，在各缸：將每次燃燒所需要的燃料量，在各缸最適合的最適合的噴射時期進(jìn)行噴射。所以，可擴大稀薄燃燒的噴射時期進(jìn)行噴射。所以，可擴大稀薄燃燒的空燃比界限，提高經(jīng)濟性?？杖急冉缦?/p>

8、，提高經(jīng)濟性。 但各缸獨立，所以，需要氣缸判別信號和與但各缸獨立，所以，需要氣缸判別信號和與氣氣 缸相同數(shù)目的噴油器驅(qū)動電路。缸相同數(shù)目的噴油器驅(qū)動電路。同時噴射同時噴射：每工作循環(huán)，所有噴油器分：每工作循環(huán)，所有噴油器分4 4次（對次（對4 4缸機）同時噴射的方式。只限于進(jìn)氣管噴射方缸機）同時噴射的方式。只限于進(jìn)氣管噴射方式。式。 不需要氣缸判別信號，且噴油器驅(qū)動電路可不需要氣缸判別信號，且噴油器驅(qū)動電路可共用。所以結(jié)構(gòu)簡單。但油耗、共用。所以結(jié)構(gòu)簡單。但油耗、HCHC排放高排放高分組噴射分組噴射：按燃燒順序分組噴射，：按燃燒順序分組噴射，2 2組噴射：組噴射：2 2缸缸同時噴射。同時噴射。

9、 3）按噴射壓力分為：）按噴射壓力分為： 高壓噴射：相對進(jìn)氣管壓力高壓噴射：相對進(jìn)氣管壓力200kPa 低壓噴射：相對進(jìn)氣管壓力低壓噴射：相對進(jìn)氣管壓力540kPa540kPa時開而卸油。時開而卸油。 作用：當(dāng)泵出口堵塞時，防止油管破損而漏油作用：當(dāng)泵出口堵塞時，防止油管破損而漏油泵部直流電機部安全閥單向閥出口泵室葉輪泵蓋入口渦流式燃油泵渦流式燃油泵殘壓（單向）閥殘壓（單向）閥與安全與安全閥對置的單向閥；閥對置的單向閥；作用：保持殘壓，作用：保持殘壓，以免發(fā)生汽阻，以免發(fā)生汽阻，保證高溫起動性保證高溫起動性 當(dāng)發(fā)動機停機時，油泵停止供油，單向閥迅速關(guān)當(dāng)發(fā)動機停機時，油泵停止供油，單向閥迅速關(guān)閉

10、，以保持殘壓；閉，以保持殘壓；因，當(dāng)溫度升高時易產(chǎn)生汽阻現(xiàn)象，導(dǎo)致油路堵因，當(dāng)溫度升高時易產(chǎn)生汽阻現(xiàn)象，導(dǎo)致油路堵塞不能正常供油，影響發(fā)動機高溫再起動性。塞不能正常供油，影響發(fā)動機高溫再起動性。 泵油原理泵油原理：直流：直流電機帶動葉輪旋轉(zhuǎn)電機帶動葉輪旋轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)換為壓力動能轉(zhuǎn)換為壓力能能葉輪外圍葉輪外圍葉槽葉槽部前后產(chǎn)生壓差部前后產(chǎn)生壓差通過多個葉片不斷通過多個葉片不斷地將油甩向外圍而地將油甩向外圍而升壓。升壓。葉輪葉輪葉輪槽葉輪槽泵殼泵殼吸入吸入吐出吐出泵油原理特點：特點：轉(zhuǎn)子（葉輪）和泵殼之間非接觸轉(zhuǎn)子（葉輪）和泵殼之間非接觸以噪聲低、以噪聲低、振動小、摩擦損失小。所以，可靠性好；振動小、

11、摩擦損失小。所以，可靠性好；無容積變化無容積變化所以，泵油脈動小，不需要衰減所以，泵油脈動小，不需要衰減器；器；葉輪式葉輪式所以，電機為低扭矩高轉(zhuǎn)速型，易于所以，電機為低扭矩高轉(zhuǎn)速型，易于小型輕量化；小型輕量化； 箱內(nèi)式箱內(nèi)式所以，不易發(fā)生汽阻、有利于漏油、所以，不易發(fā)生汽阻、有利于漏油、對泵的供給特性要求低。對泵的供給特性要求低。泵油特性泵油特性：電機的兩端電壓：電機的兩端電壓：12V，輸出壓力：輸出壓力：300kPa輸出流量：輸出流量：Q80L/h；消耗的電流：消耗的電流：i100L/h，消耗電流消耗電流i：50%）時可動觸點與功率觸點相接觸。時可動觸點與功率觸點相接觸。 特點特點：結(jié)構(gòu)簡

12、單，成本低。：結(jié)構(gòu)簡單，成本低。動觸點動觸點怠速觸點怠速觸點功率功率觸點觸點插座插座 導(dǎo)向槽導(dǎo)向槽導(dǎo)向凸輪導(dǎo)向凸輪 節(jié)氣門軸節(jié)氣門軸傳動柄傳動柄50%ONOFF開度OFF ON功率觸點怠速觸點(3) 氧傳感器：氧傳感器：必要性必要性：根據(jù)排放法規(guī)的強化，采用三效催化劑，：根據(jù)排放法規(guī)的強化，采用三效催化劑，要求控制理論空燃比。要求控制理論空燃比。作用作用：檢測排氣中：檢測排氣中O2的濃度，的濃度， 控制控制A/F14.7。類型類型： ZrO2和和TiO2兩種兩種a）ZrO2：結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：U型型ZrO2元件元件內(nèi)外壁設(shè)白金電極，且為內(nèi)外壁設(shè)白金電極，且為保護(hù)電極涂陶瓷。內(nèi)表面通大氣（保護(hù)電極涂陶

13、瓷。內(nèi)表面通大氣（O2濃度高），濃度高），外表面通排氣（外表面通排氣（O2濃度低）。濃度低）。 濃濃 A/F=14.7 稀稀凈化率凈化率電動勢電動勢大氣側(cè)白金電極大氣側(cè)白金電極ZrO2元件元件排氣側(cè)白金電極排氣側(cè)白金電極鍍層鍍層排氣排氣大大氣氣測量原理2OrZ元件 -e4 tP tP-22O 大氣2OP排氣 2OP -+eO42O22 -+2224OeO測量原理測量原理：ZrO2在高在高溫下，其內(nèi)外表面有溫下，其內(nèi)外表面有O2濃度差時，產(chǎn)生電濃度差時，產(chǎn)生電V。即。即；濃度差2OV 22ln4ooppFRTV =F：法拉第常數(shù)，：法拉第常數(shù)， :排氣中的氧分壓排氣中的氧分壓Pa :大氣中的氧分

14、壓大氣中的氧分壓Pa2op 2op白金電極的催化作用：白金電極的催化作用：0.5Va=1aVO2O2濃度濃度無白金時無白金時有白金時：在有白金時：在a a1下殘存的下殘存的低濃度氧，在白金催化作用低濃度氧，在白金催化作用下，與下，與CO、H反應(yīng)，使氧濃反應(yīng)，使氧濃度趨于零。度趨于零。氧濃度差劇增，氧濃度差劇增，產(chǎn)生的產(chǎn)生的V也劇增達(dá)到也劇增達(dá)到1伏左右。伏左右。1.0 0.5 Va a=1=1 a aVO2O2濃度濃度有白金時有白金時無白金時：既是無白金時：既是a a1時，因排氣中時，因排氣中O2濃度高，濃度高，CO 濃度低，所濃度低，所以，盡管以，盡管O2與與CO反應(yīng)，仍存在反應(yīng)，仍存在O2

15、，故，故O2濃度差小，濃度差小，所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的V小。小。b）TiO2：是電子半導(dǎo)體：是電子半導(dǎo)體在其周圍在其周圍O2的作用下，的作用下，TiO2被氧化還原時，其阻抗發(fā)生變化。被氧化還原時，其阻抗發(fā)生變化。 其阻抗的變化與其阻抗的變化與O2的濃度關(guān)系：的濃度關(guān)系： mlOkTEpAeR/2=-A：常數(shù)，：常數(shù)，T：絕對溫度；：絕對溫度；E：活化能；：活化能；l/m：與晶格空穴有關(guān)的常數(shù)；：與晶格空穴有關(guān)的常數(shù)；pO2 ：O2的分壓；的分壓；k：波爾茲曼常數(shù)：波爾茲曼常數(shù)10k. 10 a a=1=1a aR(4) 大氣壓力傳感器大氣壓力傳感器作用：通過檢測大氣壓力的變化，修正空燃比。作用：通過

16、檢測大氣壓力的變化，修正空燃比。 常用石英晶體的壓電效應(yīng)機理測量壓力。常用石英晶體的壓電效應(yīng)機理測量壓力。特點：特點：a a1時，時，O2濃度下降，濃度下降，R??；??； a a=1附近，附近，O2濃度高，濃度高，R階梯性升高，突變階梯性升高，突變; 結(jié)構(gòu)簡單，成本低。結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 但，隨溫度但，隨溫度T，阻抗，阻抗R變化，所以需要修正。變化，所以需要修正。 2ECU 功能功能 控制器控制器：接受和處理傳感器發(fā)出的各種信息；：接受和處理傳感器發(fā)出的各種信息； 這些信息進(jìn)行分析，以了解裝置工況；這些信息進(jìn)行分析，以了解裝置工況； 利用確定的控制策略，控制執(zhí)行器。利用確定的控制策略，控制執(zhí)行器

17、。 控制器被視為控制系統(tǒng)的大腦?？刂破鞅灰暈榭刂葡到y(tǒng)的大腦。 作用作用：基于各種傳感器的信息，適應(yīng)發(fā)動機運行：基于各種傳感器的信息，適應(yīng)發(fā)動機運行工況，確定相應(yīng)的最適噴油量，以控制噴油器的工況，確定相應(yīng)的最適噴油量，以控制噴油器的通電脈寬通電脈寬Ti。（1）ECU組成：組成： 輸入回路；輸入回路； 微機；微機； 輸出回路輸出回路控制順序控制順序：首先，由發(fā)動機工況（：首先，由發(fā)動機工況（n，負(fù)荷）確定，負(fù)荷）確定基本噴射時間（基本噴射時間（Tp）；）； 然后根據(jù)各傳感器的信息對應(yīng)發(fā)動機實際工況然后根據(jù)各傳感器的信息對應(yīng)發(fā)動機實際工況對對Tp進(jìn)行修正，確定最總噴射量。進(jìn)行修正，確定最總噴射量。傳

18、感器傳感器模擬模擬信號信號脈沖脈沖信號信號輸入輸入 回路回路 輸入輸入 回路回路 A/D I/O 輸出輸出 回路回路 CPU ROM RAM 執(zhí)行執(zhí)行機構(gòu)機構(gòu) 微機微機 ECU 輸入信號：輸入信號：模擬信號模擬信號空氣流量、水溫傳感器信號空氣流量、水溫傳感器信號 數(shù)字信號數(shù)字信號轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門傳感器信號等轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門傳感器信號等 不同形態(tài)信號，不同形態(tài)信號，ECU處理方法不同處理方法不同需前置處理。需前置處理。輸入回路輸入回路作用：檢波，消除噪音；作用：檢波，消除噪音； 將正弦波變換成矩形波；將正弦波變換成矩形波； 降低脈沖峰值。降低脈沖峰值。 輸入 回路 A/D的作用的作用：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)

19、字信號。：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。對對A/D的要求的要求：高分解能：高分解能所以一般采用所以一般采用812位位（bit）精度的）精度的A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 微機微機：演算處理部。根據(jù)傳感器信息，用內(nèi)設(shè)軟件：演算處理部。根據(jù)傳感器信息，用內(nèi)設(shè)軟件及數(shù)據(jù)進(jìn)行演算處理及數(shù)據(jù)進(jìn)行演算處理經(jīng)輸出回路經(jīng)輸出回路執(zhí)行器。執(zhí)行器。 組成組成： CPU ROM：只讀專用，存程序、數(shù)據(jù)。：只讀專用，存程序、數(shù)據(jù)。 RAM：可讀寫，存處理過程暫時數(shù)據(jù)。：可讀寫，存處理過程暫時數(shù)據(jù)。 I/O ：與傳感器、執(zhí)行器進(jìn)行信息交流。：與傳感器、執(zhí)行器進(jìn)行信息交流。I/OROMRAM CPU總線總線存儲器存儲器I/O空間

20、內(nèi)藏RAM（1K字節(jié)）外設(shè)RAM （ 8K 字節(jié)） E2PROM（8K字節(jié)） 內(nèi)藏EPROM （32K 字節(jié)） 0000H7FFFH 8000H 9FFFH 0000H DFFFH FB80H FF7FH FF80H FFFFH EFI微機的內(nèi)存器 工作原理工作原理：n接通電源接通電源微機單元就復(fù)位，復(fù)位解除后開始實微機單元就復(fù)位，復(fù)位解除后開始實行程序。行程序。處理信號、判斷、演算、輸出指令。處理信號、判斷、演算、輸出指令。n轉(zhuǎn)速信號處理轉(zhuǎn)速信號處理：是通過中斷處理檢測點火周期進(jìn)：是通過中斷處理檢測點火周期進(jìn)行演算；行演算；n節(jié)氣門開度信號：每節(jié)氣門開度信號：每20/80ms讀入讀入，并在該時間內(nèi)，并在該時間內(nèi)節(jié)氣門變化來判斷加減速狀態(tài)。節(jié)氣門變化來判斷加減速狀態(tài)。n由由n和節(jié)氣門信號判斷各工況和節(jié)氣門信號判斷各工況選選定控制脈譜定控制脈譜確確定定控制量（占空比或控制量（占空比或PI控制權(quán)），發(fā)送到輸出寄控制權(quán)），發(fā)送到輸出寄存器存器完成空燃比控制主程序。然后執(zhí)行包含在完成空燃比控制主程序。然后執(zhí)行包含在該系統(tǒng)的其他程序該系統(tǒng)的其他程序后返回后返回。輸出回路作用輸出回路作用：放大信號，：放大信號，D/A轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動執(zhí)行轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動執(zhí)行器所需信號。器所需信號。 必要性必要性：因：因CPU輸出信號為脈沖數(shù)字信號，且輸輸出信號為脈沖數(shù)字信號，且輸出電壓低。出電壓低。