毕业论文设计（汽车制造与装调技术-王陆平）

第2章 发动机电控燃油喷射系统

稳性，提高转矩。采用可变通的通道进气管，即随发动机的转速和负荷改变进气路径长短，高转速时，通道变短，减少流动损失，提高高速功率。低转速时，进气通道变长，提高进气流速，增加转矩。

近年来，高档豪华轿车有采用DI（Direct Injection）系统，即采用直喷系统的趋势。该系统最早由日本三菱公司研制开发，它是将喷油器安装在每个气缸的燃油室上方，燃油直接喷入气缸内进行混合燃烧，一般喷射系统的喷射压力为250千帕，而DI系统的喷射压力将达到5兆帕以上。由于压力增大，因而燃烧更充分，效率更高，可以节约燃料20%以上，并能满足2005年开始实施的欧洲4号排放规定。但是由于它必须使用低硫汽油，其目前的应用还受到一定限制，汽油直喷式发动机的开发成功为制造出更节能、更干净的汽车提供了良好的开端。缸内直喷特别是四冲程汽油机缸内直喷是当前轿车汽油喷射中的前沿技术，电控燃油直喷式发动机将成为21世纪汽车的主流。 2.1.3 电控燃油喷射系统的优点

汽油喷射系统的实质就是一种新型的汽油供油系统。化油器利用空气流动时在节气门上方的喉管处产生负压，将浮子室的汽油连续吸出，经过雾化后输送给发动机。汽油喷射系统则是通过采用大量的传感器感受各种工况，根据直接或间接检测的进气信号，经过计算机判断和分析，计算出燃烧时所需的汽油量，然后将加有一定压力的汽油经喷油器喷出，以供发动机使用。

电控发动机系统取消了化油器供油系中的喉管，喷油位置在节气门下方，直接在进气门附近或缸内，有计算机控制喷油器精确供油。与化油器式发动机相比，汽油喷射系统具有以下优点：

(1)提高了发动机的充气系数，从而增加了发动机的输出功率和扭矩。

(2)能根据发动机负荷的变化，精确控制混合气的空燃比，适应发动机的各种工况，使汽油燃烧充分，降低油耗，减少排气污染，而且响应速度快。

(3)可均匀分配各缸燃油，减少了爆震现象，提高了发动机工作的稳定性。同时，也降低了废气排放和噪声污染。

(4)提高了汽车驾驶性能、提高了冷起动性能。汽油喷射是高压供油，喷出的汽油雾滴比较小，提高了加速性能。 2.1.4 电控燃油系统的分类[3]

按喷油器安装方式分为单点喷射和多点喷射；按喷射油压分为高压燃油喷射和低压燃油喷射；按喷油方式分为连续喷射和间歇喷射；按进气量检测方式分为流量型和压力型。

多点喷射系统装有与发动机气缸数相等的喷油器，喷油器在ECU的控制下形成多点喷射。按喷射位置不同它又可分为缸内喷射和进气管喷射。单点喷射系统是在节气门体上设置一只或两只喷油器，对发动机所有各缸集中喷射供油，喷射出的燃油再经各进气歧管分配到各个气缸。

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第2章 发动机电控燃油喷射系统

高压燃油喷射表示高于进气管压力200KPa以上的燃油喷射，其主要应用于MPI系统中。低压燃油喷射低于进气管压力200KPa以下的燃油喷射，其主要应用于SPI系统中。

连续喷射：燃油喷射的时间占有全循环的时间。连续喷射仅限于进气管喷射的情况。间歇喷射：进一步可分为同时喷射、分组喷射、顺序喷射三种。同时喷射即所有喷油器在ECU的同一指令下同时开始喷射和停止，其喷油脉宽相等。在同时喷射方式中，又有单循环双喷油（即曲轴每转一圈喷油一次）和单循环四喷油（即曲轴每转一圈喷油两次）两种。顺序喷射即在发动机的一个工作循环内，各喷油器按照发动机的工作顺序，依次在本气缸排气行程上止点前喷油一次。

流量型中又有L型（体积型）和LH型（质量型）两种。L型：采用叶板式空气流量计或卡尔曼式涡流式空气流量计，其空气量的计量方式均属于体积计量型，即通过计量气缸充气的体积量，并将该物理量转变成电信号输送至ECU，ECU再计算出与该体积空气相适应的喷油量。LH型：采用热线式或热膜式空气流量计，直接进入气缸的空气质量，并将该空气的质量转换成电信号输送给ECU，由ECU计算出与之相适应的喷油量，并控制空燃比的最佳值。压力型系统根据进气管内绝对压力间接计量发动机进气量。压力传感器将进气管内的进气压力信号送给ECU，ECU根据压力输入信号和发动机转速信号计算出进气量，然后发出与之相对应的喷油脉冲信号，控制喷油器喷射适量的燃油。

2.2 电控燃油系统结构与原理

电子燃油喷射控制系统（简称EFI）[5]，是一个以电子控制装置（又称电脑或ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位上的各种传感器，测得发动机的各种工作参数，按照在电脑中设定的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。它通过电脑中的控制程序，能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能，满足发动机特殊工况对混合气的要求，使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。

喷油油路由电动油泵、燃油滤清器、油压调节器、喷射器等组成，电控单元发出的指令信号可将喷射器头部的针阀打开，将燃油喷出。传感器专门接受温度、混合气浓度、空气流量和压力、曲轴转速等数值并传送给”中枢神经”的电子控制单元。电子控制单元是一个微型计算机，内有集成电路以及其它精密的电子元件。它汇集了发动机上各个传感器采集的信号和点火分电器的信号，在千分之几十秒内分析和计算出下一个循环所需供给的油量，并及时向喷射器发出喷油的指令，使燃油和空气形成理想的混合气进入气缸燃烧产生动力。

2.3 电控燃油喷射系统的控制项目

2.3.1 喷油量（喷油脉宽）控制

EFI系统通过控制喷油器电磁阀的通电持续时间(喷油触发脉冲宽度)来控制喷油量，

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第2章 发动机电控燃油喷射系统

通常能实现以下的控制内容。

在冷机启动和启动后的高怠速暖机过程中都实行开环控制，启动时供给足够多的初始喷油量，启动后高怠速暖机期间再随着冷却水温的升高逐渐减油直到进入正常稳定怠速工况时为止。

启动时，当起动开关接通，且发动机转速低于300r/min时，电脑判定发动机处于起动状态。电脑按预先设定的起动程序来进行喷油控制。在起动喷油控制程序中，电脑按发动机水温、进气温度、起动转速计算出一个固定的喷油量。这一喷油量能使发动机获得顺利起动所需的浓混合气。发动机水温或进气温度越低，喷油量越大。

在稳定工况(含热机怠速工况和负荷工况)按要求的空燃比供油。如果汽油机没有配置三效催化转化器，则在所有稳定工况都实行开环控制，根据当前的转速、负荷及需要的空燃比确定基本喷油脉宽，再根据一些具体条件进行修正。如果汽油机配置了三效催化转化器，则只在划定的大负荷工况区才实行上述开环控制，而在热机怠速工况和部分负荷工况实行空燃比反馈闭环控制，使空燃比保持在化学计量比附近的一个很窄的范围内。发动机运转时，电脑主要根据进气量和发动机转速来计算喷油量。为适应不同的工况，电脑的程序通常将喷油量分成基本喷油量、修正量、增量三个部分，并分别计算出结果，然后再将三个部分叠加在一起，作为总喷油量来控制电动喷油器喷油。

基本喷油量：根据发动机每个工作循环的进气量，按理论混合比计算出的喷油量。 修正量：修正量是根据进气温度、大气压力、蓄电池电压等实际情况，对基本喷油量进行适当修正，以使发动机在不同运转条件下都能获得最佳浓度的混合气。

增量：增量是在一些特殊工况下为加浓混合气而增加的喷油量。

起动后增量：发动机冷车起动后，由于低温下混合气形成不良及部分燃油在进气管上沉积，造成混合气变稀。为此，在起动后一段时间内，必须增加喷油量，起动后增量的大小决定于起动时发动机的温度，并随发动机运转时间的增长而逐渐减小为零。

暖机增量：暖机增量的大小取决于冷却液温度传感器测得的发动机温度，并随着发动机温度的升高逐渐减小，直至温度升高到80℃时，暖机加浓结束。

加速时在稳定工况基本喷油脉宽的基础上进行加浓修正，修正量与冷却水温、节气门开度变化率等有关，并随时间减少。减速时则进行减稀修正。当发动机由高速突然关闭节气门时，先停止喷油，待转速降到正常怠速范围再恢复供油。在发动机超速时停止供油以保安全，有的还在汽车车速超限时停止供油。点火开关断开或点火开关虽接通但发动机未启动时也断油以防止“淹缸”。 2.3.2 喷油时序

1.单点喷射系统

对喷油正时没有要求，因为从中央喷油器到各缸进气门之间有较长的进气管道，喷出的汽油并不都直接随气流进气缸，而是有相当一部分要落到管壁上成为油膜，随后再由油膜蒸发进入气流，另一方面，相继发火的两个气缸还有一段时间同时吸气。 这样，中央

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第2章 发动机电控燃油喷射系统

喷油器的每一次喷油并不是专对一个气缸的，只是在工况稳定时单位时间喷油量与各缸总进油量相等而已。

2.多点喷射系统

一个喷油器对一个气缸地把汽油喷到进气门上，要利用进气门及其附近进气道壁的高温使汽油在进气门开启前就汽化，避免在进气门开启期间喷油，因此多点喷射系统必须控制喷油时序。

2.4 电控燃油喷射系统的组件

1.传感器

传感器是一种以一定的精确度把被测的物理量转化为与之有对应关系的、便于应用的物理量的测量装置。车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中的各种工况信息，转化成电信号输入给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。

2.电控单元

电控单元是电子控制单元(ECU)的简称，电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样,由微型处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）、模数转换器（A/D）以及整形、驱动等大规模集成电路组成。

3.执行器

执行器是接受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。电控燃油喷射系统的执行器主要是喷油器，另外ECU还对电动燃油泵起到控制作用。

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