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1、第4章汽油机燃料供给系统,4.1汽油机燃料供给系统概述 4.2空气供给系统 4.3燃油供给系统 4.4控制系统 4.5电控汽油机辅助控制系统,4.1汽油机燃料供给系统概述,4.1.1汽油机燃料供给系统的发展 汽油机燃料供给系统经历了化油器和电子控制喷射两大阶段。1892年，美国人杜单埃发明喉管型喷雾化油器(如图4-1所示)，开创其后上百年使用化油器的先河。 4.1.2可燃混合气浓度对发动机性能的影响 1.可燃混合气浓度的表示方法 可燃混合气中燃油占混合气的比例称为可燃混合气浓度。可燃混合气的浓度通常用过量空气系数或空燃比来表示。 (1)过量空气系数 过量空气系数()是指在燃烧过程中，燃烧1 k
2、g燃料实际供给的空气质量(kg)与理论上完全燃烧1 kg燃料所击要的空气质量(kg)之比，即,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,(2)空燃比,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,2.可燃混合气的浓度对汽油机工作的影响 发动机工作时，采用。习的理论混合气，只是在理论上保证完全燃烧，实际上，由于时间和空间条件的限制，汽油与空气之间不可能完全绝对均匀混合，也就不可能实现理论上的完全燃烧。当采用1.051.15的稀混合气时，可以保证混合气的完全燃烧，经济性最好，故称之为经济混合气。采用经济混合气时，爆燃倾向和排放污染都较表示;当混合气过浓( 1.15)时，由于混合气中燃油量过
3、多或过少，都会使燃烧速度减慢，导致发动机动力性和经济性下降。,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,当混合气极稀( 1.3l .4 )或混合气极浓( 0.40.5)时，将使火焰无法传播，发动机无法正常工作。因此，为保证汽油机的正常下作，汽油机燃料供给系统必须根据发动机不同工况的要求，配制出适当浓度的混合气。 3.发动机各种工况对混合气浓度的要求 发动机工况是发动机工作状况的简称，包括发动机转速的高低和负荷的大小。汽车在运行过程中，发动机的工况较为复杂，根据其运行特点，可分为冷启动、怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷、加速和暖机7种工况，发动机各种不同工况对混合气浓度的要求如下
4、。,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,(1)冷启动工况 启动是指发动机由静止到正常运转的过程，当熄火时间较长、发动机温度己下降至环境温度时的启动称为冷启动。启动时发动机转速低，气流速度很慢，不利于燃油的雾化，尤其冷启动时，发动机温度也低，燃油蒸发困难，只有供给极浓的混合气(=0.2 0.6 )，才能保证进入汽缸内的混合气中有足够的燃油蒸气，以利于发动机启动。,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,(2)怠速工况 发动机不对外输出动力，做功行程产生的动力只用来克服发动机的内部阻力，维持发动机最低稳定转速运转的工况称为怠速工况。发动机怠速转速一般为700900 r/
5、min。在怠速工况下，油门开度最小，进入汽缸内的混合气量很少，汽缸内残余废气对混合气稀释严重;而目转速低，空气流速小，燃油雾化和蒸发不良，混合气形成不均匀。因此，要求供给少量 =0.60.8的浓混合气。,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,(3)小负荷工况 发动机的负荷在25%以下时称为小负荷工况。由于小负荷工况时，节气门略开，混合气的数量和品质比怠速工况时有所提高，废气对混合气的稀释作用也相对减弱，所以混合气浓度可以略为减小，一般 =0.70.9 (4)中等负荷工况 发动机的负荷在25%85%之间时称为中等负荷工况。由于油门开度较大，汽缸的混合气数量增多，燃烧条件较好。此外，
6、发动机大部分的时间处在中等负荷工况下工作，为提高其经济性，应供给较稀的经济混合气，一般 =1.051.15,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,(5)大负荷工况和全负荷工况 发动机的负荷在85%以上而小于100%时称为大负荷工况，负荷为100%时称为全负荷工况。此时，为了克服较大的外部阻力，要求发动机发出尽可能大的功率。因此，应供给质浓量多的功率混合气，一般=0.850.95 (6)加速工况 加速是指发动机负荷增加的过程。急加速时，油门迅速开大，要求发动机的动力迅速提高;但在急加速瞬间，由于液体的惯性比空气惯性大，燃油流量的增加比空气流量的增加要慢，由于混合气暂时过稀，容易引起
7、发动机的动力下降甚至熄火。因此，在急加速时，必须采用专门的装置额外供油，加浓混合气，以满足发动机急加速的要求。,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,(7)暖机工况 暖机一般是指发动机冷启动后，发动机的温度逐渐升高到正常工作温度的过程。在暖机过程中，混合气的浓度应随温度升高而减小，从启动时的极浓减小到稳定怠速运转所要求的浓度为止。 4.1.3电控汽油机燃油喷射系统的优点 与传统化油器相比，电控汽油喷射系统能够根据发动机运行工况，实现最佳空燃比及最佳点火提前角控制，反应灵敏，排放污染物减少了50%以上，最大功率提高9%左右，加速时间缩短20%，百公单油耗也有所下降。,上一页,下一页
8、,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,4.1.4汽油机电控燃油喷射系统的类型 1.按喷射方式不同分类 按喷射方式不同，电控燃油喷射系统可分为连续喷射方式和间歇喷射方式。 连续喷射方式是指在发动机运转期间，汽油连续不断地喷射在进气道内，目大部分汽油是在进气门关闭时喷射的，因此大部分汽油在进气道内蒸发。除K型机械式、KE型机电组合式汽油喷射系统外，电控燃油喷射系统一般不采用此种喷射方式。 间歇喷射方式是指在发动机运转期间，将汽油间歇地喷入进气道内。目前在广泛采用间歇喷射方式的多点电控燃油喷射系统中，按各缸喷油器的喷射顺序又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射，如图4-2所示。,上一页,下一页,返回,
9、4.1汽油机燃料供给系统概述,2.按对进气量的计量方式不同分类 电控燃油喷射系统必须对进入汽缸的空气量进行精确的计量，才能通过对喷油量的控制，实现混合气浓度的高精度控制。按对进气量的计量方式不同，电控燃油喷射系统可分为D型喷射系统和L型喷射系统。 3.按喷射位置不同分类 (1)缸内直接喷射 它是将喷油器安装在汽缸盖上，把燃油直接喷入汽缸内，配合汽缸内的气体流动形成可燃混合气。缸内直接喷射容易实现分层燃烧和稀混合气燃烧，可进一步提高汽油发动机的经济性，改善发动机的排放性能。缸内直接喷射系统如图4-5所示。,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,(2)进气管喷射 目前汽车上应用的电控
10、燃油喷射系统一般都是进气管喷射式，按喷油器的数量不同，又可分为多点喷射(MPI)系统和单点喷射(SPl)系统。 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) 开环控制系统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ECU，在发动机工作时，ECU根据系统中各传感器的输入信号，判断自身所处的运行工况，并计算出最佳喷油量，通过对喷油器喷射持续时间的控制来控制混合气的浓度，使发动机优化运行。,上一页,下一页,返回,4.1汽油机燃料供给系统概述,(2)闭环控制系统(有氧传感器) 在闭环控制系统中，发动机排气管上加装了氧
11、传感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进入汽缸的混合气空燃比，再通过ECU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，使空燃比保持在设定的目标值(A/F=14.7)附近。,上一页,返回,4.2空气供给系统,4.2.1空气供给系统的组成及工作过程 1.空气供给系统的组成 电控燃油喷射发动机空气供给系统基本相同，主要组成元件包括空气滤清器、节气门体和进气管。此外，怠速控制系统的怠速控制阀和控制系统的进气温度传感器、节气门位置传感器、进气管绝对压力传感器或空气流量计也安装在空气供给系统中。 D型电控燃油喷射系统由于没有空气流量计，其进气系统结构简单，应用比较广泛。日本丰田皇冠3.0轿
12、车2JZ-GE发动机空气供给系统的组成如图4-8所示。,下一页,返回,4.2空气供给系统,2.空气供给系统工作过程 (1) L型电喷燃油喷射系统空气供给系统的工作过程 L型电控燃油喷射系统空气供给系统的工作原理如图4-10 (a)所示。 (2) D型电控燃油喷射系统空气供给系统的工作过程 D型电控燃油1贡射系统空气供给系统的工作原理如图4-10 (b)所示。,上一页,下一页,返回,4.2空气供给系统,4.2.2空气供给系统各主要零部件的结构 图4-11所示为D型多点电控燃油喷射系统的节气门体。节气门位置传感器安装在节气门轴上，用来检测节气门的开度。ECU通过怠速控制阀来控制怠速空气道，以根据需
13、要调节发动机怠速时的进气量。节气门限位螺钊一用来调节节气门的最小开度。在发动机工作时，冷却水通过加热水管流经节气门体，以防止寒冷季节空气中的水分在节气门体上冻结。,上一页,下一页,返回,4.2空气供给系统,在采用L型喷射系统的发动机上，有些将空气流量计与节气门体组合成一体，如图4-12所示。 在单点燃油喷射系统中，喷油器和燃油压力调节器等也安装在节气门体上，其结构比多点喷射系统的节气门体复杂。单点电控燃油喷射系统的节气门体如图4-13所示。真空管接头和活性炭罐管接头用于燃油蒸发排放控制系统。,上一页,返回,4.3燃油供给系统,4.3.1燃油供给系统的组成及工作过程 1.燃油供给系统的组成 各种
14、发动机的燃油供给系统基本相同，主要由油箱、燃油滤清器、电动燃油泵、燃油分配管、燃油压力调节器、燃油脉动阻尼器、连接油管等组成，如图4-14所示。 2.燃油供给系统的工作过程 燃油供给系统的工作原理如图4-15所示。电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经燃油滤清器过滤后送入输油管，燃油泵供给的多余汽油经压力调节器和低压回油管流回油箱，输油管负责向各缸喷油器供油。压力调节器通过控制回油量来调节输油管内的燃油压力，以保证喷油器的喷油压差保持恒定。,下一页,返回,4.3燃油供给系统,4.3.2燃油供给系统各主要零部件的结构 1.油箱 油箱用以存储汽油，油箱的数目及容量随车型不同而不同，普通汽车具有一个油箱，
15、越野汽车常有主、副两个油箱，以适应军用要求。一般油箱的储备单程即储存的燃油可供汽车行驶的单程为300600 km,上一页,下一页,返回,4.3燃油供给系统,2.燃油滤清器 燃油滤清器安装在燃油泵之后的高压油路中，其功用是滤除燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机械磨损，以保证发动机正常工作。一般汽车每行驶20 00040 000 km或12年，应更换燃油滤清器。更换燃油滤清器时，应首先释放燃油系统压力，并注意燃油滤清器壳体上的箭头标记为燃油流动方向。,上一页,下一页,返回,4.3燃油供给系统,3.电动燃油泵 (1)电动燃油泵的类型 电动燃油泵是一种由小型直流电动机驱动的燃油泵，其作用是给
16、电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。电动燃油泵的电动机和燃油泵连成一体，密封在同一壳体内。 电动燃油泵按安装位置不同，可分为内置式和外置式两种类型。 内置式电动燃油泵安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、安装管路较简单等优点，应用更为广泛。有些车型在油箱内还设有一个小油箱，并将燃油泵置于小油箱中，这样可防止在油箱燃油不足时，因汽车转弯或倾斜引起燃油泵周围燃油的移动，使燃油泵吸入空气而产生气阻。,上一页,下一页,返回,4.3燃油供给系统,(2)电动燃油泵的结构 涡轮式电动燃油泵。如图4-18所示，涡轮式电动燃油泵主要由油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀等组成。 滚柱式电动燃油泵。
17、如图4-19所示，滚柱式电动燃油泵主要由油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。滚柱式电动燃油泵的输油压力波动较大，在出油端一般都安装阻尼减震器，这使燃油泵的体积增大，所以滚柱式电动燃油泵一般安装在汽油箱的外面，属外置式电动燃油泵。,上一页,下一页,返回,4.3燃油供给系统,(3)燃油泵控制电路 燃油泵的基本控制要求:只有在发动机处于运转状态时，燃油泵才泵油;发动机不运转，即使接通点火开关，燃油泵也不应工作。电控燃油喷射系统常见的燃油泵控制电路主要分为3种类型。 ECU控制的燃油泵控制电路。 油泵开关控制的燃油泵控制电路。 油泵继电器控制的燃油泵控制电路。 4.燃油分配管 燃油分配管安
18、装在发动机进气歧管上部，其功用是固定喷油器和燃油压力调节器，并将燃油分配到各个喷油器，其结构如图4-24所示。,上一页,下一页,返回,4.3燃油供给系统,5.燃油压力调节器 (1)燃油压力调节器的结构 燃油压力调节器通常安装在燃油分配管的一端，其结构如图4-25所示，主要由膜片、弹簧、回油阀等组成:膜片将调节器壳体内部分成两个室，即弹簧室和燃油室;膜片上方的弹簧室通过软管与进气管相通，膜片与回油阀相连，回油阀控制回油量。,上一页,下一页,返回,4.3燃油供给系统,(2)燃油压力调节器的功用及工作原理 在电控燃油喷射系统中，ECU通过控制喷油器的喷油时间来实现对喷油量的控制。但在喷油器的结构、尺
19、寸一定时，如果燃油分配管内的压力不同，则喷油器在单位时间单的喷油量也不相同。因此，要保证燃油喷射量的精确控制，必须保持恒定的喷油压差。所谓喷油压差是指燃油分配管内的燃油压力与进气歧管内气体压力的差值。进气歧管内气体压力是随发动机转速和负荷的变化而变化的，要保持恒定的喷油压差，必须根据进气歧管内压力的变化来调节燃油压力。,上一页,下一页,返回,4.3燃油供给系统,燃油压力调节器的功用就是使燃油分配管内的燃油压力与进气歧管内的气体压力之差保持恒定，一般为250300 kPa。另外，燃油压力调节器还起到缓冲燃油泵供油时产生的压力脉动及喷油器断续喷油时产生的压力脉动的作用。 6.燃油脉动阻尼器 在部分
20、电控燃油喷射系统中，燃油分配管的一端装有燃油脉动阻尼器，其功用是衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动，使燃油系统压力保持稳定。脉动阻尼器的结构如图4-26所示。,上一页,返回,4.4控制系统,4.4.1控制系统的组成及工作过程 1.控制系统组成 控制系统一般由传感器、电控单元(EC U)和执行元件组成。 2.控制系统工作过程 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。控制系统的工作原理如图4-27所示。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(喷油量)，再根据其他传感器(如冷却水温传感器、节气门位置传感器等)对喷油时间进行修正并按最后确定的总喷油时间向i贡油
21、器发出指令，使喷油器喷油(通电)或断油(断电)。,下一页,返回,4.4控制系统,4.4.2传感器 1.空气流量计 在L型电控燃油喷射系统中，由空气流量计测量发动机的进气量，并将进气量信号输入ECU。根据空气流量计测量原理不同，空气流量计可分为叶片式、热式和卡门旋涡式3种类型。 (1)叶片式空气流量计 在L型电控燃油喷射系统中，最早采用的空气流量计就是叶片式空气流量计，其结构如图4-28所示，测量叶片和缓冲叶片制成一体，安装在空气流量计壳体内的转轴上，转轴的一端装有回位弹簧，电位计安装在空气流量计壳体的上方，电位计的滑动触点与测量叶片为同轴结构。,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,(2)热式
22、空气流量计 热式空气流量计的主要元件是热线电阻，可分为热线式和热膜式两种类型，其结构原理基本相同。按其测量元件的安装位置不同，热线式空气流量计又可分为两种:第1种是将热线电阻器安装在主进气道中，称为主流测量方式的热线式空气流量计;第2种是将热线安装在旁通气道中，称为旁通测量方式的热线式空气流量计。 主流测量方式热线式空气流量计的结构如图4-32所示，主要由防护网、采样管、热线电阻器、温度补偿电阻器、控制电路等组成。热线电阻器和温度补偿电阻器安装在主进气道中，控制电路板安装在流量计下方。进气管连接侧的防护网用于防止回火和脏物进入空气流量计。 热线式空气流量计的工作原理如图4-33所示。,上一页,
23、下一页,返回,4.4控制系统,(3)卡门旋涡式空气流量计 按检测方式不同，卡门旋涡式空气流量计可分为光学检测方式和超声波检测方式两种类型。光学式卡门旋涡空气流量计的结构如图4-36所示。 2.进气管绝对压力传感器 (1)压敏电阻式进气管绝对压力传感器 敏电阻式进气管绝对压力传感器的结构如图4-39所示，主要由绝对真空室、硅片、IC放大电路等组成。硅片的一侧是绝对真空室，而另一侧承受进气管内的压力，在此压力作用下使硅片产生变形;由于绝对真空室的压力是固定的(绝对压力为0)，进气管绝对压力变化时，硅片的变形量不同;硅片是一个压力转换元件(压敏电阻)，其电阻值随其变形量而变化，导致硅片所处的电桥电路
24、输出电压发生变化，电桥电路输出的电压(很小)经IC放大电路放大后输送给ECU,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,(2)电容式进气管绝对压力传感器 电容式进气管绝对压力传感器的结构如图4-40所示，主要由弹性膜片、四玻璃、滤网等组成。位于传感器壳体内腔的弹性膜片用金属制成，弹性膜片上、下两个四玻璃的表面也均有金属涂层，这样在弹性膜片与两个金属涂层之间形成两个串联的电容。 (3)进气管绝对压力传感器电路 进气管绝对压力传感器电路如图4-41所示 3.节气门位置传感器 节气门位置传感器(TPS)检测节气门的开度及开度变化，此信号输入ECU，用于控制燃油喷射及其他辅助控制(如EGR、开闭环控制等)
25、。节气门位置传感器安装在节气门体上、由节气门轴驱动，可分为电位计式、触点式和综合式3种。,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,4.进气温度传感器 除装用热式空气流量计的电控燃油系统外，其他电控燃油喷射系统都不能直接测量发动机的实际进气质量，进气温度传感器( IATS)的功用就是给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。在装用热式空气流量计的电控燃油喷射系统中，有些也装有进气温度传感器。 5.冷却液温度传感器 冷却液温度传感器(ECTS)给ECU提供发动机冷却液温度信号，作为燃油喷射和点火正时控制的修正信号。冷却液温度传感器信号也是其他控制系统(如EGR等)的控制信号。,
26、上一页,下一页,返回,4.4控制系统,6.凸轮轴/曲轴位置传感器 凸轮轴位置传感器(CMPS给ECU提供曲轴转角基准位置(第一缸压缩上止点)信号，作为燃油喷射控制和点火控制的主控制信号。曲轴位置传感器(CKPS)也称转速传感器，用来检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为燃油喷射控制和点火控制的主控制信号。,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,7.车速传感器 车速传感器(Vss)检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号(SPD信号)，用于巡航定速控制和限速断油控制。在汽车集中控制系统中，也是自动变速器的主控制信号。 车速传感器通常安装在组合仪表内或变速器输出轴上。车速
27、传感器有舌簧开关式和光电式两种类型，光电式车速传感器的结构和原理与光电式凸轮轴/曲轴位置传感器相似。舌簧开关式车速传感器的结构如图4-55所示,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,8.信号开关 在发动机控制系统中，ECU还必须根据一些开关的信号确定发动机或其他系统的工作状态，常用的信号开关有:启动开关(CSTA),空调开关(A/C)、挡位开关、制动灯开关、动力转向开关、巡航控制开关等。 4.4.3电控单元 电控单元ECU主要由输入回路、A/D转换器(模拟信号/数字信号转换器)、微型计算机(简称微机)和输出回路组成，其基本结构如图4-57所示。,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,1.输入回
28、路 输入回路的作用是将系统中各传感器检测到的信号经过I/O(输入/输出)接口进行预处理，数字信号直接输入微机，模拟信号则送往A/D转换器转换成数字信号后再输入微机，同时还起到除去输入信号的杂波，将正弦波转变为矩形波后，再转换成输入电子。输入回路的作用如图4-58所示。 2. A/D转换器(模拟/数字信号转换器) 从传感器送来的信号有模拟信号(如叶片式空气流量计信号、节气门位置传感器信号、进气温度传感器信号等)和数字信号(如转速信号、卡门旋涡式空气流量计信号等)两种，如图4-59所示。数字信号可直接输入微机，但由于微机不能直接接收模拟信号，A/D转换器须先将传感器输入的模拟信号转换成数字信号，再
29、输入微机进行处理。,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,3.微机 微机是控制系统的神经中枢，其功用是根据工作需要，利用其内存程序和数据对各传感器输送来的信号进行运算处理，并将处理结果送往输出回路。微机主要由中央处理器(CPU ),存储器输入/输出装置(FO)、总线等组成，如图4-60所示。 4.输出回路 微机输出的是数字信号目输出的电流很小，一般不能直接驱动执行元件工作。作为微机与执行元件之间连接桥梁的输出回路，其主要功用就是将微机的处理结果放大，生成可以驱动执行元件工作的控制信号。,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,4.4.4执行元件 1.喷油器的结构和工作原理 按喷油器的总体结构不同
30、，喷油器可分为孔式和轴针式两种类型，如图4-62所示。喷油器主要由滤网、线束连接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁、针阀等组成，针阀与衔铁制成一体。轴针式喷油器的针阀下部有轴针伸入喷口。 2.喷油器的驱动方式 喷油器的驱动方式可分为电流驱动和电压驱动两种方式，如图4-63所示。电流驱动方式只适用于低阻值喷油器，电压驱动方式适用于高阻值喷油器和低阻值喷油器。,上一页,下一页,返回,4.4控制系统,3.喷油器控制电路 各车型喷油器控制电路基本相同，一般都是通过点火开关和主继电器(或熔体)给喷油器供电，ECU控制喷油器搭铁。只是不同发动机的电控燃油喷射系统，由于喷油器的数量和喷射顺序不同，喷油器控制电路中
31、的驱动回路数量不同。 4.冷启动喷油器 冷启动喷油器安装在进气总管上，其功用是在发动机冷启动时喷油，以加浓混合气，改善发动机的冷启动性能。冷启动喷油器的结构如图4-66所示，与前述喷油器不同之处主要是采用紊流式喷孔，喷油时将燃油喷成螺旋雾状旋流，有利于燃油的雾化和蒸发。,上一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,4.5.1怠速控制系统 1.怠速控制系统的功用 怠速是指节气门关闭，油门踏板完全松开，目发动机对外无功率输出情况的稳定运转状态。在汽车使用中，发动机怠速运转的时间约占30%,怠速转速的高低直接影响燃油的消耗和排放，因而在电控燃油喷射系统中把怠速控制作为其重要的控制功能之一。怠速转速过
32、高，将引起不必要的燃油消耗;怠速转速过低，又会增加污染的排放。此外，怠速转速过低，在发动机冷车运转、空调打开、电器负荷增大、自动变速器换挡、转向伺服机构接入等工况下，由于运行条件较差或负荷增加，容易导致发动机运转不稳，甚至引起熄火现象。,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,2.怠速控制系统的控制内容 (1)启动初始位置的设定 (2)启动控制 (3)暖机控制(快怠速控制) (4)反馈控制(怠速稳定控制) (5)怠速预测控制 (6)电器负载增多时的怠速控制 (7)学习控制,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,3.怠速控制系统的组成和控制原理 怠速控制系统主要由传感器、电控单
33、元(ECU)和执行元件组成，如图4-69所示。发动机怠速控制系统的各组成部分及功用见表4-2 传感器的功用是检测发动机的运转工况和负载设备的工作状况，ECU则根据各种传感器的输入信号确定一个怠速运转的目标转速，并与实际转速进行比较，根据比较结果控制执行元件工作，以调节进气量，使发动机的怠速转速达到所确定的目标转速。 在怠速以外的其他工况下，若怠速控制系统对发动机实施怠速控制，会与驾驶员通过加速踏板对进气量的调节发生十涉。因此，在怠速控制系统中，ECU需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工况，只有在节气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,
34、4.怠速控制的方法 怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。怠速进气量的控制方式随车型而有所不同。目前，控制怠速工况下进气量的方法可分为两种基本类型:节气门直动式和旁通空气式。如图4-71所示，节气门直动式怠速控制系统通过执行元件改变节气门的最小开度来控制怠速进气量，而在旁通空气式怠速控制系统中，设有旁通节气门的怠速空气道，由执行元件控制流经怠速空气道的空气量。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,4.5.2进气控制系统 1.动力阀控制系统 动力阀控制系统的功能是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量击求，从而改善发动机的动力性。在进气
35、量较少的低速、小负荷工况下，使进气道空气流通截面减小，可提高进气流速，增大进气流惯性以提高发动机的充气效率;此外，随进气流速提高也可增加汽缸内的涡流强度，有利于低速小负荷工况下的燃烧和热效率的提高，从而改善发动机的低速性能。而在进气量较多的高速、大负荷工况下，适当增大进气道空气流通截面，不仅可以减小进气阻力，对由于进气流速过高而导致的燃烧室内气流扰动也可起到抑制作用，有助于改善发动机的高速性能。动力阀控制系统的工作原理如图4-81所示。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,2.谐波进气增压控制系统 发动机工作中，进气管内的气体经进气门高速流入汽缸，当进气门关闭时，由于气体流动惯
36、性使进气门附近的气体受到压缩而压力增高;当气体惯性过后，进气门附近被压缩的气体膨胀而流向进气相反的方向，压力下降;膨胀的气体流动到进气管口时又被反射回来，这样在进气管内即产生了压力波。在部分电控燃油喷射发动机上，正利用了进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,发动机工作时，从进气门关闭到下一次开启的间隔时间取决于发动机的转速，而进气管内的压力波反射回到进气门处所击的时间取决于压力波传播路线的长度。进气管较长时，压力波传播距离长，发动机低速性
37、能较好;进气管较短时，压力波传播距离短，发动机高速性能较好。谐波进气增压控制系统(ACIS)的功能就是根据发动机转速的变化，改变进气管内压力波的传播距离，以提高充气效率，改善发动机性能。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,4.5.3增压控制系统 采用增压技术提高进气压力是提高发动机动力性和经济性的重要措施之一，但汽油发动机的进气压力过高，容易产生爆燃。增压控制系统的功能是:根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和经济性的目的。 根据增压装置使用的动力源不同，增压装置可分为废气涡轮增压和动力增压两种类型。前者利用发动机排出的废气能量驱
38、动增压装置工作，后者则是利用发动机输出动力或电源驱动增压装置工作。目前多采用废气涡轮增压。 废气涡轮增压控制系统组成如图4-84所示。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,4.5.4故障自诊断系统 1.故障自诊断系统的功能 现代汽车电了控制系统中，一般都设有故障自诊断系统。故障自诊断系统主要由ECU中的部分软件、故障指示灯等组成，不需要专门的传感器。电控系统工作时，故障自诊断系统对电控系统各种输入信号和输出信号进行监测，并运用程序进行推理、判断，将结果迅速反馈到主控系统，改变控制状态;此外，还根据自诊断结果控制故障指示灯工作。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统
39、,2.故障自诊断系统的工作原理 系统正常工作时，微机输入、输出信号的电压都在规定范围内变化。ECU内设置了一个传感器信号监测软件，用来判别输入的信号有否异常，如果某一信号不在规定范围内或一段时间内没有发生应该有的变化，微机就判断该信号电路出现了故障，并设定一故障代码存在微机的读写存储器RAM中，同时点亮发动机故障指示灯。 3.故障自诊断系统的应用 (1)故障指示灯 在车辆使用中，点火开关接通，发动机没有启动或启动后的短时间内，故障指示灯点亮是正常现象，这是故障自诊断系统对整个系统进行自检。启动后几秒钟(一般3 5 s)或发动机达到一定转速(一般为500 r/min后，故障指示灯应熄灭，否则说明
40、自诊断系统检测到故障。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,(2)故障码的读取 发动机电控系统发生故障时，多以代码的形式储存于ECU存储器中，通过一定的操作程序可将故障码从ECU中调出，读取故障码，了解故障原因，从而缩小检查范围，迅速准确地确定故障的性质和部位，有针对性地去检修。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,4.5.5失效保护系统 1.失效保护系统的功能 失效保护系统的组成主要是ECU内的部分软件，所以也可称之为失效保护功能。设置失效保护系统的目的是电控系统出现故障后，对电控系统采取安全保护措施，防止发动机或其他部件发生新的故障。 失效保护系统的功能是在
41、电控系统工作过程中，当故障自诊断系统判定某传感器或其电路出现故障(即失效)时，由故障自诊断系统启动而进入工作状态，给ECU提供设定的标准信号来替代故障信号，以保持控制系统继续工作，确保发动机仍能继续运转。此外，当个别重要的传感器或其电路发生故障时，有可能危及发动机安全运转，失效保护系统则会使ECU立即采取强制性措施，切断燃油喷射，使发动机停止运转，确保车辆安全。,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,2.失效保护系统设定的标准信号 (1)冷却液温度信号 (2)进气温度传感器信号 (3)点火确认信号 (4)节气门位置传感信号 (5)点火提前角 (6)轮轴位置传感器信号 (7)空气流
42、量计信号 (8)进气管绝对压力传感器信号,上一页,下一页,返回,4.5电控汽油机辅助控制系统,4.5.6应急备用系统 1.应急备用系统的功能 应急备用系统的功能由ECU内的备用IC(集成电路)来完成，也可称之为应急备用功能。当ECU内的微处理器或少数重要的传感器出现故障、车辆无法行驶时，该系统使ECU把燃油喷射和点火即时控制在设定的水平上，作为一种备用功能使汽车能维持基本行驶，以便把汽车开到最近的维修站或适宜的地方，所以又可称为回家系统。 2.应急备用系统的工作原理 应急备用系统的工作原理如图4-86所示。,上一页,返回,表4-2发动机怠速控制系统的 组成及功用,返回,图4-1喉管型喷雾化油器
43、,返回,图4-2 喷油器喷射顺序,返回,图4-5缸内直接喷射,返回,图4-8日本丰田皇冠3.0轿车2JZ-GE发动机空气供给系统的组成,返回,图4-10空气供给系统工作原理,返回,图4-11 D刑多点电控燃油喷射系统的节气门体,返回,图4-12与空气流量计组成体的节气门体,返回,图4-13单点电控燃油喷射系 统的节气门体,返回,图4-14燃油供给系统的组成,返回,图4-15燃油供给系统的工作原理图,返回,图4-18涡轮式电动燃油泵,返回,图4-19滚杜式电动燃油泵,返回,图4-24燃油分配管的结构,返回,图4-25燃油压力调节器的结构,返回,图4-26脉动阻尼器的结构图,返回,图4-27控制系
44、统的工作原理图,返回,图4-28叶片式空气流量计结构图,返回,图4-32主流测量方式热线式空气流量计的结构图,返回,图4-33热线式空气流量计的工作原理图,返回,图4-36光学式卡门涡旋空气流量计的结构图,返回,图4-39 压敏电阻式进气管绝对传感器的结构图,返回,图4-40电容式进气管绝对压力 传感器的结构图,返回,图4-41进气管绝对压力传感器电路图,返回,图4-55舌簧开关式车速传感器的结构图,返回,图4-57 ECU的组成,返回,图4-58输入回路的作用,返回,图4-59传感器输入信号类型,返回,图4-60微型计算机组成,返回,图4-62 喷油器,返回,图4-63 喷油器驱动方式,返回,图4-66冷启动喷油器,返回,图4-69怠速控制系统的组成,返回,图4-71控制怠速工况下进气量的方法,返回,图4-81动力阀控制系统的工作原理图,返回,图4-84废气涡轮增压控制系统组成,返回,图4-86应急备用系统的工作原理,返回,