大众轿车典型电控燃油喷射系统设计.doc

1、I 摘要本文从发动机的基础知识入手，以我们最常见的、应用较广泛的电控燃油喷射系统为例，较系统地介绍了汽油电控燃油喷射技术的发展历程，汽油电控燃油喷射系统的类型、结构组成、工作原理，较详细地介绍了奥迪轿车与桑塔纳轿车电控燃油喷射系统组成与工作原理，列举了奥迪轿车、桑塔纳轿车故障诊断与维修实例，文章内容具有较强的针对性与实用性，可作为汽车维修入门的参考资料。关键词：电控燃油喷射系统；结构；工作原理目录引言 .11 总述 .21.1 电控汽油喷射系统 .21.1.1 电控汽油喷射系统的发展历程 .21.1.2 电控汽油喷射系统的功用 .31.1.3 电控汽油喷射系统的分类 .52 电控汽油喷射系统的

2、结构组成及工作原理 .122.1 电控汽油喷射系统的基本组成及其功能 .122.1.1 进气系统 .122.1.2 燃油系统 .122.1.3 电子控制系统 .132.2 电控汽油喷射系统的工作原理 .142.2.1 D 型 EFI 系统 .162.2.2 L 型 EFI 系统 .172.2.3 燃油喷射控制 .183 大众典型轿车电控燃油喷射系统 .243.1 桑塔纳 2000GLI 型轿车电子控制汽油喷射系统 .243.1.1 汽油供给系统主要部件 .253.1.2 空气供给系统主要部件的结构和工作原理 .303.1.3 控制系统的主要部件 .333.2 奥迪轿车电控燃油喷射系统简介 .3

3、84 大众典型轿车电控燃油喷射系统的故障诊断与检修 .404.1 桑塔纳轿车电控燃油喷射系统的故障诊断与检修 .404.2 奥迪轿车电控燃油喷射系统的故障诊断与检修 .41结论 .42致谢 .43参考文献 .441 引言电子技术的迅速发展，另一方面汽车排放法规逐步严格、燃油价格不断上涨，采用电子控制技术使汽车满足最新法规的要求。因此电喷系统在汽车上得到了普及和应用。使用电喷技术的发动机能保证进入各缸的混合气的质和量都比较均匀，其中电控单元可以根据各传感器所提供的信号快速精确的修正供油量，减少 HC 的排放，降低油耗。电控燃油喷射系统在汽车上的大量应用，大幅度提高了汽车的综合性能，但由于结构复杂

4、，电控汽车的使用和检修问题就日益突出，因此正确使用、维护、保持电控发动机良好的技术状态显得十分重要。21 总述1.1 电控汽油喷射系统1.1.1 电控汽油喷射系统的发展历程1934 年德国研制成功第一架装用汽油喷射发动机的军用战斗机。第二世界大战后期，美国开始采用机械式喷射泵向气缸内直接喷射汽油的供油方式。1952 年，曾用于二战德军飞机的机械式汽油喷射技术被应用于轿车，德国戴姆乐-奔驰(Daimler-Benz)300L 型赛车装用了德国博世(Bosch) 公司生产的第一台机械式汽油喷射装置。它采用气动式混合气调节器控制空燃比，向气缸直接喷射。1957 年，美国本迪克斯(Bendix)公司的

5、电子控制汽油喷射系统问世，并首次装于克莱斯勒(Chrysler)豪华型轿车和赛车上。由于汽油喷射系统比起化油器来，计量更精确、雾化燃油更精细、控制发动机工作更为灵敏，因此，在经济性、排放性、动力性上表现出明显的优势。人们的注意力越来越集中在汽油喷射系统上。1967 年，德国博世公司研制成功 K-Jetronic 机械式汽油喷射系统，并进而成功开发增加了电子控制系统的 KE-Jetronic 机电结合式汽油喷射系统，使该技术得到了进一步的发展。1967 年，德国博世公司率先开发出一套 D-Jetronic 全电子汽油喷射系统并应用于汽车上，于 20 世纪 70 年代首次批量生产，在当时率先达到了

6、美国加利福尼亚州废气排放法规的要求，开创了汽油喷射系统的电子控制的新时代。D 型喷射系统在汽车发动机工况发生急剧变化时，控制效果并不理想。1973 年，在 D 型汽油喷射系统的基础上，博世公司开发了质量流量控制的 L-Jetronic型电控汽油喷射系统。之后，L 型电控汽油喷射系统又进一步发展成为 LH-Jetronic 系统，后者既可精确测量进气质量，补偿大气压力，又可降低温度变化的影响，而且进气阻力进一步减小，使响应速度更快，性能更加卓越。1979 年，德国博世公司开始生产集电子点火和电控汽油喷射于一体的 Motronic 数字式发动机综合控制系统，它能对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再

7、循环等方面进行综合控制。3为了降低汽油喷射系统的价格，从而进一步推广电控汽油喷射系统，1980 年，美国通用(GM)公司首先研制成功一种结构简单价格低廉的节流阀体喷射(TBI)系统，它开创了数字式计算机发动机控制的新时代。TBI 系统是一种低压燃油喷射系统，它控制精确，结构简单，是一种成本效益较好的供油装置。随着排放法规的不断完善，使这种物美价廉的系统大有完全取代传统式化油器的趋势。1983 年，德国博世公司也推出了自己的单点汽油喷射系统,即 Mono-Jetronic 系统。1.1.2 电控汽油喷射系统的功用现代汽车发动机电子控制燃油喷射系统 EFI（Electronic Fuel Inje

8、ction）简称电控燃油喷射系统，它的主要功能是控制汽油喷射、电子点火、怠速、排放、进气增压、发电机负荷、巡航、警告指示、自我诊断与报警、安全保险、备用功能。1电子汽油喷射（EFI）控制1）喷油量控制电子控制单元（ECU）把发动机的转速和负荷信号作为主要控制信号，以确定喷油脉冲宽度（即基本喷油量） ，并根据其他信号加以修正，如冷却液温度信号等，最后确定总喷油量。2）喷油正时控制当发动机采用多点顺序燃油喷射系统时，ECU 除了控制喷油量以外，还要根据发动机的各缸点火顺序，将喷油时间控制在最佳时刻，以使汽油充分燃烧。3）断油控制减速断油控制：汽车在正常行驶中，驾驶员突然放松加速踏板时，ECU 将自

9、动切断燃油喷射控制电路，使燃油喷射中断，目的是降低减速时 HC 和 CO 的排放量，而当发动机转速下降至临界转速时，又能自动恢复供油。4）燃油泵控制当打开点火开关后，ECU 将使燃油泵工作 23S，用于建立必需的油压。若此时发动机不起动，ECU 将会切断电动燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。在发动机起动和运转过程中，ECU 控制燃油泵保持正常运转。2电子点火（ESA）控制1）点火提前角的控制4在 ECU 的存储器中存储着发动机在各种工况下最理想的点火提前角。发动机运转时，ECU 根据发动机的转速和负荷信号确定基本点火提前角，并根据其他信号进行修正，最后确定点火提前角。然后，向电子点火控制器输出

10、点火信号，以控制点火系统的工作。2）通电时间（闭合角）与恒流控制点火线圈初级电路在断开时需要保证足够大的断开电流，以使次级线圈产生足够高的次级电压。与此同时，为防止通电时间过长而使点火线圈过热损坏，ECU 根据蓄电池电压及发动机转速信号等，控制点火线圈初级电路的通电时间。在现代汽车高能点火系统电路中，还增加了恒流控制电路，使初级电流在极短时间内迅速增长到额定值，减少转速对次级电压的影响，改善点火特性。3）爆震控制当 ECU 接收到爆震传感器输入的电信号后，ECU 对该信号进行处理并判断是否即将产生爆震，当检测到爆震信号后，ECU 立即推迟发动机点火提前角，采用反馈控制方式避免爆震产生。3怠速控

11、制（ISC ）发动机在汽车制动、空调压缩机工作、变速器挂入档位，或发动机负荷加大等不同的怠速工况下，由 ECU 控制怠速控制阀，使发动机处在最佳怠速稳定转速下运转。4排放控制1）废气再循环(EGR) 控制当发动机的废气排放温度达到一定值时，ECU 根据发动机的转速和负荷，控制 EGR阀的开启动作，使一定数量的废气进行再循环燃烧，以降低排气中 NOx 的排放量。2）开环与闭环控制在装有氧传感器及三元催化转化器的发动机中，ECU 根据发动机的工况及氧传感器反馈的空燃比信号，确定开环控制或闭环控制。3）二次空气喷射控制ECU 根据发动机的工作温度，控制新鲜空气喷入排气歧管或三元催化转化器，用以减少排

12、气造成的污染。4）活性炭罐清污电磁阀控制ECU 根据发动机的工作温度、转速和负荷转速信号，控制活性炭罐清污电磁阀的开启工作，将活性炭吸附的汽油蒸汽吸入进气管，进入发动机燃烧 ，降低蒸发排放。5进气增压控制51）进气谐波增压控制ECU 根据转速传感器检测到的发动机转速信号，控制进气增压控制阀的开闭，改变进气管的有效长度，实现中低转速区和高转速区的进气谐波增压，提高发动机的充气效率。2）涡轮增压控制ECU 根据进气压力传感器检测到的进气压力信号控制废气增压器的废气放气阀或可变喷嘴环，以获得增压压力。6发电机控制ECU 根据发电机输出电压的变化，调节发电机的励磁电流，使发电机输出的电压保持稳定。7巡

13、航控制汽车在正常行驶时，ECU 可以通过巡航控制系统根据行驶阻力的变化，自动增减节气门开度，不需要驾驶员操纵加速踏板，就能使汽车处于定速巡航行驶状态，车速保持一定。8警告指示ECU 控制各种指示仪表和警告装置，显示有关控制装置的工作状态，当控制装置出现异常情况时会及时发出警告信号，如氧传器失效、催化转化器过热等。9自我诊断与报警当电子控制系统出现故障时，ECU 会点亮仪表盘上的“发动机检查（CHECK ENGINE SOON ） ”指示灯，提醒驾驶员，发动机已出现故障，应立即停车检查修理。ECU 将故障以代码的形式存储在 ECU 的存储器中，维修人员通过故障诊断插座。使用专用故障诊断仪或以跨接

14、导线的方法调出故障信息，供维修人员进行分析。10安全保险与备用功能当 ECU 检测到电控系统出现故障时，会自动按照 ECU 预先设定的数值，使发动机保持运转，但发动机的性能有所下降，以便尽快送到维修站检修。当 ECU 本身发生故障时，会自动启用备用系统，使发动机进入跛行（Limp_home）状态，以便能有所下降，以便尽快送到维修站检修。61.1.3 电控汽油喷射系统的分类电喷系统发展至今，已有多种类型。根据其结构特点分为以下几种类型。按系统控制模式分类在发动机电喷控制系统中，按系统控制模式可分为开环控制和闭环控制两种类型。a开环控制 就是把根据试验确定的发动机各种运行工况所对应的最佳供油量的数

15、据事先存入计算机中，发动机在实际运行过程中，主要根据各个传感器的输入信号，判断发动机所处的运行工况，再找出最佳供油量，并发出控制信号。b闭环控制 闭环控制系统又称为反馈控制系统，其特点是加入了反馈传感器，输出反馈信号，反馈给控制器，以随时修正控制信号。闭环控制系统在排气管上加装了氧传感器，可根据排气管中氧含量的变化，测出发动机燃烧室内混合气的空燃比值，并把它输入计算机中再与设定的目标空燃比值进行比较，将偏差信号经功率放大器放大后再驱动电磁喷油器喷油，使空燃比保持在设定的目标值附近。因此，闭环控制可达到较高的空燃比控制精度，并可消除因产品差异和磨损等引起的性能变化对空燃比的影响，工作稳定性好，抗

16、干扰能力强。采用闭环控制的燃油喷射系统后，可保证发动机在理论空燃比(14.7)附近很窄的范围内运行，使三元催化转换装置对排气的净化处理达到最佳效果。 但是，由于发动机某些特殊运行工况(如启动、暖机、加速、怠速、满负荷等)需要控制系统提供较浓的混合气来保证发动机的各种性能，所以在现代汽车发动机电子控制系统中，通常采用开环与闭环相结合的控制方式。 2) 按喷油实现的方式分类在发动机电子控制系统中，按喷油实现的方式进行分类，可分为机械式、机电混合式和电子控制式三种燃油喷射系统。a.机械式燃油喷射系统 (K 系统) 如图 1-1b.机电混合式燃油喷射系统(KE 系统) 如图 1-2由于前两种系统在现在

17、汽车中不在使用，故不做介绍。c电子控制式燃油喷射系统如图 1-3燃油的计量通过电控单元和电磁喷油器来实现。7该系统采用了全电子控制方式，即电子控制单元通过各种传感器来检测发动机运行参数( 包括发动机的进气量、转速、负荷、温度、排气中的氧含量等)的变化，再由 ECU根据输入信号和数学模型来确定所需的燃油喷射量，并通过控制喷油器的开启时间来控制喷入气缸内的每循环喷油量，进而达到对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制的目的。电子控制式燃油喷射系统在发动机各种工况下均能精确计量所需的燃油喷射量，且稳定性好，能实现发动机的优化设计和优化控制。因此，它在汽油喷射系统中被广泛应用。图 1-1 K 型机械式汽油喷射系统结构示意图1燃油箱； 2电动燃油泵； 3蓄能器；4燃油滤清器； 5混合气调节器；5a燃油分配器；5b空气流量传感板；5c 压力调节阀；6暖机调节器；7节气门；8怠速调节螺钉；9冷启动阀；10总进气管；11喷油器；12温度时间开关；13辅助空气阀。