汽车维修入门：电控燃油喷射系统及工作原理

汽油机的燃料供给系统主要有化油器式和电控燃油喷射式两种。目前,化油器式燃料供给系统已逐渐淘汰,现代汽油发动机广泛采用电控燃油喷射系统。

电控燃油喷射系统(简称EFI)是以电控单元(ECU)为控制中心,并利用安装在发动机上的各种传感器测出发动机的各种运行参数,再按照ECU中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量,使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的可燃混合气。目前,各类汽车上所采用的电控燃油喷射系统虽然在结构上往往有较大的差别,但在控制原理及工作过程方面基本相同。

电控燃油喷射系统的组成如图1-23所示。

图1-23 电控燃油喷射系统的组成

1.电控燃油喷射系统主要零件

电控燃油喷射系统根据其零件的功能不同,可以分为3个子系统,分别是燃油供给系统、空气供给系统、电子控制系统,如图1-24所示。

(1)燃油供给系统

①燃油箱(见图1-25)。其作用是储存汽油,其容量应使汽车的续驶里程达到300～600km。

图1-24 电控燃油喷射系统控制流程图

②电动燃油泵(见图1-26)。其作用是将汽油从燃油箱中吸出,并以足够的泵油量和泵油压力向燃油供给系统供油。其类型有机械驱动式和电动式两种,后者应用非常广泛。电动燃油泵安装在供油管路中或燃油箱内,通常用固定在燃油箱上的燃油泵支架垂直地悬挂在燃油箱内。

图1-25 轿车燃油箱

图1-26 电动燃油泵

③燃油滤清器(见图1-27)。其作用是除去汽油中的水分和杂质,使汽油能满足发动机工作的需要。电控发动机的燃油滤清器多为不可拆式,纸质滤芯的滤清器应用广泛。

④分配油管(见图1-28)。其也被称作“共轨”,作用是将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器。由于它的容积较大,故有储油蓄压、减缓油压脉动的作用。

图1-27 燃油滤清器

图1-28 分配油管

⑤油压调节器(见图1-29)。其作用是使燃油供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定。因为喷油器的喷油量除取决于喷油持续时间外,还与喷油压力有关,在相同的喷油持续时间内,喷油压力越大,喷油量就会越多,反之亦然,所以只有保持喷油压力恒定不变,才能使喷油量在各种负荷下都只取决于喷油持续时间或电脉冲宽度,以实现电控单元对喷油量的精确控制。

⑥喷油器(见图1-30)。其作用是按照电控单元的指令将一定数量的汽油适时地喷入进气道或进气管内,并与其中的空气混合形成可燃混合气。喷油器的通电、断电由电控单元控制。一般喷油器针阀升程约为0.1mm,而喷油持续时间在2～10ms范围内。

(2)空气供给系统

①空气流量计:作用是测量进入发动机的空气流量,并将测量的结果转换为电信号传输给电控单元。空气流量计有多种形式,如翼片式、热线式、热膜式(见图1-31)和涡流式等。

②进气歧管压力(MAP)传感器(见图1-32):博世D型汽油喷射系统不设空气流量计,而是利用进气歧管压力传感器测量节气门后方进气歧管内的绝对压力,并以此作为电控单元计算喷油量的主要参数。

图1-29 油压调节器

图1-30 喷油器

图1-31 热膜式空气流量计(www.xing528.com)

图1-32 MAP传感器

③节气门体(见图1-33):节气门体是控制发动机进气量的一个控制单元,根据发动机的负载,控制进气量。节气门是一个圆形的钢片,中间有一根轴与节气门拉索连接,并由节气门拉索控制。

④节气门位置传感器(见图1-34):其安装在节气门轴上,与节气门联动,作用是将节气门的位置或开度转换成电信号传输给电控单元,作为电控单元判定发动机运行工况的依据。

图1-33 节气门体

图1-34 节气门位置传感器

(3)电子控制系统 电子控制系统由各种传感器、电控单元、执行器以及连接它们的控制电路所组成,如图1-35所示。传感器主要有曲轴/凸轮轴位置传感器、温度传感器、氧传感器、爆燃传感器、空气流量计、节气门位置传感器、进气歧管压力传感器等；执行器有喷油器、怠速控制阀等。

图1-35 电子控制系统的组成

①电控单元(见图1-36)。其作用是根据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、输入路、输出路及控制电路等组成。

②怠速控制阀。在节气门体汽油喷射系统中,节气门体上装有步进电动机式怠速控制阀(见图1-37)。其作用是自动调节发动机的怠速转速,使发动机在设定的怠速转速下稳定运转。在使用空调器或转向助力器的汽车上,电控单元通过怠速控制阀自动提高怠速转速,以防止发动机因负荷加大而熄火。

图1-36 电控单元

图1-37 怠速控制阀

③发动机冷却液温度传感器。它安装在发动机机体或气缸盖上,与冷却液接触,用来检测发动机循环冷却液的温度,并将检测结果传输给电控单元以便修正喷油量。

④进气温度传感器。它通常安装在空气流量计上,用来测量进气温度,并将温度变化的信息传输给电控单元作为修正喷油量的依据之一。

⑤曲轴/凸轮轴位置传感器。它也称为相位传感器,通常安装在分电器内,用来检测发动机转速、曲轴转角以及作为控制点火和喷射信号源的第一缸和各缸压缩行程上止点信号。曲轴/凸轮轴位置传感器有光电式、磁脉冲式、霍尔效应式等类型。

⑥氧传感器。它是电控燃油喷射系统进行反馈控制的传感器,安装在排气管上。反馈控制也称为闭环控制。在这种控制方式中,电控单元根据氧传感器的反馈信号,不断地修正喷油量,使混合气成分始终保持在最佳范围内。目前应用最多的是氧化锆氧传感器。

⑦爆燃传感器。它通常安装在发动机的机体上,作为点火正时控制的反馈元件,用来检测发动机的爆燃强度,借以实现对点火正时的闭环控制,以便有效地抑制发动机爆燃的发生。

2.电控发动机进、排气系统

(1)进气系统 进气系统由空气滤清器、进气软管、空气流量计、节气门、进气歧管等组成(见图1-38)。其作用是尽可能多、尽可能均匀地向各缸供给经过过滤的可燃混合气或纯空气。

图1-38 进气系统的组成

(2)排气系统 排气系统由排气歧管、三元催化转化器、排气管、消声器、排气尾管等组成(见图1-39)。其作用是使燃烧后的废气清洁、彻底、安静地排出气缸。

图1-39 排气系统的组成

排气消声器通过逐渐降低排气压力和衰减排气压力的脉动,使排气能量耗散殆尽,降低排气噪声。

三元催化转化器是利用催化剂的作用将排气中的CO、HC和NO_x转化为对人体无害的气体的一种排气净化装置。