燃油供给系统的功能是向发动机精确提供各种工况下所需要的燃油量。燃油系统一般由油箱、电动燃油泵、过滤器、燃油脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器、冷启动喷油器及供油总管等组成,如图2所示。燃油由燃油泵从油箱中泵出,经过过滤器,除去杂质及水分后,再送至燃油脉动阻尼器,以减少其脉动。这样具有一定压力的燃油流至供油总管,再经各供油歧管送至各缸喷油器。喷油器根据ECU的喷油指令,开启喷油阀,将适量的燃油喷于进气门前,待进气行程时,再将燃油混合气吸入气缸中。装在供油总管上的燃油压力调节器是用以调节系统油压的,目的在于保持油路内的油压约高于进气管负压300kPa。此外,为了改善发动机低温启动性能,有些车辆在进气歧管上安装了一个冷启动喷油器,冷启动喷油器的喷油时间由热限时开关或者ECU控制。
电子控制系统的功能是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。该系统由传感器、电控单元(ECU)和执行器三部分组成,如图3所示。供给发动机的汽油量,由喷油持续时间来控制,喷油持续时间则由ECU通过来自进气歧管压力传感器或空气流量计的信号来计算进气量,根据进气量和转速计算出基本喷油持续时间。然后进行温度、海拔高度、节气门开度等各种工作参数的修正,得到发动机在这一工况下运行的最佳喷油时间,精确地控制喷油量。传感器是信号转换装置,安装在发动机的各个部位,其功用是检测发动机运行状态的电量参数、物理参数和化学参数等,并将这些参数转换成计算机能够识别的电信号输入ECU。检测发动机工况的传感器有:水温传感器、进
气温度传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器、车速传感器、氧传感器、爆燃传感器、空调离合器开关等ECU是发动机控制系统的核心部件。ECU的存储器中存放了发动机各种工况的最佳喷油持续时间,在接收了各种传感器传来的信号后,经过计算确定满足发动机运转状态的燃油喷射量和喷油时间。ECU还可对多种信息进行处理,实现EFI系统以外其他诸多方面的控制,如点火控制、怠速控制、废气再循环控制、防抱死控制等。执行器是控制系统的执行机构,其功用是接受ECU输出的各种控制指令完成具体的控制动作,从而使发动机处于最佳工作状态,如喷油脉宽控制、点火提前角控制、怠速控制、炭罐清污、自诊断、故障备用程序启动、仪表显示等。
(二)工作原理
电控燃油喷射系统使用进气管中的节气门控制进入发动机中的空气量,并以进气压力传感器或空气流量计计量空气量,系统的微机根据流量按照预定的空燃比计算喷油开始时间和喷油持续时间,然后将控制信号送到喷嘴的电磁线圈,将喷嘴中的针阀吸气使喷嘴喷油。各种传感器把发动机的进气量、转速、温度等变化信息,送到控制室,由控制器做出判断控制喷油嘴改变喷油量,正确、迅速的把燃料喷射到发动机进气歧管内,与吸入的空气组成所需要的混合气进入发动机气缸内燃烧。由于喷油压力和喷嘴的喷口大小都是不变的定量,
所以喷油量的大小完全是由喷油持续时间的长短来决定。微机按空气量算出的是基本喷油持续时间,他还要根据发动机的工作状况和运行条件加以修正。 三、电控燃油喷射系统电子控制组成 (一)传感器
传感器是装在发动机各部分的信号转换装置,用来测量或检测反映发动机运行状态下的各种物理量、电量和化学量等,并将它们转换成计算机能接受的电信号后再送给CPU。常用的传感器主要有:进气压力传感器、节气门位置传感器、发动机转速传感器、霍尔传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器等,了解和掌握传感器输出信号的特征,有助于对控制系统控制原理的理解及电路分析,便于系统鼓掌的分析及快速诊断。
1、进气压力传感器
电喷发动机中采用进气压力传感器来检测进气量的称为D型喷射系统(速度密度型)。进气压力传感器检测进气量不是像进气流量传感器那样直接检测,而是采用间接检测,同时它还受诸多因素的影响,因而在检测和维修中就有许多不同于量传感器进气流的地方,所产生的故障也有它的特殊性。
2、节气门位置传感器
节气门位置传感器又称为节气门开度传感器或节气门开关。其主要功用是检测出发动机是处于怠速工况还是负荷工况,是加速工况还是减速工况。它实质上是一只可变电阻器和几个开关,安装于节气门体上,外形及内部结构如下图所示。 电阻器的转轴与节气门联动,它有两个触点:全开触点和怠速触点。当节气门处于怠速位置时,怠速触点闭合,向计算机输出怠速工况信号;当节气门处于其它位置时,怠速触点张开,输出相对于节气门不同转角的电压信号,计算机便根据信号电压值识别发动机的负荷;根据信号电压在一定时间内的变化增减率识别是加速工况还是减速工况。计算机根据这些工况信息来修正喷油量,或者进行断油控制。
3、发动机转速传感器
将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。转速传感器属于间接式测量装置,可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。按信号形式的不
同,转速传感器可分为模 转速传感器 拟式和数字式两种。前者的输出信号值是转速的线性函数,后者的输出信号频率与转速成正比,或其信号峰值间隔与转速成反比。转速传感器的种类繁多、应用极广,其原因是在自动控制系统和自动化仪表中大量使用各种电机,在不少场合下对低速(如每小时一转以下)、高速(如每分钟数十万转)、稳速(如误差仅为万分之几)和瞬时速度的精确测量有严格的要求。常用的转速传感器有光电式、电容式、变磁阻式以及测速发电机等。 4、霍耳传感器
霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子迁移率等重要参数。
5进气温度传感器 作用:检测发动机的进气温度,将进气温度转变为电压信号输入给ECU做为喷油修正的信号。 进气温度传感器也是双线的传感器,安装在进气管上或空气流量计内。进气温度传感器是一个负温度系数热敏电阻,根据电阻变化而产生不同的信号电压。在冷车时,进气温度传感器的信号与发动机水温传感器信号基本相同,在热车时,其信号电压大约是水温传感器的2~3倍。 6冷液温度传感器
冷液温度传感器却安装在气缸盖出水管上,是一个负温度系数热敏电阻,冷却液温度上升时其电阻值下降。发动机控制单元通过这个电阻信号识别冷却液温度,并作为喷油量、点火提前角和燃油箱通风系统的修正信号。如果冷却液温度传感器没有输出信号,将导致发动机冷车或热车起动困难。 (二)执行器
发动机微机控制系统的各种控制功能的实现,都是借助于各自的执行器来完成的。因此,根据发动机微机控制系统具备的控制功能强弱不同,各种车型上控制发动机的执行器亦有多少。一般来讲,主要的执行器有:电动燃油泵、电磁喷油器和点火装置等。
1、电动燃油泵
电动燃油泵的作用是给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。一般汽油泵装在汽油箱内,利用汽油进行冷却,通常做成永磁式驱动电动机、泵体和外壳三部分。汽油穿过汽油泵马达内部。安全阀的开启压力大约在343 kPa 至441 kPa。电动汽油泵装有止回阀以改善发动机起动性,并保持合适的汽油供给系统剩余压力防止产生气阻。电动燃油泵按安装位置不同分为:内置式电动燃油泵和外置式电动燃油泵。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、管路安装简单等特点。外置式电动燃油泵串接在油箱外部的输油管路中,易布置、安装自由度大,噪声大,易产生气阻。
2、 燃油压力调节器
汽油压力调节器的主要功用是:使系统油压(即供油总管内油压)与进气歧管压力之差保持常数,一般为250kPa。这样,从喷油器喷出的汽油量便唯一地取