汽车发动机构造与检修（第5版）课件 Ch4 汽油机燃油系统

Ch4.汽油机燃油系统湖南生物机电职业技术学院扶爱民Ch4.汽油机燃油系统学习目标了解汽油机供给系的组成、功用及类型；熟悉汽油的基础知识及汽油机燃烧过程与特点；掌握汽油的选择；理解混合气浓度的表示方法及发动机各工况对混合气浓度的要求；了解电控汽油机燃料供给系的类型、特点；熟悉电控汽油机燃料供给系的组成、工作原理；掌握电控汽油机燃料供给系主要部件的结构、原理。掌握电控汽油机燃料供给系的使用与维护湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.1汽油发动机燃料供给系的基础知识4.1.1汽油的基础知识1、汽油的性能指标（1）热值。指lkg燃料完全燃烧后所产生的热量。汽油的热值约为44000kJ/kg。（2）抗爆性。指汽油在各种使用条件下抵抗爆震燃烧的能力。用辛烷值表示。辛烷值高，抗爆性好。汽油牌号以汽油的辛烷值命名。（3）蒸发性。汽油由液态转变为气态的能力。影响汽油机的起动、暖机、加速、气阻、油耗等。评价指标：馏程、蒸气压等。湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、汽油的选用根据发动机的压缩比，选择合适牌号的汽油用油基本的原则：高（低）压缩比发动机用高（低）牌号汽油。压缩比ε＝7~8的发动机，用90号汽油；ε＝

8~8.5，用92号油；ε>8.5时，用95号油。若高压缩比汽油机用低牌号汽油，产生爆震、活塞顶烧蚀、脱顶；功率下降、油耗上升等。低压缩比汽油机用高牌号汽油，增加用车成本，着火慢延迟、速燃期长，功率下降，烧坏进、排气门座圈等。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.1.2汽油发动机燃烧过程分析1．燃烧过程（1）汽油机的正常燃烧过程诱导期：开始着火至稳定的火焰中心。缸内压力与压缩冲程差异不大。汽油机的燃烧过程速燃期：稳定的火焰中心至压力最高点，缸内温度压力剧增。补燃期：最高压力点后，气体膨胀作功；未燃气继续燃烧，但对作功作用不大。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（2）汽油机的非正常燃烧。包括爆震燃烧和表面点火。①爆震燃烧：因点火过早、或燃烧室容积变小，活塞未达上止点前，未燃混合气自行速燃，火焰急剧扩散，缸内局部温度、压力猛增，撞击燃烧室、气缸壁、活塞顶部，发出尖锐的金属敲击声。爆震时的局部高温，加速燃料热分解，产生游离碳、一氧化碳、氢、氧等不能燃烧的产物，导致机体过热，功率下降，油耗增加。②表面点火：因燃烧室内部局部机件或积炭点燃混合气。由于表面点火不受点火系控制，使燃烧过程不稳定、工作粗暴，从而使发动机的动力性、经济性下降。湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、使用因素对汽油燃烧过程的影响影响汽油燃烧过程的使用因素，如下表所示。因素点火提前角爆震可能性转速高大小转速低小大负荷大小大负荷小大小（1）点火提前角对燃烧过程的影响。点火提前角过大，将导致缸内压力升高过快，压缩冲程消耗的功率过多，有效功率下降，爆震燃烧的可能性增大。反之，燃烧过程的最高压力下降，膨胀热损失增多，排气温度过高，机体过热，严重时导致排气管喷火、“放炮”等故障。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（2）发动机转速对燃烧过程的影响。转速越高，进气扰流增加，压缩挤气涡流作用加强，混合气越均匀；燃烧速率越高，燃烧过程缩短，爆震燃烧可能性越小。但转速增加，点火提前角也应相应增大，因此，汽油机设有自动点火提前装置。（3）负荷对燃烧过程的影响：小负荷，油门（节气门）开度小，进气量少，缸内残余废气多，燃烧速度和最高压力相对较低，爆震燃烧可能性小；因燃烧速度变缓，燃烧过程有所延长，点火持续角应相应增大，为此，在分电器式点火装置中应设有真空点火提前装置。实际使用过程中，正确地调整点火提前角可有效地抑制爆震燃烧。电控发动机，ECU根据爆震传感器的的燃烧信息，使发动机始终处于最佳的燃烧状态。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.1.3混合气的形成及对发动机性能的影响1．充气系数ηv

V恒小于1。不同类型的发动机其V差别较大，汽油机V＝0.7～0.85，柴油机V＝0.75～0.90。2．提高

V的措施是提高发动机动力性的先决条件措施：采用合理的气道结构、形状、尺寸；合理的进、排气歧管、的配置；适宜的配气相位、及采用多气门结构。使用中应注意：定期清洗空滤器，减小进气阻力；定期检查调整配气相位。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.2汽油机燃料供给系统的功用与组成4.2.1汽油发动机燃料供给系统的功用储存燃油：根据发动机工况，供给定量、定质的可燃混合气，并将燃烧作功后的废气排入大气。4.2.2汽油机燃料供给系统的组成与供油路线1、传统汽油机燃料供给系的组成与供给路线传统汽油机的燃料供给系供给路线：空气→滤清器→进气管→↓化油器→气缸→排气管汽油→油滤器→汽油泵→↑湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、电控汽油机燃料供给系的组成与供给路线空气→滤清器→空气流量计→节气门－↓进气管→气缸→排气→消音器汽油→汽油箱→汽油泵→油轨→喷油器→↑供给路线：湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.2.3可燃混合气形成过程1、传统汽油机混合气的形成由图知：可燃混合气的形成是从进气过程开始，到压缩过程结束，只有0.01~0.02S。短时间内要形成均匀的可燃混合气，关键在于汽油的雾化、蒸发以及与空气配比和混合的过程。湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、电控汽油机混合气的形成由图知：可燃混合气的形成是从进气过程开始，到压缩过程结束。ECU根据进气量给喷油器一基本喷油量指令，ECU还根据各传感器信号给喷油以修正喷油量指令，使发动机在各工况下均有最佳混气浓度。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.2.4混合气的浓度1、混合气浓度表示法（1）空燃比R理论上，R=14.7的混合气称为理论混合气。R＜14.7则称为浓混合气，R＞14.7称为稀混合气。※燃料的空燃比与其种类有关。（2）过量空气系数

由上式可知，

与燃料种类无关，若

=1的可燃混合气为理论（或标准）混合气；

＜1则为浓混合气，

＞1为稀混合气。湖南生物机电职业技术学院扶爱民不同浓度的混合气对发动机性能的影响混合气浓度

功率燃料消耗率工作特性火焰传播上限0.4——混合气不能燃烧，发动机不能工作。浓过浓0.43～0.87降低最高排气冒黑烟、“放炮”、发动机运转不稳。功率混合气0.88最大增加20%～25%发动机加速性最好。标准1.0降低2%增加4%发动机加速性较好。稀经济混合气1.11降低8%最低发动机加速性较差。过稀1.13～1.33显著降低急剧增加化油器“回火”、发动机过热、加速性不好。火焰传播下限1.4——混合气不能燃烧，发动机不能工作。湖南生物机电职业技术学院扶爱民汽油机不同工作状况对混合气的要求工况工况特征对混合气要求起动冷车起动，发动机温度低，曲轴转速低（50r/min~100r/min），汽油雾化、蒸发不良，大量汽油处于油粒和油膜状态要求提供适量极浓（α＝为0.2～0.6）的混合气，保证混合气中有足够浓度的汽油蒸气，以利于顺利着火怠速发动机暂不对外输出动力，处于最低稳定转速状态，进气量少，汽油雾化、蒸发仍很差要求提供少量而很浓（α=0.6～0.8）的混合气，以保证发动机能稳定在怠速下运转中等负荷发动机工作时间最长的状态，进气量较多，节气门开度适中，转速较高，汽油雾化、蒸发良好要求提供由浓变稀（α=1.05～1.15）的混合气，以保证获得一定动力和最经济的油耗大负荷汽车需克服很大的阻力，节气门接近全开，进气量很多，对功率应负荷增加而加大。要求提供量多、由稀变浓（α=0.85～0.95）的混合气，以保证燃烧迅速，达到最大的动力加速节气门突然开大，要求发动机转速急速提高，但因空气流量的增长比汽油喷出增长快得多，混合气瞬时变稀，不仅不能加速，甚至熄火。要求突然开大节气门时，能在瞬时提供足够多足够浓的混合气，以保证能及时提高动力性湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.3电子控制汽油喷射系统4.3.1汽油喷射系统的分类1.按喷射器数目分每个气缸一个喷油器，安装在进气歧管上。（1）多点喷射SPI（2）单点喷射SPI多点喷射SPI单点喷射SPI湖南生物机电职业技术学院扶爱民湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、按喷射位置分缸内喷射（1）缸内喷射

将燃油直接喷入气缸内，喷油压力大，控制精度高。（2）缸外喷射

将燃油直接喷在节气门上方或进气歧管内，喷油压力较低。多用。（2）缸外喷射湖南生物机电职业技术学院扶爱民4、按进气量检测方法来分（1）间接测量（2）直接测量（2）闭环控制3、按控制方式分（1）开环控制5、按喷射的连续性分为连续喷射式：适用于机械或机电混合控制缸外喷射。间歇喷射式：EFI都用湖南生物机电职业技术学院扶爱民6、按间歇喷射的间隔分（1）同时喷射（2）分组喷射（3）顺序喷射湖南生物机电职业技术学院扶爱民7、按喷射压力分高压喷射喷射压力≥200kPa，多用于缸内喷射。低压喷射喷射压力<200kPa，多用于缸外喷射。8、按喷射装置的控制方式分（1）机械喷射式（K系统）Bosch公司K—Jetronic系统。通过空气计量板直接控制汽油流量调节柱塞来控制喷油量。设有冷启动、暖车、空气阀及全负荷加浓器等装置，以修正喷油量。（2）机电混合喷射式（KE系统）

Bosch公司KE—Jetronic系，在K系统上加装了一个ECU。控制精度大有提高。（3）电子控制汽油喷射系统（EFI）。

ECU根据各传感器信号，精确配制缸内可燃混合气的空燃比和最佳点火时刻。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.3.2电控汽油喷射系统（EFI）的基本类型现在的电控发动机，都是电控汽油喷射与电控点火系统有机结合。类型不少，品种繁多，却具有相同的控制原则：控制原则：以电控单元（ECU）为核心；以空气流量、发动机转速为基础；以喷油器、点火器、怠速空气阀等为对象；以最佳空燃比、点火时刻为宗旨。湖南生物机电职业技术学院扶爱民1、电控汽油机的特点（1）空燃比控制精度高。EFI相同的控制原则，决定了相同组成、类似结构。都是由进气、燃油、点火和电子控制四大系统组成。与传统化油发动机比，具有：（2）充气效率高。（3）瞬时响应快。（4）起动容易，暖机性能好。（5）减速断油，节油和排放净化效果明显。湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、EFI的基本类型（1）K－Jetronic型机械式燃油喷射系统最早期湖南生物机电职业技术学院扶爱民（2）波许D型（D-叶特朗尼克）汽油喷射系统

最早用在汽车发动机的电控多点间歇式汽油喷射系统。特点：以进气压力和发动机转速为基本参数，控制基本喷油量。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（3）波许L型（L-叶特朗尼克）汽油喷射系统D型的改进。构造、原理与D型基本相同，空气流量计为翼片式，以进气量和发动机转速，控制喷油量，精度较高。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（4）波许LH型（LH-叶特朗尼克）汽油喷射系统

L型的变型。热式空气流量计，无运动部件，进气阻力小，信号反应快，测量精度高。另，LH型采用大规模数字电路，运算速度快，控制范围广，功能更加完善。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（5）波许M型（莫特朗尼克）汽油喷射系统汽油喷射与电子点火有机的结合，用一个ECU同时控制，实现了汽油喷射与点火的最佳配合，进一步改善了发动机起动性、怠速稳定性、加速性、经济性和排放性。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（6）Mono（节气门体）型SPI单点电控燃油喷射系统单点喷射统。原理与多点喷射相似。单点喷射的喷油器距进气门较远，汽油有足够的时间与空气混合，对喷油的雾化质量要求不高，喷射压力较低。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.3.3EFI主要组件的构造和工作原理一、EFI组成

空气供给燃油供给电控单元湖南生物机电职业技术学院扶爱民EFI（电控燃油喷射）系统的组成框图湖南生物机电职业技术学院扶爱民（一）空气供给系统组成：空滤器、空气流量传感器（流量计、进气温度）、怠速控制阀、进气歧管、动力腔、节气门体功用：提供清洁空气，测量气缸进气量。分类（进气道形式分）：有旁通空气道无旁通空气道有旁通空气道无旁通空气道湖南生物机电职业技术学院扶爱民1、节气门体桑塔纳AJR型发动机的节气门体（1）作用安装节气门、怠速调整螺钉、节气门位置传感器、空气阀、ISC怠速控制阀等。（2）组成以桑塔纳AJR型发动机的节气门体为例。示意图结构图湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、空气流量计作用：控制喷油量的主要信号输出怠速混合气浓度信号控制燃油泵进入运转通过进气温度传感器修正喷油量类型叶板式、热（线、膜）式、卡门涡旋式等湖南生物机电职业技术学院扶爱民（1）叶（翼、板）片式空气流量计体积流量型，需与进气压力、温度传感器配合使用。①结构湖南生物机电职业技术学院扶爱民②内部电路A、VS--E1之间电压反映了发动机的进气量信号。B、THA--E1之间的电压反映了进气温度信号

C、FC--E2之间的开关为电动汽油泵控制开关，发动机工作时，进气气流推动翼板摆转，开关接通，发动机熄火时，翼板关闭，开关断开。湖南生物机电职业技术学院扶爱民③工作原理：翼片式空气流量计工作原理怠速时，空气推动翼片偏转很小角度，电位计输出微弱电压，ECU向喷油器输出短脉冲，喷油量小。旁通道的空气未经计量，不影响喷油量，但却使混合气变稀，CO排放减少。大负荷时，空气推动翼片偏转较大角度，电位计输出较强电压信号，ECU输出长脉冲，喷油量大。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（2）热式空气流量计①热线式空气流量计空气流过流量计→热线降温→热线电阻减小→电桥失衡→若恢复平衡→需增加热线电流→流量越大→平衡电流越大。电压降即是对空气流量的度量。温度补偿电阻也随进气温度而变化，起参照作用。一般，将铂热线通电加热到比温度补偿电阻高100℃。湖南生物机电职业技术学院扶爱民②热膜式空气流量计由铂金属片固定在树脂薄膜上而构成，热膜不会被灰尘沾附。测量原理与热线式相同。可靠性、耐用性更好。热膜式空气流量计※热式空气流量计送出的信号都为模拟信号，需经A/D转换成数字信号才能送给ECU。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（3）卡门涡旋（卡尔曼）式空气流量计。气流通过涡旋发生器时，产生涡旋。据卡门涡旋原理，涡旋频率f与气流v、立柱直径d满足：f=0.2v/d。测量涡旋频率f，即可检测空气流量Q。①光电检测涡流式空气流量计湖南生物机电职业技术学院扶爱民超声波检测式卡门涡旋空气流量计①超声波检测卡门涡旋式空气流量计湖南生物机电职业技术学院扶爱民3、进气管压力（MAP）传感器计D型EFI不设空气流量计，用进气管压力，作为喷油量的主参数。发动机工作时，节气门开大，进气量增多，进气压力增大。进气压力传感器有膜盒式和应变仪式。（1）膜盒式进气压力传感器其内有一金属、弹性、密闭的真空膜盒；外部与进气管相通。进气管压力变化时，膜盒或收缩或膨胀，带动衔铁在感应线圈中移动，产生感应电压，传给ECU，以控制喷油量。真空膜盒衔铁感应线圈湖南生物机电职业技术学院扶爱民（2）应变仪式进气管压力传感器物体因应力而变形时，因长度变化，其电阻也随之改变。此即应变仪式进气管压力传感器的设计原理。其主要元件是一个四周厚，中间薄的硅片。硅片上下两面各有一层二氧化硅薄膜。沿硅片四周有4个传感电阻。硅片四角各有1个金属块，用导线与传感电阻相连。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4、补充空气阀作用：实现发动机快怠速的装置。冷起动时，部分空气经空气流量计、补充空气阀进入气缸，增加喷油量，提高怠速转速，缩短暖车时间。类型：蜡式、双金属片式湖南生物机电职业技术学院扶爱民5、怠速控制阀在使用空调器或转向助力器的汽车上，ECU通过怠速控制阀自动提高怠速转速，防止因负荷加大而熄火。直阀式步进电机阀杆直动空气阀转阀式湖南生物机电职业技术学院扶爱民湖南生物机电职业技术学院扶爱民湖南生物机电职业技术学院扶爱民节气门位置传感器外形6、节气门位置传感器安装在节气门轴上，与节气门联动功用：将节气门位置（开度）及开启速度信号传给ECU，是ECU判定运行工况、驾驶员操作意图的依据。类型：开关触点式、线性输出型。线性输出型开关触点式湖南生物机电职业技术学院扶爱民结构原理其内有怠速和全负荷两个触点。由节气门轴上的接触凸轮控制两触点的开、闭。怠速时，节气门接近全闭，怠速触点闭合，这时ECU将指令喷油器加浓怠速混合气。全负荷时，全负荷触点闭合，此时ECU输出最长的电脉冲，实现全负荷加浓。（1）开关型节气门位置传感器开关型节气门位置传感器湖南生物机电职业技术学院扶爱民（2）线性输出型节气门位置传感器结构原理实为线性电位计，节气门轴带动动触点滑动。从而将节气门由全闭到全开的各种开度信号传给ECU，精确地判定发动机工况。湖南生物机电职业技术学院扶爱民电控节气门电控节气门位置传感器电控（子）节气门湖南生物机电职业技术学院扶爱民（二）燃油供给系统组成：油箱、汽油泵、滤清器、燃油分配管、油压调节器、喷油器、冷起动喷嘴和输油管等，有的还设有油压脉动缓冲器。燃油供给系统湖南生物机电职业技术学院扶爱民1．电动汽油泵类型，滚柱式、叶片式电动汽油泵。滚柱式电动汽油泵叶片式电动汽油泵湖南生物机电职业技术学院扶爱民2．燃油分配管（油轨）功用：将汽油均匀、等压地输送给各缸喷油器。储油蓄压、减缓油压脉动的作用。湖南生物机电职业技术学院扶爱民3．喷油器功用：按ECU指令，定时、定量将汽油喷入进气道（歧管或气缸）内。ECU以电脉冲向喷油器输出控制电流。短脉冲，喷油量少；反之，喷油量多。喷油器针阀升程约为0.1mm，喷油持续2~10ms。种类：按结构原理分：针阀、球阀和片阀式；按喷口数分：单、双、多喷口喷油器；按线圈电阻分：低阻抗（2～3

）、高阻抗（13～17

）。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4．油压调节器功用：维持喷油压力（＝供油压力－进气管压力）恒定。∵供油压力=弹力

进气真空度，而弹力=定值∴喷油压力=供油压力+进气真空度=弹力=定值。湖南生物机电职业技术学院扶爱民5．油压脉动缓冲器功用：减小油路的油压脉动；发动机停机后保持油路中有一定压力，以利于重新起动。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4、冷启动喷油器

功用：冷启动时加浓混合气。结构：如图，安装在节气门后的进气总管上。其控制方法：热定时开关、计算机控制。冷起动喷油器、热时间控制及其工作原理喷油停止喷油湖南生物机电职业技术学院扶爱民1、功用负责信息采集、处理、计算和执行，并将运行结果作为控制指令输出到执行器，根据发动机运转状况和车辆工况确定汽油最佳喷射量。同时与其他ECU进行通信，把某些运行状态进行显示，并对整个控制系统进行故障诊断。（三）电控制系统（ECU）湖南生物机电职业技术学院扶爱民ECU结构原理示意图2、组成由单片机硬件电路和控制软件组成。（1）传感器（2）执行器（3）ECU内部结构如右图所示湖南生物机电职业技术学院扶爱民

①ROM只读存储器，用于储存能保障自诊断系统正常工作的监控程序、诊断标准及故障应急状况运行时的预定参数等，工作时供CPU提取和查寻。若ROM出现故障，CPU只能根据RAM的记忆参数计算出控制参数，并输出相应的控制信号。此时，发动机控制系统的反应速度将变得十分缓慢。②RAM随机存储器。用以储存故障代码、控制系统自适应（学习修正）参数。ECU有一个直接与蓄电池连接的电源端子，在点火开关关闭时所储存的信息不会因断电而丢失。湖南生物机电职业技术学院扶爱民③输入回路将各传感器信号经I/O（输入/输出设备）接口输入ECU后，数字信号直接输入CPU，模拟信号经A/D转变成数字信号后再输入CPU。输入回路作用：滤波、正弦波→矩形波、高电平→电平，如图示。输入回路的作用传感器波形湖南生物机电职业技术学院扶爱民④A/D转换器A/D转换器——传感器输入的模拟信号，CPU不能直接处理，需经A/D转换器转换成数字信号，再输入CPU。如空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器等，都是模拟信号。它们向微机输入的都是变化的连续信号，它们经输入回路处理后，都已变成相应的电压信号，但微机不能直接处理这些信号，需经过A/D转换器。如从空气流量计输入0～5V的模拟电压信号，当A/D转换器设定的量程也是0～5V时，则模拟信号可经A/D转换器转换成正确的数字信号输入微机，如图所示。湖南生物机电职业技术学院扶爱民⑤输出回路ECU与执行器之间联接。将ECU的决策指令→控制信号，驱动执行器工作。作用：控制信号的生成和放大ECU输出的是数字信号，且电流很小，不足以驱动执行器，需要输出电路将其转换成可以驱动执行器工作的控制信号，如喷油器驱动信号、点火控制信号、燃油泵控制信号等。控制喷油器的输出回路湖南生物机电职业技术学院扶爱民执行器

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。喷油器——如图5-19所示。湖南生物机电职业技术学院扶爱民⑥故障警示装置。发动机出现故障时提醒驾驶员注意，发动机须维修的信息；维修发动机时，通过警示灯读取故障代码，以便迅速、准确地判断和排除故障。

⑦故障诊断接口作用：短接诊断接口的相关端子，可接通故障警示灯，由警示灯的闪烁规律，可判断发动机有无故障及故障原因；二是将故障诊断仪，可快速地读取故障代码，检测传感器、执行元件的运行参数。⑧后备系统当ECU和曲轴位置传感器发生故障时，为维持发动机的基本运行而设置的备用电路。湖南生物机电职业技术学院扶爱民3、原理ECU根据各传感器信号控制喷油时间、点火定时等。传感器监测发动机工况，计量各种信号并传给ECU。ECU输出控制指令由执行装置执行。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（四）点火控制系统1、组成点火电子组件、点火线圈、火花塞及高压导线等。湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、分类普通点火系，微机控制点火系，无分电器点火系。（1）普通点火系ECU不直接控制点火系统，而是根据点火信号控制喷油持续时间和喷油定时，虽然增加了闭合角控制、恒流控制等，但其点火提前角仍采用真空和离心点火提前机构进行控制。（2）微机控制和无分电器点火系点火提前角由电子控制，ECU根据发动机转速和各传感器信号综合分析计算，得出最佳的点火时间，将点火信号送至点火器。发动机动力性、耐久性、可靠性更好。湖南生物机电职业技术学院扶爱民二、传感器的结构与原理（一）作用：EFI的“眼睛”、“鼻子”和“耳朵”。将发动机各工况的物理量、电量、化学量等转变为电信号，传给ECU。（二）传感器种类空气流量计（L型）、进气绝对压力传感器（D型）、曲轴转速及位置传感器、温度传感器、节气门位置传感器、氧传感器、爆燃传感器、稀空燃比传感器等。各类开关、继电器等。传感器信号类型：模拟信号、数字开关量信号及连续脉冲数字信号。湖南生物机电职业技术学院扶爱民1、曲轴转速与位置传感器（1）作用提供转速、曲轴转角及气缸行程位置信号，以确定基本喷油时刻及点火时刻。（2）类型按工作原理分：磁电式、霍尔式、光电式。前二种抗污能力、高速时信号识别能力强，应用广泛。按安装部位分：装于曲轴，凸轮轴、分电器及飞轮。结构、原理基本相同。①磁电式曲轴位置传感器装于分电器内组成：转子固定在分电器轴上，线圈被固定在分电器外壳上

湖南生物机电职业技术学院扶爱民磁脉冲式曲轴位置传感器G信号—判别作功缸及检测活塞上止点N信号—检测曲轴转角及发动机转速结构原理电路信号波形湖南生物机电职业技术学院扶爱民②霍尔式曲轴位置传感器湖南生物机电职业技术学院扶爱民③光电式曲轴位置传感器组成：发光二极管、光敏三极管、转盘。转盘边缘均布360个小细缝和6个大细缝。分电器转一周，输出360个相间1°、6个相间60°的矩形脉冲信号。湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、氧传感器装于排气管，与三元催化转换器配合使用作用：EFI实现闭环（反馈）控制的元件。原理：探测废气中的含氧量，获上次喷油信息，经ECU对本次喷油持续时间的修正。使R≈14.7

类型：氧化锆、氧化钛湖南生物机电职业技术学院扶爱民3、爆震传感器作用：点火定时反馈控制元件。原理：将发动机爆振信号转换为电压信号，爆振强度大、电压信号强。ECU根据信号强度判定是否爆震。类型：磁致伸缩式和压电式，共振型和非共振型发动机爆震时产生1~10千赫的压力波。压力波传给传感器，经平衡块使压电元件压缩，产生电动势并传给ECU。ECU即指令推迟点火时刻，消除爆震。压电式爆震传感器外形湖南生物机电职业技术学院扶爱民4、温度传感器温度传感器大都采用热敏电阻，其结构型式、温度范围基本相近，测量原理相同。当水温度传感器故障时，ECU将发动机转入故障应急状态运行。（1）作用：控制和修正喷油量的重要参数。（2）类型：按检测对象分①进气温度传感器：ECU根据进气温度（空气密度）修正喷油量。②水温传感器：ECU根据水温传感器，识别发动机工况，控制冷启动喷油器、怠速控制阀的工作及修正喷油量。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.3.4电控汽油机的控制内容与控制原理EFI内有相同的控制原则，但车型不同，其控制内容有较大的差别。主要包括：喷油量（＝基本喷油量+修正喷油量）控制；点火提前角控制；备用控制系统等多项控制功能。怠速控制；排放控制；进度控制；增压控制；故障自诊断；湖南生物机电职业技术学院扶爱民一、汽油喷射量的控制目的：各工况下的最佳空燃比。1、喷油量的控制（1）基本喷油：由流量计检测的进气量和转速确定。（2）修正喷油量由冷却液、进气温度，节气门开度，蓄电池电压等参数加以修正。※喷油量与喷油压力、喷孔开度、喷孔开启持续时间有关！2、喷油时刻的控制由曲轴位置传感器的信号确定。喷射模式：同时喷射、分组喷射、顺序喷射湖南生物机电职业技术学院扶爱民3、不同工况下的供油控制模式根据各传感器的信号，判断发动机所处的工况，选择不同控制模式，实现：起动加浓修正；暖机加浓修正；加速加浓修正；全负荷加浓修正；减速调稀修正；强制怠速断油修正；自动怠速控制等功能。蓄电池电压修正：ECU以14V电压为基准，低于14V时，增加喷油时间，空燃比反馈控制修正湖南生物机电职业技术学院扶爱民二、点火控制（一）点火时间（提前角）的控制1、影响点火提前角的因素（1）转速：最佳点火提前角随发动机转速↑而↑，但是非线性。（2）负荷：最佳点火提前角应随负荷增加而减小。

（3）启动及怠速：点火提前角减小（一般为5°~6°）或为零或为负值。（4）汽油的辛烷值：辛烷值↑，最佳点火提前角可适当↑。（5）压缩比：压缩比↑，最佳点火提前角可相应↓。

（6）混合气的成分：混合气过稀或过浓，燃速↓，点火提前角↑。（7）火花塞的数量：火花塞数量↑，点火提前角↓（8）进气压力：进气压力↓，燃烧速度↓，最佳点火提前角↑（9）进气、冷却水温度：温度↓，燃速↓，考虑功率，点火提前角应↑。考虑排放，点火提前角应↓

湖南生物机电职业技术学院扶爱民2、点火提前角θ的控制

（1）控制方式：①开环和闭环控制；②开环与闭环并用；③且配有θmax与θmin限制控制，以防θ失常。（2）控制内容：①启动期间点火提前角θ的控制A.固定点火提前控制方式：

按固定的曲轴转角点火，与工况无关。B.可调点火提前角控制方式：启动时，θ随发动机温度、启动转速等变化。

②正常运行时点火提前角的控制喷油提前角＝基本提前角+修正提前角※基本点火提前角由进气歧管压力（或进气量）信号、发动机转速决定。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（3）提前角的修正①暖车修正冷车启动后，发动机水温度较低时，增大点火提前角。②怠速修正怠速期间，转速低于规定值时，ECU增大点火提前角；转速高于规定值时；减小点火提前角。③空燃比反馈修正

ECU根据氧传感器信号，反馈修正油量↓时，点火提前角相应↑。④过热修正水温度过高时，为避免爆震，点火提前角减小。怠速时，若温度过高时，应增大点火提前角。⑤θmax和θmin控制

若实际点火提前角不合理，发动机很难正常运转。一般：θmax=35°~45°；θmin=-10°~0°。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（二）闭合角的控制闭合角：从初级线圈电流断开→导通→断开，用分电器凸轮转角表示的通电时间。导通时间（闭合角）↑→电流按指数↑点火强度→↑，但电流↑→线圈发热，能耗↑。蓄电池电压下降，相同的通电时间初级电流↓，应增大闭合角。导通角控制：由ECU改变传给点火控制器方波信号的占空比实现。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（三）爆震控制1、爆震率爆震率=有爆震的循环数/实际工作循环数2、爆震等级3、爆震控制微爆震<5％；轻爆震=5％~10%；中爆震=10％~25％为；重爆震>25%。试验表明，当爆震率1%~5%，即发动机有微爆震时，其动力性、经济性最佳，且对发动机寿命没有明显影响，闭环控制即以此为最佳点火提前角的依据。湖南生物机电职业技术学院扶爱民爆震控制系统产生爆震减小点火提前角无产生爆震增大点火提前角爆震控制原理、控制过程湖南生物机电职业技术学院扶爱民三、辅助控制（一）怠速控制1、怠速控制内容随车型有较大不同，一般有：（1）启动控制：（2）暖车（快怠速）控制：（3）反馈控制：（4）发动机转速变化的预控制：（5）电器负荷增多时的怠速控制：（6）以及学习控制等。2、怠速空气量的控制类型及方法：（1）控制节气门旁通通道空气量的旁通空气式；（2）直接控制节气门关闭位置的节气门直动式，湖南生物机电职业技术学院扶爱民（二）排放控制1、油箱通风控制为防止汽油箱向大气中排放汽油蒸气，轿车上普遍采用了由ECU控制的活性炭罐蒸发污染控制系统。（1）活性炭罐系统的工作条件燃油蒸汽控制系统①ECU模块进入闭环状态，启动后已经过去150S；②冷却液温度>80℃；③ECU模块不能关闭喷油器，如ASR系统中有一驱动轮在滑转；④怠速控制电动机的怠速触点开关处于断开状态；湖南生物机电职业技术学院扶爱民活性炭罐蒸发污染控制系统湖南生物机电职业技术学院扶爱民炭罐结构用EOM脉宽调制法控制燃油蒸汽系统原理图⑤车速>32km/h；⑥发动机转速>1100r/min；⑦发动机金属温度传感器没有显示过热；⑧没有显示冷却液面过低。以上条件任一不满足，ECU不给蒸汽阀通电，油蒸气存于炭罐！！湖南生物机电职业技术学院扶爱民（2）活性炭罐系统的工作状况①发动机运转，进气真空将蒸汽（单向）阀开启，油蒸气流入炭罐。②发动机不工作，单向阀关闭，油蒸气留在油箱。③油箱压力>127mmHg（1.69kPa）、发动机不工作，单向阀打开，油蒸气流入炭罐。2、废气再循环系统简称EGR（1）EGR率=EGR流量/（吸入空气量+EGR流量）（2）EGR率对发动机排放、发动机性能影响资料表明：EGR率≥15％时，NOx减少60％；湖南生物机电职业技术学院扶爱民但EGR率过高，动力性下降，HC上升。适当控制EGR率，既能降低NOx，又可保证发动机的动力性。EGR废气再循环系统湖南生物机电职业技术学院扶爱民工况废气再循环电磁阀废气再循环系统发动机启动时节气门位置传感器的怠速触点接通时发动机温度低时发动机转速低于900r/min时高于3200r/min时ON（电磁阀“接通”阀门关闭）不起作用除以上工况外OFF（断开）起作用①普通废气再循环电子控制系统（开环控制）（3）废气再循环电子控制系统。

普通废气再循环系统的工作过程②可变EGR率的废气再循环控制系统（开环控制）③闭环控制式废气再循环。湖南生物机电职业技术学院扶爱民3、催化转化器（2）催化转化器的类型（1）功用HC、CO和NOx在>1000℃时，易变成无害气体。用铂（Pt）、钯（Pd）或铑（Rh）等贵金属作催化剂能使HC、CO、NOx在较低温度（300℃~900℃）下转化掉。氧化型转化器：贵金属Pt、Pd三效转化器：贵金属是Pd或Rh

。三元催化转化器：贵金属是Pt、Pd、Rh。湖南生物机电职业技术学院扶爱民三元催化转换器结构原理三元催化转换器已经成为是汽车上标准装备，安装在排气管中最重要的机外净化装置，它可将汽车燃烧的有害气体CO、HC、NOX通过氧化和还原变成无害的CO2、HO和N2。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（三）故障自诊断系统1、功用：可监测控制系统的工作，诊断控制系统的故障。2、控制系统出现故障时（1）以代码形式存于RAM；（2）点亮故障警告灯；（3）启用后备系统。3、设置专用检测接口（1）用故障诊断、数据检测设备，快速读取故障码或数据流，即进行数据交流。（2）通过故障警告灯，人工读取故障信息。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（四）安全保险功能和后备系统1、安全保险（故障）功能故又称“故障模式效能管理”。当ECU诊断出任一传感器故障时，除故障报警、存储故障码外，ECU采用预存的代用值，确保车辆继续行驶。个别重要传感器故障，危及发动机安全时，ECU则采取断油等措施，确保车辆安全。安全保险功能主要依靠ECU内的软件完成，依靠存储器内的数据，使控制系统继续工作或停机。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（1）水温（THW）或进气温度传感器（THA）故障ECU将检测到<-50℃或>139℃信号（随车型而异），导致空燃比过小或过大，结果发动机失速或运转粗暴。此时，安全保障功能将按水温度80℃、进气温度20℃控制发动机工作，防止混合气过浓或过稀。（2）点火确认信号故障点火系故障造成不能点火，ECU连续3~6次得不到点火信号（IG）后，立即停止对喷油器供电。（3）节气门位置传感器（线性型）信号电路故障ECU将检测到节气门处于全开或完全关闭状态信号。安全保障功能将按节气门开度为0°或25°值工作。湖南生物机电职业技术学院扶爱民（4）爆燃传感器（KNK）信号或爆燃控制系统故障

爆燃传感器或ECU内爆燃控制系统出现故障，无论爆燃与否，爆燃控制系统均无法控制点火提前角，安全保障功能将点火提前角固定于某适当值。（5）曲轴位置传感器（G1和G2）信号电路故障发动机不能启动或失速。安全保障功能将使ECU接通后备系统工作状态，如果仍能收到G1或G2信号，则曲轴基准角还能由保留的G信号判断。（6）空气流量计信号电路故障不能检测进气量，无法计算基本喷油时间，发动机则不能启动或失速。湖南生物机电职业技术学院扶爱民安全保障功能将由启动信号和怠速触点接触情况确定的固定值（标准值）控制喷射时间和点火正时，保证发动机能够运转，但性能下降。（7）进气歧管压力传感器信号电路故障不能计算基本喷油时间，发动机不能启动或失速。安全保障功能将进入备用状态或采用标准值（225mmHg(3kPa)）。2、后备系统或后备功能当ECU内的CPU故障时，备用系统接通备用集成电路（IC），用固定信号（ECU）把燃油喷射和点火正时控制在预定水平上，控制发动机进入强制运转，作为一种备用功能使车辆继续行驶，以便驾驶员能将车辆开到检修厂进行维修。备用系统只能维持基本功能，而不能保持正常的运行性能。湖南生物机电职业技术学院扶爱民控制系统遇下列情况之一，车辆无法行驶时，ECU点亮“检查发动机”灯的同时，接通、启用后备系统。①当ECU中的CPU输入/输出（I/O）和存储器故障时；②曲轴转角传感器信号电路开路或短路时；③在速度密度法控制系统中，当进气歧管绝对压力传感器信号电路开路或短路时。此时，备用系统喷油和点火根据启动（ST）信号和怠速（ID）触点状态（闭合或断开），按预先设定值，选择启动、怠速和非怠速。即后备系统只能简易控制，维持ECU的最基本的功能。故不宜在“后备”状态下长期行驶，应及时检修。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.4电控汽油喷射系统故障诊断与检修4.4.1电控汽油喷射系统使用注意事项1．严禁在发动机高速运转时将蓄电池从电路中断开，防止产生瞬间过电压将电控单元（ECU）和传感器损坏。2．“CHECKENGINE”点亮时，不能将蓄电池从电路中断开，以防故障代码及有关资料信息被清除。3．检修电控系统时，应先将点火开关关掉。检修燃油系统时还须将蓄电池搭铁线拆下，以防电动汽油泵工作。4．在车身上进行电弧焊时，应先断开电控单元（ECU）电源。在靠近电控单元（ECU）或传感器的地方进行车身修理作业时，更应特别注意。湖南生物机电职业技术学院扶爱民5．除特殊指明外，不允许用指针式万用表测试电脑及传感器，应用高阻抗数字式万用表或汽车专用万用表进行测试。6．不要用试灯去测试任何与电控单元（ECU）相连接的电气设备。7．蓄电池搭铁极性切不可接错，必须负极搭铁。8．电控单元（ECU）、传感器必须防止受潮，不允许将电控单元（ECU）或传感器的密封装置损坏，更不允许用水冲洗电控单元（ECU）和传感器。9．在电控汽车上，坚决禁止用搭铁试火或拆线刮火的方式对电路进行检查。湖南生物机电职业技术学院扶爱民10．检修电控系统时，不论发动机是否运转，只要点火开关接通，决不可断开任何正在工作的电气设备。否则会瞬间电感高压，损毁ECU）或其它电子器件。11．在拆卸导线连接器时，须先松开锁紧弹簧或锁扣；安装连接器时，须插接器插到底并锁好。12．不可随意打开ECU盖板。13．在检查喷油器喷油性能时，必须弄清喷油器是高电阻型还是低电阻型。14．需要拆卸油管时，注意防止燃油喷出，造成危险。湖南生物机电职业技术学院扶爱民4.4.2电控汽油喷射系统故障诊断方法及程序一、电控汽车故障诊断的基本方法1、直观诊断通过望（看）、闻（嗅）、问、切（听、试）、等方法，了解、掌握故障现象及特点，经分析、判断得出结论。看①看车型（形）车容、车貌；②拆检空气滤清器；③检查真空软管；④检查电控系统电线束的连接；⑤检查各传感器和执行器；⑥检查进排气歧管及氧传感器处有无泄漏。湖南生物机电职业技术学院扶爱民问：询问客户（车主）故障出现时的情形、车辆使用条件、使用性质及强度、维修情况、、、听：听发动机工作时有无爆震、敲缸、失速、排气放炮等，闻：发动机工作时有无异常气味。试：根据前述检查，有针对性地采用调整、更换疑似故障件，以便进一步确定故障。2、利用随车自诊断系统诊断3、利用简单仪表诊断4、利用专用诊断仪器诊断湖南生物机电职业技术学院扶爱民（二）电控汽车故障诊断的一般程序湖南生物机电职业技术学院扶爱民（三）故障征兆的模拟试验方法1、振动法。当故障可能由振动引起时，即可采用振动法试验。如：连接器、配线在垂直、水平方向轻轻摆动连接器、配线；用手轻拍装传感器等零部件。2、加热法。当故障只在热车出现时，可用电吹风对可凝零部件加热。但≯60℃、不可直接加热ECU零件。3、水淋法。当故障是在雨天或高湿度环境产生时，可用水喷淋在车辆上，检查是否发生故障。但意不可将直接喷淋在电控零件上。喷淋在散热器前面间接改变温、湿度。4、电器全接通