电控发动机故障诊断与分析

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1、/毕业设计(论文) 常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 陈 奇 学 号： 31011209 系 部： 车辆工程系 专 业： 汽车检测与维修 题 目： 电控发动机故障诊断与分析 指导者： 刘勺华 向轻松 评阅者： 2013年5月 毕业设计（论文）中文摘要 汽车电控发动机是电子技术与汽车技术的完美结合，电控技术能够提高发动机的动力性、燃油经济性、加速性能和起动性能。所以，对于电控系统的结构认识和故障诊断就显得十分重要。 本文首先是对电控系统的组成（信号输入装置、电子控制单元和执行元件）进行总体论述，接下来由于应用在发动机上的子控制系统尤以电控燃油喷射新系统较为复杂难懂，所以本文对其结构和

2、工作原理进行了详尽阐述；还有对其辅助控制系统（怠速控制系统、排放控制系统和故障自诊断系统）也加以补充；最后是对汽车电控发动机控制系统故障诊断与方法分析。 关键词：电控发动机 控制系统 故障分析与检测毕业设计（论文）外文摘要Title：Fault diagnosis and analysis of electronic control engineAbstract：Auto electronic control engine is the combination of electronic technology and vehicle technology perfect, electronic

3、 control technology can improve the engine power, fuel economy, acceleration performance and the starting performance. So, it is very important for understanding structure and fault diagnosis of electronic control system. This paper is composed of electronic control system (signal input device, elec

4、tronic control unit and actuator) to the general discussion, then the application in the engine electronic control system, especially in the electronic fuel injection system is more complicated, so this paper elaborates on the structure and the working principle and control system of the auxiliary;

5、(idle speed control system, emission control system and fault diagnosis system) has to be added; the last is the most practical method is to control the engine fault diagnosis and analysis system of automotive electronic control, column. Keywords: electronic control engine control system fault analy

6、sis and diagnosis目 录1 绪 论11.1 电控发动机技术概述11.2 发动机电控系统简介31.3 应用在发动机上的电子控制系统32 电控发动机系统组成62.1 信号输入装置62.2 电子控制单元72.3 执行元件83 汽油机电控燃油喷射系统103.1 电控燃油喷射系统概述103.2 电控燃油喷射系统的功能143.3 电控燃油喷射系统的组成与基本原理184 电控发动机辅助控制系统204.1 怠速控制系统204.2 排放控制系统214.3 故障自诊断系统255汽油机电控发动机控制系统故障诊断与分析295.1汽油机电控发动机控制系统故障诊断295.2电控发动机的诊断流程305.3电

7、控发动机检修方法分析32结 论37致 谢38参考文献391 绪 论1.1 电控发动机技术概述电控发动机在结构和功能上均有了较大的改进。主要有:（1）结构的层次性、复杂性从系统论的观点,电控发动机是由有限个“元素”通过各种“联系”构成的多层次系统。（2）功能控制的集中性。电控发动机系统主要由电控燃油喷射系统、电控点火装置、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、警告提示、自我诊断与报警系统等子系统组成,电控燃油喷射系统又包括了燃油系统、进气系统和电控系统三个组成部分。其中电控系统作为整个发动机系统的控制核心,用来协调各平行和上级系统的工作。发动机电控系统其结构的层次性、复杂性,其控制功能的集中性

8、,导致其故障表现形式的多样性、复杂性。 1.1.1 电控发动机技术的发展电子技术与汽车技术的结合形成了一门新技术汽车电子技术，随着汽车技术和电子技术的发展，汽车电子技术也得到了迅速发展。汽车电子技术已成为一个国家汽车工业发展水平的标志。汽车电子技术的发展始于20世纪60年代，可分为三个阶段：第一阶段，从20世纪60年代中期到20世纪70年代中期，主要是为改善部分性能而对汽车电器产品进行的技术改造，如1955年汽车上装用了第一个电子装置晶体管收音机，1960年美国克莱斯勒公司和日本日产公司在汽车上装用了硅二极管整流的交流发电机，同年美国通用公司将IC（集成电路）调节器应用于汽车上。20世纪70年

9、代末期到20世纪90年代中期是汽车电子技术发展的第二阶段，进入20世纪70年代后，随着汽车数量的日益增多，汽车安全问题和排放污染日益严重，能源危机的影响更加突出，在汽车发达国家相继制定了严格的排放法规和汽车燃油经济性法规，为解决汽车安全、污染和节能三大问题，电子技术在汽车上的应用更加广泛和完善，如1967年德国BOSCH公司研制出电控汽油喷射系统，1970年美国福特汽车公司首先在汽车上应用了除发动机以外的电控装置电子控制防滑（防抱死）装置，1973年美国通用公司在汽车上装用了Ic点火装置，1976年美国克莱斯勒公司在汽车上首先装用了电控点火系统。20世纪90年代中期以后为汽车电子技术发展的第三

10、阶段，随着社会和汽车相关科学技术的进一步发展，电子技术在汽车上的应用已逐步扩展到车用汽油发动机机以外的底盘、车身和车用柴油发动机等多个领域，电子技术在汽车上的应用越来越普遍，各种车用电控系统也日趋完善。 早期的车用电控系统均是相互独立的，由于电子技术的发展水平有限，电子控制系统只能单独对汽车的某一功能进行控制。采用独立控制系统，很难实现全面的综合优化控制，控制效果也很差。现代汽车上广泛应用的是集中控制系统，它是将多种控制功能集中到一个电子控制单元上，使汽车上的电控系统结构和线路大大简化，成本也随之降低，为电控技术在汽车上的普及推广提供了有利条件。实现高度集中控制及集中故障诊断的整车控制技术是汽

11、车电控发展必然趋势。1.1.2 电控技术对发动机性能影响 众所周知，汽车发动机的运行工况是多变的，只有电子控制的灵活性和电子控制单元强有力的综合处理功能，才能使发动机在各种运行工况下实现全面优化运行，从而提高发动机性能。(1)提高发动机的动力性在汽油发动机上，电控燃油喷射取代了传统的化油器，减小了进气系统中的进气阻力，部分发动机上还采用了进气控制系统等，提高了充气效率，而且电控系统保证进入发动机气缸的空气得到充分利用，从而提高发动机动力性。(2)提高发动机的燃油经济性在各种运行工况和运行环境下，电控系统均能精确控制发动机工作所需的混合气浓度，使燃烧更完全、燃油利用更充分，从而提高发动机的燃油经

12、济性。(3)降低发动机的排放污染电控系统对发动机在各种运行工况和运行环境下优化控制，提高了燃烧质量，同时各种排放控制系统在汽车上的应用，都使发动机的排放污染大大降低。(4)改善发动机的加速和减速性能在加速或减速运行的过渡工况下，电子控制单元的高速处理功能，使控制系统能够迅速响应，使汽车在加速或减速反应更灵敏。(4)改善发动机的起动性能在发动机起动和暖机过程中，控制系统能根据发动机温度变化，对进气量和供油量进行精确控制，从而保证发动机顺利起动和平稳经过暖机过程，可明显改善发动机的低温起动性能和热机运转性能。此外，电控系统对发动机各种运行工况的优化控制和电控系统的不断完善，使发动机的故障发生率大大

13、降低。自我诊断与报警系统的应用，提高了故障诊断的速度和准确性，缩短了汽车因发动机故障而停驶的时间，具有良好的社会效益和经济效益。1.2 发动机电控系统简介1.2.1 发动机电控系统基本组成 电子控制系统（简称电控系统）是指采用计算机等电子设备作为控制装置的自动控制系统。任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号输入装置（传感器）、电子控制单元（ECU）和执行元件（执行器）三部分。 电子控制系统中的信号输入装置是各种传感器。传感器的功用是采集控制系统所需的信息，并将其转换成电信号通过线路输送给ECU。电子控制单元（ECU）是一种综合控制电子装置，其功用是给各种传感器提供参考（基准）电压，接受传

14、感器或其他装置输入的电信号，并对所接受的电信号进行存储、计算和分析处理，根据计算和分析的结果向执行元件发出指令。执行元件是受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。1.2.2 发动机电控系统的分类电子控制系统有两种基本类型：即开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统的控制方式比较简单，ECU只根据各种传感器信号对执行元件进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。而闭环控制系统除具有开环控制的功能外，还是对其控制结果进行检测，并将检测结果（即反馈信号）输入给ECU，ECU则根据反馈信号对其控制误差进行修正，所以闭环控制系统的控制精度比开环控制系统高。 1.3 应用在发动机上的电

15、子控制系统(1)电控燃油喷射系统在汽油机电控燃油喷射（EFI）系统中，喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容，电子控制单元（ECU）主要根据进气量确定基本的喷油量，在根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和燃油排放性。除喷油量控制外，汽油机电控燃油喷射系统的功能还包括喷油正时控制、断油控制盒燃油泵控制。(2)汽油机电控点火系统汽油机电控点火系统（ESA）最基本的功能是点火提前角控制。系统该根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气

16、，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。此外，电控点火系统还具有通电时间控制和爆燃控制功能。(3)怠速控制系统汽油机怠速控制(ISC)系统是发动机辅助控制系统，其功能是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。(4)排放控制系统其功能主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。(5)进气控制系统进气控制系统的功能主要是根据发动

17、机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。(6)增压控制系统增压控制系统的功能是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度。(7)巡航控制系统驾驶员设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。(8)警告提示由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示，如氧传感器失效、油箱油温过高等。(9)自诊断与报警系统在发动机控制系统中，电子控制单元（E

18、CU）都设有自诊断系统，对控制系统各部分的工作情况进行监测。当ECU检测到来自传感器或输送给执行元件的故障信号时，立即点亮仪表盘上的“CHECK ENGINE”灯（俗称故障指示灯），用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。对车辆进行维修时，维修人员可通过特定的操作程序(有些需借助专用设备）调取故障码。故障排除后，必须通过特定的操作程序清除故障码，以免与新的故障信息混杂，给故障诊断带来困难。(10)失效保护系统失效保护系统的功能主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，

19、以便发动机能继续运转。例如，冷却液温度传感器电路有故障，可能向ECU输入低于50或高于139的冷却液温度信号，失效保护系统将自动按设定的标准温度信号（80）控制发动机工作，否则会引起混合气过浓或过稀，导致发动机不能工作。此外，当发动机对工作影响较大的传感器或电路发生故障时，失效保护系统则会自动停止发动机工作。例如，汽油机控制ECU收不到点火控制器返回的点火确认信号时，失效保护系统则立即停止燃油喷射，以防大量燃油进入气缸而不能点火工作。(11)应急备用系统 应急备用系统的功能是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中

20、。应急备用系统只能维持发动机运转的基本功能，但不能保护发动机性能。 除了上述控制系统外，应用在发动机上电控系统还有 冷却风扇控制、配气正时控制、发电机控制等。应当说明的是，上述各种控制系统在不同的汽车发动机上，只是或多或少地被采用。此外，随着汽车技术和电子技术的发展，发动机控制系统的功能必将日益增加。 2 电控发动机系统组成2.1 信号输入装置在控制系统中，传感器是采集并向ECU输送信息的装置。目前广泛应用的发动机集中控制系统中，同一传感器的信号，可用于需要此信号的、不同功能的子系统控制中。不同发动机的控制系统，其控制功能和控制所需的信息不同，使用传感器种类也不完全相同。2.1.1 信号输入装

21、置的类型及功用 发动机集中控制系统所用的传感器主要有以下十种：(1)空气流量计（MAFS）在汽油机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，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。(2)进气管绝对压力传感器（MAPS)在汽油机D型电控燃油喷射系统中，由进气管绝对压力传感器测量进气管内气体的绝对压力，并将该信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。(3)节气门位置传感器（TPS）汽油机节气门位置传感器检测节气门的开度及开度变化，如全关（怠速）、全开及节气开闭的速率（单位时间内开闭的角度）信号，此信号输入ECU，用于燃油喷射控制及其他辅助控制（如EGR、开闭

22、环控制等）。(4)凸轮轴位置传感器（CMPS）凸轮轴位置传感器给ECU提供曲轴转角基准位置信号(G信号），作为喷油正时控制和汽油机点火正时控制的主控制信号。(5)曲轴位置传感器（CKPS）曲轴位置传感器有时称转速传感器，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，作为喷油正时控制和汽油机点火正时控制的主控制信号。(6)进气温度传感器（IATS）进气温度传感器的功用是给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射控制和汽油机点火控制的修正信号。(7)发动机冷却液温度传感器（ECTS）冷却液温度传感器给ECU提供发动机冷却液温度信号，作为燃油喷射控制和汽油机点火控制的修正信号。冷却液温

23、度传感器信号也是其他控制系统（如怠速控制和废气再循环控制等）的控制信号。(8)车速传感器（VSS）车速传感器检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号（SPD信号），用于巡航控制和限速断油控制，也是自动变速器的主控制信号。(9)氧传感器主要在汽油机上使用的氧传感器用来检测排气中的氧含量，向ECU输送空燃比的反馈信号，进行喷油量的闭环控制。(10)爆燃传感器（KS） 主要在汽油机上使用的爆燃传感器用来检测汽油机是否爆燃及爆燃强度，将此信号输入ECU，作为点火正时控制的修正（反馈）信号。2.2 电子控制单元 电子控制单元（ECU）俗称“电脑”，是发动机控制系统的核心，其功用是按照一定的程序对各种输入

24、信号进行运算、储存、分析处理，然后输出指令，控制执行元件工作，以达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的。2.2.1 电子控制单元的基本功能 发动机控制ECU的功能随车型而异，但都必须有如下基本功能： (1)给传感器提供标准5V电压，接受传感器和其他装置的输入信号，并将输入的信息转换成微机所能接受的数字信号。 (2)储存该车型的特征参数和运算所需的有关数据信号。 (3)确定计算输出指令所需的程序，并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值。 (4)将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并存储故障信息。 (5)向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息（如故障信息等）。 (6)自我

25、修正功能（学习功能）。 在维修中如果怀疑ECU有故障，可通过检测ECU各端子的工作参数与标准进行比较来确定，最好的方法是用一个已知无故障的ECU代替，若故障现象消失，说明原ECU有故障。ECU发生故障一般无法修理，必须更换。2.3 执行元件 执行元件受ECU控制并具体执行某项控制功能的装置。 在发动机集中控制系统中，执行元件主要有：喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩机继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等。随着控制功能的增加，执行元件也将相应增加。（1）喷油器喷油器是电喷系

26、统中的一个执行元件，即接受发动机控制单元(Electronic Control Unit或者Electronic Control Module，简称ECU或ECM)的喷油信号，定时定量喷出汽油。其实，喷油器就是一个电磁阀，喷油器内部有个电磁线圈，外面经插座与ECU相连，喷油器头部的针阀与衔铁连为一体。当电磁线圈通电时，便产生吸力，将衔铁和针阀吸起，打开喷油孔、燃油经针阀头部的轴针和喷孔之间的环形间隙高速喷出，并形成雾状，与空气很好地混合。使混合气在气缸内的燃烧更充分，也正是喷油器在燃油雾化方面比化油器更好，才保证了电喷发动机的燃烧更完全、废气污染物排放更少。电磁线圈不通电时，磁力消失，弹簧将衔

27、铁和针阎下压，关闭喷孔停止喷油。 喷油器针阀的升程很小，一般为0.1mm0.2mm，在百分之一秒左右的时间内开启和关闭，然而就是这0.1mm和百分之一秒保证了发动机的正常工作，因此，喷油器是一个精密装置。如果汽油中含有杂质，将会影响到喷油器的正常工作，为了避免喷油器被杂质堵塞，除了要在供油管路中安装燃油滤清器外，在每个喷油器尾部也都必须布置一个燃油滤清器。在设计制造方面，为了避免油管内汽油在高温下形成气泡，影响喷油效果，喷油器在进气管上的安装位置必须能保证较好地隔绝从发动机传来的热量，供油管路的布置也必须考虑到这一点。ECU得到信号后，能指令延长或缩短喷油时间，使喷油量与进气歧管真空度相匹配。

28、当节气门开启时，大量空气进入气缸，进气歧管真空度降低，那么传感器会输出信号使ECU增加喷油时间，喷出较多燃油以恒定空燃比。当节气门关闭时，流入气缸的空气减少，进气歧管真空度提高，那么传感器会输出信号使ECU减少喷油时间，以便减少喷油量。（2）怠速控制阀怠速控制阀装在节气门旁通空气孔上，由怠速控制器依据点火信号，在引擎转速低于750RPM时，即使怠速控制阀动作，以提升引擎转速， 在引擎转速超过1050RPM后，则停止动作。在配备冷气系统的车种，又将此控制阀称为怠速提速阀后因冷气压缩机动作后，产生引擎负载，使引擎怠速降低，而怠速控制阀随之动作，以维持怠速的稳定性。 怠速控制阀由点火开关供电，只要点

29、火开关转至ON位置，怠速控制阀即通电，发动机电脑控制其电路搭铁。当发动机的工作参数偏离正常值时，便使用该阀来调整怠速转速。怠速转速是通过控制旁通节气门体的空气量来调整的。发动机起动后，怠速控制阀开启一段时间进气量增加，使发动机怠速转速提高约150r/min-300r/min。当发动机冷却液温度较低时，怠速控制阀开启，以获得适当的快怠速。发动机电脑根据不同的冷却液温度，通过改变传到怠速控制阀的信号强度来控制怠速控制阀柱塞的位置。步进电机式怠速控制阀是世界上目前应用最多的一种怠速控制装置。用于汽车电喷系统旁通空气通道的开度，从而调节旁通气量，使发动机转速达到所要求的目标值。结构原理：由永久磁铁构成

30、的转子，激磁线圈构成的定子和把旋转运动转换成直线运动的进给丝杆及阀门等部分组成。它利用系统供给的步进信号进行转换控制，使转子可以正转，也可以反转，从而使阀芯（丝杆）进行伸缩运动以达到调节旁通空气道截面的目的，从而稳定怠速，并达到理想的怠速转速。（3）EGR阀 EGR阀是一个用来控制反馈到进气系统的废气再循环量的机电一体化产品。它通常位于进气歧管的右侧，靠近节气门体，有一通向排气歧管的短金属管与它相连。其作用是对进入进气歧管的废气量进行控制，使一定量的废气流入进气歧管进行再循环。EGR阀是废气再循环装置中非常重要的、关键的部件。 3 汽油机电控燃油喷射系统3.1 电控燃油喷射系统概述3.1.1汽

31、油喷射系统的发展史 汽油喷射系统从20世纪30年代使用于军用飞机发动机上，最早装用汽油喷射系统的汽车，出现在1945年的汽车展览会上，是德国奔驰公司生产的奔驰300SL汽车，该车装用的机械式喷射系统与柴油机供给系统基本相同，利用柱塞泵和喷油器直接向气缸内喷油。此后改进为向进气管喷油。 机械式汽油喷射系统采用连续喷射方式，即在发动机工作中，喷油器连续不断地将汽油喷入进气管。机械式汽油喷射系统简称为“K型”汽油喷射系统，“K”是德语kontinuum连续的第一个字母。K型汽油喷射系统是利用机械方式控制汽油喷射量。在20世纪60年代之前，化油器在汽油机供给系统中占主导地位，仅在国外生产的赛车和豪华型

32、轿车上采用K型汽油喷射系统；20世纪80年代末期，我国一汽集团公司引进德国大众技术生产的奥迪100五缸和六缸发动机仍然选装K型汽油喷射系统。20世纪60年代，随着汽车数量的日益增多，在汽车发达国家相继制定了严格的排放法规，以限制汽车排放污染物的数量；20世纪70年代，受能源危机的影响，迫使各国纷纷制定汽车燃油经济性法规；在这一背景条件下，汽油喷射技术也得到了进一步的完善和发展。机电组合式汽油喷射系统就是20世纪60年代末在机械式汽油喷射系统的基础上发展起来的，简称“KE型”汽油喷射系统，其中的“E”指电子控制。KE型汽油喷射系统是在K型喷射系统的基础上，增加了一个由电脑控制的电液压差调节器，电

33、脑根据冷却液温度、节气门位置等传感器的信号，通过调节器改变供油压差，调节汽油供给量，从而达到对不同工况混合气浓度修正的目的。KE型汽油喷射系统研制成功后，主要应用在德国奔驰380SE、500SL型车上。20世纪60年代后期，随着电子事业的飞速发展，尤其是电子计算机的问世，电子技术在汽车上的应用成为各国汽车工业的重要发展方向。德国BOSCH公司首先成功研制电控燃油喷射系统，电控燃油喷射技术历经晶体管、集成电路到微机处理三大发展进程，直到目前，各种汽车上应用的电控燃油喷射系统，都是以BOSCH公司首先研制电控燃油喷射系统简称为“EFI”，是由该英文“Electronic Fuel Injectio

34、n”简化而来的。在现代汽车上，K型和KE型汽油喷射系统已经淘汰，EFI系统因其更优越的性能而成为现代车用汽油机燃料供给系统的主流。3.1.2电控燃油喷射系统的优点 众所周知，要提高发动机的动力性、燃料经济性和降低排放污染，就必须根据汽车运行工况的变化，精确控制供往气缸的混合气浓度。EFI系统能实现混合气浓度（即空燃比）的高精度控制，比化油器式汽油机供给系统和K型、KE型汽油喷射系统有明显的优越性。因为电子控制的灵活性和电脑强有力的综合处理功能，使电控系统能够根据发动机运行工况和运行环境的变化，如起动、暖机、怠速、加速、满负荷、部分负荷、滑行、环境湿度、海拔高度和燃油品质等，实现最佳的空燃比控制

35、及最佳点火提前角控制，以优化发动机各种运行工况，从而取得良好的节油和排气净化等效果。如上海桑塔纳2000轿车装用电控汽油喷射系统后，发动机排量不变，与原装化油器式发动机相比，排放污染物（一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物）减少了50以上，最大转矩提高7，最大功率提高9，加速时间缩短20，等速百公里油耗也略有下降。3.1.3电控燃油喷射系统的类型（1）按喷射方式分类 按照喷射方式不同，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，且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蒸发。除K型机械式、KE型机电组合式汽油喷射系统

36、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。在目前广泛采用的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。同时喷射同时喷射是将各缸的喷油器并联，在发动机运转期间，所有喷油器由同一个喷油指令控制，同时喷油、同时断油。采用此种喷射方式，对各缸而言，喷油时刻不可能都是最佳的，其性能较差，一般用在部分缸数较少的汽油发动机上，如韩国大宇轿车上采用的四缸发动机电控多点燃油喷射系统等。采用同时喷射方式的电控燃油喷射系统，一般都是曲轴每转一圈各缸同时喷油一次，对每个气缸来说，每一次燃烧所需的供油量

37、需要喷射两次，即曲轴每转一圈喷射1/2的油量。分组喷射分组喷射是指将各缸的喷油器分成几组，它是同时喷射的变形方案，电脑向某组的喷油器发出喷油或断油指令时，同一组的喷油量同时喷油或断油。顺序喷射顺序喷射是指各喷油器由电脑分别控制，按发动机各缸的工作顺序喷油。多缸发动机电控燃油喷射系统采用分组喷射或顺序喷射式较多。（2）按对空气量的计量方式分类电控燃油喷射系统必须对进入气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型和L型。D型电控燃油喷射系统“D”是德语Druck（压力）的第一个字母。D型电控燃油喷射系统利用绝对

38、压力传感器检测进气管内的绝对压力，电脑根据进气管内的绝对压力和发动机转速推算出发动机的进气量，再根据进气量和发动机转速确定基本的喷油量。L型电控燃油喷射系统“L”型是德语Luft（空气）的第一个字母。L型电控燃油喷射系统利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不必进行推算，即可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。由于消除了推算进气量的误差影响，其测量的准确程度高于D型，故对混合气的控制更精确。（3）按喷射位置分类按喷射位置不同，电控燃油喷射系统可分为进气管喷射和缸内直接喷射两种类型。缸内直接喷射技术是近年来研究和开发的发动机新技术，它是将喷油器安装在气缸盖上，把燃油直接喷入气缸内，

39、配合缸内组织的气体流动形成可燃混合气，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和排放性。目前汽车上应用的电控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，又可分为单点喷射(SPI）系统和多点喷射(MPI）系统。多点喷射系统是在每缸进气门处装有1只喷油器，由电子控制单元（ECU）控制喷油，因此多点喷射又称为多气门喷射。多点喷射系统的燃油分配均匀性好，进气管可按最大进气量来设计，而且无论发动机处于热态或冷态，其过渡的响应及燃烧经济性都是最佳的；但多点电控喷射系统的控制系统比较复杂，成本较高，主要应用于对汽车性能要求较高的中、高级轿车上。如图1：单点喷射系统，图2：:多

40、点点喷射系统。 图1 单点喷射系统 图2 多点喷射系统单点喷射系统是在节气门上方装一个中央喷射装置，用12只喷油器集中喷射。汽油喷入进气流中，形成的可燃混合气由进气歧管分配到各缸中。单点喷射又称节气门体喷射（TBI）或中央喷射（CFI）。单点电控燃油喷射系统在每个进气行程开始的时候喷油，采用的是顺序喷射方式，又称独立喷射方式。独立喷射可使燃油在进气管中滞留的时间最短，各缸得到燃油量尽可能一致。单点喷射系统与多点喷射系统的控制原理相似，空气量可采用空气流量计直接计量，也可采用绝对压力传感器间接测量。单点喷射系统出现的较晚，其性能介于多点喷射系统与化油器式供给系统之间。虽然单点喷射系统的性能比多点

41、喷射系统差一些，但其结构简单、故障少、维修调整方便，且对发动机本身的改动较小，特别是大量生产后，其成本较低，仅略高于传统化油器的成本。目前，国外已广发应用于普通轿车和货车。（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。开环控制系统（无氧传感器）它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电脑，在发动机工作时，电脑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，并计算出最佳的喷油量，通过对喷油器喷射时间的控制，来控制混合气的浓度，使发动机优化运行。开环控制系统按预先设定在电脑中的控制规律工作，只受发动机运行工况参数变化的控制，简单易行。但

42、其精度直接依赖于所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度。喷油器及发动机的产品性能存在差异或由于磨损等引起性能参数变化时，就不能使混合气准确地保持在预定的浓度（空燃比）上。因此，开环控制系统对发动机及控制系统各组成部分的精度要求高，抗干扰能力差，当使用工况超出预定范围时，不能实现最佳控制。闭环控制系统（有氧传感器）在该系统中，发动机排气管上加装了氧传感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进入气缸的混合气空燃比，在通过电脑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，是空燃比保持在设定的目标附近。闭环控制系统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，工作稳定

43、性好，抗干扰能力强。但是，为了使排气净化达到最佳效果，只能运行在理论空燃比14.7附近。对起动、暖机、加速、怠速、满负荷等特殊工，仍需采用开环控制，使喷油器按预先设定的假浓混合气配比工作，以满足发动机特殊工况的工作要求。所以，目前普遍采用开环和闭环相结合的控制方案。3.2 电控燃油喷射系统的功能电控燃油喷射系统的功能是对喷射正时、喷油量、燃油停供及燃油泵进行控制。3.2.1喷油正时控制在采用间歇喷射方式的电控燃油喷射系统中，电脑必须控制喷油器喷油的开始时刻，这就是喷油正时控制。其控制目标一般在进气行程开始前，喷油结束。喷油器的喷油可分为同步喷油和异步喷油两种类型。“同步”是指根据发动机各缸工作

44、循环，在既定的曲轴位置进行喷油，同步喷油有规律性。异步喷油与发动机的工作不同步，无规律性，它是在同步喷油的基础上，为改善发动机的性能额外增加的喷油，主要有起动异步喷油和加速异步喷油。（1） 同步喷油正时控制 顺序喷油正时控制采用顺序喷射方式的电控燃油喷射系统中，各缸喷油器分别由ECU进行控制。4缸发动机顺序喷射控制电路其特点是喷油器驱动回路数与气缸数目相等。在采用顺序喷射方式的发动机上，ECU根据凸轮轴位置传感器信号（G信号)、曲轴位置传感器（Ne信号）和发动机的做功顺序，确定各缸工作位置。当确定某缸活塞运行到排气行程上止点某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸即开始

45、喷油，如北京切诺基发动机在各缸排气行程上止点前64开始喷油，喷油顺序与做功顺序一致。 分组喷射正时控制 分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2-4组，由ECU分组控制喷油器。4缸发动机分组喷射控制电路，喷油器分为两组，ECU通过两个端子分别对各组喷油器进行控制。 分组喷射喷油正时的控制是以各组最先进入做功行程的缸为基准，在该缸排气行程上止点前某一位置，ECU输出指令信号，接通该组喷油器电磁阀线路，该组喷油器即开始喷油。 同时喷油正时控制这种喷射方式是所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油，其缺点是由于各缸喷油时间不可能最佳，可能会导致各缸的混合气形成不一样。但这种喷射方式的喷射驱动回路通用性

46、好，其电路结构与软件都比较简单，因此目前这种喷射方式还占有一定地位。同时喷射喷油正时的控制是以发动机最先进入做功行程的缸为基准，在该缸排气行程上止点前某一位置，ECU输出指令信号，接通所有喷油器电磁线圈电路，各缸喷油器即开始喷油。（2） 异步喷油正时控制 起动时异步喷油正时控制 在部分电控燃油喷射系统中，为改善发动机的起动性能，在发动机启动时，除同步喷油外，在增加一次异步喷油。 具有起动异步喷油功能的电控燃油喷射系统，在起动开关（STA）处于接通状态，ECU接收到第一个凸轮轴位置传感器（CMPS）信号（G信号）后，接收到第一个曲轴位置传感器（CKPS)信号（Ne信号）时，开始时进行起动时的异步

47、喷油。加速时异步喷油正时控制发动机由怠速工况向汽车起步工况过渡时，由于燃油惯性等原因，会出现混合气稀的现象。为了改善起步加速性能，ECU根据节气门位置传感器（TPS）中怠速触点输送的怠速信号（IDL）信号从接通到断开时，增加一次固定量的喷油。在有些电控燃油喷射系统中，ECU接收到的IDL信号从接通到断开后，检测到第一个Ne信号时，增加一次固定量的喷油。有些发动机电控燃油喷射系统，为使发动机加速更灵敏，当节气门迅速开启或进气量突然增加(急加速）时，在同步喷射的基础上再增加异步喷射。3.2.2喷油量控制 喷油量控制是电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一，其目的是使发动机在各种运行工况下，都能获得最

48、佳的混合气浓度，以提高发动机的经济性和降低排放污染。当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油量的多少就取决于喷油时间。在汽油机电控燃油喷射系统中，喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。喷油量控制可分为同步喷油量控制和异步喷油量控制。同步喷油量控制又分为发动机起动时的喷油量控制和发动机起动后的喷油量控制，二者的控制模式有所不同。（1） 起动时的同步喷油量控制 在发动机起动时，由于转速波动大，无论是D型电控燃油喷射系统中绝对压力传感器，还是L型电控燃油喷射系统中的空气流量计，都不能准确的确定进气量，也就是无法确定合适的基本喷油时间，所以发动机起动时的同步喷油量控制与起动后的控制不同。发动机

49、起动时，ECU根据冷却液的温度，由内存的冷却液温度喷油时间曲线来确定基本喷油时间，然后根据进气温度和蓄电池电压进行修正，得到起动时的喷油持续时间。在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于STA（起动）挡时。ECU根据冷却液温度传感器信号（THW）信号和内存的冷却液温度喷油时间曲线确定基本喷油时间，根据进气温度传感器信号（THA）信号对喷油时间作修正（延长或缩短）。然后再根据蓄电池电压适当延长喷油时间，以实现喷油量的进一步修正，即电压修正。电压修正是因为喷油器的实际喷油时刻比ECU发出喷油指令的时刻晚，即存在一段滞后时间，是喷油器喷油的实际时间比ECU确定出的喷油时间短，导致喷油量不足，使实际空

50、燃比高于发动机要求的空燃比。蓄电池电压越低，滞后时间越长。因此，ECU需根据蓄电池电压适当延长喷油时间，以提高喷油量控制的精度。（2） 起动后的同步喷油量控制 在发动机运转过程中，喷油器的总喷油量由基本喷油量、喷油修正量和喷油增量三部分组成。如图3： 图3 喷油总量 喷油持续时间 = 基本喷油持续时间喷油修正系数 + 电压修正，喷油修正系数是各种修正系数的总和。 基本喷油持续时间：根据传感器信号，由电脑查表确定。D型：根据发动机转速信号和进气管绝对压力信号确定基本喷油时间；L型：根据发动机转速信号和空气流量计信号确定基本喷油时间。喷油修正系数：包括起动后加浓修正、暖机加浓修正、进气温度修正、大

51、负荷工况喷油量修正、过渡工况喷油量修正、怠速稳定性修正等。电压修正：考虑蓄电池电压变化的修正。（3） 燃油停供控制减速断油控制 汽车行驶中，驾驶员快收加速踏板使汽车减速时，ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量。当发动机转速降至设定转速时又恢复正常喷油。限速断油控制 发动机加速时，发动机转速超过安全转速或汽车超过设定的最高车速时，ECU将切断燃油喷射控制电路，停止供油，防止超速。（4） 燃油泵控制 当点火开关打开或发动机熄火后，电控燃油喷射系统中的燃油泵一般预先或延迟工作2-3s，以保证燃油系统必须的油压。在发动机起动过程和运转过程中，燃油泵应保持正常工作

52、。打开点火开关但不起动发动机，或关闭点火开关后，应适时切断燃油泵控制电路，使燃油泵停止工作。 部分电控燃油喷射系统中装用的电控燃油泵有高、低两个转速挡，发动机工作时，电控燃油喷射系统根据发动机的转速和负荷来控制燃油泵以高速或低速运转。发动机的高速、大负荷工况下耗油较多时，燃油泵以高速运转；发动机在低速、中小负荷工作时，使燃油泵以低速运转，以减少不必要的燃油泵磨损和电能消耗。3.3 电控燃油喷射系统的组成与基本原理电控燃油喷射系统形式多样，但其组成相同。都是由三个子系统组成：空气供给系统、燃油供给系统和控制系统。如图4： 图4 电控燃油喷射系统的组成（1） 空气供给系统 功用：为发动机提供清洁的

53、空气并控制发动机正常工作时的供气量。图5 L型空气供给系统 图6 D型空气供给系统(2)燃油供给系统功用：供给喷油器一定压力的燃油，喷油器则根据电脑指令喷油。 组成：电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、脉动阻尼器、油管等组成。（3）控制系统 ECU根据空气流量计信号和发动机转速信号确定基本喷油时间，在根据其他传感器对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，使喷油器喷油或断油。4 电控发动机辅助控制系统4.1 怠速控制系统 （1）功用：怠速控制的实质是控制怠速时的充气量（进气量）。当发动机怠速负荷增大时或发动机起动后，冷却水未达正常温度之前，别外还有当发动机转速急剧降低到

54、怠速时，ECU控制怠速控制阀使进气量增大，从而使怠速转速提高，防止发动机运转不稳或熄火；当发动机怠速负荷减小时，ECU控制怠速控制阀使进气量减少，从而使怠速转速降低，以免怠速转速过高。 （2）组成：怠速控制系统由各种传感器、信号控制开关、电子控制器、怠速控制阀和节气门旁通空气道等组成。如图7: 图7 怠速控制系统组成（3）速控制系统的检修怠速工况时EGR阀开启：故障分析：EGR阀只有在发动机中小负荷时才开启，EGR的作用是一部分废气进入燃烧室，降低燃烧室内的温度，减少NOx的排放。但过多的废气参与燃烧，会影响混合气的着火性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速和小负荷等工况时（这

55、时ECU控制废气不参与燃烧，避免发动机性能受影响）。若EGR阀在发动机怠速时开启，使废气进入燃烧室参与燃烧，燃烧就变得不稳定，有时甚至失火。诊断方法：拆下EGR阀，把废气再循环通道堵死，故障现象消失即为此故障。故障排除：此故障大多是由于EGR阀被积炭卡死在常开位置所造成的，消除EGR阀上的积炭或更换EGR阀，故障即可排除。4.2 排放控制系统汽车发动机的排气污染已经人类和环境造成很大危害，汽车排放已经成为社会的公害。各个国家都立法对汽车发动机的排放进行严格的控制。汽车排放的主要成分有CO、HC、NOx、SO2及碳烟。大气中所含CO的75%、HC和NOx的50%来源于汽车发动机的排放。对汽车的排

56、放进行有效的控制也是汽车技术发展的一个重要方向。(1) 汽车排放的废气来源从排气管排出的废气：成分是CO（一氧化碳）、HC（碳氢化合物）、NOX（氮氧化合物），其它还有SO2（二氧化硫）、铅化合物、炭烟等；窜气：即从活塞与气缸之间的间隙漏出，再自曲轴箱经通气管排出的燃烧气体，其主要成分是HC；从油箱等处蒸发出的汽油蒸汽，成分是HC。（2）汽车排放的废气中主要污染物一氧化碳 一氧化碳有很剧烈的毒性，人吸人后即在肺中与血液中的血红蛋白（Hb）结合在一起，形成碳氧血红蛋白（CO-Hb）。由于CO与血红蛋白结合能力较O2强大200300倍，故吸入的CO就会优先与血红蛋白相结合，结果造成血液的输氧能力下

57、降，而CO一旦与血红蛋白结合在一起就很难解离，要经过较长的时间（1214h）才能消失其毒害作用。故CO的毒害作用有积累性质，人连续处在混有CO空气中的时间越长，血液中积累的CO-Hb量就越多，这样就会造成低氧血症，导致人体组织的缺氧。碳氢化合物（HC）汽车排气中含有多种碳氢化合物，现已分析出的有200多种。在这多种碳氢化合物中，每个成分对人的影响各不相同。一般在低浓度下看不出直接影响。当浓度达到万分之一时，便可使人发生中毒症状。碳氢化合物刺激眼和鼻，降低鼻的嗅觉机能。碳氢化合物的不完全燃烧产物构成醛类，醛类强烈刺激眼、呼吸器官、皮肤等，对植物也有害，一般在浓度达千万分之四时，人眼即可感受到刺激

58、。氮氧化合物（NOx） 汽车排出的氮氧化合物中，95是一氧化氮（NO），二氧化氮（NO2）只占34。但NOx排到大气中后会逐步转变为NO2。NO2有剧烈的毒性，长期暴露在低浓度下，会使人发萎缩性病变，引起呼吸机能障碍。在15010-620010-6的浓度下，短时间可使人的肺脏纤维化。NO2刺激呼吸道可引起喘息、支气管炎、肺气肿，NO2在一定浓度下，由于对阳光的吸收作用能使大气着色，从而明显地降低大气能见度，影响地面或空中交通。颗粒黑烟 汽车排出的黑烟主要为微小的炭粒，它们是直径为0.51m的微粒，根本无法滤除。人吸入后易积存于肺中，附着于支气管可引起哮喘病。这种粒子的毒害不像CO中毒那样在复原

59、后可完全消除其影响，而是逐步积累增多，故危害性更大。排烟能妨害视野，恶化照明，引起交通事故。动物试验证明，排烟显示有致癌作用。（3）氮氧化合物和碳烟的生成机理NOx的生成机理：NOx是空气在燃烧室的高温条件下，由氧和氮的反应所形成的，它和其它废气成分不同，不是来自燃料。发动机所排出的NOx，虽含有少量的NO2，但大部分是NO。排气中的NO在大气中氧化成NO2，通常把NO2和NO统称为NOx（氮氧化合物）。碳烟生成机理：燃油燃烧生成碳烟的过程是先生成先导物PAH（poly-cyclic aromatic hydrocarbons），PAH再长大生成碳烟颗粒，汽油机的燃烧方式是预混燃烧，混合气形成

60、过程长，混合气均匀，且碳烟先导物PAH生成后，燃气对氧化攻击作用活跃，先导物被氧化，碳烟不易形成。因此汽油机碳烟排放比柴油机要少很多，甚至认为烟汽油机不产生颗粒，汽油机除了铅金属颗粒以外，可以不考虑碳烟问题。但研究发现汽油中包含轻馏分，也有少数重馏分烃类物质，汽油中的重馏分会和柴油一样生成碳烟，汽油中的烯烃类轻馏分，经过一系列化学变化过程后，也会生成碳烟。（4）排气污染的控制发动机排气污染的控制方法大致可分为机内净化和机外净化。通过改善可燃混合气的品质和燃烧状况，抑制有害气体的产生，使排气中的有害气体成分减至最少，这种方式称为机内净化，是治理汽车发动机排气污染的根本方法。改善发动机的燃烧状况它

61、是通过配气相位、点火时刻等的优化调整和燃烧室、火花塞等的优化设计配置来达到的。 a.配气相位：特别是气门重叠时间对NOx，HC排放量的影响很大。试验表明：气门重叠时间长时，因排气彻底，进气充足，气缸内温度低，NOx排放量将减少，而HC的增加量并不多；当气门重叠时间短时，HC将减少，而NOx却增加较多。 b.延迟点火时刻：可降低燃烧最高温度，因而NOx的排放量减少；同时，由于燃烧持续时间较长，促进氧化作用，使HC减少。 c.减小燃烧室的表面积和容积之比：减小燃烧室的表面积和容积之比（面容比可减少HC的排放量。面容比按浴盆、盆形、楔形、半球形的燃烧室结构顺序逐渐减小。改变燃烧室设计、加强气体的涡紊流、优化火花塞配置，都可对发动机排放产生影响。改善可燃混合气的品质 恒温进气空气滤清器和废气再循环是改善可燃混合气品质的两种常用方式。 a.恒温进气空气滤清器：可以在发动机冷起动之后，向发动机供给热空气。从而既减少了CO和HC的排放，又改善了发动机低温运转性能。 b.废气再循环用设置在发动机外部的附加装置使排出的废气净化后再排入大气，这种措施称为机外净化。机外净化常用以下方法。 二次空气喷射这种方法将新鲜空气喷射到排气门附近，使高温废气和空气接触混合，以使未燃HC、CO进一步燃烧。 图8:次空