汽车底盘电控系统课件：学习情境二认识和维护燃油喷射控制系统 385页

学习情境二 认识和维护燃油喷射控制系统 学习目标 · 通过本情境的学习，读者能够具备认识和维护电控发动机燃油喷射控制系统的能力。 · 具体学习目标如下。 ① 认识和维护电控发动机的传感器和开关信号。 ② 认识和维护电控发动机的燃油喷射系统部件。 ③ 认识燃油喷射控制。 学习任务 · 为了帮助读者获得维护电控发动机燃油喷射控制系统能力，本情境安排的学习任务如下。 任务一 认识和维护传感器和开关信号。 任务二 认识和维护燃油喷射系统部件。 任务三 认识燃油喷射控制。 任务一 认识和维护传感器和开关信号 任务二 认识和维护燃油喷射系统部件 任务三 认识燃油喷射控制 任务一 认识和维护传感器和开关信号 一、学习目的 · 传感器的作用是采集信号，向控制单元反映发动机的工作状态以及驾驶员对动力及辅助功能的要求。 · 通过本任务的学习，读者在教师提供的装备电控发动机的车辆（或电控发动机总成）上，应该认识并找出电控发动机使用的传感器。 二、相关知识 （一）认识和维护测量进气量的传感器 · 发动机的进气量信号是计算基准燃油喷射时间和基准点火提前角的主要信号，常见的测量进气量信号的传感器有空气流量计和进气压力传感器。 1 ．空气流量计 · 常见的空气流量计有叶片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计。 （ 1 ）叶片式空气流量计 · 叶片式空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，由两大部分组成，一是担任检测任务的叶片部分，二是担任转换任务的电位计，如图 2-1 所示。 （ 2 ）卡门旋涡式空气流量计 · 所谓卡门旋涡，是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这个物体的下游就会生成两列旋转方向相反，并交替出现的旋涡，如图 2-2 所示。 · 通过测量卡门旋涡发生的频率，可以测量出空气的流速和体积流量。 · 利用卡门旋涡原理测量空气流量的流量计称为卡门旋涡式空气流量计。 · 常见的卡门旋涡式空气流量计有光学式和超声波式两种。 · 光学式卡门旋涡空气流量计如图 2-3 所示，超声波式卡门旋涡空气流量计如图 2-4 所示。 · 卡门旋涡式空气流量计电压信号的频率和进气量的关系如图 2-5 所示。 （ 3 ）热线式空气流量计 · 热线式空气流量计的构造简单、构造紧凑、质量轻。 · 它由感知空气流量的铂金热线、根据进气温度进行修正的热敏电阻（又称为冷线）和控制热线电流的控制电路组成，如图 2-6 所示。 · 通过直接测量进气质量，检测精度高且几乎没有进气阻力。 · 热线式空气流量计的工作原理和工作特性如图 2-7 所示。 （ 4 ）热膜式空气流量计 · 热膜式空气流量计与热线式空气流量计的工作原理类似，不同的是把金属铂做成的热膜固定在薄的树脂膜上构成发热体，增加了发热体的强度。 · 热膜式空气流量计结构如图 2-8 所示。 2 ．进气压力传感器 · 进气压力传感器又称为歧管绝对压力传感器，用来测量进气歧管内绝对压力的变化并转化为电信号。 · 进气压力传感器有半导体应变式、电容式、差动变压器式等，其中半导体应变式进气压力传感器应用最为广泛。 · 半导体应变式进气压力传感器结构和工作原理如图 2-9 所示。 3 ．检测空气流量计 · 下面以日产天籁发动机电控系统为例来说明空气流量计的检测标准和方法。 · 日产天籁发动机 ECCS 电控系统使用质量式空气流量计（热膜式），如图 2-10 所示。 · 空气流量计安装位置如图 2-11 所示，电路如图 2-12 所示。 图 2-12 质量式空气流量计电路 · 质量式空气流量计电压检测标准如表 2-1 所示。 · 电压检测标准为参考值，是通过在各端口与接地之间进行测量得到的。 ● 在测量输入 / 输出电压时，请勿使用 ECM 端口接地，否则可能导致 ECM 的晶体管损坏。 · 应使用 ECM 端口以外的接地。 4 ．检测进气压力传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明进气压力传感器（歧管绝对压力传感器）的检测方法和标准。 · 歧管绝对压力传感器监控进气歧管内的绝对压力（即相对于 0  kPa 的压力值）。 · 因此， ECM 可在任何驾驶条件下将空燃比控制在适当水平，不受海拔高度等因素的影响。 · 歧管绝对压力传感器电路如图 2-13 所示。 · 歧管绝对压力传感器信号电压随压力的变化如图 2-14 所示。 · 下面是歧管压力传感器的车上检查步骤。 （ 1 ）检查歧管压力传感器电源电压 ① 断开歧管绝对压力传感器连接器，将点火开关转至“ ON” 。 ② 用万用表测量端子间的电压，测量方法和标准电压如图 2-15 所示。 ③ 将点火开关转至“ OFF” ，连接歧管绝对压力传感器连接器。 （ 2 ）检查歧管压力传感器信号电压 ① 从歧管绝对压力传感器上断开真空软管，将点火开关转至“ ON” 。 ② 连接电压表至 ECM 侧的端子 PIM 和 E2PM ，然后测量大气压力下的输出电压，如图 2-16 所示。 ③ 用真空泵获得下列真空度，测量输出电压，并和测量步骤②中的电压比较，记录电压降低值。 · 测量方法和电压降低标准值如图 2-17 所示。 ④ 用 SST （增压压力表）获得下列压力值，测量输出电压，并和测量步骤②中的电压比较，记录电压升高值。 · 测量方法和电压升高标准值如图 2-18 所示。 ⑤ 将点火开关转至“ OFF” ，连接真空软管至歧管绝对压力传感器。 （二）认识和维护节气门位置传感器 · 节气门位置传感器安装在节气门体上，它将节气门开度转换成电压信号输出到发动机控制单元，如图 2-19 所示。 · ECU 利用该信号和其他传感器输入的信号一起，确定发动机的工况，如怠速工况、加速工况、减速工况、全负荷工况。 · 常见的节气门位置传感器有开关型、线性和霍尔元件型 3 种类型。 1 ．开关型节气门位置传感器 · 开关型节气门位置传感器使用一个怠速（ IDL ）触点和高功率（ PSW ）触点来检测发动机是怠速还是在高负荷下运转，其结构和电路如图 2-20 所示，工作特性如图 2-21 所示。 2 ．线性节气门位置传感器 · 线性节气门位置传感器采用线性电位计，由两个滑块和一个电阻器构成，滑块的两端有怠速（ IDL ）信号和节气门开度（ VTA ）信号用的触点，其结构和电路如图 2-22 所示。 3 ．霍尔元件型节气门位置传感器 · 霍尔元件型节气门位置传感器由霍尔元件和可绕其转动的磁铁构成，如图 2-24 所示。 · 霍尔元件型节气门位置传感器电路和工作特性如图 2-25 所示。 · 霍尔元件型节气门位置传感器能精确地检测节气门开启程度，并采用无接触方式，简化了构造，不易发生故障。 · 为了确保此传感器的可靠性，通常使用具有不同输出特性的两个系统输出信号。 4 ．检测节气门位置传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明节气门位置传感器的检测方法和标准。 · 节气门位置传感器电路如图 2-28 所示。 · 节气门位置传感器检测方法如下。 （ 1 ）使用检测仪读取节气门开度值 · 将检测仪连接到故障诊断插座 DLC3 ，将点火开关转至“ ON” 并打开检测仪，选取动态数据表 Throttle POS （节气门位置值）项，松开和踩下加速踏板时，读取检测仪上显示的值，节气门开度约为 0% 至 100% ，如图 2-29 所示。 （ 2 ）测量传感器电阻变化 · 断开节气门位置传感器连接器 T1 ，测量节气门位置传感器端子间的电阻。 · 测量方法和标准电阻如图 2-30 所示。 （三）认识和维护曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器 1 ．曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的作用 · 曲轴位置传感器（ CKP 传感器）用来检测发动机转速和曲轴位置信号。 · 凸轮轴位置传感器（ CMP 传感器）又称相位传感器、同步信号传感器，是一个气缸判别定位信号，判别此时开始向上止点运行的活塞是处于压缩行程还是排气行程。 · 发动机转速和曲轴位置信号是控制喷油和点火时刻的主要信号。 2 ．丰田车系的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器 · 凸轮轴位置传感器（ G 信号发生器）或曲轴位置传感器（ NE 信号发生器）检测发动机曲轴转角和发动机转速。 · 曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器通常直接安装在发动机上，如图 2-31 所示。 · 早期的发动机电控系统中曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器安装在分电器中（见图 2-32 ），在分电器内装有正时转子和感应线圈，分别用于 NE 信号和 G 信号。 · 转子上的齿数以及感应线圈数，随发动机型号而不同。 （ 1 ）曲轴位置传感器（ NE 信号发生器） · NE 信号被发动机 ECU 用于检测曲轴角度和发动机转速。 · NE 信号是由曲轴位置传感器和安装于曲轴上的信号转子圆周上的凸齿之间的气隙所产生。 · 曲轴位置传感器如图 2-33 所示。 （ 2 ）凸轮轴位置传感器（ G 信号发生器） · 凸轮轴位置传感器对应的凸轮轴上安装有带凸舌的 G 信号板，凸舌有 1 个或 3 个（根据发动机型号而定），如图 2-34 所示 G 信号被送至发动机 ECU 作为凸轮轴转角的信号（气缸位置的判别）。 · 由发动机 ECU 将 G 信号和曲轴位置传感器送来的 NE 信号合并，来确定每个气缸点火用的压缩上止点和曲轴转角的信息，如图 2-35 所示。 · 发动机 ECU 使用 NE 信号和 G 信号来计算基本喷射时间和基本点火提前角。 · 若发动机 ECU 未收到传感器发出的 NE 信号，则发动机 ECU 将判定发动机已停止运转，因此造成发动机无法起动或停机。 3 ．日产车系的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器 （ 1 ）安装在分电器中的凸轮轴位置传感器 · 凸轮轴位置传感器（ CMPS ）为 ECM 提供 2 个主要信号，即发动机转速和曲轴角度，曲轴角度对应活塞位置。 · 凸轮轴位置传感器包括 3 个主要部件：带发光二极管和光敏二极管的传感器、信号转子盘、集成电路，如图 2-37 所示 · CMPS 有一个转子盘，间隔 1° 的外部缺口称为 1° 信号缺口或位置信号缺口，内部缺口对于 4 缸发动机间隔 180° ，称为参考信号缺口，如图 2-38 所示。 （ 2 ）安装在发动机上的曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器 · 以日产颐达轿车发动机控制系统为例，安装在发动机上的曲轴位置（ CKP ）传感器和凸轮轴位置（ CMP ）传感器由永久磁铁和霍尔集成电路组成，外形如图 2-39 所示。 · 曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器信号如图 2-40 所示。 4 ．检测曲轴位置（ CKP ）传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明曲轴位置（ CKP ）传感器的检测方法和标准。 · 曲轴位置传感器的安装位置如图 2-41 所示，电路如图 2-42 所示。 · 曲轴位置传感器电路故障的检查步骤如下。 （ 1 ）使用检测仪读取发动机转速值 · 将检测仪连接到诊断连接器，将点火开关转至“ ON” 并打开检测仪，选取动态数据表，起动发动机，在发动机运转时读取 Engine SPD （发动机转速值），标准值应与发动机转速相同。 （ 2 ）检查曲轴位置传感器电阻 · 断开曲轴位置传感器连接器 C2 ，测量端子 1 和端子 2 间的电阻，如图 2-43 所示。 · 如果测量值不符合标准，更换曲轴位置传感器。 （ 3 ）用示波器检查信号波形 · 正确的波形如图 2-44 所示。 （ 4 ）检查曲轴位置传感器的安装情况 · 检查 CKP 传感器的安装情况（见图 2-45 ），如果异常，重新牢固地安装传感器。 · 检查信号盘齿有没有破裂或变形。 · 如果异常，更换曲轴位置传感器信号盘。 5 ．检测凸轮轴位置（ CMP ）传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明凸轮轴位置传感器的检测方法和标准。 · 凸轮轴位置传感器的安装位置如图 2-46 所示，电路如图 2-47 所示。 · 凸轮轴位置传感器电路故障的检查步骤如下。 （ 1 ）检查凸轮轴位置传感器电阻 · 断开凸轮轴位置传感器连接器 C12 ，测量端子 1 和端子 2 间的电阻，如图 2-48 所示。 · 如果测量值不符合标准，更换凸轮轴位置传感器。 （ 2 ）用示波器检查信号波形 · 用示波器检查，正确的波形如图 2-49 所示。 （ 3 ）检查凸轮轴位置传感器的安装情况 · 检查 CMP 传感器的安装情况（见图 2-50 ），如果异常，重新牢固地安装传感器。 · 检查凸轮轴齿有没有任何破裂或变形。 · 如果异常，更换凸轮轴位置传感器信号盘。 （四）认识和维护冷却液温度传感器 · 冷却液温度传感器（又称水温传感器、 ECT 传感器）测定发动机冷却液温度的高低，向控制单元反映发动机的热状态信号，用来修正喷油量、点火时刻等。 1 ．认识冷却液温度传感器 · 冷却液温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器壳内，并伸入水套中与冷却液直接接触，用来检测冷却液温度。 · 冷却液温度传感器如图 2-51 所示。 · 在汽车上常用的是热敏电阻式温度传感器，冷却液温度传感器的热敏电阻通常具有负温度系数（ NTC ），即电阻随温度升高而降低，如图 2-52 所示。 2 ．检测发动机冷却液温度传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明发动机冷却液温度传感器的检测方法和标准。 · 冷却液温度传感器的安装位置如图 2-53 所示，电路如图 2-54 所示。 · 检测方法：用欧姆表测量端子 1 与端子 2 间的电阻，检测方法和标准电阻如图 2-55 所示。 · 如果电阻不符合规定，则更换发动机冷却液温度传感器。 （五）认识和维护进气温度传感器 1 ．认识进气温度传感器 · 进气温度传感器（ IAT 传感器）检测进入发动机空气的温度，补偿由于进气温度变化而导致的空气密度变化，准确计算进气量，修正喷油量、点火时刻等。 · 进气温度传感器通常安装在进气管上，有些进气温度传感器和空气流量计或进气压力传感器安装在一起。 · 进气温度传感器如图 2-56 所示。 · 进气温度传感器较多地采用负温度系数的热敏电阻，和冷却液温度传感器的工作原理相同。 2 ．检测进气温度传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明进气温度传感器的检测方法和标准。 · 进气温度传感器的安装位置如图 2-57 所示，电路如图 2-58 所示。 · 用欧姆表测量端子 1 与端子 2 间的电阻，如图 2-59 所示。 （六）认识和维护氧传感器 · 氧传感器（ O2S ）安装在排气管上，检测排气中的含氧量， ECU 根据氧传感器信号判断空燃比是否偏离理论值，以调节喷油量，控制空燃比在 14.7:1 的最佳值附近，完成喷油量的闭环控制。 · 在大众车系中，常将氧传感器称为 λ 传感器。 · 氧传感器的外形如图 2-60 所示。 · 氧传感器有二氧化钛和二氧化锆（ ZrO2 ）两种类型，常用的为二氧化锆氧传感器。 1 ．二氧化锆氧传感器的结构 · 二氧化锆氧传感器的结构如图 2-61 所示。 2 ．二氧化锆氧传感器的输出特性 · ECU 通过控制喷油量的大小使混合气浓度在理论空燃比附近波动，通常 ECU 按 10s 变化 8 次的频率使氧传感器的输出电压在 0.1 ～ 0.8V 变动。 · 氧传感器的输出特性如图 2-62 所示。 3 ．检测氧传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明氧传感器的检测方法和标准。 · ECM 利用来自氧传感器 1 的信息，来判断经过 TWC 处理前的空燃比是浓还是稀，并相应地调整燃油喷射时间。 · ECM 利用来自氧传感器 2 的信息，来判断经过 TWC 处理后的空燃比浓还是稀，从而判断 TWC 的转换效率是否正常。 · 加热型氧传感器 1 的安装位置如图 2-63 所示。 · 加热型氧传感器 2 的安装位置如图 2-64 所示。 · 氧传感器电路如图 2-65 所示。 （ 1 ）检测加热型氧传感器 1 的电阻 · 用欧姆表测量端子间的电阻，测量方法和标准电阻如图 2-66 所示。 · 如果电阻不符合规定，则更换该传感器。 （ 2 ）检测氧传感器 1 信号波形 · 正确连接示波器，起动并使发动机暖机，使发动机以 2 500r/min 的转速运转 90s 。 · 在发动机怠速时读取输出电压信号波形，应在低于 0.35 V 和高于 0.45 V 之间波动，且波动周期“ t ” 小于 2s （见图 2-67 ）。 （ 3 ）检测加热型氧传感器 2 的电阻 · 用欧姆表测量端子间的电阻，测量方法和标准电阻如图 2-68 所示。 · 如果电阻不符合规定，则更换该传感器。 （ 4 ）检测氧传感器 2 信号波形 · 正确连接示波器，起动并使发动机暖机，使发动机以 2 500r/min 的转速运转 3min ，然后快速踩下加速踏板，直到发动机转速达到 4 000r/min 3 次。 · 读取输出电压信号波形，应在低于 0.4V 和高于 0.5 V 之间波动（见图 2-69 ）。 （七）认识和维护爆震传感器 1 ．认识爆震传感器 · 爆震传感器（ KNK 传感器）用来检测发动机有无爆震发生。 · 发动机 ECU 收到爆震信号后，就延迟点火正时，抑制爆震。 · 爆震传感器安装在发动机缸体上，通常有 1 个或 2 个，通过检测发动机振动的方法来判断有无爆震。 · 如果发动机出现爆震，点火正时将延迟以抑制爆震。 · 爆震传感器有磁致伸缩式和压电式两种，常见的爆震传感器为压电式爆震传感器。 · 压电式爆震传感器如图 2-70 所示，电路和工作特性如图 2-71 所示。 2 ．检测爆震传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明爆震传感器的检测方法和标准。 · 丰田威驰 3SZ-FE 发动机使用平面型爆震传感器（非谐振型）电路如图 2-72 所示。 （ 1 ）检查爆震传感器安装情况 · 检查爆震传感器的安装情况（见图 2-73 ），紧固扭矩应为 20 N·m 。 （ 2 ）检测爆震传感器的电阻 · 拆下爆震传感器，测量端子 1 与端子 2 间的电阻。 · 测量方法与标准电阻如图 2-74 所示。 （ 3 ）用示波器检查信号电压 · 用示波器检查，正确的波形如图 2-75 所示。 （八）认识和维护车速传感器 · 车速传感器（ SPD 传感器）用来测量汽车的行驶速度，车速信号主要用于发动机怠速和汽车加减速期间的空燃比控制。 · 在有些发动机上，使用 ABS 控制系统的 SPD 输出信号来代替车速传感器。 · 车速传感器常见的类型有磁阻（ MRE ）型、舌簧开关型、光电耦合型、电磁感应型等。 1 ．磁阻（ MRE ）型车速传感器 · 磁阻型车速传感器安装在传动桥、变速器或差速器上，由输出的从动齿轮来驱动，由带嵌入式 MRE 的集成电路和磁环等所构成，如图 2-76 所示，其电压信号如图 2-77 所示。 · 在有些车型上，车速传感器发出的信号在达到发动机 ECU 前，先通过组合仪表；而在另一些车型上，车速传感器发出的信号将直接被输出到发动机 ECU ，如图 2-78 所示。 2 ．舌簧开关型车速传感器 · 舌簧开关型车速传感器位于模拟式组合仪表内，如图 2-79 所示。 3 ．光电耦合型车速传感器 · 光电耦合型车速传感器位于组合仪表内，并装有光敏晶体管和发光二极管（ LED ）所构成的光电耦合器。 · 如图 2-80 所示。 4 ．电磁感应型车速传感器 · 电磁感应型车速传感器附装在变速器上，检测变速器输出轴的转速，如图 2-81 所示。 5 ．检测车速传感器 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控系统为例来说明车速传感器的检测方法和标准。 · ECM 根据车速传感器的脉冲信号的频率来确定车速。 · 车速传感器电路如图 2-82 所示。 · 对于使用手动变速驱动桥的车辆，车速传感器输出脉冲信号通过组合仪表转换为更精确的矩形波，然后传送至 ECM ，如图 2-83 所示。 · 对于使用自动变速驱动桥的车辆，车速信号从变速器控制 ECU 经 CAN 通信系统传送至 ECM 。 · 变速器控制 ECU 将车速信号转换为 1 个 4 脉冲信号并经组合仪表传送至 ECM ，如图 2-84 所示。 （ 1 ）检查速度表的工作情况 · 驾驶车辆并检查组合仪表中的速度表的工作是否正常。 · 如果速度表读数正常，则车速传感器工作正常。 （ 2 ）检测车速信号 · 将车辆挡位换至空挡，将点火开关转至“ ON” 。 · 顶起车辆，缓慢转动车轮时测量组合仪表连接器 14 端子和车身搭铁之间的电压，输出电压应如图 2-85 所示上下波动。 （九）发动机电控系统中常用的开关信号 1 ．起动（ STA ）信号 · 起动（ STA ）信号用于告知发动机 ECU ，此时处于起动工况，在发动机曲轴转动时加大燃油喷油量，电路如图 2-91 所示。 2 ．空挡起动开关（ NSW ）信号 · 空挡起动开关（ NSW ）信号只在配有自动变速传动箱的车辆中使用，发动机 ECU 使用此信号来确定变速杆是否处于“ P” 或“ N” 或其他位置。 · NSW 信号主要用于怠速控制，电路如图 2-92 所示。 3 ．空调开关（ A/C ）信号 · 空调开关信号用于检测空调器的电磁离合器或空调器开关是否已接通，电路如图 2-93 所示。 · A/C 信号在怠速运转时，应用于点火正时控制、怠速控制、燃油切断等。 4 ．电负荷信号 · 电负荷信号用于检测前照灯、后窗除雾器或其他装置是否已通电，电路如图 2-94 所示 5 ．制动灯开关信号 · 制动灯开关检测制动操作，制动踏板踩下时，开关闭合。 · 制动灯开关信号电路如图 2-95 所示。 6 ．水温开关信号 · 水温开关附装在气缸体上，当冷却液温度升高时，此开关接通。 · 水温开关信号电路如图 2-96 所示。 7 ．离合器开关信号 · 离合器开关位于离合器踏板下面，检测离合器踏板是否被踩下。 · 离合器开关信号电路如图 2-97 所示。 8 ．机油压力开关信号 · 机油压力开关信号用于确定发动机机油压力是否过低。 · 机油压力开关信号电路如图 2-98 所示。 任务二 认识和维护燃油喷射系统部件 一、学习目的 · 电控发动机的重要特点就是使用燃油喷射系统取代了化油器供油系统，这样系统根据各传感器输送来的信号，准确控制喷油器的喷油量。 · 通过本任务的学习，读者在教师提供的装备电控发动机的车辆上，能够认识燃油喷射系统的组成及燃油喷射系统各个部件的工作情况。 二、相关知识 （一）燃油喷射系统的功能和分类 · 燃油喷射系统的功用是向气缸内供给燃烧所需的燃油，图 2-99 所示为燃油喷射系统在汽车上的布置。 · 根据不同的分类标准，可将燃油喷射系统分为以下各种类型。 1 ．回流型燃油喷射系统和无回流型燃油喷射系统 · 根据发动机舱有无回油管，可以将燃油喷射系统分为回流型和无回流型两种类型。 （ 1 ）回流型燃油喷射系统 · 在回流型燃油喷射系统如图 2-100 所示。 （ 2 ）无回流型燃油喷射系统 · 无回流型燃油喷射系统如图 2-101 所示。 2 ．单点燃油喷射系统和多点燃油喷射系统 · 根据喷油器安装的位置不同，可以将燃油喷射系统分为单点燃油喷射系统和多点燃油喷射系统。 （ 1 ）单点燃油喷射系统 · 单点燃油喷射如图 2-102 所示。 （ 2 ）多点燃油喷射系统 · 多点燃油喷射如图 2-103 所示。 3 ．进气管喷射系统和缸内喷射系统 · 根据燃油喷射的位置不同，又可以将燃油喷射系统分为进气管喷射系统和缸内喷射系统。 （ 1 ）进气管喷射系统 · 上述单点喷射和多点喷射两种喷射方式都是将燃油喷射到进气管内，所以这种系统又称为进气管喷射系统。 （ 2 ）缸内喷射系统 · 缸内喷射又称为缸内直喷式（ GDI ），该喷射方式是将燃油直接喷射到气缸内。 · 如福特 FROCO 稀薄燃烧系统（见图 2-104 ）。 （二）燃油喷射系统的部件 1 ．燃油箱 · 燃油箱是由镀铅锡合金钢板或高密度型聚乙烯制成，通常内部有隔板，防止燃油液面晃动。 · 燃油箱一般使用两条钢带固定在底盘上，如图 2-105 所示。 2 ．电动燃油泵 · 电动燃油泵一般装在燃油箱内。 （ 1 ）电动燃油泵的结构 · 电动燃油泵的结构如图 2-106 所示。 （ 2 ）安全阀和单向阀 · 安全阀和单向阀通常安装在燃油泵上。 · 安全阀的开启压力大约在 343 ～ 441kPa 。 3 ．燃油管 · 燃油管通常使用钢、尼龙或加强橡胶制造，按一定的间隔距离把燃油管紧固在车架上，防止燃油管移动、磨损（见图 2-107 ）。 4 ．燃油滤清器 · 燃油滤清器的作用是除去燃油中的杂质，防止燃油供给系统堵塞，减小油泵、喷油器等部件的机械磨损。 · 燃油滤清器通常安装在燃油箱外部，采用打褶的纸质滤芯，滤芯装在金属外壳内（见图 2-108 ）。 · 有些车型上，燃油滤清器和燃油泵一起安装在燃油箱内部，如图 2-109 所示。 5 ．燃油压力调节器 · 压力调节器的作用是调节喷油器的燃油喷射压力。 · 此外，压力调节器能像燃油泵的单向阀一样，维持燃油管里的残余压力。 · 燃油压力调节有两种方法。 （ 1 ）根据进气歧管压力调节燃油压力 · 这种类型的燃油压力调节器如图 2-110 所示，其在燃油系统中的安装位置如图 2-111 所示。 · 燃油压力调节器根据进气歧管真空持续调节燃油压力，使燃油分配管路与进气歧管之间的压力差保持恒定。 （ 2 ）恒定的燃油压力 · 这种类型的燃油压力调节器将燃油压力控制在一个恒定的压力值，如图 2-112 所示。 · 燃油在燃油喷射系统中的流动如图 2-113 所示。 · 在这种燃油调节方式下，发动机 ECU 根据进气歧管真空的变化，计算每次喷射时间内的燃油喷油量，确保喷油器喷射适当数量的燃油。 6 ．燃油压力脉动缓冲器 · 当喷油器喷射燃油或燃油泵泵油时，在输送管道内会产生燃油压力脉动。 · 脉动缓冲器采用一个膜片，吸收由于燃油喷射和燃油泵压缩而产生的微量的燃油压力脉动，如图 2-114 所示。 7 ．燃油分配管总成 · 燃油分配管总成又称油轨（见图 2-115 ），安装在进气歧管下部的 4 个固定座上。 8 ．电磁喷油器 · 电磁喷油器的功能是在发动机各种工况下，向气缸提供计量精确的雾化燃油。 · 喷油器应具有良好的雾化能力和适当的喷雾形状，以保证发动机的冷起动性、怠速稳定性，并满足降低排放污染的要求。 · 发动机 ECU 传来的信号使电磁线圈通电产生磁场，拉动针阀，此时阀门开启，喷射燃油，如图 2-116 所示。 · 按喷油器的阻值可以分为低阻喷油器和高阻喷油器两种。 · 低阻喷油器指电磁线圈电阻值为 2 ～ 3  的喷油器，高阻喷油器指电磁线圈电阻值为 13 ～ 16  的喷油器。 （三）维护燃油喷射系统的部件 1 ．维护燃油喷射系统的注意事项 （ 1 ）安全注意事项 ① 拆卸和安装燃油系统部件时，操作前应准备好一个灭火器。 · 严禁用水清除溅出的汽油，否则会导致汽油扩散而引起火灾。 ② 测试、拆卸和安装燃油系统部件，应选择通风良好且无任何火源的场所进行操作，并小心不要使汽油泄漏。 ③ 电控燃油喷射系统内是有压力的，在维修作业之前，首先应进行泄压。 · 维护燃油系统时，为避免误操作，应从蓄电池负极端子断开电缆。 ④ 避免使用电动机、工作灯和其他可能产生火花或高温的电气设备。 · 避免使用铁锤，以免产生火花。 ⑤ 使用防火容器单独处理沾有燃油的布。 ⑥ 避免橡胶或皮制零件接触到汽油。 （ 2 ）燃油系统管路维护注意事项 ① 断开燃油高压管路时，会有大量汽油喷出。 · 因此应进行燃油系统卸压，并将残留在燃油泵管内的燃油全部排放到容器内。 ② 断开燃油管连接器时，首先检查连接器周围管内是否有污物，如有必要则将其清除。 ③ 从连接器上断开燃油管固定夹，如图 2-118 所示。 · 断开前检查连接器周围管内是否有污物，如有必要则将其清除。 ④ 用手捏住挡片并推拉连接器使其断开，注意不要使用任何工具，如图 2-119 所示。 · 检查燃油管的密封表面是否有污物或泥土。 · 如果有必要，则用棉丝抹布或布片将其清除。 ⑤ 用塑料袋包住断开的燃油管连接器和管口，以防其损坏和受到异物污染，如图 2-120 所示。 ⑥ 连接燃油管连接器时，要检查燃油管与连接器的接触部位是否损坏或有异物。 ⑦ 对准连接器轴与燃油管轴，将燃油管推入连接器直至发出“咔嗒”声，如图 2-121 所示。 · 如果接头过紧，则在燃油管端部涂抹少量干净的发动机机油。 ⑧ 连接燃油管和连接器后，试着将其拉动以确认连接牢固，如图 2-122 所示。 ⑨ 安装燃油系统管路中的 O 形圈时，应涂抹少量汽油，不要使用发动机机油、齿轮油或制动液。 ⑩ 安装燃油管和连接器完毕，应检查燃油是否泄漏。 2 ．检查燃油泵工作情况和有无漏油 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控燃油喷射系统为例，说明检查燃油泵工作情况和有无漏油的方法。 · 丰田 3SZ-FE 发动机燃油泵和喷油器电路如图 2-123 所示。 · 为了安全检查燃油系统有无漏油，应首先使燃油泵工作，检查燃油泵的工作情况，并在燃油系统管路中建立油压，然后检查燃油系统管路、连接器等有无漏油。 （ 1 ）检查燃油泵的工作情况 ① 使用检测仪时：将检测仪连接到 DLC3 ，将点火开关转至“ ON” 并打开检测仪主开关，选择检测仪上的主动测试模式，检查燃油泵的工作情况，如图 2-124 所示。 ② 不使用检测仪时：从仪表板接线盒上拆下电路断开继电器，用跨接线连接继电器盒的端子 3 和端子 5 ，将点火开关转至“ ON” ，检查燃油泵的工作情况，如图 2-125 所示。 （ 2 ）检查有无漏油 · 在燃油系统管路建立油压后，检查并确认燃油系统任何部位均无燃油泄漏。 · 在进行燃油系统保养或维修后，必须进行漏油检查。 3 ．燃油系统压力的释放和检查 · 汽油喷射发动机为便于再次起动，在发动机熄火后，燃油系统内仍保持有较高的残余压力。 · 在拆卸燃油系统内任何元件时，都必须首先释放燃油系统压力（称为卸压），以免系统内的压力油喷出，造成人身伤害或火灾。 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控燃油喷射系统为例，说明燃油系统压力的释放和检查的步骤。 （ 1 ）释放燃油系统压力 · 释放燃油系统压力的步骤如下。 ① 拆下仪表板接线盒中的电路断开继电器，如图 2-126 所示。 ② 起动发动机。 ③ 在发动机自行熄火后，将点火开关转至“ OFF” 。 ④ 再次起动直至发动机不能起动。 ⑤ 拆下燃油箱盖，然后使燃油箱卸压。 ⑥ 从蓄电池负极端子断开电缆。 （ 2 ）检查燃油压力 · 通过检查燃油系统压力可判断燃油系统工作是否正常。 · 检查燃油压力的步骤如下。 ① 燃油系统卸压。 ② 用电压表测量蓄电池电压，标准电压应为 11 ～ 14 V 。 ③ 从蓄电池负极端子断开电缆。 ④ 从燃油主管上断开燃油软管，安装 SST 专用工具（压力表和燃油管连接器），如图 2-127 所示。 ⑤ 擦净喷溅的汽油。 ⑥ 将电缆重新连接到蓄电池负极端子。 ⑦ 将检测仪连接到 DLC3 ，使燃油泵工作。 ⑧ 测量燃油压力，标准燃油压力应为 304 ～ 343 kPa 。 · 如果燃油压力大于规定值，则更换燃油压力调节器。 · 如果燃油压力小于规定值，则检查燃油软管、燃油软管接头、燃油泵和燃油压力调节器。 ⑨ 从 DLC3 断开检测仪。 起动发动机，在发动机怠速时测量燃油压力。 · 标准燃油压力应为 304 ～ 343kPa 。 · 如果燃油压力不符合规定，则检查真空软管和燃油压力调节器。 将发动机熄火， 5min 后检查燃油压力，标准燃油压力应为 147 kPa 或更大。 · 如果燃油压力不符合规定，则检查燃油泵、燃油压力调节器和喷油器。 检查燃油压力后，从蓄电池负极端子断开电缆，并小心地拆下 SST 以防燃油喷溅。 将燃油管重新连接到燃油主管上。 检查燃油是否泄漏。 4 ．喷油器检查 · 下面以丰田 3SZ-FE 发动机电控燃油喷射系统为例，说明喷油器检查的步骤。 · 喷油器的安装位置如图 2-128 所示。 （ 1 ）检测喷油器的电阻 · 用欧姆表测量端子间的电阻，测量方法与标准电阻如图 2-129 所示。 · 如果结果不符合规定，则更换喷油器总成。 （ 2 ）检查喷油器工作情况 ① 将燃油管连接器连接到软管，然后将其连接到燃油管（车辆侧），如图 2-130 所示。 ② 将 O 形圈安装到喷油器总成上。 ③ 将接合器和软管连接到喷油器总成上，并用固定夹固定喷油器总成和接头，如图 2-131 所示。 ④ 将喷油器总成放入量筒。 ⑤ 使用检查燃油泵工作情况的办法，使燃油泵工作。 ⑥ 将线束连接到喷油器总成和蓄电池上 15s ，并用量筒测量喷油量。 · 对各喷油器测试 2 次或 3 次，如图 2-132 所示。 · 15s 时间的喷油量应为 47 ～ 58cm3 ，各喷油器最多相差 11cm3 。 · 如果喷油量不符合规定，则更换喷油器总成。 （ 3 ）检查喷油器是否泄漏 · 在上一步骤专用工具连接情况下，从蓄电池上断开线束的探针，并检查喷油器是否泄漏，如图 2-133 所示。 · 滴油量要求： 12min 内 1 滴或更少。 （ 4 ）正确安装喷油器 · 更换 O 形圈和隔振垫并涂上汽油，左右旋转喷油器并将其安装到输油管上（见图 2-134 和图 2-135 ）。 5 ．使用仪器清洗和检测喷油器 · 清洗喷油器的目的是清除喷油器上的积碳和汽油沉积物，使喷油器达到良好工作状况。 · 检测喷油器主要包括喷油量检测、喷油量均匀性检测、雾化性观测、密封性测试等。 （ 1 ）清洗和检测喷油器 · 清洗喷油器需要使用喷油器清洗机，图 2-136 所示为喷油器清洗检测仪。 · 通常清洗和检测喷油器的步骤如下。 ① 使用超声波清洗机进行超声波清洗，利用超声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波，将带有复杂外形、内腔和细孔的喷油器进行强力清洗。 · 清洗部分主要是喷油器针阀，所以清洗液只要浸过针阀 20 mm 即可。 ② 进行反向清洗，即清洗液从喷油器的出油口进入，从进油口出去，目的是冲洗喷油器内部及附在滤网上的污物。 ③ 进行均匀性检测。 · 在清洗过程中，可以检测同一辆车上的喷油器在相同的工况下，各喷油器喷射量之间的差值是否达到要求或在规定的误差范围内。 ④ 进行雾化性观测。 · 在清洗过程中，可观察喷油器的雾化状况和喷油角度。 · 同一部车上的喷油器喷油角度要一致，雾化要均匀，无射流现象。 ⑤ 进行密封性测试。 · 通过此步骤，可以检测出喷油器是否漏油。 · 汽车的燃油压力一般在 200 ～ 330kPa ，在允许的油压下，停止喷油器工作，持续地给喷油器供油，如果喷油器的针阀密封性不良，就会出现滴漏现象。 ⑥ 进行喷油量检测。 · 喷油量检测是检测喷油器在 15s 常喷情况下的喷油量，然后参照喷油器的相关技术手册判断是否与标准喷油器的喷射量一致（或在其误差范围内）。 · 该值的变化或偏差反映了喷油器的孔径变化（磨损）或阻塞情况，从而可以排除因喷油器电参数变化的干扰。 （ 2 ）免拆清洗燃油系统 · 免拆清洗燃油系统可使用燃油系统免拆清洗机，结合专用的燃油系统清洗剂进行。 · 图 2-137 所示为元征公司的 CFC-401 燃油系统免拆清洗机。 · 免拆清洗不需拆装发动机，只需用接头与发动机供油管及回油管连接，在发动机正常运转状况下，让清洗液进入燃油喷射系统，溶解发动机供油管、喷油嘴针阀和燃烧室各组件的积碳、油泥、胶质及漆类污染物，经由循环燃烧分解过程，从汽车排放系统排出，恢复发动机的性能。 任务三 认识燃油喷射控制 一、学习目的 · 通过本任务的学习，读者在教师提供的装备电控发动机的车辆上，能够认识燃油喷射控制的内容，包括燃油泵的控制、喷油器的控制和喷油时间的控制。 二、相关知识 （一）燃油泵的控制 · 电控燃油喷射系统燃油泵控制的基本要求是：当点火开关打开后，控制单元控制燃油泵工作 2 ～ 5s ，以建立必需的油压；此时若不起动发动机，控制单元将切断燃油泵的控制电路，燃油泵停止工作；在发动机起动过程和运转过程中，控制单元控制燃油泵保持正常运转，供应压力燃油。 1 ．基本工作原理 · 燃油泵在发动机运转时应该工作。 · 若发动机没有运转，即使点火开关开启，燃油泵也不工作。 · 燃油泵基本控制电路如图 2-138 所示。 （ 1 ）点火开关置“ ON” 位置 · 当点火开关位于“ ON” 位置时， EFI 继电器接通。 （ 2 ）点火开关置“ STA” 位置 · 发动机起动时，从点火开关的 ST 端子会传递一个 STA 信号到发动机 ECU 。 · 当 STA 信号被输入到发动机 ECU 时，发动机 ECU 内部的晶体管接通，开路继电器闭合，燃油泵开始工作。 （ 3 ）发动机起动 / 运转 · 发动机运转的同时，发动机 ECU 收到曲轴位置传感器传来的 NE 信号，晶体管继续保持接通，使燃油泵继续运作。 （ 4 ）发动机停止 · 若发动机停止，发动机 ECU 接收不到 NE 信号，晶体管关闭，开路继电器被断开，燃油泵停止工作。 2 ．燃油泵的速度控制 · 通常燃油泵在一定的转速下运转，因而输出油量不变。 · 但在发动机高速、大负荷工况下，因用油量大，需要提高燃油泵转速以增加泵油量；当发动机工作在低速、中小负荷工况时，应使燃油泵低速运转以减少泵的磨损及不必要的电能消耗。 · 因此某些发动机在燃油泵控制电路中增加了燃油泵的转速控制机构，通过控制燃油泵的电压改变转速，达到控制输出。 （ 1 ）电阻控制式 · 电阻控制式转速控制电路如图 2-139 所示。 （ 2 ）燃油泵 ECU 控制式 · 某些控制系统中，燃油泵的速度是通过燃油泵 ECU 控制的，而不是由开路继电器、燃油泵控制继电器和电阻控制。 · 燃油泵 ECU 控制式转速控制电路如图 2-140 所示。 3 ．燃油泵关闭控制系统 · 当安全气囊充气胀开或者车辆发生碰撞、翻车时，一些汽车的燃油泵控制系统使燃油泵停止运转，以保证安全。 （ 1 ）当安全气囊充气胀开时 · 当驾驶员安全气囊、前排乘客安全气囊或座椅侧安全气囊充气胀开时，发动机 ECU 从安全气囊中央传感器总成检测到充气信号，便会断开开路继电器，使燃油泵停止运转。 · 安全气囊中央传感器总成和燃油泵电路如图 2-141 所示。 （ 2 ）当车辆发生碰撞或翻车时 · 当车辆发生碰撞或翻车时，燃油泵惯性开关会关闭燃油泵，减少燃油泄漏。 · 燃油泵惯性开关如图 2-142 所示。 · 当车辆发生碰撞或翻车时，燃油泵惯性开关内的钢球移动，开关从触点处分开并断开电路，停止燃油泵的运转，如图 2-143 所示。 · 按下复位开关即可取消燃油泵关闭状态。 （二）喷油器的控制 · 燃油喷射系统的喷油器由控制单元进行控制，喷油器驱动电路如图 2-144 所示。 · 夏利 2000 轿车电喷系统喷油器的控制电路如图 2-145 所示。 · 多点式电控燃油喷射系统通常采用间歇方式喷油，根据控制方式不同，又可以分为同步喷射、分组喷射和顺序喷射 3 种基本类型，如图 2-146 所示。 1 ．同步喷射 · 通常曲轴每转一转，各缸喷油器同步喷射一次，在发动机的一个工作循环中喷射两次燃油，燃油在进气门打开时一起进入气缸，这种燃油喷射方式称为同步喷射，如图 2-147 所示。 · 同步喷射中所有的喷油器并联连接，控制电路较简单，如图 2-148 所示。 2 ．分组喷射 · 分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成 2 ～ 4 组，其喷射方式如图 2-149 所示。 · 分组喷射的控制电路如图 2-150 所示。 3 ．顺序喷射 · 顺序喷射也叫独立喷射，发动机每一个工作循环中，各缸喷油器按顺序依次喷射一次，如图 2-151 所示。 · 顺序喷射的控制电路如图 2-152 所示。 · 目前多数汽车发动机采用顺序喷射方式。 （三）喷油时间的控制 · 电磁喷油器的喷油量取决于电磁阀打开的时间，即控制单元提供的喷油脉冲信号宽度（简称为喷油脉宽）。 1 ．燃油喷射时间的计算 燃油喷射时间  =  基本燃油喷射时间  +  校正喷射时间 · 基本燃油喷射时间通过进入的空气量和发动机转速确定。 · 图 2-153 给出了一个发动机的负荷 P 、转速 n 和空燃比 λ 的关系图，也称作“图谱”。 · 校正喷射时间取决于各传感器的信号，包括起动加浓、预热加浓、空燃比反馈校正、加速加浓、燃油切断、功率加浓、进气温度校正、电压校正等。 2 ．各种校正信号 （ 1 ）起动加浓 · 起动时的燃油喷射时间根据冷却液温度来决定。 · 发动机温度越低，燃油的雾化性越差，需增加喷射时间来得到较浓的混合气。 · 起动加浓如图 2-154 所示。 （ 2 ）预热加浓 · 发动机 ECU 在冷机时，因为此时燃油不容易雾化，所以需要增加燃油的喷油量。 · 预热加浓最大校正量是常温下的两倍，如图 2-155 所示。 （ 3 ）空燃比反馈校正 · 当发动机负荷或发动机转速没有较大的波动，如发动机预热后的怠速或以恒定速度行驶时，此时根据气缸内进入空气量的多少而供给燃油量（接近理论的空燃比值），使用氧传感器进行反馈控制。 · 反馈控制操作通过重复进行较小的校正，使空燃比保持在理论值附近，又被称为闭环控制，如图 2-156 所示。 · 为防止催化剂过热和保证发动机的良好运作，空燃比反馈在以下情况下不会产生反馈控制，又为开环控制。 ① 发动机起动时。 ② 起动后加浓。 ③ 功率加浓。 ④ 当冷却液温度低于预定值时。 ⑤ 当燃油切断时。 ⑥ 检测到电控系统故障时。 （ 4 ）加速加浓 · 加速加浓的大小取决于节气门开启角度的变化速度。 · 加速校正在加速开始阶段会大量增加，增加到上限值后又会逐渐减小。 · 此外，加速越快，燃油喷油量的增加越大。 · 加速加浓如图 2-157 所示。 （ 5 ）燃油切断 · 在减速过程中，为了减少有害气体的排放和增强发动机的制动效果，根据减速的具体条件可停止喷油，即燃油切断燃油切断如图 2-158 所示。 · 在某些发动机上，为避免发动机超速运行，当发动机转速超过额定转速时，控制单元使燃油切断。 · 某些发动机在汽车行驶速度超过限定值时，也会切断燃油。 （ 6 ）功率加浓 · 发动机在高负荷情况下，比如当爬陡峭的山路时，很难使吸进的空气和喷射的燃油充分混合。 · 燃烧过程中就需要喷射比理论空燃比多的燃油以使空气充分燃烧而增加功率。 · 功率加浓如图 2-159 所示。 （ 7 ）进气温度校正 · 空气密度随空气温度的变化而变化，因此需要根据进入气缸中的空气温度来增加或减少燃油的量。 · 进气温度校正如图 2-160 所示。 （ 8 ）电压校正 · 发动机 ECU 把喷射信号传给喷油器的时间和喷油器实际喷射燃油的时间之间存在时间延迟，这个延迟时间用于打开喷油器电磁阀。 · 因此发动机 ECU 将根据蓄电池电压的降低而延长喷射时间以进行调节，如图 2-161 所示。