1、浅谈汽车电控燃油喷射技术讲解 学院毕 业 论 文论文题目 浅谈汽车电控燃油喷射技术 学生姓名 专 业 汽车检测与维修 班 级 汽修班 学 号 指导教师 2013年 5 月 20日参考文献.20摘要：现代工业的不断发展，电控燃油喷射系统也有了很好的发展基础。电控燃油喷射系统的作用取决于控制系统，而控制系统主要由传感器、控制器和执行器组成。控制系统的复杂程度直接导致现代汽车维修作业的困难性。汽油机能正常起动运行必须具备四个要素：足够的点火高压与能量；恰当的混合气空燃比；正确的点火正时；正常的气缸压缩压力。大部分的汽车发动机故障维诊断则是围绕这几个方面，逐一检查。关键词：电控；燃油喷射；结构；故障；
2、诊断Abstract: The development of modern industry, electronic fuel injection system is also a very good base for development. Electronically controlled fuel injection system was dependent on the control system and control system consists of sensors, controllers and actuators composition. The complexity
3、 of the control system directly led to the modern difficulty of vehicle maintenance operations. Function of the normal start of gasoline must have four elements: fire enough pressure and energy; the right mixture of air-fuel ratio; the correct ignition timing; normal cylinder compression pressure. M
4、ost of the automobile engine fault diagnosis is centered dimension of these aspects, one by one check.Kay word：Electronic Control；Fuel Injection；Structure；Fault；Diagnosis1 引言1.1电控燃油喷射系统研究的目的和意义EFI（其英文全称为 Electronic Fuel Injection），即电子燃油喷射系统，是汽车发动机的重要组成部分，其性能的好坏对汽车的动力性、燃油经济性、尾气排放等性能有着重要的影响。目前，中国的汽车保有
5、量持续快速增长，成为仅次于美国的全球第二汽车大国，汽车运行消耗大量燃油的同时还会排放出大量的尾气，大量尾气的排放严重污染了人们生活的环境。为了让汽车在低油耗、低排放的同时仍具有较强的动力性能，就要求燃油喷射系统具有更加准确的喷油量和更加精确的喷油时间，电控燃油喷射系统的出现可以很好的解决这一问题。电控燃油喷射系统（EFI）是控制发动机喷油时间（即喷油量）和点火时刻的装置。实验证明，使用电控燃油喷射系统的车辆比传统的使用化油器的车辆在动力性、燃油经济性和排放性能等方面均有较大提高。动力性和燃油经济性是驾驶员追求的，低排放是整个社会所追求的。在如今油价高居不下，环境污染十分严重的大背景下，电喷系统
6、的出现能大大缓解这部分的问题。因此，电控燃油喷射系统是很值得重视的系统，深入研究电控燃油喷射系统具有重大而现实的意义。 EFI的概念：电控燃油喷射系统将各种发动机的负荷、转速、加速、减速、吸气流量和温度、冷却液温度等变化情况转换成电信号，然后把这些电信号输入到计算机控制系统（电子控制器）里，电子控制器（ECU）根据这些信号与储存的信号进行精确计算后输出一个控制信号去控制喷油器阀的开启时间和持续时间，从而供给发动机汽缸最佳油量。EFI的发展历程：1952年，曾用于二战德军飞机的机械式汽油喷射技术被应用于轿车，德国戴姆勒-奔驰(Daimler-Benz)300L型赛车装用了德国博世(Bosch)公
7、司生产的第一台机械式汽油喷射装置。它采用气动式混合气调节器控制空燃比，向汽缸直接喷射。1957年，美国本迪克斯(Bendix)公司的电子控制燃油喷射系统问世，并首次装于克莱斯勒(Chrysler)豪华型轿车和赛车上。由于汽油喷射系统比起化油器来，计量更精确、雾化燃油更精细、控制发动机工作更为灵敏，因此，在经济性、排放性、动力性上表现出明显的优势。人们的注意力越来越集中在汽油喷射系统上。1967年，德国博世公司研制成功K-Jetronic机械式汽油喷射系统，并进而成功开发增加了电子控制系统的KE-Jetronic机电结合式汽油喷射系统，使该技术得到了进一步的发展。1967年，德国博世公司率先开发
8、出一套D-Jetronic全电子汽油喷射系统并应用于汽车上，于20世纪70年代首次批量生产，在当时率先达到了美国加利福尼亚州废气排放法规的要求，开创了电控燃油喷射系统的新时代。D型喷射系统在汽车发动机工况发生急剧变化时，控制效果并不理想。1973年，在D型汽油喷射系统的基础上，博世公司开发了质量流量控制的L-Jetronic型电控燃油喷射系统。之后，L型电控燃油喷射系统又进一步发展成为LH-Jetronic系统，后者既可精确测量进气质量，补偿大气压力，又可降低温度变化的影响，而且进气阻力进一步减小，使响应速度更快，性能更加卓越。1979年，德国博世公司开始生产集电子点火和电控燃油喷射于一体的M
9、otronic数字式发动机综合控制系统，它能对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环等方面进行综合控制。为了降低燃油喷射系统的价格，从而进一步推广电控燃油喷射系统，1980年，美国通用(GM)公司首先研制成功一种结构简单价格低廉的节流阀体喷射(TBI)系统，它开创了数字式计算机发动机控制的新时代。TBI系统是一种低压燃油喷射系统，它控制精确，结构简单，是一种成本效益较好的供油装置。随着排放法规的不断完善，使这种物美价廉的系统大有完全取代传统式化油器的趋势。1983年，德国博世公司也推出了自己的单点汽油喷射系统,即Mono-Jetronic系统。如今，电控燃油喷射系统的发动机已经成功取代了传统的
10、化油器式发动机，使汽车的发展向前迈了一大步。1.2 本文研究的主要内容本文对汽车发动机电控燃油喷射系统进行简单的介绍，EFI的组成、工作原理、种类等，重点介绍EFI系统的常见故障类型以及常见故障的解决方法，结合本人在工作中遇到的问题进行详细的分析。2 电控燃油喷射系统的组成及工作原理2.1 EFI的组成电控燃油喷射系统主要由燃油供给系统（油路）、空气供给系统（气路）和控制系统（电路：包括各种传感器、电子控制器和执行器）等三大部分组成。示意图如下：图 2-1 各部分的组成及功能简介如下：2.1.1燃油供给系统（油路）示意图如下：图 2-2燃油供给系统的作用是：向汽缸内供给燃烧所需要的汽油。燃油供
11、给系统包括燃油箱、燃油泵、燃油压力调节器、燃油滤清器、喷油器、节温定时开关和冷起动阀（冷起动喷油器）等部件。燃油箱（汽油箱）-储存燃油用。燃油泵（电动汽油泵）-其作用是将燃油从燃油箱中泵人燃油管路，并使燃油保持一定的压力，经过滤清器输送到燃油喷油器和冷起动阀。燃油泵按其安装位置分为外装泵和内装泵两种。外装泵即将泵装在油箱之外的输油管路中，内装泵则是将泵安装在燃油箱内。与外装泵比较，它不易产生气阻和燃油泄漏，且噪音小。目前大多数EFI采用内装泵。燃油压力调节器-油路中安装有压力调节器，它使燃油压力相对于大气压力或进气管负压保持一定，即保持喷油压力与喷油环境压力的差值一定。此压力差一般维持在250
12、kPa，当供油压力超过规定值时，压力调节器内的减压阀打开，汽油便经过回油管流回油箱，使输油管油压保持恒定。燃油滤清器-装于燃油缓冲器与喷油器之间的油路中，其作用是滤除燃油中的水份和杂质等污物，以防堵塞喷油器针阀。喷油器-喷油器安装在节气门体空气入口处（SPI系统）或进气歧管靠近各缸进气门附近（MPI系统），受电子控制器喷油信号的控制，其喷油量由喷油器通电时间的长短决定，从而将适量的燃油成雾状喷入进气歧管。喷油器的喷油原理是：由电于控制器送来喷油电流信号，电流流经电磁线圈产生电磁吸力，该吸力吸引铁心，由于针阀与铁心制成一体，故此时针阀打开，燃油由喷油器喷出。节温定时开关和冷起动阀（冷起动喷油器）
13、节温定时开关的作用是监测冷却水的温度，当发动机起动，冷却水温度低时，开关的触点闭合，使冷起动阀喷油。冷起动阀的作用是在冷起动发动机时向进气歧管喷射额外的燃油，以改善低温起动性能。有不少车己取消了节温定时开关，冷起动喷油器的工作完全由ECU控制，控制精度更高。2.1.2空气供给系统（气路）图 2-3空气供给系统的作用是：测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量。空气供给系统包括：空气滤清器、空气流量计、节气门室、进气歧管、空气量调整器等。空气由空气滤清器吸入，经空气流量计（其作用是测量进入空气量的多少）、节气门室、进气歧管而后进入各气缸。空气流量计（MAF）-用于L型EFI系统。安装在空气滤清器和节气
14、门之间，用来测量进入汽缸内空气量的多少，然后将进气量信号送入电子控制器ECU，从而由ECU计算出喷油量控制喷油器向节气门喷入与进气量成最佳比例的燃油。节气门室-节气门室的作用是控制进入汽缸的空气量，从而控制发动机的转速。它主要由节气门，怠速调整螺丝、怠速空气孔道和节气门开关等组成。当发动机在怠速时（节气门全关），空气流经旁通孔道（怠速空气孔道），此时只要调整怠速调整螺丝就可以调整发动机在怠速时的转速。空气量调整器-也称二次空气泵。它安装在节气门上方。其作用是在低温下起动发动机时，它通过另一通道，使进入汽缸的空气增多，从而使喷油量也增加，做到在低温下顺利起动发动机。当发动机温度升高达6070时，
15、它将自动关闭。2.1.3控制系统（电路）控制系统的作用是：根据车辆运行状况确定汽油的最佳喷射量。控制系统主要由各种传感器、电子控制器（计算机控制装置）和执行器组成。控制系统的作用是电子控制器根据接收到的各种传感器采集的反映发动机实时工况的信息，经过计算机计算出喷油器针阀的开启时间和持续时间，并指令喷油器工作，以确保供给发动机最佳可燃混合气。a.传感器传感器监测发动机的实际工况，感知各种物理信号并将其转换为电信号传输给ECU。主要采用的传感器如下：(1)温度传感器汽车用温度传感器主要用于检测发动机温度、吸入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度等。温度传感器有热敏电阻式、线绕电阻式和热偶电阻
16、式三种主要类型。这三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。(2)压力传感器压力传感器主要用于检测气缸负压、大气压、涡轮发动机的升压比、气缸内压、油压等。吸气负压式传感器主要用于吸气压、负压、油压检测。汽车用压力传感器应用较多的有电容式、压阻式、差动变压器式(LVDT)、表面弹性波式(SAW)。 (3)流量传感器流量传感器主要用于发动机空气流量和燃料流量的测量。进气量是燃油喷射量计算的基本参数之一。空气流量传感器的功能：感知空气流量的大小，并转换成电信号传输给发动机的电子控制单元。空气流量的测量用于发动机控制系统确定燃烧条件、控制空燃比、起动、点火等。(4)位置和转速传感器曲轴位置与转速传
17、感器主要用于检测发动机曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等，为点火时刻和喷油时刻提供参考点信号造车网版权所有，同时，提供发动机转速信号。(5)爆震传感器爆震传感器用于检测发动机的振动，通过调整点火提前角控制和避免发动机发生爆震。为了最大限度地发挥发动机功率而不产生爆燃，点火提前角应控制在爆燃产生的临界值，当发动机产生爆燃时，传感器将爆燃引起的震动转变成电信号，并传给电子控制单元。检测爆震有检测气缸压力、发动机机体振动和燃烧噪声等三种方法。(6)节气门位置传感器节气门位置传感器其功能是将发动机节气门的开度信号转变成电信号到车网，并传递给电子控制单元，用以感知发动机的负荷大小和加减速工况。最
18、常用的是可变电阻式节气门位置传感器。 汽车传感器的工作条件极为恶劣，因此，传感器能否精确可靠地工作至关重要。在该领域中，理论研究及材料应用发展迅速，半导体和金属膜技术、陶瓷烧结技术等得到迅猛发展。智能化、集成化和数字化将是传感器的未来发展趋势。b.电子控制器它是燃油喷射系统的控制核心，实际上是一个微型计算机。为了提高其稳定性和降低成本，内部采用集成电路，为了生产和检修方便对外采用多脚的插头插座式结构。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，确定满足发动机运转状态的燃油喷射量，并根据计算结果控制喷油器的喷射时间。ECU还可以对多种信息进行处理，实现
19、EFI以外其它诸多方面的控制。例如：点火控制、怠速控制、废气再循环控制、防抱死控制等。ECU的主要控制功能有：燃油喷射控制、空燃比控制、全电子点火提前角控制、怠速稳定控制和自诊断安全功能等。ECU的发展总趋势是从单系统单机控制向多系统集中控制过渡。今后汽车电控系统将采用计算机网络技术，把发动机电控系统、车身电控系统、底盘电控系统及信息与通信系统等各系统的ECU相连接，形成机内分布式计算机网络，实现汽车电子综合控制。c.执行器执行器是受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。一般多是由ECU控制其电磁线圈的搭铁回路的通断的电磁阀类执行器；有的执行器则是由ECU控制的某些电子控制电路，如电子点火控
20、制器等。在发动机控制系统中，执行器主要有下列各种形式：（1）电磁式喷油器；（2）点火控制器（点火模块）；（3）怠速控制阀、怠速电机；（4）EGR阀（废气再循环）；（5）进气控制阀；（6）二次空气喷射阀：（7）活性碳罐排泄电磁阀；（8）车速控制电磁阀；（9）燃油泵继电器；（10）冷却风扇继电器；（11）空调压缩机继电器；（12）自动变速器挡位电磁阀；（13）增压器释压电磁阀；（14）自诊断显示与报警装置；（15）故障备用程序启动装置；（16）仪表显示器。随着控制功能的增加，执行器也将相应增加。执行器的发展方向是智能化执行器和固态智能动力装置。2.2 EFI的工作原理2.2.1作用：发动机电控燃油
21、喷射系统的主要功用是控制发动机喷油时间（喷油量）和点火时刻。除此之外，还有控制发动机起动、怠速转速、极限转速、废气再循环、闭缸工作、进气增压、爆燃、发电机输出电压、电动燃油泵和系统故障自诊断测试等辅助控制功能，从而提高发动机的动力性、燃油经济性和排放性能。2.2.2 EFI的特点电控燃油喷射系统与传统的化油器装置相比具有以下优点： (1)发动机起动时间短。通常设有冷起动喷油器，故可改善低温起动性能，起动发动机的时间只是传统化油器的50%。 (2)动力性强。采用EFI后，发动机的进气可不必预热，可以吸入密度较大的冷空气，同时进气歧管阻力减小，所以充气系数提高。热效率和充气系数的提高，使发动机的输
22、出功率提高，其功率可增大510，扭力可增大7。 (3)提速性能好。由于汽油是直接喷射到发动机进气阀处，混合气经过的路程短，因此反应灵敏，减少滞后现象，加速性能得到改善。进行油门全开的加速试验，车速由0100km/h比传统化油器缩短7的时间。 (4)耗油量低，经济性好。EFI系统最突出的优势是能实现空燃比的高精度控制。因为汽油是在一定的压力下喷出的，燃油雾化质量好，且喷油量是精确地控制的，混合气的空燃比为最佳值且各缸分配较均匀，下坡时又可以完全不喷油，发动机只对空气进行压缩，所以可以降低燃油消耗量。装用EFI后比传统化油器省油515。 (5)减少排气污染。因为EFI装置可以分别控制汽油量与空气量
23、，控制精度很高，能始终保持所需的最佳空燃比。该装置与三元催化剂配合使用时可以使废气中的CO、HC、NOx控制在最低范围。而且，当发动机减速到一定值（约120r/min），会自动切断燃油供给，可以完全排除传统化油器减速时所无法清除的HC气体。整个装置体积小，而且不需要机械驱动，安装灵活方便。电子控制燃油喷射装置的最大特点是，既可获得最大功率，又可最大限度地节油和净化排气，是节约能源，降低排污的有效措施之一。3 电控燃油喷射系统的常见故障分析及诊断3.1检查电控燃油喷射系统的注意事项(1)该系统比较复杂，检修时不可大意，未搞懂时千万不要乱动，否则会引起新的故障；(2)控制系统中的ECU一般不易损坏
24、，坏了也不易维修，所以不要随意打开ECU盒盖；(3)在拆卸EFI系统各电线接头及线束连接器时，首先要关闭点火开关，并拆下蓄电池负极接线柱上的搭铁线，拆下搭铁线后，ECU存储器中的故障诊断代码会被清除，因此，应在拆下搭铁线之前读取故障诊断代码；(4)EFI系统对高电压很敏感，所以不论发动机是否工作，只要点火开关接通，就不要再断开任何电气工作装置，否则会因断开而使有关线圈产生很高的自感电动势，造成ECU、传感器等严重损坏；(5)不要使用测试灯测试任何与ECU相连的电气设备，以防ECU、传感器等受损，而应使用高阻抗的数字测试仪表进行测试；(6)在车身上使用电焊时，应断开汽车电源；在靠近ECU、传感器
25、等处施焊时，更应采取一些必要的防护措施；(7)安装蓄电池时，注意正、负极不能接反；(8)清洗发动机或雨天检修时，注意电气线路不可进水；(9)对于带有安全气囊的汽车，检修工作应在点火开关转到关闭位置和蓄电池负极搭铁线拆下20s以后方可进行。3.2电控燃油喷射系统的基本检测方法(1)人工经验诊断法：看、听、观察；连接，渗漏，破损，响声，烟色；(2)自诊断系统诊断法：利用车载诊断系统进行诊断。按使用手册说明，用故障诊断跨接线短接故障检测插座中相应插孔（诊断输入插孔和搭铁插孔）；或按压故障检出开关，读取故障码；(3)仪器诊断法：利用通用或专用解码器对故障进行诊断；解码器能检测电气、电控、传感器的故障，
26、但不能检测机械部分的故障；3.3电控燃油喷射系统的常见故障分析及诊断3.3.1电控燃油喷射系统的常见故障(1)计算机电子控制单元工作虽较为可靠，一般不易出现问题，但对于老车(行驶里程达16万公里以上)却难免会产生故障。例如某集成块损坏，电喷单元固定脚螺栓松动，某电子元件焊脚接头松脱，以及电容元件失效等，都可能造成发动机难启动或不能启动，无高速，热车反而难以启动等现象。出现这些问题，一般应送到该车型特约维修部门进行测试和维修。实在无条件时，可用类比方法，在运行正常的同型号车上互换元器件后进行效果比较。 (2)插接件连接故障。电子喷射系统的电路引线有很多插接件，常因为长期使用而老化，或由于多次拆卸
27、造成接头松动或接触不良，造成发动机工作不稳定，时好时坏。 (3)传感器产生故障。传感器虽结构不尽相同，但大致有以下几种形式：热敏电阻式、真空压力式、机械传动式等，因传感器的零件损坏，如弹片弹性失效、真空膜片破损、回位弹簧断裂或脱落，都将不能及时、准确地反映发动机工况，从而使得电子控制系统失控或控制不正常，发动机工作不协调，甚至不能工作。 (4)管道密封不严。如胶管老化造成漏气、管口破裂或卡子未卡紧、混合气过稀，从而使发动机启动困难，或怠速不良、运转无力等。(5)电子燃油喷射系统的汽油雾化不良。类似于柴油机的高压喷油器喷油雾化情况。不过这种汽油喷嘴是由一组电磁线圈、吸铁开关、喷针阀和座组成，针阀
28、开启时就喷油雾化。针阀的开启是由电子控制单元产生的电脉冲控制的，有时候会因为电磁线圈工作不良，或喷油嘴卡死，造成某缸汽油雾化不良或不雾化(滴油状)，从而造成某缸工作不良或不能工作。(6)电子控制汽油喷射装置也有启动加浓装置，但它只在启动时起作用，启动加浓吸铁线圈在启动时打开针阀，启动后应关闭针阀。它的工作好坏，将直接影响着发动机的启动性能。如有一辆车，老是不好起动，但若起动着火后，发动机运转正常。后来查明，原来是启动加浓装置不起作用，更换一只新的启动加浓阀后，不好启动的现象消除。(7)气流传感器是关键传感元件，它若有故障会引起发动机工作不正常。一是触点在碳膜镀层上频繁滑动，逐渐磨出沟槽，久而久
29、之，电阻值发生变化而使检测信号不准确。二是在传感器轴上装有预紧度可调的弹簧发条，如果调整不当或弹力变差，会使供油量发生变化和加油滞后，造成发动机加速不良。 (8)系统内的汽油压力调节器虽不可调整，但却不可因此而忽略汽油的油路压力。有一台发动机修理后忘记接上真空小软胶管，由此影响了回油量，从而使喷油嘴两端的压力差发生了变化，造成发动机转速加不起来。如果压力调节器内的膜片损坏，也会产生类似故障，这种故障一般也只能用类比法来帮助判断。 (9)因气流传感器上的微动开关(触点)拆装不当或其它原因(系统中的燃油泵受气流传感器的控制)，使杠杆动作延迟，造成输油泵不泵油或出油不足。此故障可在启动发动机时拆下汽
30、油滤清器进油接头，通过观察接头油流情况判断输油泵是否泵油。(10)空气滤清器若发生阻塞，会造成混合气过浓；若汽油滤清器堵塞会造成混合气过稀。这两种情况都会导致发动机启动困难、转速不稳与运转无力。这与传统化油器供油系统的故障现象相似。 3.3.2几种常见故障的诊断程序(1)发动机通过拖车可以顺利发动，但用起动机驱动却不能启动着火。出现这种情况，可先按上述“启动困难”一项进行检查，若均无问题，则应检查气温传感器和热控开关，若仍不能启动，则检查电动输油泵控制电路及输油管路。若因电动输油泵供油较迟所致，可调整杠杆的角度予以解决。(2)发动机失速。首先检查辅助空气装置是否工作不良。冷车时，阀门孔应与辅助
31、气道相通；热车时，则应在弹簧作用下关闭。若此装置无问题，再检查电子计算机控制单元输入输出插件是否工作不良，启动加浓阀能否在热车时关闭，最后再检查温度传感器是否工作正常。 (3)发动机怠速粗暴或喘振。应先检查各喷油阀的电路连接是否良好，然后检查每油阀是否能触发，处理太靠近高压线的控制信号线。检查各进气软胶管接头及真空软管有无破损与漏气处，若有则应予以密封。(4)高速性能差。在大开节流阀时，检查节流阀开关位置是否合适对中(打开壳盖)，再用压力表接在供油管道上测试供油压力(该压力应为1471kPa)。过低时，应更换汽油压力调节器。如压力正常，再检查啧油嘴触发系统功能是否失调，检查各传感器并清查导线与插接件，若传感器有问题则应予更换。(5)耗油量过大。遇到这一问题时，应先检查各真空胶管是否有泄漏，再检查气温传感器是否失效或接头是否短路，测试装在气流传感器上的气温传感器的电阻，如不符合规定，则应予以更换。如果是接头短路，则应清理或更换。最后，再检查启动加浓阀能否关闭，若有问题，应予排除。3.3.3电喷发动机熄火故障分析电子控制燃油喷射发动机与传统的化油器式发动机相比，不仅性能优良，而且油路电路故障率大为减少。可是，一旦出现故障，故障的判断排除也较为复杂。由于电控发动机，采用了较多的控制电路，即使发动机出现某一单个故障现象时，故障原因
