燃油噴射系統(tǒng)

燃油噴射系統(tǒng)分類(lèi)

自1897年由德國(guó)狄塞爾發(fā)明第一臺(tái)柴油機(jī)以來(lái)，柴油機(jī)燃燒系統(tǒng)發(fā)生了很大的變化。燃料供給系統(tǒng)從傳統(tǒng)的機(jī)械式泵-管-噴嘴型的位置式控制方式，經(jīng)歷電子控制方式，已經(jīng)發(fā)展為泵-管-噴嘴型或泵噴嘴的時(shí)間壓力控制方法。最高噴射壓力從傳統(tǒng)的20-24MPa提高到200MPa以上。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)分類(lèi)，可分為泵-管-嘴系統(tǒng)（包括合成泵系統(tǒng)、分配泵系統(tǒng)和單體泵系統(tǒng)）、泵-噴嘴系統(tǒng)以及共軌式系統(tǒng)。

燃油噴射系統(tǒng)典型系統(tǒng)

1、機(jī)械式直列柱塞泵

直列柱塞泵一般由柴油機(jī)曲軸的定時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)。固定在噴油泵體上的活塞式輸油泵由噴油泵的凸輪軸驅(qū)動(dòng)。當(dāng)柴油機(jī)工作時(shí)，輸油泵從柴油箱吸出柴油，經(jīng)油水分離器去除柴油中水分后，再經(jīng)柴油濾清器濾除柴油中的雜質(zhì)，然后送到噴油泵。在噴油泵內(nèi)柴油經(jīng)過(guò)增壓和計(jì)量后，經(jīng)高壓油管供入噴油器，通過(guò)噴油器將柴油按一定壓力噴入到燃燒室。

2、泵噴嘴

電控泵噴嘴噴射系統(tǒng)是一種將柱塞偶件和噴油器偶件組合安裝在一個(gè)殼體內(nèi)的柴油機(jī)燃料噴射系統(tǒng)，主要由泵噴嘴體、控制閥以及電磁閥等組成。相當(dāng)于在機(jī)械式泵-管-嘴系統(tǒng)中取消了高壓油管，需要在氣缸蓋上設(shè)置專(zhuān)用凸輪軸以直接驅(qū)動(dòng)挺柱控制柱塞泵的泵油過(guò)程。由于無(wú)高壓油管，所以柱塞泵壓油時(shí)所產(chǎn)生的高壓燃油直接進(jìn)入噴油器的承壓環(huán)槽內(nèi)。噴油正時(shí)和噴油量是通過(guò)高頻電磁閥控制泵噴嘴進(jìn)油閥的開(kāi)啟時(shí)刻和開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間來(lái)控制。

3、高壓共軌

共軌柴油噴射系統(tǒng)（Common Rail System，縮寫(xiě)CRS）是未來(lái)追求的高壓噴油系統(tǒng)，燃油壓力的產(chǎn)生和噴射是分開(kāi)的。噴入各個(gè)氣缸的燃油來(lái)自共用的、一直保持高壓的蓄壓器。蓄壓器的燃油壓力由高壓徑向柱塞泵產(chǎn)生，并可隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況而變。每個(gè)氣缸蓋上裝有一個(gè)由電磁閥控制的噴油器。噴油量由噴油器出口斷面、電磁閥開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間和蓄壓器中燃油壓力確定。蓄壓式噴油系統(tǒng)的壓力可高達(dá)180MPa。未來(lái)系統(tǒng)的燃油壓力目標(biāo)會(huì)高于200MPa。噴油開(kāi)始以及預(yù)噴射、后噴射則通過(guò)快速電磁閥或可實(shí)現(xiàn)控制時(shí)間小于100μs的特別短的壓電元件控制。噴油量可小于1ml。

燃油噴射系統(tǒng)分類(lèi)

車(chē)用汽油噴射系統(tǒng)有多種類(lèi)型，可按不同方法進(jìn)行分類(lèi)：

1、按噴射部位的不同可分為缸內(nèi)噴射和缸外噴射兩種。缸內(nèi)噴射是通過(guò)安裝在氣缸蓋上的噴油器，將汽油直接噴入氣缸內(nèi)。這種噴射系統(tǒng)需要較高的噴射壓力，月3-5MPa。因而噴油器的結(jié)構(gòu)和布置都比較復(fù)雜。缸外噴射系統(tǒng)是將噴油器安裝在進(jìn)氣管或進(jìn)氣歧管上，以0.20-0.35MPa的噴射壓力將汽油噴入進(jìn)氣管或進(jìn)氣道內(nèi)。前者稱(chēng)進(jìn)氣管?chē)娚洌▎吸c(diǎn)電噴），后者稱(chēng)進(jìn)氣道噴射（多點(diǎn)噴射）。目前汽油機(jī)電控系統(tǒng)廣泛采用的是進(jìn)氣道噴射。

2、按噴射的連續(xù)性將汽油噴射系統(tǒng)分為連續(xù)噴射式和間歇噴射式。連續(xù)噴射是指在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，噴油器連續(xù)不斷地向進(jìn)氣道內(nèi)噴射，且大部分汽油是在進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)噴射的。這種噴射方式大多用于機(jī)械控制式或機(jī)電混合控制式汽油噴射系統(tǒng)。間歇式噴射是指在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，汽油被間歇地噴入進(jìn)氣道內(nèi)。電控汽油噴射系統(tǒng)都采用間歇噴射方式。

燃油噴射系統(tǒng)控制原理

發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)混合氣濃度的要求也不同。特別是在一些特殊工況下（如起動(dòng)、急加速、急減速等），對(duì)混合氣濃度有特殊的要求。ECU要根據(jù)有關(guān)傳感器測(cè)得的運(yùn)轉(zhuǎn)工況，按不同的方式控制噴油量。噴油量的控制方式可分為起動(dòng)控制、運(yùn)轉(zhuǎn)控制、斷油控制和反饋控制。

1、起動(dòng)噴油控制

起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)由起動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)速很低，轉(zhuǎn)速的波動(dòng)也很大，因此這時(shí)空氣流量傳感器所測(cè)得的進(jìn)氣量信號(hào)有很大的誤差?；谶@個(gè)原因，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，ECU不以空氣流量傳感器的信號(hào)作為噴油量的計(jì)算依據(jù)，而是按預(yù)先給定的起動(dòng)程序來(lái)進(jìn)行噴油控制。ECU根據(jù)起動(dòng)開(kāi)關(guān)及轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)，判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于起動(dòng)狀態(tài)，以決定是否按起動(dòng)程序控制噴油。當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通，且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于300轉(zhuǎn)/分時(shí)，ECU判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于起動(dòng)狀態(tài)，從而按起動(dòng)程序控制噴油。

在起動(dòng)噴油控制程序中，ECU按發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、進(jìn)氣溫度、起動(dòng)轉(zhuǎn)速計(jì)算出一個(gè)固定的噴油量。這一噴油量能使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得順利起動(dòng)所需的濃混合氣。冷車(chē)起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度很低，噴入進(jìn)氣道的燃油不易蒸發(fā)。為了能產(chǎn)生足夠的燃油蒸氣，形成足夠濃度的可燃混合氣，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫下也能正常起動(dòng)，必須進(jìn)一步增大噴油量。由ECU控制，通過(guò)增加各缸噴油器的噴油持續(xù)時(shí)間或噴油次數(shù)來(lái)增加噴油量。所增加的噴油量及加濃持續(xù)時(shí)間完全由ECU根據(jù)進(jìn)氣溫度傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器測(cè)得的溫度高低來(lái)決定。發(fā)動(dòng)機(jī)水溫或進(jìn)氣溫度愈低，噴油量就愈大，加濃的持續(xù)時(shí)間也就愈長(zhǎng)。這種冷起動(dòng)控制方式不設(shè)冷起動(dòng)噴油器和冷起動(dòng)溫度開(kāi)關(guān)。

2、運(yùn)轉(zhuǎn)控制

在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，ECU主要根據(jù)進(jìn)氣量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)計(jì)算噴油量。此外，ECU還要參考節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、進(jìn)氣溫度、海拔高度及怠速工況、加速工況、全負(fù)荷工況等運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)來(lái)修正噴油量，以提高控制精度。

由于ECU要考慮的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)很多，為了簡(jiǎn)化ECU的計(jì)算程序，通常將噴油量分成基本噴油量、修正量、增量三個(gè)部分，并分別計(jì)算出結(jié)果。然后再將三個(gè)部分疊加在一起，作為總噴油量來(lái)控制噴油器噴油。

基本噴油量：基本噴油量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)的進(jìn)氣量，按理論混合比（空燃比14.7）計(jì)算出的噴油量。

修正量：修正量是根據(jù)進(jìn)氣溫度、大氣壓力等實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況，對(duì)基本噴油量進(jìn)行適當(dāng)修正，使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下都能獲得最佳濃度的混合氣。修正量的內(nèi)容為：進(jìn)氣溫度修正、大氣壓力修正和蓄電池電壓修正（電壓變化時(shí)，自動(dòng)對(duì)噴油脈沖寬度加以修正）。

3、反饋控制

汽油噴射系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制的傳感器是熱氧傳感器，使用熱氧傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用無(wú)鉛汽油。反饋控制（閉環(huán)控制）是在排氣管上加裝熱氧傳感器，根據(jù)排氣中氧含量的變化，測(cè)定出進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室混合氣的空燃比值，把它輸入ECU與設(shè)定的目標(biāo)空燃比值進(jìn)行比較，將誤差信號(hào)經(jīng)放大器控制電磁噴油器噴油量，使空燃比保持在設(shè)定目標(biāo)值附近。因此，閉環(huán)控制可達(dá)到較高的空燃比控制精度，并可消除因產(chǎn)品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。但是，為了使三元催化裝置對(duì)排氣凈化處理達(dá)到最佳效果，閉環(huán)控制的汽油噴射系統(tǒng)只能運(yùn)行在理論空燃比14.7附近很窄的范圍內(nèi)。因此對(duì)特殊的運(yùn)行工況，如啟動(dòng)、暖機(jī)、怠速、加速、滿負(fù)荷等需加濃混合氣的工況，仍需采用開(kāi)環(huán)控制，使電磁噴油器按預(yù)先設(shè)定的加濃混合氣配比工作，充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能，所以采用開(kāi)環(huán)和閉環(huán)相結(jié)合的控制方式。

第1章 電子燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理1

11 電子燃油噴射系統(tǒng)的組成1

12 進(jìn)氣系統(tǒng)3

121 進(jìn)氣系統(tǒng)的組成與型式3

122 進(jìn)氣系統(tǒng)主要零部件的結(jié)構(gòu)4

13 燃油系統(tǒng)19

131 燃油濾清器19

132 電動(dòng)燃油泵20

133 燃油壓力調(diào)節(jié)器25

134 燃油壓力脈動(dòng)減振器26

135 噴油器26

136 冷啟動(dòng)噴油器29

14 電控系統(tǒng)32

141 車(chē)用傳感器33

142 車(chē)用輔助電器55

143 發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元 (ECU) 60

第2章 電子燃油噴射系統(tǒng)的檢修67

21 電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢修注意事項(xiàng)67

22 電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷方法70

221 電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障排除的基本原則70

222 電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷的基本步驟與方法73

223 電控發(fā)動(dòng)機(jī)故障診斷常用技巧79

23 電控發(fā)動(dòng)機(jī)的基本檢查81

231 燃油系統(tǒng)的檢查81

232 電控發(fā)動(dòng)機(jī)電路故障的基本檢查84

24 電控發(fā)動(dòng)機(jī)常見(jiàn)故障診斷與排除85

第3章 典型轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的電子燃油噴射系統(tǒng)的檢修109

31 廣州本田雅閣30L轎車(chē)V6發(fā)動(dòng)機(jī)電子燃油噴射(PGM-FI)

系統(tǒng)及其檢修109

311 PGM-FI系統(tǒng)109

312 燃油供給系統(tǒng)及其檢修114

313 進(jìn)氣系統(tǒng)及其檢修122

32 捷達(dá)燃油供給系統(tǒng)和燃油噴射系統(tǒng)的檢修124

321 電子燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與維修124

322 電控部件和功能檢查128

33 通用發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)133

331 通用GM車(chē)輛識(shí)別碼(VIN)133

332 發(fā)動(dòng)機(jī)基本檢查與調(diào)整133

333 發(fā)動(dòng)機(jī)電腦自我診斷系統(tǒng)應(yīng)用137

334 發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)檢測(cè)141

34 奔馳發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)159

341 奔馳發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)概述159

342 奔馳電腦自我診斷系統(tǒng)162

343 奔馳發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)元件檢測(cè)177

344 ME發(fā)動(dòng)機(jī)電腦控制系統(tǒng)元件檢測(cè)187

參考文獻(xiàn)195

采用高速?gòu)?qiáng)力電磁閥通斷高壓電路的方法實(shí)現(xiàn)噴油開(kāi)始時(shí)刻和噴油延續(xù)時(shí)間的控制(即噴油正時(shí)和噴油量的控制)的電控燃油噴射系統(tǒng)。