电子喷射系统在汽油
发动机上的应用
前言
比赛中我学到了许多汽车技能知识，也接触到了许多现代汽车上技术，从中领悟到了很多科技技术。其中就有一项我最为感兴趣的是电子喷射系统。
现代汽车不管是汽油发动机还是柴油发动机都应用了电子喷射系统，此系统以其低排放、低油耗、高功率等优点而获得迅速发展，且随着发展在此系统上开发出新一代的技术。
此次比赛我们接触汽油机比较多，从中也参加了一些围绕汽油发动机出现的一系列故障排除比赛项目，收获颇丰。那我就浅谈下我所了解的汽油发动机电子喷射系统。
发动机管理系统（Engine Management system，简称EMS），采用各种传感器，将发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与各种工况等转换为电子信号，送入控制器ECU。控制器将这些信息与储存信息比较、精确计算后输出控制信号。EMS不仅可以精确控制燃油供给量，以取代传统的化油器，而且可以控制点火提前角和怠速空气流量等，极大地提高了发动机性能。
通过点火和喷油的精确控制，可以降低污染排放50%；如果采用氧传感器和三元催化器，可以降低排放达到90%以上。在怠速调节范围内，由于采用了怠速调节器，怠速转速降低约50到150min，是燃油消耗下降3%到4%。如果采用爆震控制，在满负荷范围内可以提高发动机功率3%到5%。
随着环境越来越恶化，各个国家对排放的要求变高，汽车环保肯定是今后面临的巨大课题与发展方向。所以采用电子喷射系统对于汽车各个方面来说都有明显的提高和帮助。
电子燃油喷射系统的结件和功能
电子燃油喷射系统可以分为传感器、执行器、ECU三大部分。传感器各种工况数据转换为电子信号，送入控制器ECU，执行器将ECU发出的控制指令产生运作并完成指令。
第一节 电子燃油喷射系统控制器ECU
电控单元是电子控制单元(ECU)的简称。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。ECU（Electronic Control Unit）电子控制单元，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。工作电流0.015-0.1A、工作温度在-40到80度。能承受1000Hz以下的振动，因此ECU损坏的概率非常小。存储器ROM中存放的程序是经过精确计算和大量实验取的数据为基础，这个固有程序在发动机工作时，不断地与采集来的各传感器的信号进行比较和计算。把比较和计算的结果控制发动机的点火、空燃比、怠速、废气再循环等多项参数的控制。它还有故障自诊断和保护功能，当系统产生故障时，它还能在RAM中自动记录故障代码并采用保护措施从上述的固有程序中读取替代程序来维持发动机的运转，使汽车能开到修理厂。 正常情况下，RAM也会不停地记录你行驶中的数据，成为ECU的学习程序，为适应你的驾驶习惯提供最佳的控制状态，这个程序也叫自适应程序。但由于是存储于RAM中，就象错误码一样，一但去掉电瓶而失去供电，所有的数据就会丢失。
第二节 电子燃油喷射系统传感器
节气门位置传感器
节气门位置传感器的作用是把节气门的位置或开度转换成电压的信号，传输给电控单元，作为电控单元判定发动机运行工况的依据，实现不同节气门开度下的喷油量控制。节气门位置传感器有线性、开关型及综合型（既有开关又有线性可变电阻）三种。节气门位置传感器装在节气门体上，与节气门联动。节气门位置传感器内部是一种滑动电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点。不同的节气门开度，电位计的电阻值不同，从而将节气门的开度转变为电阻或电压信号输送给微机。微机通过节气门位置传感器可获得表示节气门由全闭到全开的所有开启角度的连续变化的模拟信号，以及节气门开度的变化速率，从而更精确地判定发动机的运行工况，提高控制精度和效果。
进气歧管绝对压力传感器
进气压力传感器检测的是节、气门后方的进气歧管的绝对压力，它根据发动机转速和负荷的大小检测出歧管内绝对压力的变化，然后转换成信号电压送至ECU，ECU依据此信号电压的大小，控制基本喷油量的大小。进气压力传感器种类较多，有压敏电阻式、电容式等。由于压敏电阻式具有响应时间快、检测精度高、尺寸小且安装灵活等优点，因而被广泛用于D型喷射系统中。
爆震传感器
爆震传感器是用来测定发动机抖动度的，当发动机产生爆震时用来调整点火提前角的。一般都是压电陶瓷式的，当发动机有抖动时里面的陶瓷受到挤压产生一个电信号。爆震传感器向ECU提供爆震信号，使得电脑能重新调整点火正时以阻止进一步爆震。爆震传感器通常设计成测量5至15千赫范围的频率。当控制单元接收到这些频率时，电脑重修正点火正时，以阻止继续爆震，爆震传感器通常十分耐用。所以传感器只会因本身失效而损坏。
空气流量传感器
空气流量传感器，也称空气流量计，是电喷发动机的重要传感器之一。它将吸入的空气流量转换成电信号送至电控单元ECU，作为决定喷油的基本信号之一。是测定吸入发动机的空气流量的传感器。电子控制汽油喷射发动机为了在各种运转工况下都能获得最佳浓度的混合气，必须正确地测定每一瞬间吸入发动机的空气量，以此作为ECU计算喷油量的主要依据。如果空气流量传感器或线路出现故障，ECU得不到正确的进气量信号，就不能正常地进行喷油量的控制，将造成混合气过浓或过稀，使发动机运转不正常。电子控制汽油喷射系统的空气流量传感器有多种型式，目前常见的空气流量传感器按其结构型式可分为叶片式、热线式、热膜式、卡门涡旋式等几种。
氧传感器
氧传感器是利用陶瓷敏感元件测量各类加热炉或排气管道中的氧电势，由化学平衡原理计算出对应的氧浓度，达到监测和控制炉内燃烧空然比，保证产品质量及尾气排放达标的测量元件。其基本工作原理是：在一定条件下(高温和铂催化)，利用氧化锆内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。当套管废气一侧的氧浓度低时，在电极之间产生一个高电压(0。6～1V)，这个电压信号被送到ECU放大处理，ECU把高电压信号看作浓混合气，而把低电压信号看作稀混合气。根据氧传感器的电压信号，电脑按照尽可能接近14.7：1的理论最佳空燃比来稀释或加浓混合气。因此氧传感器是电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时其特性才能充分体现，才能输出电压。它在约800°C时，对混合气的变化反应最快，而在低温时这种特性会发生很大变化。
温度传感器
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。温度用传感器有线绕电阻式、热敏电阻式和热偶电阻式三种主要类型。三种类型传感器各有特点，其应用场合也略有区别。线绕电阻式温度传感器的精度高，但响应特性差；热敏电阻式温度传感器灵敏度高，响应特性较好，但线性差，适应温度较低；热偶电阻式温度传感器的精度高，测量温度范围宽，但需要配合放大器和冷端处理一起使用。 已实用化的产品有热敏电阻式温度传感器(通用型-50℃~130℃，精度1.5％，响应时间10ms；高温型600℃~1000℃，精度5％，响应时间10ms)、铁氧体式温度传感器(ON/OFF型，-40℃~120℃，精度2.0％)、金属或半导体膜空气温度传感器(-40℃~150℃，精度2.0％、5％，响应时间20ms)等。
位置和转速传感器
位置和转速传感器主要用于检测曲轴转角、发动机转速、节气门的开度、车速等。目前汽车使用的位置和转速传感器主要有交流发电机式、磁阻式、霍尔效应式、簧片开关式、光学式、半导体磁性晶体管式等，其测量范围0 ~360，精度0.5以下，测弯曲角达0.1。车速传感器种类繁多，有敏感车轮旋转的、也有敏感动力传动轴转动的，还有敏感差速从动轴转动的。当车速高于100km/h时，一般测量方法误差较大，需采用非接触式光电速度传感器，测速范围0.5~250km/h，重复精度0.1%，距离测量误差优于0.3%。
第三节 电子燃油喷射系统执行器
电动燃油泵
多点喷射燃油共给系统是由电动燃油泵从邮箱经燃油滤清器滤清后送往然后分配管，剩余经压力调节器进入回油管，流回邮箱。燃油泵供油压力约为300kpa，电动燃油泵通过蓄电池经燃油续电器供电。燃油续电器由ECU控制。点火开关放在on档时，ECU控制燃油续电器5秒后断电。转到起动位置时，ECU将然后续电器闭合，电动燃油泵立即与转并连续供电。因此，ECU只有在发动机旋转的条件下才会令然后续电器闭合，这样可以杜绝发动机停止工作时还继续喷入燃油造成溢油现象。
燃油压力调节器
系统燃油压力调节器使燃油分配管和喷油器内的压力同燃油喷入时的压力差保持恒定不变。喷油压力是指喷油器喷孔内外的压力差： 喷油压力=燃油压力－进气歧管压力。燃油压力调节器的调节原理：燃油压力＝弹簧压力＋进气歧管压力。 即喷油器的喷油压力等于数值为定值的油压调节器弹簧预紧力。喷油压力为0.25～0.35ＭPa。
喷油器
喷油器主要有轴针型和球阀型。针阀最大升程、喷孔大小、喷油器内外压力差已是定值，因此喷油量仅与针阀开启的持续时间有关。电磁式喷油器可分为低阻喷油器（0.6Ω～3Ω）和高阻喷油器（12Ω～17Ω）。
点火线圈
通常的点火线圈里面有两组线圈，初级线圈和次级线圈。初级线圈一端与车上低压电源（+)联接，另一端与开关装置（断电器）联接。次级线圈一端与初级线圈联接，另一端与高压线输出端联接输出高压电。
碳罐电磁阀
碳罐电磁阀受发动机电脑的控制，也就是说它到底是打开还是关闭是要受发动机电脑(ECU)控制的。当此阀打开时，储藏在碳罐内的燃油蒸汽会被吸到发动机的进气管内，然后进入气缸内燃烧；当此阀关闭时，储藏在碳罐内的燃油蒸汽就进不到发动机的进气管内。
第二章 汽车复合故障检修分析
故障一
PASSAT1.8T发动机复合故障
故障现象： PASSAT1.8T发动机启动马达转速正常，但早上冷车（环境温度 20 ℃）难启动
故障代码： 16500 冷却液温度传感器-G62 不可靠信号
检测数据： 水温 75 ℃ 进气温度 20 ℃ 燃油压力 3.5 bar
采集波形：
1. 分析可能造成上述故障的原因
1）冷却液温度传感器-G62 由于接触松动以及插座腐蚀（由于潮湿）而提供不可信的信号；
2）冷却液温度传感器-G62故障；
3）在发动机控制模块J220上信号输入端故障（控制模块J220故障）。
2. 故障检测步骤
（1）连接V.A.G1551诊断仪，打开点火开关，选择01发动机控制单元，进入02读取故障信息：P16500 冷却液温度传感器-G62 信号不可靠；
（2）连接V.A.G1551诊断仪，选择01发动机控制单元，进入08读测试数据块；输入分组003，在显示区域3中读取冷却液温度值：
1）在发动机运转时，从显示区域3中温度值没有持续升高，且温度信号不时地被中断，则应检查G62传感器或线束；
2）若在显示区域3中的显示温度比实际温度高2~5℃，则是发动机控制单元J220故障；
（3）打开点火开关，用数字万用表直流电压档检测G62插头1#与3#端子的电压，显示值接近于0V；关闭点火开关，用数字万用表电阻档检测G62插头1#与3#端子电阻，若不符合传感器的温度特性曲线，则因更换G62传感器；
（4）打开点火开关，用数字万用表直流电压档检测G62插头1#与3#端以及发动机控制单元J220的53#与67#端子的电压，并且摇动G62传感器插头，若显示值突变，则应检查并清洁插头接触针脚。
故障二
PASSAT1.8T发动机故障代码：16486
1. 分析可能造成上述故障的原因
（1）G70与发动机之间的未计量的空气；
（2）G70电压供应故障；
（3）在G70与发动机控制单元J220之间的信号线断路或对地短路；
（4）G70故障；
（5）在发动机控制模块J220上信号输入端故障（控制模块J220故障）；
（6）保险丝29故障。
2.故障检测步骤
（1）使用G 001 800 A1 发动机泄漏探测喷剂，检查进气系统的泄漏（未被计量的空气），检查时发动机冷却液温度必须至少为85℃；
1）连接V.A.G1551诊断仪，启动发动机，选择01发动机控制单元，进入08读测试数据块；输入分组009：
2）用发动机泄漏探测喷剂系统地喷进气系统的零部件；
3）若发动机转速下降或氧传感器电压改变，则检查进气系统被喷区域的密封性并予以排除；若发动机转速或氧传感器电压不变，则进气系统密封性良好；（2）检查空气流量计G70，检查时保险丝29#正常，冷却液温度至少85℃，关闭所有用电设备（包括空调），带自动变速器的汽车，选挡手柄须在P或N档位；1）连接V.A.G1551诊断仪，启动发动机，选择01发动机控制单元，进入08读测试数据块；输入分组002，在显示区域3检查所吸入的空气量（允许值2.00~4.00g/s），如未达允许值，则检查空气流量计G70的电压；2）拔下空气流量计的三针插头，用数字式万用表检测3#插脚与发动机接地点；启动发动机并怠速运转，检测电压电压（允许值11~15V）；按电路检查检测3#插脚到燃油泵电器（J17）的连接状态；3）若电压正常，则检查信号线和接地线连接状况，连接测试盒V.A.G1598/22于发动机控制单元的接线索上，按电路图检查测试盒与插头之间是否接通；触点1#与插孔13#之间，触点2#与插孔12#之间，连接导线电阻：最大1.5欧，否则检修导线。
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