汽车电控燃油喷射系统的功能及检修

燃油的喷射控制包括喷油正时控制、喷油持续时间控制（即喷油量控制）、断油控制和燃油泵控制等内容。

1.喷油正时控制

所谓喷油正时控制，就是对喷油器开始喷油的时刻进行控制。

喷油器的喷油可分为同步喷油和异步喷油两种类型。同步喷油是指根据发动机各缸工作循环在既定的曲轴位置进行喷油，它具有规律性。

（1）同步喷油

1）顺序喷油。在采用顺序喷油的发动机上，ECU根据凸轮轴位置传感器信号（G信号）、曲轴位置传感器信号（Ne信号）和发动机的工作顺序，确定各缸工作位置。当确定某缸活塞运行至排气行程上止点前某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸即开始喷油。

图1-75所示为同步顺序喷油正时图。

2）分组喷油。分组喷油是指喷油正时的控制以各组最先进入做功行程的气缸为基准，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线圈电路，此时该组喷油器即开始喷油。同步分组喷油正时图如图1-76所示。

3）同时喷油。同时喷油是指喷油正时的控制以发动机最先进入做功行程的气缸为基准，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。同时喷油正时图如图1-77所示。

图1-75 同步顺序喷油正时图

图1-76 同步分组喷油正时图

图1-77 同时喷油正时图

（2）异步喷油 异步喷油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。异步喷油与发动机的工作不同步，无规律性，它是一种临时的补偿喷油，主要有起动异步喷油和加速异步喷油。

1）起动异步喷油正时控制。在部分电控燃油喷射系统中，为改善发动机的起动性能，在发动机起动时，除同步喷油外，再增加一次异步喷油。

具有起动异步喷油功能的电控燃油喷射系统，在起动（STA）开关处于接通状态时，ECU接收到第一个凸轮轴位置传感器信号后，再当接收到第一个曲轴位置传感器信号时，即开始进行起动时的异步喷油。

2）加速异步喷油正时控制。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中怠速触点输送的怠速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接收到的怠速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，在同步喷油的基础上再增加异步喷油。

2.喷油持续时间（即喷油量）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佳的混合气浓度，以提高发动机的燃油经济性和降低排放污染。

电控燃油喷射系统对喷油量控制的核心是精确地确定和控制喷油持续时间。根据发动机的运行特点，喷油持续时间控制分为起动时喷射持续时间的控制和起动后喷油持续时间的控制。

（1）起动时喷油持续时间的控制 发动机起动时，由于转速很低且波动很大，无论是进气歧管绝对压力传感器或空气流量计都不能准确地检测出实际的进气量。因此，当发动机起动时，ECU不能用进气量来计算喷油量，而是采用其他的方式。当发动机起动时，ECU根据冷却液温度从预存的冷却液温度-喷油持续时间关系曲线中找出相应的基本喷油持续时间，如图1-78所示。然后根据进气温度和蓄电池电压对基本喷油持续时间进行修正，进而得到起动过程实际的喷油持续时间，作为起动工况的主喷油量。

图1-78 冷却液温度-喷油持续时间关系曲线

（2）起动后喷油持续时间的控制 起动后喷油持续时间的确定如下

喷油持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数＋电压修正值

发动机起动后，ECU首先根据空气流量计和曲轴位置传感器传送来的信号确定基本喷油持续时间，这个基本喷油持续时间是实现既定空燃比的喷油持续时间。ECU在确定基本喷油持续时间的同时，还要根据各种传感器输送来的发动机运行工况信息对基本喷油持续时间进行修正。具体修正如下：

1）起动后暖机过程修正。发动机起动后，转速逐渐升高并趋于稳定，ECU便可转入正常控制喷油量，但由于发动机温度还比较低，仍然存在燃油汽化不良的情况，因此需要继续提供较浓的混合气。这种油量的增加，由ECU根据发动机温度进行喷油持续时间暖机修正，如图1-79所示。

图1-79 暖机时燃油增量修正系数的变化

2）怠速稳定性修正。在采用D-Jetronic系统的汽油机中，决定基本喷油持续时间的进气歧管压力在怠速工况时相对于发动机的转速有一个滞后，节气门后进气歧管的体积越大，怠速转速越低，滞后时间越长，导致怠速转速周期性地波动。为了提高发动机怠速运转的稳定性，ECU根据进气歧管压力和发动机转速的变化采取与转矩变化相反的反向修正，以提高发动机的怠速稳定性。

3）大负荷工况的喷油量修正。当发动机在中、小负荷工况下运行时，ECU对混合气浓度调整的原则是在保持一定排放性能的前提下，尽量提供经济成分混合气。但当发动机在大负荷工况下工作时，则要求较浓的混合气以获得最大功率。此时，ECU首先根据节气门位置传感器信号和进气量信号，判断发动机是否处于大负荷工况。若发动机处于大负荷工况，则增加喷油量，大负荷工况下的加浓量为正常喷油量的10％～30％。有些发动机在大负荷工况下的加浓量还与冷却液温度信号有关。

4）加速工况时的喷油量修正。为保证发动机具有良好的加速性能，在加速时需要额外地增加喷油量，以增大发动机的输出功率。对于加速工况，ECU根据一定时间内节气门开度的变化或者空气流量的变化来判断。当ECU确认汽车正处于加速工况，则除了根据空气流量增加同步喷油的喷油量外，还应立即进行异步喷油，以满足加速工况对喷油量的特殊要求。

5）进气温度修正。发动机进气温度影响进气密度，ECU根据进气温度传感器提供的进气温度信号对喷油持续时间进行修正。通常20℃为进气温度信息的标准温度，低于20℃时空气密度大，ECU适当增加喷油持续时间，使混合气不致过稀；当进气温度高于20℃时，空气密度减小，适当减少喷油持续时间，以防混合气偏浓。进气温度修正系数的确定如图1-80所示。

6）电源电压修正。在电控汽油喷射系统中，ECU发出喷油信号，喷油器电磁线圈通电，但喷油器针阀实际的开启时刻（开始喷油）相对于喷油信号有一个动作滞后，使喷油器喷油的实际持续时间比ECU确定出的喷油持续时间短，导致喷油量不足，使实际的空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需要根据蓄电池电压适当延长喷油持续时间，以提高喷油量控制的精度。蓄电池电压低，修正时间长；蓄电池电压高，修正时间短。修正时间与蓄电池电压的关系如图1-81所示。

7）空燃比反馈修正。在装有三元催化转化器的电控汽油机中，用氧传感器对排气中的氧含量进行检测，ECU根据检测结果对空燃比进行修正，将空燃比控制在理论空燃比附近。

3.断油控制

断油控制是指ECU停止向喷油器驱动电路发送喷油信号，喷油器暂停工作。它包括以下两种情况：

（1）减速断油控制 汽车行驶中，驾驶人快收加速踏板使汽车减速时，发动机不再需要供应燃油，为避免混合气过浓、燃油经济性和排放变坏，ECU将切断燃油喷射控制电路，停止喷油。当发动机转速降至预设转速或节气门重新打开时，ECU才使喷油器恢复喷油。

图1-80 进气温度修正系数

图1-81 修正时间与蓄电池电压的关系

（2）超速断油控制 当发动机转速过高时，可能引起发动机损坏，因此当发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU将切断燃油喷射控制电路，停止喷油，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，以保证燃油系统必需的油压。在发动机起动和运转过程中，燃油泵应保持正常工作，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动燃油泵有高、低两个转速档，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、中小负荷工况下工作时，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。

【技能训练】

项目1 电控系统传感器的检测

一、实训目的

1）掌握曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、温度传感器的工作原理。

2）掌握各传感器的检测方法。

二、实训内容

1）温度传感器的检测。

2）曲轴凸轮轴位置传感器的检测。

三、实训器材

工具：数字万用表、国产诊断仪、桑塔纳2000GSi轿车发动机、试灯、量杯、喷油器清洗机、常用工具。

四、实训步骤

1.温度传感器的检测

温度传感器的工作原理大同小异，下面以进气温度传感器为例来说明其检测方法。

进气温度传感器（Intake Air Temperature Sensor，IATS）的功能是检测进气温度，并将温度信号转换为电信号输入发动机ECU。进气温度信号是多种控制功能的修正信号，包括燃油脉宽、点火正时、怠速控制和尾气排放等，若进气温度传感器信号中断，则将导致发动机热起动困难，燃油脉宽增加，尾气排放恶化。

图1-82 进气温度传感器的连接电路

AJR型发动机的进气温度传感器安装在进气管上，其连接电路如图1-82所示。

（1）检测进气温度传感器的电源电压

第一步：关闭点火开关。

第二步：拔下进气温度传感器的2芯插头。

第三步：将万用表置于电压档（20V），将红黑表笔分别插入进气温度传感器ECU侧端子1和端子2之间。

第四步：将点火开关置于ON位置，观察万用表电压读数，标准值为5V。

（2）检测进气温度传感器的信号电压 就车测试在汽车微型计算机控制故障检测诊断试验系统的发动机试验台上进行。测量汽车微型计算机控制故障检测诊断试验系统的发动机试验台上节气门控制组件端子1与端子2之间的信号电压。

红表笔插入端子1，黑表笔插入端子2，起动发动机，观察万用表的电压读数，信号电压标准值为0.1～0.8V。

（3）检测进气温度传感器的电阻值 拔下进气温度传感器的线束插头，拆下进气温度传感器，用吹风机加热进气温度传感器，测量进气温度传感器电阻值的变化。

1）20℃时进气温度传感器的电阻值应为2.2～2.7kΩ。

2）30℃时进气温度传感器的电阻值应为1.4～1.9kΩ。

3）40℃时进气温度传感器的电阻值应为1.1～1.4kΩ。

若超过标准值过多，则需更换进气温度传感器。

（4）数据流测试 读取测量数据流第3组第4项，正常情况下显示正常的进气温度，当显示值为19.5℃不变时，说明线路故障或进气温度传感器故障。

2.曲轴位置传感器的检测(www.xing528.com)

曲轴位置传感器又称为曲轴转角传感器，它是发动机电控系统最主要的传感器，也是控制发动机喷油和点火时刻确认曲轴位置的信号源。曲轴位置传感器检测并输入发动机ECU的信号有活塞上止点及曲轴转角两种，所以它也是测量发动机转速的信号源。

桑塔纳轿车采用的是磁脉冲式曲轴位置传感器，它安装在气缸体左侧，发动机后端靠近飞轮处，传感器的齿圈安装在飞轮与曲轴之间。传感器由传感头和齿圈组成，齿圈采用磁阻较小的铁磁性材料，共有58个凸齿、57个小齿缺和1个大齿缺。大齿缺输出基准信号，对应于1缸或4缸上止点前一定角度。大齿缺所占的弧度相当于2个凸齿和3个小缺齿所占的弧度，因为每个凸齿和小齿缺所占曲轴转角均为3°，所以大齿缺所占的曲轴转角为15°。传感头由永磁性铁心和感应线圈组成。桑塔纳轿车曲轴位置和转速传感器的结构如图1-83所示。

端子1为屏蔽线端子，至发动机总打铁；端子2为转速与转角信号负极，与ECU的63端子连接；端子3为转速与转角信号正极，与ECU的56端子连接，如图1-84所示。

图1-83 桑塔纳轿车曲轴位置和转速传感器的结构

图1-84 曲轴位置和转速传感器的电路图

（1）电阻测试

第一步：关闭点火开关。

第二步：拔下转速传感器的3芯插头。

第三步：用万用表测量3芯插头各端子之间的电阻值。

1）端子1与端子2之间的电阻值为无穷大。

2）端子1与端子3之间的电阻值为无穷大。

3）端子2与端子3之间的电阻值为480～1000Ω。

（2）检测传感器的线束导通性

第一步：关闭点火开关。

第二步：拔下发动机ECU的线束插头。

第三步：拔下发动机传感器的3芯插头。

测量：

1）端子56与端子3之间的电阻值小于1Ω。

2）端子63与端子2之间的电阻值小于1Ω。

3）端子1与搭铁之间的电阻值小于1Ω。

（3）电压测试与波形测试 检查传感器输出信号，用万用表交流电压档或示波器，在发动机转动时，测量电磁感应式发动机曲轴位置传感器的输出电压情况。用电压表测量时，电压应在一定范围内摆动；用示波器检查时，波形应均匀无缺陷。

（4）数据流测试 本项目的数据流测试是使用进口或国产的汽车故障诊断仪，登录发动机ECU直接读取曲轴位置传感器的各项参数，测试条件是发动机在运行中并达到工作温度。数据流的检测方法简便易行，数据直观准确，并能够随时观察到数据的动态变化，是当代汽车电控系统故障检测诊断的重要方法，也是当前汽车维修一线急缺的技术。

1）将诊断仪与发动机ECU进行连接，点击选择“［01］发动机系统”，软件会自动与发动机ECU通报联系。此时，一般需要数秒钟的时间。

2）数据分析。读取测量数据流01组第1项，在怠速时，应显示发动机转速为800r/min，随着节气门开度的增加，发动机转速也相应增加。当发动机曲轴位置传感器出现问题时，发动机不能起动。

3.凸轮轴位置传感器的检测

桑塔纳2000GSi轿车凸轮轴位置传感器的结构和电路如图1-85所示。

图1-85 桑塔纳2000GSi轿车凸轮轴位置传感器的结构和电路

a）结构 b）电路图

凸轮轴位置传感器G40插接器插头有3个引线端子，端子1为传感器电源正极端子，与发动机ECU的端子62连接，端子2为传感器信号输出端子，与发动机ECU的端子76连接，端子3为传感器电源负极端子，与ECU的端子67连接。

当凸轮轴位置传感器出现故障而导致信号中断时，发动机会继续运转，也能再次起动。但喷油不是在进气门打开时完成，而是在进气门关闭之间完成（即喷油时间增加），由此对混合气品质产生的影响很小，不会影响发动机的总体性能。与此同时，由于ECU不能判别即将到达压缩上止点的是哪一缸，因此爆燃调节将停止。为了防止发动机产生爆燃，ECU将自动减小点火提前角。

当凸轮轴位置传感器信号中断时，ECU能够检测到故障信息，用诊断仪可以读取传感器故障的有关信息。例如故障4显示凸轮轴位置传感器有故障，可用万用表检测传感器的电源电压和导线电阻值进行判断。

（1）检测传感器电源电压 断开点火开关，拔下凸轮轴位置传感器插接器上的线束插头，将万用表的红、黑表笔分别连接插头端子1和端子3，接通点火开关，测得电压标准值应当高于4.5V。如果电压为0V，则说明线束断路、短路或ECU有故障，此时断开点火开关，继续检查导线是否断路或短路。

（2）检测线束导线有无断路故障 在断开点火开关的情况下拔下ECU线束插头，将万用表转到电阻档，两表笔分别连接传感器插头端子1与ECU插头端子62、传感器插头端子2与ECU插头端子76、传感器插头端子3与ECU插头端子67，测得各导线的电阻值应不大于1.5Ω。如果电阻值过大或为无穷大，则说明线束与端子接触不良或导线断路，应予以修理或更换线束。

（3）检测线束有无断路故障 在断开点火开关的情况下拔下ECU线束插头，万用表仍转到电阻档，一根表笔连接传感器插头端子1（或ECU插头62），另一根表笔分别连接传感器插头端子2和端子3（或连接ECU插头端子76和端子67），测得电阻值应为无穷大。如果电阻值不是无穷大，则说明线束导线短路，应予以更换。

（4）根据检测结果，判断故障部位 如果线束导线无短路或断路故障且传感器电源电压高于4.5V，则说明凸轮轴位置传感器故障，应予以修理或更换传感器。若线束导线无短路或断路故障但传感器电压为0V，则说明ECU故障，需要更换ECU。

【习题1.4】

一、填空题

1.电控燃油喷射系统的功能是对____、____、____及燃油泵进行控制。

2.燃油停供控制主要包括____和____。

3.曲轴位置传感器可分为____、____和光敏式三种类型。

4.发动机起动后，在达到正常工作温度之前，ECU根据____信号对喷油持续时间进行修正。

5.发动机转速超过安全转速时，喷油器停止喷油，以防止____。

6.发动机冷却液温度越低，燃油越不容易雾化，喷油脉宽就应该____。

7.大负荷工况喷油量修正中，ECU根据____或____以及____输送的全负荷信号或____判断发动机负荷状况，大负荷工况时适当喷油持续时间。

8.发动机ECU利用曲轴位置传感器信号控制____、____、____、____和____。

9.在L型电控燃油喷射系统中，ECU根据____和____确定基本喷油脉宽。

10.在电控燃油喷射系统中，蓄电池电压越低，滞后时间越____，ECU适当____喷油持续时间。

二、判断题

1.在电喷发动机的任何工况下均采用的是闭环控制。（ ）

2.同时喷油喷油正时的控制是以发动机最先进入做功行程的气缸为基准。（ ）

3.在发动机起动时，除同步喷油外，再增加一次异步喷油。（ ）

4.喷油量控制是电控燃油喷射系统最主要的控制功能。（ ）

5.发动机起动时喷油量的控制和发动机起动后喷油量的控制的控制模式完全相同。（ ）

6.发动机起动后的各工况下，ECU只确定基本喷油持续时间，不需要对其进行修正。（ ）

7.同时喷油不需要气缸判别信号，而且喷油驱动电路通过性好。（ ）

8.分组喷油方式中，发动机每一个工作循环各喷油器均喷射一次。（ ）

9.顺序喷油按发动机各缸的工作顺序喷油。（ ）

10.在对进气温度进行修正的过程中，当进气温度高于20℃时，空气密度减小，适当延长喷油持续时间，以防止混合气偏稀。（ ）

11.负温度系数进气温度传感器中的热敏电阻随着进气温度的升高而增大。（ ）

12.曲轴位置传感器可提供车速、曲轴转角位置及气缸行程位置信号，以此确定发动机的基本喷油时刻及点火时刻。（ ）

【案例分析】

1.一辆高尔夫轿车行驶中发动机突然熄火，不能再起动

故障现象：一辆大众汽车公司生产高尔夫轿车，装用博世M型SPI系统，已行驶2万km，在行驶过程中发动机突然熄火，然后就不能再起动了。

诊断与排除：该车发动机装用博世M型SPI系统。拆下空气滤清器，起动发动机，确认喷油器确实动作，但没有喷射燃油。

首先，拔下中央高压线，试火有高压火花，说明电控系统没有问题，故障产生在燃油系统。

再起动电动机拖着摇柄旋转时，燃油分配管并不扩张。掀开燃油箱加油口盖把耳朵伏在上面凝神静听，旋转摇柄时可以听到燃油泵动作声。可能是燃油分配管堵塞，或者是燃油压力调节器的回油管处于开放状态等。检测油压，燃油压力表指针指示读数为零。

从燃油箱内把燃油泵拆出来，发现燃油泵的出口分配管折断了。因此，在起动发动机时燃油泵的动作声清晰可辨，而燃油压力表显示的燃油压力值却为零。原因就是泵油和回油在燃油箱内部完成循环。这种燃油泵是两级泵，其结构如图1-86所示。

2.一辆捷达GX型轿车发动机在行驶中熄火后不能再起动

故障现象：一辆德国大众公司生产的捷达GX型轿车发动机在行驶中熄火后不能再起动。

图1-86 两级燃油泵的结构

诊断与排除：根据上述故障，首先检查点火系统，按照一般车型试验中央高压线有火花，说明点火系统正常。因为点火火花良好，所以一定是燃油系统不良。在转动摇柄时没有喷油器喷油时所产生的“吱、吱”声，因此基本可以断定是油压不足。但可以确认此时燃油泵是工作的。高尔夫和奥迪系列轿车在燃油箱中都设置了辅助油泵，但辅助油泵此时没有动作声。

如果主油泵工作正常，则即使辅助油泵不良（只有主油泵工作），但若燃油箱中燃油较满的话（2/3以上），那么泵油量和泵油压力也可以满足发动机起动的需要。

把燃油箱加满燃油，一旦转动摇柄，燃油压力表即指示压力为0.5MPa，发动机也立即起动了，由此可以判断辅助油泵不良。

把辅助油泵从燃油箱里拆出来，把剩下的燃油放到另外的容器中，然后换上新的辅助油泵。作业完成后转动摇柄，发动机即顺利起动，而且加速良好。