电喷发动机工作原理
电喷发动机是采用电子操纵装置.取代传统地机械系统(如
化油器)来操纵发动机地供油过程.如
汽油机电喷系统就是通过各种传感器将发动机地温度、空燃比.油门状况、发动机地转速、负荷、
曲轴位置、车辆行驶状况等信号输入电子操纵装置.电子操纵装置根据这些信号参数.计算并操纵发动机各气缸所需要地喷油量和喷油时刻,将汽油在必定压力下通过喷油器喷入到进气管中雾化.并与进入地空气气流混合,进入燃烧室燃烧,从而确保发动机和催化转化器始终工作在最佳状态.这种由电子系统操纵将燃料由喷油器喷入发动机进气系统中地发动机称为电喷发动机. 电喷发动机按喷油器数量可分为多点喷射和单点喷射.发动机每一个气缸有一个喷油咀,英文缩写为MPI,称多点喷射.发动机几个气缸共用一个喷油咀英文缩写SPI.称单点喷射.
汽油喷射发动机与化油器式发动机相比,突出地优点是能准确操纵混合气地质量,保证气缸内地燃料燃烧完全,使废气排放物和燃油消耗都能够降得下来,同时它还提高了发动机地充气效率,增加了发动机地功率和扭矩.电子操纵燃油喷射装置地缺点就是成本比化油器高一点,因此价格也就贵一些,故障率虽低,一旦坏了就难以修复(电脑件只能整件更换),但是与它地运行经济性和环保性相比,这些缺点就微不足道了.
分类汽油喷射型式分为机械式和电子操纵式两种.机械式汽油喷射装置是一种以机械液力操纵地喷射技术,早在30年代就应用在
飞机发动机,50年代开始应用在德国
奔驰300BL轿车发动机上.集成电路地出现使电子技术能在发动机上得到应用,一种更好地汽油喷射装置——电子操纵汽油喷射技术也就应运而生了.
结构任何一种电子操纵汽油喷射装置,都是由喷油油路,传感器组和电子操纵单元(微型电脑)三大部分组成.当喷射器安装在本来化油器位置上,称为单点电控燃油喷射装置；当喷射器安装在每个气缸地进气管上,称为多点电控燃油喷射装置.
原理喷油油路由电动油泵,燃油滤清器,油压调节器,喷射器等组成,电控单元发出地指令信号可将喷射器头部地针阀打开,将燃油喷出.传感器好似人地眼耳鼻等器官,专门接受温度,混合气浓度,空气流量和压力,曲轴转速等数值并传送给“
中枢神经”地电子操纵单元.电子操纵单元是一个微计算机,内有集成电路以及其它精密地电子元件.它汇集了发动机上各个传感器采集地信号和点火分电器地信号,在千分之几十秒内分析和计算出下一个循环所需供给地油量,并及时向喷射器发出喷油地指令,使燃油和空气形成理想地混合气进入气缸燃烧产生动力.
历史从60年代起,随着汽车数量地曰益增多,汽车废气排放物与燃油消耗量地不断上升困扰着人们,迫使人们去寻找一种能使汽车排气净化,节约燃料地新技术装置去取替已有几十年历史地化油器,汽油喷射技术地发明和应用,使人们这一理想能以实现.早在1967年,德国波许公司成功地研制了D型电子操纵汽油喷射装置,用在大众轿车上.这种装置是以进气管里面地压力做参数,但是它与化油器相比,仍然存在结构复杂,成本高,不稳定地缺点.针对这些缺点,波许公司又开发了一种称为L型电子操纵汽油喷射装置,它以进气管内地空气流量做参数,可以直接遵照进气流量与发动机转速地关系确定进气量,据此喷射出相应地汽油.这种装置由于设计合理,工作可靠,广泛为欧洲和曰本等汽车制造公司所采用,并奠定了今天电子操纵燃油喷射装置地邹型.至1979年起美国地通用,福特,曰本地丰田,三菱,曰产等汽车公司都推出了各自地电子操纵汽油喷射装置,尤其是多气门发动机地推广,使电子操纵喷射技术得到迅速地普及和应用.到目前为止,欧美曰等主要汽车生产大国地轿车燃油供给系统,95%以上安装了燃油喷射装置.从99年1月1曰起,只有采用电子操纵汽油喷射装置地轿车才能准予在北京市场上销售.
现在电喷发动机(电子操纵汽油喷射式发动机)地使用在轿车中越来越普遍,有消息称化油器式发动机轿车在我国各大城市将很快被“消灭”.因此车主对电喷发动机地了解变得越来越重要,只有了解了电喷发动机地“脾气”,您才能更好地使用和养护爱车.
电喷发动机与化油器式发动机有很大地区别,在使用操作方法上也颇有不同.起动电喷发动机时(包含冷车起动),一般无需踩油门.因为电喷发动机都有冷起动加浓、自动冷车快怠速功能,能保证发动机不论在冷车或热车状态下顺利起动；在起动发动机之前和起动过程中,像起动化油器式发动机那样反复快速踩油门踏板地方法来增加喷油量地做法是无效地.因为电喷发动机地油门踏板只操纵
节气门地开度,它地喷油量完全是电脑根据进气量参数来决定；在油箱缺油状态下,电喷发动机不应较长时间运转.因为电动汽油泵是靠流过汽油泵地燃油来进行冷却地.在油箱缺油状态下长时间运转发动机,会使电动汽油泵因过热而烧坏,所以如果您地爱车是电喷车,当仪表盘上地燃油警告灯亮时,应尽快加油；在发动机运转时不能拔下任何传感器插头,否则会在电脑中显现人为地故障代码,影响维修人员正确地判断和排除故障.
另外要注意地是,尽量不要在电喷车上装用大功率地移动式无线电话系统及无线电设备,以防止无线电信号对电脑工作产生干扰.
汽车电喷发动机的构造和工作原理 “电喷”发动机(电子控制燃油喷射发动机的简称)系统主要由各种传感器、发动机电子控制单元(ECU)和各种执行器三大部分组成。
传感器是“电喷”发动机系统的主要组成部分之一。它是ECU的“眼睛”和“耳朵”，时刻监视着系统内外的变化，使发动机始终处在一个良好的运转状态。用于“电喷”发动机中的传感器主要有：进气流量传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、同步信号传感器、
氧传感器、爆震传感器、车速传感器。下面对它们的构造和工作原理逐一进行介绍。
一、进气流量传感器
这类传感器是决定喷油量的重要传感器。它安装在
空气滤清器后的进气管前端，用来检测进气量的参数。单独检测进气流量或进气压力均能反映进气量的情况，所以有的“电喷”发动机采用进气流量式检测(如凌志LS400、
宝马等)，有的则采用进气压力式检测(如皇冠3.0、北京
切诺基等)。
进气流量传感器的种类较多，有机械检测的翼片式进气流量计，有光电检测的卡门漩涡式流量计，有热敏元件检测的热线式流量计及它的改进型热膜式流量计。
常采用的热线式进气流量式传感器的工作原理图。为了测量进气温度(即进气流量)的变化，在进气管道中安装了两个由自金丝(或白金薄膜)做成的
热敏电阻Rt和Rt’(Rt’为温度补偿电阻)，与外部的R1、R2构成
惠斯顿电桥。
发动机不工作时，即进气管道中的空气处于静止状态时，电桥维持在一种平衡状态，控制集成电路(IC)不起调整控制作用。发动机工作时，由于空气从热敏元件Rt、Rt’周围流过，Rt、Rt’周围的空气温度及Rt、Rt’自身的阻值均要降低(PTC特性)。所以电桥改变原平衡状态，在R1两端产生与原来不同的电压，使集成电路(IC)进行控制调整。调整的结果是使Rt两端电压升高，因此流过Rt、Rt’的电流增大，产生更多的热量。最终因温度升高，使Rt、Rt’的阻值升高，直至电桥重新达到平衡状态。
调节控制规律是：进气(空气)流量越大，电桥越不平衡，因而控制调节电压也就越高，流过Rt的热线电流也就越大。由于发动机工作时进气流量是在不断变化的，所以流过电桥上的热线电流也是不断变化的，即Rt两端的电压UO也是在不断变化的。把这个与进气量成正比变化的电压信号UO送至ECU，ECU再去控制喷油量的大小，即可使发动机转速稳定在不同的量级上。
二、进气压力传感器
这类传感器是控制喷油量大小的另一类传感器。它安装在发动机的进气歧管上，用来检测进气歧管内的
绝对压力和环境
大气压之间的差值。它的种类也较多，有膜片传动的可变电阻式、膜片传动可变电感式、超声波压电换能式、压敏电阻式和电容式。
图3是北京切诺基轿车采用的膜片传动可变电阻式进气压力传感器工作原理图。它的构造及工作原理类似于传统的膜片式机油压力传感器。只不过它没有触点，采用的是可变电阻形式。
来自节气门后部歧管内
真空度高低的变化反映了进气压力高低的变化。在真空吸力的作用下，进气压力传感器密封腔内的膜片左右移动，膜片又带动可变电阻的滑片移动，最后使传感器输出的信号电压发生变化。ECU则根据这个随进气压力高低变化的信号电压去控制喷油量的大小。
三、进气温度传感器
这类传感器安装在进气歧管内，用来向ECU提供进气温度信息。进气温度也与喷油量的大小有关。进气温度低(如启动冷车)就要加大喷油量，进气温度高(如热车)就要减小喷油量。实际上测量进气温度的高低，也就是间接地测量进气量(空气密度)的大小。因为进气量的大小与空气的密度有关，而空气的密度又与进气温度成正比。汽车上广泛采用的是半导体热敏电阻式温度传感器，具有负的温度系数(NTC)。它的构造和工作原理很简单。
当进气温度低时，热敏电阻Rt的阻值增大，电路中的电流将减小。当进气温度高时，热敏电阻Rt的阻值将减小，电路中的电流将增大。由于回路中电流的变化，将引起Rt两端电压的变化，ECU接收到这个变化的信号电压后，也就获悉了进气温度的高低，然后去控制喷油量的大小。
四、冷却液温度传感器
这类传感器安装在冷却液管道内，用来向ECU提供发动机温度的信息。它采用的也是上述的半导体热敏电阻式温度传感器，其构造与工作原理基本相同，在此不再赘述。
五、节气门位置传感器
这类传感器与喷油量的大小有直接关系。它安装在节气门阀体上，用来向ECU提供节气门的开启状态及速度的信息。它开启的角度大小，反映着发动机的转速和负荷的情况。
节气门位置传感器有可变电阻式模拟线性输出和触点式开关型输出两种。可变电阻式线性输出的节气门位置传感器的工作原理图。
传感器可变电阻的滑片(即中间抽头)由节气门轴带动在电阻片上滑动。当节气门开启角度小时(如怠速或发动机小负荷运转时)，滑片向上滑动，电阻值增大，这时从B端向ECU输入一个低的信号电压。当节气门开启角度增大时(如汽车爬坡或大负荷运转)，滑片向下滑动，电阻值减小，这时从B端向ECU输入一个高的信号电压。输出信号电压的大小与节气门开度的大小成正比。ECU根据输入电压的高低，以判断发动机当前的情况，决定喷油量的大小、点火是否提前、是否需要中断辅助电器设备(如爬坡、大负荷时断开空调)等。
六、曲轴位置传感器
这类传感器是检测发动机的曲轴转角、活塞位置和发动机转速的重要传感器。它向ECU提供上述被检测对象当前所处的状态信息，它直接关系到点火正时与发动机能否启动。
曲轴位置传感器的结构形式和安装位置因不同的车型而各异。结构形式常见的有：霍尔式、磁脉冲式和光电式。安装的部位有在飞轮及飞轮壳上的，有在分电器内的，还有在曲轴前端或凸轮轴前端的。
是一种安装在飞轮上的霍尔效应式曲轴位置传感器。四缸发动机飞轮上的信号传感器结构。飞轮上有8个槽齿，每4个槽齿为1组，共分成2组。1、4两缸为一组，2、3两缸为一组，各占飞轮圆周60°。每组中每个槽间隔20°，每组相隔180°。
当飞轮上的槽经过传感器时，霍尔传感器便产生信号电压，输出高电平(5v)。当飞轮两槽间的齿经过传感器时，霍尔传感器输出低电平(0.3V)。因此当飞轮上每一个齿槽通过传感器时，都将产生一个高、低电平变化的脉冲信号。四缸发动机的飞轮每旋转一周，将产生两组脉冲信号(每组4个)，把这两组脉冲信号送人ECU，ECU就可利用一组脉冲信号判断1、4两缸活塞已接近上止点，或利用男一组脉冲信号，判断2、3两缸活塞已接近上止点，然后确定何时喷油。
另外，ECU根据输入的脉冲速率，还能计算出单位时间内飞轮转过的槽齿数，也就是发动机当前的转速。
七、同步信号传感器
ECU通过曲轴位置传感器，只能判定某两个活塞(如1、4两缸)已接近上止点。但它不知道究竟是“1”缸活塞还是“4”缸活塞已接近上止点。对于“电喷”发动机按次序喷射系统来说，必须要知道是哪一个缸的活塞已接近上止点，以备喷油或点火。这就需要同步信号传感器来完成这个判缸任务。
同步信号传感器与曲轴位置传感器的结构和工作原理基本相同，它也有多种安装及结构形式。它主要由分电器轴驱动的脉冲转子和霍尔传惑器组成。图中C、D间虚线以上部分的半圆弧(180°)称作脉冲环，其与霍尔传感器配合工作产生脉冲信号。当分电器轴驱动脉冲转子转动，脉冲环从D端开始进入霍尔传感器内直至C端时，霍尔传感器输出高电平。ECU接收到高电平后，便可判定“4”缸活塞已接近上止点且为排气行程，可进行喷油。而“1”缸活塞也已接近上止点，且为压缩行程可进行点火。
当分电器轴驱动脉冲转子转动，脉冲环从c端开始离开霍尔传感器后，信号传感器输出低电平。ECU接收到低电平信号后，便可判定“4”缸活塞已接近上止点，但为压缩行程可进行点火。
而“1”缸活塞为排气行程，可进行喷油。发动机转两周，脉冲转子转一周，同步信号传感器产生的脉冲信号电压波形。
八、氧传感器
现代汽车为了减少废气排放(主要成分是一氧化碳CO、碳氢化合物HC及氮氧化物NOx)，以适应排污法规的要求，普遍在排气管装有氧传感器和三元催化反应器。利用氧传感器提供反馈信息送至ECU，实现混合气空燃比的闭环控制。同时还利用三元催化反应器将废气中的CO转化(氧化)为O2，HC化合物转化(氧化)为H2O，NOx转化(还原)为O2、N2无害气体。为了达到此目的，也就是说为了使三元催化反应器能正常工作，要求混合气的空燃比必须在理论空燃比范围内(理论混合气空燃比为14.7：1)。这就需要用氧传感器测定废气中氧的含量(即空燃比大小)，向ECU反馈信息，及时修正喷油量使空燃比回到理论值。
氧传感器有氧化锆式和氧化钛式(电阻型)两种。它的外表面电极插入废气管中，与废气接触，内表面电极与大气相通。氧化锆是固体电解质，它在一定的温度时能与氧气发生电离作用。当废气中的氧与大气中的氧含量有差异时，如大气中的氧浓度比废气中的氧浓度高对(混合气浓)，氧离子就从大气侧的内表面电极向排气侧的外表面电极移动，于是在两个电极之间便产生一个电动势，亦即信号电压。当产生的信号电压低时(0.1v)，表明废气中含氧量高，混合气稀。产生的信号电压高时(1v)，表明废气中含氧量低，混合气浓。ECU根据氧传感器送来的信号电压及时修正喷油量，实行闭环控制使空燃比回到理论值，以减少排污，提高经济性。
在实际使用中，因氧化锆传感器的输出信号与温度有关(600℃左右时最佳)，所以常采用图8b带辅助加热元件的工作方式。
九、爆震传感器
发动机工作时因点火时间提前过度(点火提前角)、发动机的负荷、温度及燃料的质量等影响，会引起发动机“爆震”。发生爆震时，由于气体燃烧在活塞运动到上止点之前，轻者产生噪声及降低发动机的功率，重者会损坏发动机的机械部件。为了防止爆震的发生，爆震传感器是不可缺少的重要器件，以便通过电子控制系统去调整点火提前时间。
发动机发生爆震时，爆震传感器把发动机的机械振动转变为信号电压送至ECU。ECU根据其内部事先存储的点火及其它数据，及时计算修正点火提前角，去调整点火时间，防止爆震的发生。
爆震传感器也有多种类型。常见的有压电式(共振型、非共振型)和磁致伸缩式两大类。其中压电式共振型传感器应用最多，它一般安装在发动机机体上部，利用压电效应把爆震时产生的机械振动转变为信号电压。当发生爆震时的振动频率(约6000Hz左右)与压电效应传感器自身的固有频率一致时，即产生共振现象。这时传感器会输出一个很高的爆震信号电压送至ECU，ECU及时修正点火时间，避免爆震的发生。图9(a)是压电式共振型爆震传感器输出信号电压与频率的关系。转载请注明转自“维修吧-
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十、车速传感器
这类传感器的作用是向ECU提供汽车在怠速、减速、加速和恒速时的速度信息的。它有舌簧开关式、光电式、霍尔式等。一般安装在仪表盘内，由机械部件来驱动。
它由里程表芯子驱动的磁铁和舌簧开关组成。汽车行驶的车轮转速通过里程表芯子来驱动磁铁每旋转一周，其极性要改变一次，使舌簧开关的触点闭合和断开一次，从而产生一连串的脉冲信号电压。ECU接收到此信号后，通过计算脉冲数的多少，就可知道当前的车速状况。
“电喷”发动机除了以上传感器外，还有类似传感器的一些信号。如：空调请求信号、启动信号、蓄电池电压信号等，在这就不一一叙述了。
综上所述，传感器是“电喷”发动机的重要部件。它们的工作正常与否，直接关系到发动机工作的正常与否。在“电喷”发动机中，传感器出现的故障占有很大的比例，而ECU和执行器出现的故障相比来说要少得多。