任务工单14喷油脉宽的检测模板.docx

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任务工单14喷油脉宽的检测模板

任务工单1.4

任务名称：

喷油脉宽的检测

班级

日期

组长

组员

目的：

1、掌握用示波器检测喷油脉宽的方法

2、掌握用解码器读取喷油时间

3、掌握喷油器的结构、工作原理

4、了解影响喷射燃油量的因素

实验内容：

1、检测喷油器的阻值

2、用示波器读取喷油脉宽

（1）找出喷油器的控制线

（2）将示波器的测量端连接控制线，搭铁线连接发动机机体

3、有解码器读取喷油脉宽

4、清洗喷油器

组长对组员评价：

老师对小组评价：

相关的理论知识

一、EFI系统的工作原理

（一）Ｄ型ＥＦＩ系统

1、燃油压力的建立与燃油喷射方式

油箱内的燃油被燃油泵吸出并加压至350KPa左右,经燃油滤清器滤去杂质后,被送至发动机上方的燃油分配油管.分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通.喷油器是一种电磁阀,由ECU控制.通电时电磁阀开启,压力燃油以雾状喷入进气歧管内,与空气混和,在进气行程中被吸进气缸.分配油管的未端装有燃油压力调节器,用来调整分配油管中汽油的压力,使油压保持某一定值（约250-300KPa）.多余的燃油从燃油压力调节器上的回油口经回油管返回油箱。

2、进气量的控制与测量

进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。

节气门开度不同，进气量也不同，同时进气歧管内的真空度也不同。

在同一转速下，进气歧管真空度与进气量有一定关系。

进气压力传感器可将进气歧管内真空度的变化转变成电信号的变化，并传送给ECU，ECU根据进气歧管真空度的大小计算出发动机进气量。

3、喷油量与喷油时刻的确定

喷油量由ECU控制。

ECU根据进气压力传感器测量得的信号计算出进气量，再根据分电器中的曲轴位置传感器测得信号计算出发动机转速，根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量；ECU控制各缸喷油器在每次进气行程开始之前喷油一次，并通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。

喷油持续时间愈长，喷油量就愈大。

一般每次喷油的持续时间2-10ms。

各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由ECU根据曲轴位置传感器测得的1缸上止点的位置来控制。

由于这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发动机一个工作循环中只喷油一次，故属于间歇喷射方式。

4、不同工况下的控制模式

电控燃油喷射系统能根据各个传感器测得的发动机各种运转参数，判断发动机所处的工况，选择不同模式的程序控制发动机的运转，实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制怠速断油、自动怠速控制等功能。

D型ＥＦＩ系统具有结构简单、工作可靠等优点，但由于采用压力作为控制喷油量的主要因素，因此，存在这样的缺点：

在汽车突然制动或下坡行驶中节气门关闭时，加速反应效果不良；当大气状况较大变化时，会影响控制精度。

现代汽车使用的D型ＥＦＩ系统都是经过改进了的，即采用运算速度快、内存容量大的ECU，大大提高了控制精度，控制的功能也更加完善。

这种系统通常用于中档车型上，如丰田HIACE小客车、丰田CROWN轿车等。

（二）L型ＥＦＩ系统

L型ＥＦＩ系统是在D型ＥＦＩ系统的基础上，经改进而形成的。

它是目前汽车上应用最广泛的燃油喷射系统。

L型ＥＦＩ系统的构造和工作原理与D型ＥＦＩ系统基本相同，但它以空气流量计代替D型ＥＦＩ系统中的进气压力传感器，可直接测量发动机进气量，提高了控制精度。

（三）Mono系统

该系统是一种低压中央喷射系统，是单点喷射系统。

在原来安装化油器的部位仅用一只电磁喷油器进行集中喷射，与化油器相比，能迅速地输送燃油通过节气门，在节气门上方没有或极少发生燃油附着管壁现象，因而消除了由此而引起的混合与燃烧的延迟，缩短了供油和空燃比信息反馈之间的时间间隔，提高了控制精度，改善了排放。

二、燃油喷射控制

（一）喷油正时控制

电控汽油喷射系统的控制功能包括喷油正时控制、喷油量控制、燃油停供控制和燃油泵控制。

对于多点间歇喷射发动机，喷油正时分为同步喷油和异步喷油。

同步是指发动机各缸工作循环，在既定的曲轴转角进行喷油，同步喷油有规律性。

异步喷油与发动机的工作不同步，无规律性，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。

1．同步喷油正时控制

（1）同时喷射

原理：

各缸喷油器都由ECU控制，同时喷油和停油。

喷油正时控制是以发动机最先进入作功行程的缸为基准，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开始喷油。

同时喷射控制电路图

同时喷射特点，如下图所示每个工作循环同时喷油2次，各缸喷油时间不可能最佳，混合气质量不一致，电路结构与软件较简单，早期多采用

同时喷射正时图

（2）分组喷射

原理：

把所有喷油器分成2～4组，由ECU分组控制喷油器。

以各组最先进入作功的缸为基准，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，开始喷油。

分组喷射控制电路图

特点：

每个工作循环各组均喷射1次（或2次）

分组喷射正时图

（3）顺序喷射

原理：

喷油器驱动回路数与气缸数目相等。

ECU根据凸轮轴位置传感器（G信号）、曲轴位置传感器（Ne信号）和发动机的作功顺序，确定各缸工作位置。

当确定各缸活塞运行至排气行程上止点某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸开始喷油。

顺序喷射控制电路图

顺序喷射特点：

能够设立最佳喷油时间，对混合气形成有利；喷油正时在排气上止点前60-70°；控制软件复杂。

顺序喷射正时图

（二）喷油量控制

1．起动喷油控制

在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于STA（起动）档时，ECU根据冷却液传感器信号（THW信号），由内存的水温——喷油时间图，确定基本喷油时间，根据进气温度传感器（THA信号）对喷油时间作修正（延长或缩短）。

然后在根据蓄电池电压适当延长喷油时间，以实现喷油量的进一步的修正，即电压修正。

2．起动后喷油量控制

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

（1）基本喷油时间：

D型EFI系统的基本喷油时间是根据发动机转速信号和进气管绝对压力信号确定。

L型EFI系统的基本喷油时间是由发动机转速信号和空气流量计信号确定。

（2）起动后各工况下喷油量的修正：

①起动后加浓修正:

根据冷却液温度确定喷油时间的初始修正值；

②暖机加浓修正:

在达到正常温度之前，根据冷却液温度信号进行喷油时间修正；

③进气温度修正:

根据进气温度传感器提供的进气温度信号（THA信号），对喷油时间进行修正；低于20℃是空气密度大，ECU适当的增加喷油时间，高于20℃的适当的减少喷油时间。

④大负荷加浓:

根据PIM信号和Vs信号以及节气门位置传感器输送的全负荷信号（PSW信号）或VTA信号判断发动机负荷状况，大负荷时适当增加喷油时间。

⑤过渡工况空燃比控制:

主要根据PIM信号或Vs信号、Ne信号、SPD信号、VTA信号、NSW信号判断过渡工况，对喷油时间进行修正。

⑥怠速稳定性修正:

ECU根据PIM信号和Ne信号对喷油量进行修正，随着进气管绝对压力增大或怠速降低，适当增加喷油时间；反之，减少喷油时间。

3．断油控制

-减速断油控制——当汽车减速时，ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低碳氢化合物及一氧化碳的排放量。

-超速行驶断油——加速时，发动机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．异步喷油量控制

发动机起动和加速时的异步喷油量是固定，各缸喷油器以一个固定的喷油持续时间，同时向各缸增加一次喷油。

二、执行器---喷油器

1、构造：

按喷油口的结构不同，喷油器可分为轴针式和孔式两种。

如图所示：

a）孔式喷油器　b）轴针式喷油器

　　喷油器主要由滤网、线束连接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成，针阀与衔铁制成一体。

轴针式喷油器的针阀下部有轴针伸入喷口。

2）工作原理

喷油器不喷油时，回位弹簧通过衔铁使针阀紧压在阀座上，防止滴油。

当电磁线圈通电时，产生电磁吸力，将衔铁吸起并带动针阀离开阀座，同时回位弹簧被压缩，燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出。

当电磁线圈断电时，电磁吸力消失。

口位弹簧迅速使针阀关闭，喷油器停止喷油

2．喷油器的驱动方式

喷油器的驱动方式可分为：

1）电流驱动方式2）电压驱动方式

a）电流驱动　　b）电压驱动（低阻）　C）电压驱动（高阻）

低阻值0.6～3Ω高阻值12～17Ω

•喷油器的控制方式有四种基本类型：

饱和开关型

峰值保持型

脉冲宽度调制型

PNP型

饱和开关型（PFI/SFI）喷油器

波形分析

•饱和开关型喷油器主要在多点燃油喷射系统中使用，在节气门体燃油喷射（TBI）系统上应用不多。

•当发动机电控单元接地电路接通时，喷油器开始喷油，当发动机ECU断开控制电路时，电磁场会发生突变，这个线圈突变的电磁场产生了峰值。

•汽车示波器可以用数字的方式在显示屏上与波形一起显示喷油持续时间。

•按照波形测试设备操作使用说明书的要求连接好波形测试设备。

•起动发动机，以2500r/min的转速保持油门2min～3min，直至发动机完全热机。

•同时使燃油反馈控制系统进入闭环控制状态（可以通过观察波形测试设备上氧传感器的信号确定这一点）。

•关掉空调和所有附属电器设备。

•将换档操纵手柄置于停车档或空档。

•缓慢加速并观察在加速时喷油器的喷油持续时间的相应增加状况。

•饱和开关型（PFI/SFI）喷油器波形及分析如图示

•从进气管中加入丙烷，使混合气变浓，如果系统工作正常，喷油器喷油持续时间将缩短

•这是由于排气管中的氧传感器此时输出高的电压信号给发动机ECU，试图对浓的混合气进行修正的结果

饱和开关型（PFI/SFI）喷油器波形及分析

•人为造成真空泄漏，使混合气变稀，如果系统工作正常，喷油器喷油持续时间将延长

•这是由于排气管中的氧传感器此时输出低的电压信号给发动机ECU，试图对稀的混合气进行修正的结果

•将发动机转速提高至2500r/min，并保持稳定。

在许多燃油喷射系统中，当该系统控制混合气时，喷油器的喷油持续时间能被调节（改变）得从稍长至稍短。

•通常喷油器喷油持续时间在正常全浓（高氧传感器电压）至全稀（低的氧传感器电压）范围内在0.25ms至0.5ms的范围内变化。

•加入丙烷或人为造成真空泄漏，然后观察喷油器喷油持续时间的变化时，如果发现喷油持续时间不发生变化，则氧传感器可能损坏。

•因为如果氧传感器或发动机ECU不能察觉混合气浓度的变化，那么喷油器的喷油持续时间就不能改变。

所以，在检查喷油器喷油持续时间之前，应先确认氧传感器是否正常。

•当燃油反馈控制系统工作正常时，喷油器喷油持续时间会随着驾驶条件和氧传感器输出的信号的变化而变化（增加或减少）。

•通常喷油器的喷油持续时间大约在怠速时lms～6ms到冷起动或节气门全开时大约6ms～35ms之间变化。

•匝数较少的喷油器线圈通常产生较短的关断峰值电压，甚至不出现尖峰。

•关断尖峰随不同汽车制造商和发动机系列而不同，正常的范围大约是从30V～100V，有些喷油器的峰值被钳位二极管限制在大约30V～60V。

•如果所测波形有异常，则应更换喷油器。

峰值保持（电流控制型，TBI）喷油器波形分析

•峰值保持型喷油器主要应用在节气门体（TBI）燃油喷射系统

•但有少数几种多点喷射（MFI）系统，像通用的2.3LQUAD-4发动机系列、土星1.9L和五十铃1.6L发动机亦采用峰值保持型喷油器。

•安装在发动机ECU中的峰值保持喷油驱动器被设计成允许大约4A的电流供给喷油器线圈，然后减少电流至约1A以下。

•峰值保持型喷油器波形测试方法同饱和开关型（PFI/SFI）喷油器的波形测试方法。

峰值保持驱动器的得名是因为电控单元用4A的电流打开喷油器针阀，而后只用lA的电流使它保持在开启的状态。

•下图所示为峰值保持型喷油器的正确波形及分析说明

•通常，一个电磁阀线圈拉动机械元件做初始运动比保持该元件在固定位置需要4倍以上的电流

•从左至右，波形轨迹从蓄电池电压开始，这表示喷油驱动器关闭，当发动机ECU打开喷油驱动器时，它对整个电路提供接地。

•发动机ECU继续将电路接地（保持波形轨迹在0V）直到其检测到流过喷油器的电流达到4A时，发动机ECU将电流切换到1A（靠限流电阻开关实现），这个电流减少引起喷油器中的磁场突变，产生类似点火线圈的电压峰值，剩下的喷油驱动器喷射的时间由电控单元继续保持工作，然后它通过完全断开接地电路，而关闭喷油驱动器，这就在波形右侧产生了第2个峰值。

•当发动机ECU接地电路打开时，喷油器开始喷油（波形左侧），当发动机ECU接地电路完全断开时（断开时峰值最高在右侧）喷油器结束喷油，这时读取喷油器的喷射时间，可以计算发动机ECU从打开到关闭波形的格数来确定喷油持续时间。

•汽车波形测试设备一般可以将喷油器喷油持续时间的数字显示在显示屏上。

•也可以在用手工加入丙烷的方法使混合气更浓，或者在造成真空泄漏使它变稀的同时，观察相应喷油持续时间的变化。

•波形的峰值部分通常不改变它的喷油持续时间，这是因为流入喷油器的电流和打开针阀的时间是保持不变的

•波形的保持部分是发动机ECU增加或减少开启时间的部分，峰值保持型喷油器可能引起下列波形结果：

•加速时，将看到第2个峰尖向右移动，第1个峰尖保持不动；如果发动机在极浓的混合气下运转，能看到2个峰尖顶部靠得很近（下图），这表明发动机ECU试图靠尽可能缩短喷油器喷油持续时间来使混合气变得更稀。

发动机在极浓的混合气下运转时的喷油器波形

•在有些双节气门体燃油喷射系统中，在波形的峰值之间出现许多特殊的振幅式杂波，可能表示发动机ECU中的喷油驱动器有故障故障。

脉冲宽度调制型喷油器波形分析

•脉冲宽度调制型喷油器用在一些欧洲车型和早期亚洲汽车的多点燃油喷射系统中。

•脉冲宽度调制型喷油驱动器（安装在发动机ECU内）被设计成允许喷油器线圈流过大约4A的电流，然后再减少大约1A电流，并以高频脉动方式开、关电路。

•这种类型的喷油器不同于前述峰值保持型喷油器，因为峰值保持型喷油器的限流方法是用一个电阻来降低电流，而脉冲宽度调制型喷油器的限流方法是脉冲开关电路。

•波形测试方法同前。

•脉冲宽度调制型喷油器的波形及分析如图所示。

•从左至右，波形开始在蓄电池电压高度，这表示喷油器关闭，当发动机ECU打开喷油器时，它提供了一个接地去使电路构成回路。

脉冲宽度调制型喷油器的波形及分析

•在亚洲车型上，磁场收缩的这个部分通常会有一个峰值（上图中的左侧峰值）。

•发动机ECU继续保持开启操作，以便使剩余喷油时间可以继续得到延续。

•然后它停止脉冲并完全断开接地电路使喷油器关闭，这就产生了上图中所示波形右侧的那个峰值。

•发动机ECU接地电路打开时，喷油开始，发动机ECU完全断开控制接地电路时，喷油结束。

在一些欧洲汽车上，例如美洲虎，它的喷油器波形上只有一个释放峰值，由于峰值钳位二极管作用，第1个峰值（左侧那一个）没有出现。

•发动机ECU继续接地（保持0V）直到探测到流过喷油器的电流大约4A左右，发动机ECU靠高速脉冲电路减少电流

PNP型喷油器波形检测、分析

•PNP型喷油器是由在发动机ECU中操作它们的开关三极管的型式而得名的，一个PNP喷油驱动器的三极管有两个正极管脚和一个负极管脚。

•PNP的驱动器与其他系统驱动器的区别就在于它的喷油器的脉冲电源端接在负极上。

•PNP型喷油驱动器的脉冲电源连接到一个已经接地的喷油器上去开关喷油器。

•几乎所有的喷油驱动器都是NPN型。

•它的脉冲接地再接到一个已经有电压供给的喷油器上，流过PNP型喷油器的电流与其他喷油器上的方向相反，这就是为什么PNP型喷油器释放峰值方向相反的原因。

•PNP型喷油器常见于一些多点燃油喷射（MFI）系统中，通常PNP型喷油器的波形除了方向相反以外，与饱和开关型喷油驱动器的波形十分相像

•PNP型喷油器的波形和分析如图所示。

PNP型喷油器波形分析

•喷油时间开始于发动机ECU电源开关将蓄电池电路打开时，（看波形图左侧），喷油时间结束于发动机ECU完全断开控制电路（释放峰值在右侧）时。

•汽车波形测试设备一般具有既可图形显示又可数字显示喷油持续时间的功能。

•也可以从波形上观察出燃油反馈控制系统是否工作，用丙烷去加浓混合气或用造成真空的方法使混合气变稀，然后观察相应的喷油持续时间变化情况。

喷油器电流波形分析

•如果怀疑喷油器线圈短路或喷油驱动器有故障，可以用静态测试喷油器的线圈电阻值的方法来判断。

•更精确的方法是测试动态下流过线圈电流的踪迹或波形，即进行喷油器电流测试。

•另外在喷油器电流测试时，还可以检查喷油驱动器（发动机ECU中的开关三极管）的工作。

•喷油驱动器电流极限的测试能够进一步确认发动机ECU中的喷油驱动器的极限电流是否适合，这个测试需要用波形测试设备中的附加电流钳来完成。

•具体试验步骤为：

起动发动机并在怠速下运转或驾驶汽车使故障出现，如果发动机不能起动，就用起动机带动发动机运转，同时观察波形测试设备上的显示。

•喷油器电流的波形如图所示。

喷油器电流的波形

•波形结果分析：

•当电流开始流入喷油器时，由喷油器线圈的特定电阻和电感特性，引起波形以一定斜率上升，上升的斜率是判断故障的依据。

•通常饱和开关型喷油器电流波形大约在以45°角上升；通常峰值保持型喷油器波形大约以60°角斜率上升。

•在电流最初流入线圈时，峰值保持型喷油器波形比较陡，这是因为与大多数饱和开关型喷油器相比电流增大了。

•峰值保持型喷油器的电流通常大约在4A，而饱和开关型喷油器的电流通常小于2A。

•若电流开始流入线圈时，电流波形在左侧几乎垂直上升，这就说明喷油器的电阻太小（短路），这种情况还有可能损坏发动机ECU内的喷油驱动器。

•另外，也可以通过分析电流波形来检查峰值保持型喷油器的限流电路，在限流喷油器波形中，波形踪迹起始于大约60°角并继续上升直到喷油驱动器达到峰值（通常大约为4A），在这一点上，波形成了一个尖峰（在峰值保持型里的尖峰），然后几乎是垂直下降至大约稍小于1A。

•这里喷油驱动器的“保持”部分是指正在工作着并且保持电流约为1A直到发动机ECU关闭喷油器为止，当电流从线圈中消失时，电流波形慢慢降回零线，参见上图。

•电流到达峰值的时间以及电流波形的峰值部分通常是不变的，这是因为一个好的喷油器通入电流和打开针阀的时间保持不变（随温度有轻微变化），发动机ECU操纵喷油器打开的时间就是波形的保持部分。

喷油器起动试验波形分析

•该测试主要使用于发动机不能起动的状态。

•当怀疑没有喷油器脉冲信号时，可以用波形测试设备进行测试。

•起动发动机，大多数情况下，如果喷油器电路有故障，就一点脉冲信号都没有，可能有两种情况：

•一种是有一条0V的直线，一种是一条12V电压的水平线（喷油器电源电压）。

①对于除PNP型喷油器外的所有电路

•波形测试设备显示一条0V直线

•如果波形测试设备显示一条0V直线,首先应确认:

•波形测试设备和喷油器连接是否良好;

•必要的零件（分电器轴、曲轴和凸轮轴等）是运转的;

•用波形测试设备检查喷油器供电电源电路以及发动机ECU的电源和接地电路，如果喷油器上没有电源电压，检查其他电磁阀（EGR阀和EEC控制阀等）电源电压。

•如果喷油器供电电源正常，喷油器线圈可能开路或者喷油器插头损坏，个别情况是发动机ECU中喷油器控制电路频繁接地，代替了推动脉冲，频繁的从喷油器向气缸中喷射燃油，造成发动机淹缸的后果。

•波形测试设备显示一条12V供电电压水平直线

•首先确认必要零件（如分电器轴、曲轴和凸轮轴等）是运转良好。

•如果喷油器供给电压正常，波形测试设备上显示一条喷油器电源电压的水平直线，说明发动机ECU没有提供喷油器的接地。

•这可能有以下原因造成:

发动机ECU内部或外部接地电路不良，发动机ECU没有收到曲轴、凸轮轴位置传感器传出的发动机转速信号或同步信号，发动机ECU电源故障，发动机ECU内部喷油驱动器损坏。

•波形测试设备显示有脉冲信号出现

•确定脉冲信号间幅值、频率、形状及脉冲宽度等判定性尺度都是一致的。

•十分重要的是确认有足够的喷油器脉冲宽度去供给发动机足够的燃油来起动。

•在起动时大多数发动机ECU一般被程序设定会发出6ms～35ms的喷油脉冲宽度。

通常喷油脉冲宽度超过50ms燃油会淹缸，并可能阻碍发动机的起动。

•检查喷油器尖峰高度幅值的一致性和正确性。

喷油器释放尖峰应该有正确的高度。

•如果尖峰异常的短可能说明喷油器线圈短路，可用欧姆表测量喷油器线圈阻值或用电流钳测量喷油器的电流值。

•或者用电流钳在波形测试设备上分析电流波形，确认波形从对地水平升起的不是太高，太高可能说明喷油器线圈电阻太大或者发动机ECU中喷油器驱动器接地不良。

•如果出现在波形测试设备上的波形不正常，应：

•检查线路和线路插座是否损坏，

•检查波形测试设备的接线并确认有关零件（分电器轴、曲轴和凸轮轴等）的运转情况。

•当故障显示在波形测试设备上时摇动线束和插头，这有利于进一步确认喷油器电路的故障原因。

②PNP喷油驱动器电路

•波形测试设备显示一条电源电压水平直线

•确认喷油器的插头和喷油器接地接头良好

•确认必要零件（分电器轴、曲轴和凸轮轴等）运转良好

•用波形测试设备检查喷油器的接地电路和电控单元的电源及接地电路。

•比较少见的情况是发动机ECU内部连续对喷油器提供电源，它代替脉冲推动，造成从喷油器连续喷射燃油，这是淹缸的原因。

•波形测试设备显示一条位于地线的水平直线

•首先确认必要的零件（分电器轴、曲轴和凸轮轴等）运转正常。

•如果喷油器接地正常，则是发动机ECU没有电源脉冲推动控制电路信号输出

•这可能有以下几种原因造成：

•发动机ECU没有收到曲轴、凸轮轴位置传感器传出发动机转速信号或同步信号，发动机ECU内部或外部电源电路损坏，发动机ECU接地不良，发动机内部喷油驱动器损坏。