西门子电喷系统的工作原理及故障诊断

奇瑞QQ小轿车

372发动机电喷系统的结构及工作原理

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第一章372发动机电喷系统的工作原理……………………………………………… 2

1.1燃油电喷系统的基本原理…………………………………………………… 2 1.2燃油喷射系统的组成………………………………………………………… 3

第二章372发动机电喷系统零部件结构组成………………………………………… 3

2.1ECU…………………………………………………………………………… 3 2.2节流阀体……………………………………………………………………… 4 2.3进气温度压力传感器………………………………………………………… 5 2.4电动燃油泵…………………………………………………………………… 6 2.6曲轴位置传感器……………………………………………………………… 6 2.7凸轮轴位置传感器…………………………………………………………… 6 2.8爆震传感器…………………………………………………………………… 6 2.9水温传感器…………………………………………………………………… 7 2.10氧传感器………………………………………………………………………7 2.11碳罐控制阀………………………………………………………………… 7

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第一章372发动机电喷系统的工作原理

1. 1燃油电喷系统的基本原理

燃油电喷系统的基本原理如图1-1所示。奇瑞QQ采用韩国西门子SIMK31电控多点汽油喷射系统。以一个电子控制装置（ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位上的各种传感器，测得发动机的各种工作参数，按照电脑中的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下，都能获得最佳浓度的混合气。

图1-1 372发动机电喷系统的基本原理

此外，电子控制汽油喷射系统通过电脑中的控制程序，还能实现启动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能，满足发动机不同工况下对混合气的要求，使372发动机具有良好的燃油经济性和低排放性，同时也大大提高了奇瑞QQ的使用性能。

电子控制汽油喷射系统的喷油压力是由电动燃油泵提供的，电动燃油泵和支架一起安装在油箱内。当通电时，电动燃油泵工作，把燃油从油箱内吸出并加压，但压力不能超过3.8bar，否则油压调节器将打开阀门，将多余的燃油返回油箱，就这样电动燃油泵将恒压的燃油输送到油轨。油轨与安装在缸盖上的三个喷油器相通。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缸盖进气道内，

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与空气混合，在进气行程中被吸进气缸。进气量由操作者通过操纵节气门来控制。节气门开度不同，进气管内空气的温度和压力也不同，根据进气量与温度和压力的关系，计算出进气量；再根据曲轴位置传感器计算出发动机的转速。ECU根据进气量和转速计算出各缸相应的基本喷油量，通过控制喷油时间来控制喷油量。喷油持续时间愈长，喷油量就愈大。

1. 2燃油喷射系统的组成

燃油喷射系统的组成如图1-2所示，燃油电喷系统可分为传感器、ECU、执行器三大部分，按功能又可分为供油系统、进气系统、点火系统和中央控制器。

传感器 执行器

ECU

进气温度压力传感器 电动燃油泵 曲轴位置传感器 喷油嘴

节气门位置传感器 碳罐电磁阀

水温传感器 怠速步进电机

氧传感器

爆震传感器 附加信号 附加信号

大灯信号 空调继电器控制信号 动力转向信号 风扇控制信号 车速信号 发动机转速信号 空调压缩机信号 多功能指示灯信号 空调信号

图1-2 燃油电喷系统的组成

凸轮轴位置传感器 点火线圈

自诊断接口 第二章372发动机电喷系统零部件结构组成

2.1ECU

SIMK3.1 ECU 的构造如图2—1所示。ECU由CPU、程序及数据存储器和其他10个模块构成，如电源供应模块、数字信号输入模块、霍尔传感器信号输入模块、模拟信号输入模块、爆震控制模块、K线通信模块、点火模块、CAN总线通信模块、怠速步进电机控制模块、执行器电源供应模块、故障码存储器模块。

ECU是计算和控制中心，它利用信息通道的总线把输入和输出装置连接起来，从而实现对发动机的控制。ECU和一般计算机的中央处理器相同，接受八位二进制的数码指令，负责启动系统内部的各项工作，也具有控制各项动作的功能。值得一提的是ECU随时记录故障代码，并存储在RAM中，断电后就消失了。但蓄电池和ECU是常通的，因此当车用蓄电池的电缆断开时，才会丢失数据。所以，对奇瑞QQ而言，必须在断开蓄电池之前，用故障诊断仪来检测故障信息。

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ECU Hardware DevelopmentBlock Diagram -PreliminarySensor supply Direct battery Battery after IG keyGround ECUGround power stagesPower SupplyFlash MemoryVCCReset4-MbitResetInjector1Injector2Injector3Oxygen Heater up 1V_ELVehicle speedAir condition request Aircond.compressurePressure switchPower steeringGear Shifting 10 xNONxxcontrol by SPIx6DATA / Address BUSInternal RAM 8KBPower DriverCanister purge solenoidEngine speed signalCoolingfan-highCoolingfan-lowMulfunctionindicationlampFuel pump relayAircond. compressor relayMain relayDigital InputSPICrankshaft positionCamshaft position Hall SensorInputSPICPUSTPA_POSV_IGKV_EL5:1ISCV DriverO2 sensorDiag. x 2STPA_NEGSTPB_POSSTPB_NEGThrottle position sensorIntake air temperatureCoolant temperatureManifold pressureO2 sensor upstream 116Ch ADCTx/RxvccCANCAN highCAN lowx 3KNOCK_WINDOWAnalog Inputx 3IGCDiagKnock sensor 1Knock ICK-Line I/FIgnitiondiagIgnition OutputIgnition coil 1Ignition coil 2Ignition coil 3Diagnostic data line 图 2-1 ECU 内部模块 2.2节流阀体

节流阀体如图2—2所示。安装在进气管上，由节流阀和步进电机来控制发动机的进气量。当发动机怠速时，节流阀全关，ECU控制步进电机的步数，从而改进气量。节气门位置传感器安装在节气阀轴上，用以检测节气阀开度。怠速调节螺钉，安装在节流阀体的壳体上，用于调节节气门的初始开度。为防止冬季空气流过节流阀体时，空气中的水分在节流阀体上冻结，因此增加了预热水管，以便预热。

步进电机 节气门位置传感冷却水 图2—2节流阀体

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2.3进气温度压力传感器

如图2—3所示。进气温度压力传感器，用一个M4的螺栓固定在进气歧管的谐振腔上，力矩不大于20N/mm2。进气温度压力传感器是由绝对压力传感器和进气温度传感器组合而成。其中压力信号和发动机转速来计算发动机的进气量，因此ECU知

道压力信号是必须的。进气温度信号是由NTC电阻求得的，NTC的含义与水温传感器的NTC 的含义相同是一个负温度系数， 如果进气温度升高，则电阻降低。ECU根据进气温度信号对

各种控制功能进行修正。如果该信号中 断，不能确定进气温度，则会导致起动困难。

Pin1：GND

Pin2：Vout 温度信号输出

Pin3：Vs 5伏电压

Pin4：Vout 压力信号输出

图2—3 进气温度压力传感器

2.4电动燃油泵

电动燃油泵总成如图2—4所示。电动燃油泵主要由油泵支架、电动燃油泵、浮子式滑线变阻器、油位报警传感器、油压调节器组成。

回油口

出油口

油压调节器

滑线变阻

报警传感器

浮子

图2—4电动燃油泵总成

当点火钥匙在on位置时，电动燃油开始工作，建立油压3.8bar，由出油口输送至燃油导轨，回油管与进油管在燃油滤清器前短接，当油压大于3.8bar时，油压调节

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器打开，卸压；从而保证了油管内的燃油压力恒定。滑线变阻器由浮子带动，随着燃油液面的高度变化，浮子发生位置改变，同时改变电阻，再将电流信号传给仪表板的燃油表。当燃油液面低于报警传感器时，电流信号传给仪表板的燃油报警指示灯，指示灯亮。

2.5喷油器

喷油器有两个喷油孔，安装在缸盖的进气道上。 喷油器的主要作用是根据ECU提供的喷油脉冲信号，进行燃油喷射。喷油器的内部有电磁线圈和针阀，外部导线插座有2个针脚，其中一个和ECU相连，另一个连接12V的电源，因此当点火钥匙在on位置时，喷油器的一个针脚应该有12V的电压，ECU对另一个针脚进行控制，当控制信号将喷油器和电源接通时，喷油器内的电磁线圈产生磁场，使针阀向上运动，喷射燃油，当ECU把电源切断时，吸力消失，针阀回位，停止喷油。

2.6曲轴位置传感器

曲轴位置传感器如图2—5所示。372发动机的曲轴位置传感器采用双霍尔元件，故称为双霍尔传感器，它能感应到微小的磁力变化。该传感器是利用霍尔效应的原理

制成的。所谓霍尔效应是指：当一个有电流通过的霍尔半导体片置于磁场方向和电流方向垂直的磁场中时，在霍尔半导体片与电流方向垂直的横向侧边上就会产生一个微量电压，称为霍尔电压。改变磁场强度即可以改变霍尔电压的大小；当磁场消失时，霍尔电压为0。

曲轴位置传感器安装在变速箱外壳上，与飞轮齿圈的间隙是0.1～1.8mm，当间隙过大或过小，都能导致发动机起动困难或无法起动。

其主要作用是探测发动机的速度和角度位置以及感应飞轮的瞬时速度变化。

图2—5曲轴位置传感器

2.7凸轮轴位置传感器

凸轮轴位置传感器安装在缸盖上，用来感应进气凸轮轴后端月牙齿，产生电信号输送到ECU，从而决定在发动机的哪个缸进行喷油和点火。

2.8爆震传感器

爆震传感器如图2—6所示，其用一个M8的螺栓固定在缸体上，内部有压电陶瓷。

当爆震时，缸体声音信号传递到爆震传感器的压电陶瓷，并产生一个电压，传给ECU；

ECU根据这个电压信号，判别出某缸发生了

爆震，让该缸的点火时刻向后推迟，如果爆

震仍然不能消除，则继续推迟。值得注意的

是：如果爆震传感器的固定螺栓的力矩不在

20±5N·m范围内时，容易产生错误的爆震

图2—6 爆震传感器

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电压信号，因此在装配和维修时必须保证螺栓力矩。

2.9水温传感器

水温传感器如图2—7所示。水温传感器是用于检测冷却水温度的传感器，安装

在缸盖的出水口附近。它是由对温度特别敏感的热敏电阻组成，利用温度的变化来检测冷却水温度，冷却水温度越高，电阻值越低；冷却液温度越低，电阻值越高。该传感器有三个针脚，一个ECU信号线，一个ECU地线，一个到仪表板。

水温信号是许多其他功能的修正信号，例如点火系统，喷油量，燃油通风系统。如果水温传感器信号中断，则会导致油耗升高、怠速自适应差、排放升高等。

图2—7水温传感器

2.10氧传感器

氧传感器如图2-8所示，安装在排气歧管上，用来检测排气歧管中氧的含量。氧传感器的内部有一个试管状的氧化锆，氧化锆的内外两侧设有铂电极，铂电极的外侧有陶瓷，内侧输入氧浓度较高的空气，外侧输入氧浓度较低的废气，在氧化锆的作用下，氧分子发生电离。由于锆管内外氧离子的浓度不同，因而氧离子从浓度大的锆管内表面向浓度小锆管外表面移动，导致在内外表面产生微电压。氧离子浓度不同，输 出的电压也将变化，ECU根据电压信号，

对喷油量进行修正，从而保证进入气缸的混合气处于理论空燃比的状态。

由于氧化锆在300℃以上，才能正常工

作，因此这个传感器有一个12V的电压，用于加热器加热。

图2—8氧传感器 值的一提的是：防止氧传感器失效必须

使用无铅汽油，因为含铅汽油燃烧后废气中的铅分子会附着在氧传感器表面上，堵塞铂层，甚至进入氧化锆内部，阻碍氧离子的扩散，导致氧传感器失效，使ECU进入开环控制状态，这种现象叫氧传感器铅中毒。

2.11碳罐控制阀

为了防止燃油箱蒸发的燃油气体逸入大气中，奇瑞QQ采用了ECU控制的活性碳罐控制阀。燃油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐，从活性碳罐引一软管至碳罐控制阀，发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、进气压力等信号，控制碳罐电磁阀的开闭。

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