1、簡(jiǎn)介
電子燃油噴射控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱EFI或EGI系統(tǒng)),以一個(gè)電子控制裝置(又稱電腦或ECU) 為控制中心,利用安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)不同部位上的各種傳感器,測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工作參數(shù),按照在電腦中設(shè)定的控制程序,通過控制噴油器,精確地控制噴油量,使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都能獲得最佳濃度的混合氣。
此外,電子控制燃油噴射系統(tǒng)通過電腦中的控制程序,還能實(shí)現(xiàn)起動(dòng)加濃、暖機(jī)加濃、加速加濃、全負(fù)荷加濃、減速調(diào)稀、強(qiáng)制斷油、自動(dòng)怠速控制等功能,滿足發(fā)動(dòng)機(jī)特殊工況對(duì)混合氣的要求,使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得良好的燃料經(jīng)濟(jì)性和排放性,也提高了汽車的使用性能。
電子控制燃油噴射系統(tǒng)的噴油壓力是由電動(dòng)燃油泵提供的,電動(dòng)燃油泵裝在油箱內(nèi),浸在燃油中。油箱內(nèi)的燃油被電動(dòng)燃油泵吸出并加壓,壓力燃油經(jīng)燃油濾清器濾清器濾去雜質(zhì)后,被送至發(fā)動(dòng)機(jī)上方的分配油管。分配油管與安裝在各缸進(jìn)氣歧管上的噴油器相通。噴油器是一種電磁閥,由電腦控制。通電時(shí)電磁閥開啟,壓力燃油以霧狀噴入進(jìn)氣歧管內(nèi),與空氣混合,在進(jìn)氣行程中被吸進(jìn)氣缸。分配油管的末端裝有燃油壓力調(diào)節(jié)器,用來調(diào)整分配油管中燃油的壓力,使燃油壓力保持某一定值,多余的燃油從燃油壓力調(diào)節(jié)器上的回油口返回燃油箱。
進(jìn)氣量由駕駛員通過加速踏板操縱節(jié)氣門來控制。節(jié)氣門開度不同,進(jìn)氣量也不同,進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空度也不同。在同一轉(zhuǎn)速下,進(jìn)氣歧管真空度與進(jìn)氣量成一定的比例關(guān)系。進(jìn)氣管壓力傳感器可將進(jìn)氣歧管內(nèi)真空度的變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的變化,并傳送給電腦,電腦根據(jù)進(jìn)氣歧管真空度的大小計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量,再根據(jù)曲軸位置傳感器測(cè)得信號(hào)計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。根據(jù)進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)速計(jì)算出相應(yīng)的基本噴油量。電腦根據(jù)進(jìn)氣壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制各缸噴油器,通過控制每次噴油的持續(xù)時(shí)間來控制噴油量。噴油持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng),噴油量就愈大。一般每次噴油的持續(xù)時(shí)間為 2~10ms。各缸噴油器每次噴油的開始時(shí)刻則由電腦根據(jù)安裝于離合器殼體上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(曲軸位置)傳感器測(cè)得某一位置信號(hào)來控制。這種類型的燃油噴射系統(tǒng)的每個(gè)噴油器在發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)中噴油兩次,噴油是間斷進(jìn)行的,屬于間歇噴射方式。
二、電子燃油噴射控制的原理
2、各種工況控制簡(jiǎn)介
發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下運(yùn)轉(zhuǎn),對(duì)混合氣濃度的要求也不同。特別是在一些特殊工況下(如起動(dòng)、急加速、急減速等),對(duì)混合氣濃度有特殊的要求。電腦要根據(jù)有關(guān)傳感器測(cè)得的運(yùn)轉(zhuǎn)工況,按不同的方式控制噴油量。噴油量的控制方式可分為起動(dòng)控制、運(yùn)轉(zhuǎn)控制、斷油控制和反饋控制。
(1)起動(dòng)噴油控制
起動(dòng)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)由起動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)速很低, 轉(zhuǎn)速的波動(dòng)也很大,因此這時(shí)空氣流量傳感器所測(cè)得的進(jìn)氣量信號(hào)有很大的誤差。基于這個(gè)原因,在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),電腦不以空氣流量傳感器的信號(hào)作為噴油量的計(jì)算依據(jù),而是按預(yù)先給定的起動(dòng)程序來進(jìn)行噴油控制。電腦根據(jù)起動(dòng)開關(guān)及轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào),判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于起動(dòng)狀態(tài),以決定是否按起動(dòng)程序控制噴油。當(dāng)起動(dòng)開關(guān)接通,且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于300轉(zhuǎn)/分時(shí),電腦判定發(fā)動(dòng)機(jī)處于起動(dòng)狀態(tài),從而按起動(dòng)程序控制噴油。在起動(dòng)噴油控制程序中,電腦按發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、進(jìn)氣溫度、起動(dòng)轉(zhuǎn)速計(jì)算出一個(gè)固定的噴油量。這一噴油量能使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得順利起動(dòng)所需的濃混合氣。冷車起動(dòng)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)溫度很低,噴入進(jìn)氣道的燃油不易蒸發(fā)。為了能產(chǎn)生足夠的燃油蒸氣,形成足夠濃度的可燃混合氣,保證發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫下也能正常起動(dòng),必須進(jìn)一步增大噴油量。由電腦控制,通過增加各缸噴油器的噴油持續(xù)時(shí)間或噴油次數(shù)來增加噴油量。所增加的噴油量及加濃持續(xù)時(shí)間完全由電腦根據(jù)進(jìn)氣溫度傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)水溫傳感器測(cè)得的溫度高低來決定。發(fā)動(dòng)機(jī)水溫或進(jìn)氣溫度愈低,噴油量就愈大,加濃的持續(xù)時(shí)間也就取長(zhǎng)。這種冷起動(dòng)控制方式不設(shè)冷起動(dòng)噴油器和冷起動(dòng)溫度開關(guān)。
(2)運(yùn)轉(zhuǎn)噴油控制
在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中,電腦主要根據(jù)進(jìn)氣量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來計(jì)算噴油量。此外,電腦還要參考節(jié)氣門開度、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、進(jìn)氣溫度、海拔高度及怠速工況、加速工況、全負(fù)荷工況等運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)來修正噴油量,以提高控制精度。
由于電腦要考慮的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)很多,為了簡(jiǎn)化電腦的計(jì)算程序,通常將噴油量分成基本噴油量、修正量、增量三個(gè)部分,并分別計(jì)算出結(jié)果。然后再將三個(gè)部分疊加在一起,作為總噴油量來控制噴油器噴油。
1) 基本噴油量:基本噴油量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工作循環(huán)的進(jìn)氣量,按理論混合比(空燃比14.7 :1) 計(jì)算出的噴油量。
2) 修正量:修正量是根據(jù)進(jìn)氣溫度、大氣壓力等實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況,對(duì)基本噴油量進(jìn)行適當(dāng)修正,使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)轉(zhuǎn)條件下都能獲得最佳濃度的混合氣。修正量的內(nèi)容為:
① 進(jìn)氣溫度修正
② 大氣壓力修正
③ 蓄電池電壓修正(電壓變化時(shí),自動(dòng)對(duì)噴油脈沖寬度加以修正)
3) 增量:增量是在一些特殊工況下(如暖機(jī)、加速等),為加濃混合氣而增加的噴油量。加濃的目的是為了使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得良好的使用性能(如動(dòng)力性、加速性、平順性等)。加濃的程度可表示為
① 起動(dòng)后增量: 發(fā)動(dòng)機(jī)冷車起動(dòng)后,由于低溫下混合氣形成不良及部分燃油在進(jìn)氣管上沉積,造成混合氣變稀。為此,在起動(dòng)后一段短時(shí)間內(nèi),必須增加噴油量,以加濃混合氣,保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)而不熄火。起動(dòng)后增量比的大小取決于起動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度,并隨發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸減小為零。
② 暖機(jī)增量: 在冷車起動(dòng)結(jié)束后的暖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度一般不高。在這樣較低的溫度下,噴入進(jìn)氣歧管的燃油與空氣的混合較差,不易立即汽化,容易使一部分較大的燃油液滴凝結(jié)在冷的進(jìn)氣管道及氣缸壁面上,結(jié)果造成氣缸內(nèi)的混合氣變稀。因此,在暖機(jī)過程中必須增加噴油量。暖機(jī)增量比的大小取決于水溫傳感器所測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度,并隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度的升高而逐漸減小,直至溫度升高至80度時(shí),暖機(jī)加濃結(jié)束。
③ 加速增量: 在加速工況時(shí),電腦能自動(dòng)按一定的增量比適當(dāng)增加噴油量,使發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出最大扭矩,改善加速性能。電腦是根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器測(cè)得的節(jié)氣門開啟的速率鑒別出發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于加速工況的。
④ 大負(fù)荷增量: 部分負(fù)荷工況是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的主要運(yùn)行工況。在這種工況下的噴油量應(yīng)能保證供給發(fā)動(dòng)機(jī)的混合氣具有最經(jīng)濟(jì)的成分, 通常應(yīng)稀于理論混合比。在大負(fù)荷及滿負(fù)荷工況下, 要求發(fā)動(dòng)機(jī)能發(fā)出最大功率, 因而噴油量應(yīng)比部分負(fù)荷工況大, 以提供稍濃于理論混合比的功率混合氣。大負(fù)荷信號(hào)由節(jié)氣門開關(guān)內(nèi)的全負(fù)荷開關(guān)提供, 或由電腦根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器測(cè)得的節(jié)氣門開度來決定。當(dāng)節(jié)氣門開度大于70度時(shí),電腦按功率混合比計(jì)算噴油量。
3、斷油控制
斷油控制是電腦在一些特殊工況下,暫時(shí)中斷燃油噴射,以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的特殊要求。它包括以下幾種斷油控制方式:
(l)超速斷油控制
超速斷油是在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過允許的最高轉(zhuǎn)速時(shí),由電腦自動(dòng)中斷噴油,以防止發(fā)動(dòng)機(jī)超速運(yùn)轉(zhuǎn),造成機(jī)件損壞,也有利于減小燃油消耗量,減少有害排放物。超速斷油控制過程是由電腦將轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與控制程序中設(shè)定的發(fā)動(dòng)機(jī)最高極限轉(zhuǎn)速(一般為6000~7000轉(zhuǎn)/分)相比較。當(dāng)實(shí)際轉(zhuǎn)速超過此極限轉(zhuǎn)速時(shí),電腦就切斷送給噴油器的噴油脈沖,使噴油器停止噴油,從而限制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)一步升高;當(dāng)斷油后發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降至低于極限轉(zhuǎn)速約100轉(zhuǎn)/分時(shí),斷油控制結(jié)束,恢復(fù)噴油。
(2) 減速斷油控制
汽車在高速行駛中突然松開油門踏板減速時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)仍在汽車慣性的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)。由于節(jié)氣門已關(guān)閉,進(jìn)入氣缸的混合氣數(shù)量很少,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下燃燒不完全,使廢氣中的有害排放物增多。減速斷油控制就是當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)中突然減速時(shí),由電腦自動(dòng)中斷燃油噴射,直至發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定的低轉(zhuǎn)速時(shí)再恢復(fù)噴油。其目的是為了控制急|減速時(shí)有害物的排放,減少燃油消耗量,促使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速盡快下降,有利于汽車減速。
減速斷油控制過程是由電腦根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、水溫等運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù),作出綜合判斷,在滿足一定條件時(shí),執(zhí)行減速斷油控制。這些條件是:
① 節(jié)氣門位置傳感器中的怠速開關(guān)接通
② 發(fā)動(dòng)機(jī)水溫已達(dá)正常溫度
③ 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于某一數(shù)值
該轉(zhuǎn)速稱為減速斷油轉(zhuǎn)速,其數(shù)值由電腦根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、負(fù)荷等參數(shù)確定。通常水溫愈低,發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷愈大(如使用空調(diào)時(shí)),該轉(zhuǎn)速愈高。當(dāng)上述三個(gè)條件都滿足時(shí),電腦就執(zhí)行減速斷油控制,切斷噴油脈沖。上述條件只要有一個(gè)不滿足(如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速己下降至低于減速斷油轉(zhuǎn)速),電腦就立即停止執(zhí)行減速斷油,恢復(fù)噴油。
(3) 溢油消除
起動(dòng)時(shí)汽油噴射系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供很濃的混合氣。若多次轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)馬達(dá)后發(fā)動(dòng)機(jī)仍末起動(dòng),淤集在氣缸內(nèi)的濃混合氣可能會(huì)浸濕火花塞,使之不能跳火。這種情況稱為溢油或淹缸。此時(shí)駕駛員可將油門踏板踩到底,并轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火開關(guān),起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。電腦在這種情況下會(huì)自動(dòng)中斷燃油噴射,以排除氣缸中多余的燃油,使火花塞干燥。電腦只有在點(diǎn)火開關(guān)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及節(jié)氣門位置同時(shí)滿足以下條件時(shí),才能進(jìn)人溢油消除狀態(tài):
①點(diǎn)火開關(guān)處于起動(dòng)位置。
②發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于500轉(zhuǎn)/分。
③節(jié)氣門全開。
因此,電子控制汽油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí),不必踩下油門踏板,否則有可能因進(jìn)入溢油消除狀態(tài)而使發(fā)動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)。
(4) 減扭矩?cái)嘤涂刂?/p>
裝有電子控制自動(dòng)變速器的汽車在行駛中自動(dòng)升檔時(shí),控制變速器的電腦會(huì)向汽油噴射系統(tǒng)的電腦發(fā)出減扭矩信號(hào)。汽油噴射系統(tǒng)的電腦在收到這一減扭矩信號(hào)時(shí),會(huì)暫時(shí)中斷個(gè)別氣缸(如2、3缸)的噴油,以降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,從而減輕換檔沖擊。
4、反饋控制
汽油噴射系統(tǒng)進(jìn)行反饋控制的傳感器是氧傳感器,使用氧傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)必須使用無鉛汽油。反饋控制(閉環(huán)控制)是在排氣管上加裝氧傳感器,根據(jù)排氣中氧含量的變化,測(cè)定出進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室混合氣的空燃比值,把它輸入計(jì)算機(jī)與設(shè)定的目標(biāo)空燃比值進(jìn)行比較,將誤差信號(hào)經(jīng)放大器控制電磁噴油器噴油量,使空燃比保持在設(shè)定目標(biāo)值附近。因此,閉環(huán)控制可達(dá)到較高的空燃比控制精度,并可消除因產(chǎn)品差異和磨損等引起的性能變化,工作穩(wěn)定性好,抗干擾能力強(qiáng)。但是,為了使三元催化裝置對(duì)排氣凈化處理達(dá)到最佳效果,閉環(huán)控制的汽油噴射系統(tǒng)只能運(yùn)行在理論空燃比14。7附近很窄的范圍內(nèi)。因此對(duì)特殊的運(yùn)行工況,如啟動(dòng)、暖機(jī)、怠速、加速、滿負(fù)荷等需加濃混合氣的工況,仍需采用開環(huán)控制,使電磁噴油器按預(yù)先設(shè)定的加濃混合氣配比工作,充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能,所以采用開環(huán)和閉環(huán)相結(jié)合的控制方式。
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傳感器
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