大眾轎車典型電控燃油噴射系統(tǒng)論文

I 摘要 本文從發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)入手，以 我們 最常見的 、應(yīng)用較廣泛的電控燃油噴射系統(tǒng) 為例，較系統(tǒng)地介紹了汽油電控燃油噴射 技術(shù) 的發(fā)展歷程 ， 汽油電控燃油噴射系統(tǒng) 的 類型、結(jié)構(gòu)組成、工作原理 ， 較詳細(xì)地 介紹了奧迪轎車與桑塔納轎車電控燃油噴射系統(tǒng) 組成與工作原理 ，列舉了 奧迪轎車、 桑塔納轎車 故障診斷與維修實(shí)例 ，文章 內(nèi)容 具有較強(qiáng)的針對(duì)性與實(shí)用性 ，可作為汽車維修入門的參考資料 。 關(guān)鍵詞：電控燃油噴射系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)；工作原理 目錄 引言 . 1 1 總述 . 2 1.1 電控汽油噴射系統(tǒng) . 2 1.1.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展歷程 . 2 1.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的功用 . 3 1.1.3 電控汽油噴射系統(tǒng)的分類 . 5 2 電控汽油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理 . 12 2.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成及其功能 . 12 2.1.1 進(jìn)氣系統(tǒng) . 12 2.1.2 燃油系統(tǒng) . 12 2.1.3 電子控制系統(tǒng) . 13 2.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理 . 14 2.2.1 D 型 EFI 系統(tǒng) . 16 2.2.2 L 型 EFI 系統(tǒng) . 17 2.2.3 燃油噴射控制 . 18 3 大眾典型轎車電控燃油噴射系統(tǒng) . 24 3.1 桑塔納 2000GLI 型轎車電子控制汽油噴射系統(tǒng) . 24 3.1.1 汽油供給系統(tǒng)主要部件 . 25 3.1.2 空氣供給系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)和工作原理 . 30 3.1.3 控制系統(tǒng)的主要部件 . 33 3.2 奧迪轎車電控燃油噴射系統(tǒng)簡(jiǎn)介 . 38 4 大眾典型轎車電控燃油噴射系統(tǒng)的故障診斷與 檢修 . 40 4.1 桑塔納轎車電控燃油噴射系統(tǒng)的故障診斷與檢修 . 40 4.2 奧迪轎車電控燃油噴射系統(tǒng)的故障診斷與檢修 . 41 結(jié)論 . 42 致謝 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) . 43 1 引言 電子技術(shù)的迅速發(fā)展，另一方面汽車排放法規(guī)逐步嚴(yán)格、燃油價(jià)格不斷上漲，采用電子控制技術(shù)使汽車滿足最新法規(guī)的要求。因此電噴系統(tǒng)在汽 車上得到了普及和應(yīng)用。使用電噴技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)能保證進(jìn)入各缸的混合氣的質(zhì)和量都比較均勻，其中電控單元可以根據(jù)各傳感器所提供的信號(hào)快速精確的修正供油量，減少 HC 的排放，降低油耗。 電控燃油噴射系統(tǒng)在汽車上的大量應(yīng)用，大幅度提高了汽車的綜合性能，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電控汽車的使用和檢修問(wèn)題就日益突出，因此正確使用、維護(hù)、保持電控發(fā)動(dòng)機(jī)良好的技術(shù)狀態(tài)顯得十分重要。2 1 總述 1.1 電控汽油噴射系統(tǒng) 1.1.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展歷程 1934 年德國(guó)研制成功第一架裝用汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的軍用戰(zhàn)斗機(jī)。第二世界大戰(zhàn)后期 ，美國(guó)開始采用機(jī)械式噴射泵向氣缸內(nèi)直接噴射汽油的供油方式。 1952 年，曾用于二戰(zhàn)德軍飛機(jī)的機(jī)械式汽油噴射技術(shù)被應(yīng)用于轎車，德國(guó)戴姆樂(lè) -奔馳 (Daimler-Benz)300L 型賽車裝用了德國(guó)博世 (Bosch)公司生產(chǎn)的第一臺(tái)機(jī)械式汽油噴射裝置。 它采用氣動(dòng)式混合氣調(diào)節(jié)器控制空燃比，向氣缸直接噴射。 1957 年， 美國(guó)本迪克斯 (Bendix)公司 的電子控制汽油噴射系統(tǒng)問(wèn)世，并首次裝于克萊斯勒 (Chrysler)豪華型轎車和賽車上。 由于汽油噴射系統(tǒng)比起化油器來(lái)，計(jì)量更精確、霧化燃油更精細(xì)、控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作更為靈敏 ，因此，在經(jīng)濟(jì)性、排放性、動(dòng)力性上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。人們的注意力越來(lái)越集中在汽油噴射系統(tǒng)上。 1967 年，德國(guó)博世公司研制成功 K-Jetronic 機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)，并進(jìn)而成功開發(fā)增加了電子控制系統(tǒng)的 KE-Jetronic 機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)，使該技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。 1967 年，德國(guó)博世公司率先開發(fā)出一套 D-Jetronic 全電子汽油噴射系統(tǒng)并應(yīng)用于汽車上，于 20 世紀(jì) 70 年代首次批量生產(chǎn)，在當(dāng)時(shí)率先達(dá)到了美國(guó)加利福尼亞州廢氣排放法規(guī)的要求，開創(chuàng)了汽油噴射系統(tǒng)的電子控制的新時(shí)代。 D 型噴射系統(tǒng)在汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)工況發(fā)生急劇變化時(shí)，控制效果并不理想。 1973 年，在 D 型汽油噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，博世公司開發(fā)了質(zhì)量流量控制的 L-Jetronic型電控汽油噴射系統(tǒng)。之后， L 型電控汽油噴射系統(tǒng)又進(jìn)一步發(fā)展成為 LH-Jetronic 系統(tǒng)，后者既可精確測(cè)量進(jìn)氣質(zhì)量，補(bǔ)償大氣壓力，又可降低溫度變化的影響，而且進(jìn)氣阻力進(jìn)一步減小，使響應(yīng)速度更快，性能更加卓越。 1979 年，德國(guó)博世公司開始生產(chǎn)集電子點(diǎn)火和電控汽油噴射于一體的 Motronic 數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)綜合控制系統(tǒng)，它能對(duì)空燃比、點(diǎn)火時(shí)刻、怠速轉(zhuǎn)速和廢氣再循環(huán)等方面進(jìn)行綜合控制。 3 為了降低汽油噴射系統(tǒng)的價(jià)格，從而進(jìn)一步推廣電控汽油噴射系統(tǒng)， 1980 年，美國(guó)通用 (GM)公司首先研制成功一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單價(jià)格低廉的節(jié)流閥體噴射 (TBI)系統(tǒng)，它開創(chuàng)了數(shù)字式計(jì)算機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)控制的新時(shí)代。 TBI 系統(tǒng)是一種低壓燃油噴射系統(tǒng)，它控制精確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是一種成本效益較好的供油裝置。 隨著排放法規(guī)的不斷完善，使這種物美價(jià)廉的系統(tǒng)大有完全取代傳統(tǒng)式化油器的趨勢(shì) 。 1983 年，德國(guó)博世公司也推出了自己的單點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng) ,即 Mono-Jetronic 系統(tǒng)。 1.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的功用 現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制燃 油噴射系統(tǒng) EFI（ Electronic Fuel Injection）簡(jiǎn)稱電控燃油噴射系統(tǒng)，它的主要功能是控制汽油噴射、電子點(diǎn)火、怠速、排放、進(jìn)氣增壓、發(fā)電機(jī)負(fù)荷、巡航、警告指示、自我診斷與報(bào)警、安全保險(xiǎn)、備用功能。 1 電子汽油噴射（ EFI）控制 1）噴油量控制 電子控制單元（ ECU）把發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號(hào)作為主要控制信號(hào)，以確定噴油脈沖寬度（即基本噴油量），并根據(jù)其他信號(hào)加以修正，如冷卻液溫度信號(hào)等，最后確定總噴油量。 2）噴油正時(shí)控制 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)采用多點(diǎn)順序燃油噴射系統(tǒng)時(shí)， ECU 除了控制噴油量以外，還 要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各缸點(diǎn)火順序，將噴油時(shí)間控制在最佳時(shí)刻，以使汽油充分燃燒。 3）斷油控制 減速斷油控制：汽車在正常行駛中，駕駛員突然放松加速踏板時(shí)， ECU 將自動(dòng)切斷燃油噴射控制電路，使燃油噴射中斷，目的是降低減速時(shí) HC 和 CO 的排放量，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降至臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，又能自動(dòng)恢復(fù)供油。 4） 燃油泵控制 當(dāng)打開點(diǎn)火開關(guān)后， ECU 將使燃油泵工作 23S，用于建立必需的油壓。若此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)不起動(dòng)， ECU 將會(huì)切斷電動(dòng)燃油泵控制電路，使燃油泵停止工作。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中， ECU 控制燃油泵保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 2 電子點(diǎn)火（ ESA）控制 1） 點(diǎn)火提前角的控制 4 在 ECU 的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)著發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下最理想的點(diǎn)火提前角。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ECU 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號(hào)確定基本點(diǎn)火提前角，并根據(jù)其他信號(hào)進(jìn)行修正，最后確定點(diǎn)火提前角。然后，向電子點(diǎn)火控制器輸出點(diǎn)火信號(hào)，以控制點(diǎn)火系統(tǒng)的工作。 2）通電時(shí)間（閉合角）與恒流控制 點(diǎn)火線圈初級(jí)電路在斷開時(shí)需要保證足夠大的斷開電流，以使次級(jí)線圈產(chǎn)生足夠高的次級(jí)電壓。與此同時(shí)，為防止通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而使點(diǎn)火線圈過(guò)熱損壞， ECU 根據(jù)蓄電池電壓及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)等，控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的通電時(shí)間。 在 現(xiàn)代汽車高能點(diǎn)火系統(tǒng)電路中，還增加了恒流控制電路，使初級(jí)電流在極短時(shí)間內(nèi)迅速增長(zhǎng)到額定值，減少轉(zhuǎn)速對(duì)次級(jí)電壓的影響，改善點(diǎn)火特性。 3）爆震控制 當(dāng) ECU 接收到爆震傳感器輸入的電信號(hào)后， ECU 對(duì)該信號(hào)進(jìn)行處理并判斷是否即將產(chǎn)生爆震，當(dāng)檢測(cè)到爆震信號(hào)后， ECU 立即推遲發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角，采用反饋控制方式避免爆震產(chǎn)生。 3 怠速控制（ ISC） 發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車制動(dòng)、空調(diào)壓縮機(jī)工作、變速器掛入檔位，或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷加大等不同的怠速工況下，由 ECU 控制怠速控制閥，使發(fā)動(dòng)機(jī)處在最佳怠速穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。 4 排放控制 1） 廢氣再 循環(huán) (EGR)控制 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣排放溫度達(dá)到一定值時(shí)， ECU 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，控制 EGR閥的開啟動(dòng)作，使一定數(shù)量的廢氣進(jìn)行再循環(huán)燃燒，以降低排氣中 NOx 的排放量。 2） 開環(huán)與閉環(huán)控制 在裝有氧傳感器及三元催化轉(zhuǎn)化器的發(fā)動(dòng)機(jī)中， ECU 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況及氧傳感器反饋的空燃比信號(hào)，確定開環(huán)控制或閉環(huán)控制。 3） 二次空氣噴射控制 ECU 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度，控制新鮮空氣噴入排氣歧管或三元催化轉(zhuǎn)化器，用以減少排氣造成的污染。 4） 活性炭罐清污電磁閥控制 ECU 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制活性 炭罐清污電磁閥的開啟工作，將活性炭吸附的汽油蒸汽吸入進(jìn)氣管，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒 ，降低蒸發(fā)排放。 5 進(jìn)氣增壓控制 5 1） 進(jìn)氣諧波增壓控制 ECU 根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，控制進(jìn)氣增壓控制閥的開閉，改變進(jìn)氣管的有效長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)中低轉(zhuǎn)速區(qū)和高轉(zhuǎn)速區(qū)的進(jìn)氣諧波增壓，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率。 2） 渦輪增壓控制 ECU 根據(jù)進(jìn)氣壓力傳感器檢測(cè)到的進(jìn)氣壓力信號(hào)控制廢氣增壓器的廢氣放氣閥或可變噴嘴環(huán)，以獲得增壓壓力。 6 發(fā)電機(jī)控制 ECU 根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出電壓的變化，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)輸出的電壓保持穩(wěn)定。 7 巡航控制 汽車在正常行駛時(shí)， ECU 可以通過(guò)巡航控制系統(tǒng)根據(jù)行駛阻力的變化，自動(dòng)增減節(jié)氣門開度，不需要駕駛員操縱加速踏板，就能使汽車處于定速巡航行駛狀態(tài)，車速保持一定。 8 警告指示 ECU 控制各種指示儀表和警告裝置，顯示有關(guān)控制裝置的工作狀態(tài)，當(dāng)控制裝置出現(xiàn)異常情況時(shí)會(huì)及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)，如氧傳器失效、催化轉(zhuǎn)化器過(guò)熱等。 9 自我診斷與報(bào)警 當(dāng)電子控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)， ECU 會(huì)點(diǎn)亮儀表盤上的 “發(fā)動(dòng)機(jī)檢查（ CHECK ENGINE SOON） ”指示燈，提醒駕駛員，發(fā)動(dòng)機(jī)已出現(xiàn)故障，應(yīng)立即停車檢查修理。 ECU 將故 障以代碼的形式存儲(chǔ)在 ECU 的存儲(chǔ)器中，維修人員通過(guò)故障診斷插座。使用專用故障診斷儀或以跨接導(dǎo)線的方法調(diào)出故障信息，供維修人員進(jìn)行分析。 10 安全保險(xiǎn)與備用功能 當(dāng) ECU 檢測(cè)到電控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)按照 ECU 預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持運(yùn)轉(zhuǎn)，但發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有所下降，以便盡快送到維修站檢修。 當(dāng) ECU 本身發(fā)生故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)啟用備用系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入跛行（ Limp_home）狀態(tài)，以便能有所下降，以便盡快送到維修站檢修。 1.1.3 電控汽油噴射系統(tǒng)的分類 電噴系統(tǒng)發(fā)展至今，已有多種類型。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分 為以下幾種類型。 按系統(tǒng)控制模式分類 6 在發(fā)動(dòng)機(jī)電噴控制系統(tǒng)中，按系統(tǒng)控制模式可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種類型。 a 開環(huán)控制 就是把根據(jù)試驗(yàn)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行工況所對(duì)應(yīng)的最佳供油量的數(shù)據(jù)事先存入計(jì)算機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，主要根據(jù)各個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處的運(yùn)行工況，再找出最佳供油量，并發(fā)出控制信號(hào)。 b 閉環(huán)控制 閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱為反饋控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是加入了反饋傳感器，輸出反饋信號(hào)，反饋給控制器，以隨時(shí)修正控制信號(hào)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)在排氣管上加裝了氧傳感器，可根據(jù)排氣管中氧含量的變 化，測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)混合氣的空燃比值，并把它輸入計(jì)算機(jī)中再與設(shè)定的目標(biāo)空燃比值進(jìn)行比較，將偏差信號(hào)經(jīng)功率放大器放大后再驅(qū)動(dòng)電磁噴油器噴油，使空燃比保持在設(shè)定的目標(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對(duì)空燃比的影響，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。 采用閉環(huán)控制的燃油噴射系統(tǒng)后，可保證發(fā)動(dòng)機(jī)在理論空燃比 (14.7)附近很窄的范圍內(nèi)運(yùn)行，使三元催化轉(zhuǎn)換裝置對(duì)排氣的凈化處理達(dá)到最佳效果。 但是，由于發(fā)動(dòng)機(jī)某些特殊運(yùn)行工況 (如啟動(dòng)、暖機(jī)、加速、怠速、滿負(fù)荷等 )需 要控制系統(tǒng)提供較濃的混合氣來(lái)保證發(fā)動(dòng)機(jī)的各種性能，所以在現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中，通常采用開環(huán)與閉環(huán)相結(jié)合的控制方式。 2) 按噴油實(shí)現(xiàn)的方式分類 在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中，按噴油實(shí)現(xiàn)的方式進(jìn)行分類，可分為機(jī)械式、機(jī)電混合式和電子控制式三種燃油噴射系統(tǒng)。 a.機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng) (K 系統(tǒng) )如圖 1-1 b.機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng) (KE 系統(tǒng) )如 圖 1-2 由于前兩種系統(tǒng)在現(xiàn)在汽車中不在使用，故不做介紹。 c電子控制式燃油噴射系統(tǒng) 如 圖 1-3 燃油的計(jì)量通過(guò)電控 單元和電磁噴油器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 該系統(tǒng)采用了全電子控制方式，即電子控制單元通過(guò)各種傳感器來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù) (包括發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度、排氣中的氧含量等 )的變化，再由 ECU 根據(jù)輸入信號(hào)和數(shù)學(xué)模型來(lái)確定所需的燃油噴射量，并通過(guò)控制噴油器的開啟時(shí)間來(lái)控制噴入氣缸內(nèi)的每循環(huán)噴油量，進(jìn)而達(dá)到對(duì)氣缸內(nèi)可燃混合氣的空燃比進(jìn)行精確配制的目的。 7 電子控制式燃油噴射系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下均能精確計(jì)量所需的燃油噴射量，且穩(wěn)定性好，能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和優(yōu)化控制。因此，它在汽油噴射系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。 圖 1-1 K 型 機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 1燃油箱； 2電動(dòng)燃油泵； 3蓄能器； 4燃油濾清器； 5混合氣調(diào)節(jié)器； 5a燃油分配器； 5b空氣流量傳感板； 5c壓力調(diào)節(jié)閥； 6暖機(jī)調(diào)節(jié)器； 7節(jié)氣門； 8怠速調(diào)節(jié)螺釘； 9冷啟動(dòng)閥； 10總進(jìn)氣管； 11噴油器； 12溫度時(shí)間開關(guān)； 13輔助空氣閥 。 圖 1-2 KE 型機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 1燃油箱； 2電動(dòng)燃油泵； 3蓄壓器； 4燃油 濾清器； 5電 -液壓力調(diào)節(jié)器； 6燃油量分配器； 7燃油壓力調(diào)節(jié)器； 8電位計(jì)； 9空氣流量計(jì)； 10節(jié)氣門開關(guān)； 11冷啟動(dòng)閥； 12溫度時(shí)間開關(guān)； 13噴油器； 14水溫傳感器； 15控制器 (微機(jī) )； 16補(bǔ)充空氣滑閥 。 8 圖 1-3 L-Jetronic 總體結(jié)構(gòu)示意圖 1燃油箱； 2電動(dòng)燃油泵； 3燃油濾清器； 4燃油壓力調(diào)節(jié)器； 5噴油器； 6冷啟動(dòng)閥； 7電子控制器； 8空氣流量計(jì)； 9溫度時(shí)間開關(guān)； 10冷卻液溫度傳感器； 11發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)；12節(jié)氣門開關(guān)； 13補(bǔ)充空氣滑閥； 14怠速調(diào)節(jié)螺釘； 15混合氣調(diào)節(jié)螺釘； 16氧傳感器 。 3) 按噴油器數(shù)目分類 在發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射控制系統(tǒng)中，按噴油器數(shù)目進(jìn)行分類，又可分為單點(diǎn)噴射(Single-Point Injection， SPI)和多點(diǎn)噴射 (Multi-Point Injection， MPI)兩種形式。 單點(diǎn)噴射與多點(diǎn)噴射的區(qū)別如圖 1-4 所示。 （ a） (b) 圖 1-4 單點(diǎn)噴射 (a)與多點(diǎn)噴射 (b) a 單點(diǎn)噴射 (SPI) 單點(diǎn)噴射在現(xiàn)在汽車中以很少使用，故不做介紹。 9 b 多點(diǎn)噴射 (MPI) 多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是在每缸進(jìn)氣口處裝有一只噴油器，由電控單元 (ECU)控制順序地進(jìn)行分缸單獨(dú)噴射或分組噴射，汽油直接噴射到各缸的進(jìn)氣門前方，再與空氣一起進(jìn)入氣缸形成混合氣。多點(diǎn)噴射又稱為多氣門口噴射 (MPI)或順序燃油噴射 (SFI)，或單獨(dú)燃油噴射 (IFI)。 顯然，多點(diǎn)燃油噴射避免了進(jìn)氣重疊，使得燃油分配均勻性較好，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能。 同時(shí)，由于它的控制更為精確，使發(fā)動(dòng) 機(jī)無(wú)論處于何種狀態(tài)，其過(guò)渡過(guò)程的響應(yīng)及燃油經(jīng)濟(jì)性都是最佳的。但是，多點(diǎn)噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，故障源也較多。從發(fā)展趨勢(shì)看，由于電子技術(shù)日益成熟，法規(guī)的日益嚴(yán)格，多點(diǎn)噴射系統(tǒng)由于其性能卓越而將占主導(dǎo)地位。 目前，多點(diǎn)噴射系統(tǒng)不僅為高級(jí)轎車和賽車所采用，而且一些普通車輛也開始采用。 由于多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是直接向進(jìn)氣門前方噴射，因此，多點(diǎn)噴射屬于在氣流的后段將燃油噴入氣流，屬于后段噴射。 4) 按噴油器的噴射方式分類 在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中，按噴油器的噴射方式可分為連續(xù)噴射和間歇噴射兩種形式 a 連續(xù)噴射 噴油 器穩(wěn)定連續(xù)地噴油，其流量正比于進(jìn)入氣缸的空氣量，故又稱為穩(wěn)定噴射。 在連續(xù)噴射系統(tǒng)中，汽油被連續(xù)不斷地噴入進(jìn)氣歧管內(nèi)，并在進(jìn)氣管內(nèi)蒸發(fā)后形成可燃混合氣，再被吸入氣缸內(nèi)。由于連續(xù)噴射系統(tǒng)不必考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的工作時(shí)序，故控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單。德國(guó)博世公司的 K 系統(tǒng)和 KE 系統(tǒng)均采用了連續(xù)噴射方式。 b 間歇噴射 又稱為脈沖噴射或同步噴射。其特點(diǎn)是噴油頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步，且噴油量只取決于噴油器的開啟時(shí)間 (噴油脈沖寬度 )。因此， ECU 可根據(jù)各種傳感器所獲得的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)動(dòng)態(tài)變化的情況，精確計(jì)量發(fā)動(dòng)機(jī)所需噴油量，再通 過(guò)控制噴油脈沖寬度來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下的可燃混合氣的空燃比。 由于間歇噴射方式的控制精度較高，故被現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)廣泛采用。 如圖 1-5 所示，間歇噴射又可細(xì)分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射三種形式。 10 (a) 同時(shí)噴射 (b) 順序噴射 (c) 分組噴射 圖 1-5 間歇噴射三種形式 同時(shí)噴射是指發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行期間，各缸噴油器同時(shí)開啟、同時(shí)關(guān)閉。 分組噴射是將噴油器按發(fā)動(dòng)機(jī)每工作循環(huán)分成若干組交替進(jìn)行噴射。 順序噴射則是指噴油器按發(fā)動(dòng)機(jī)各缸 的工作順序依次進(jìn)行噴射。 順序噴射是缸內(nèi)噴射和進(jìn)氣管噴射都可采用的噴射方式。相比而言，由于順序噴射方式可在最佳噴油情況下，定時(shí)向各缸噴射所需的噴油量，故有利于改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。但要求系統(tǒng)能對(duì)待噴油的氣缸進(jìn)行識(shí)別，同時(shí)要求噴油器驅(qū)動(dòng)回路與氣缸的數(shù)目相同，其電路較復(fù)雜，多在高檔轎車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中采用。 5) 按噴油器的噴射部位分類 在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中，按噴油器的噴射部位進(jìn)行分類，又可分為缸內(nèi)噴射和缸外噴射兩種形式。 a 缸內(nèi)噴射 它是將噴油器安裝于缸蓋上直接向缸內(nèi)噴油，因此需要較高的噴油壓力 (3 到 12MPa)。由于噴油壓力較高，故對(duì)供油系統(tǒng)的要求較高，成本也相應(yīng)較高。同時(shí)由于要求噴出的汽油能分布到整個(gè)燃燒室，故缸內(nèi)噴油器的布置及氣流組織方向比較復(fù)雜，同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需保留噴油器的安裝位置，使發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到限制，在過(guò)去的機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)中，尚有這一類型的例子，但現(xiàn)在已經(jīng)不使用了。 b 缸外噴射 它是指在進(jìn)氣歧管內(nèi)噴射或進(jìn)氣門前噴射。在該方式中，噴油器被安裝于進(jìn)氣歧管內(nèi)或進(jìn)氣門附近，故汽油在進(jìn)氣過(guò)程中被噴射后與空氣混合形成可燃混合氣再進(jìn)入氣缸內(nèi)。理論上，噴射時(shí)刻設(shè)計(jì)在各缸排氣行程上止點(diǎn)前 70左 右為佳。噴射方式可以是連續(xù)噴射或間歇噴射。 相比而言，由于缸外噴射方式汽油的噴油壓力 (0.1 到 0.5MPa)不高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成11 本較低，故目前應(yīng)用較為廣泛。 6) 按空氣量的檢測(cè)方式分類 在發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中，根據(jù)空氣進(jìn)氣量的檢測(cè)方式，可分為直接檢測(cè)方式和間接檢測(cè)方式兩種。 直接檢測(cè)方式稱為質(zhì)量 -流量方式 (如 K 型、 KE 型、 L 型、 LH 型等 )，間接檢測(cè)方式又可分為速度 -密度方式 (如 D 型 )和節(jié)氣門 -速度方式。 由于空氣在進(jìn)氣管內(nèi)的壓力波動(dòng)，故該方法的測(cè)量精度稍差。 L 型 EFI 系統(tǒng)是用空氣流量計(jì)直接測(cè)量發(fā) 動(dòng)機(jī)吸入的空氣量，其測(cè)量的準(zhǔn)確程度高于D 型，故可更精確地控制空燃比。 常用的空氣流量計(jì)有以下幾種： （ 1) 葉片式空氣流量計(jì) (測(cè)量體積流量 )圖 1-3 或稱為翼板式空氣流量計(jì)； 圖 1-6 葉片式放前面電控汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng) (2) 卡門旋渦式空氣流量計(jì) (測(cè)量體積流量 )； (3) 熱線式空氣流量計(jì) (測(cè)量質(zhì)量流量 )； (4) 熱膜式空氣流量計(jì) (測(cè)量質(zhì)量流量 )。 熱線式電控汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)可以直接測(cè)量進(jìn)入氣缸內(nèi)空氣的質(zhì)量，將該空氣的質(zhì)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸送給 ECU，由 ECU 根據(jù)空氣的質(zhì)量計(jì)算出與之相適應(yīng)的 噴油量，以控制最佳空燃比。 D、 L 型系統(tǒng)均采用多點(diǎn)間歇脈沖噴射方式，配用這兩種系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)可獲得良好的綜合性能，目前，在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。 12 2 電控汽 油噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 組成 及工作原 理 2.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成 及其 功能 電控汽油噴射系統(tǒng)盡管類型不少，品種繁多，但它們都具有相同的控制原則：即以電控單元 (ECU)為控制核心，以空氣流量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為控制基礎(chǔ)，以噴油器、怠速空氣調(diào)整器等為控制對(duì)象，保證獲得與發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況相匹配的最佳混合氣成分和點(diǎn)火時(shí)刻。 相同的控制原則決定了各類電控汽油噴射系統(tǒng) 具有相同的組成和類似的結(jié)構(gòu)。電控汽油噴射系統(tǒng)大致可分為進(jìn)氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三個(gè)部分。 2.1.1 進(jìn)氣系統(tǒng) 進(jìn)氣系統(tǒng)，又稱空氣 供給系統(tǒng)，其功能是提供、測(cè)量和控制燃油燃燒時(shí)所需要的空氣量，如圖 2-1 所示 (以 L 型系統(tǒng)為例 )。 空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器過(guò)濾后，由空氣流量計(jì) (在 D-Jetronic 系統(tǒng)中為進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器 )計(jì)量，通過(guò)節(jié)氣門體進(jìn)入進(jìn)氣總管，再分配到各進(jìn)氣歧管。在進(jìn)氣歧管內(nèi)，從噴油器噴出的燃油與空氣混合后被吸入氣缸內(nèi)燃燒。 一般行駛時(shí)，空氣的流量由進(jìn)氣系統(tǒng)中的節(jié)氣門來(lái)控制。踩下加速踏板時(shí)，節(jié) 氣門打開，進(jìn)入的空氣量多。怠速時(shí)，節(jié)氣門關(guān)閉，空氣由旁通氣道通過(guò)。怠速轉(zhuǎn)速的控制是由怠速調(diào)整螺釘和怠速空氣調(diào)整器調(diào)整流經(jīng)旁通氣道的空氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 怠速空氣調(diào)整器一般由電控單元 (ECU)控制，在氣溫較低發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)時(shí)，怠速空氣調(diào)整器的通路打開，以供給暖機(jī)時(shí)必須給進(jìn)氣歧管的空氣量，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較正常怠速高，稱為快怠速。 隨著發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫升高，怠速空氣調(diào)整器使旁通氣道開度逐漸減小，旁通空氣量亦逐漸減小，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸降低至正常怠速。 2.1.2 燃油系統(tǒng) 燃油供給系統(tǒng)的功能是向發(fā)動(dòng)機(jī)精確提供各種工況下所需要的 燃油量。 燃油系統(tǒng)一般由油箱、電動(dòng)燃油泵、過(guò)濾器、燃油脈動(dòng)阻尼器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、噴油器、冷啟動(dòng)噴油器及供油總管等組成，如圖 2-2 所示。 13 圖 2-1 進(jìn)氣系統(tǒng) 圖 2-2 燃油系統(tǒng) 燃油由燃油泵從油箱中泵出，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，除去雜質(zhì)及水分后，再送至燃油脈動(dòng)阻尼器，以減少其脈動(dòng)。這樣具有一定壓力的燃油流至供油總管，再經(jīng)各供油歧管送至各缸噴油器。 噴油器根據(jù) ECU 的噴油指令，開啟噴油閥，將適量的燃油噴于進(jìn)氣門前，待進(jìn)氣行程時(shí)，再將燃油混合氣吸入氣缸中。 裝在供 油總管上的燃油壓力調(diào)節(jié)器是用以調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓的，目的在于保持油路內(nèi)的油壓約高于進(jìn)氣管負(fù)壓 300kPa。 此外，為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)低溫啟動(dòng)性能，有些車輛在進(jìn)氣歧管上安裝了一個(gè)冷啟動(dòng)噴油器，冷啟動(dòng)噴油器的噴油時(shí)間由熱限時(shí)開關(guān)或者 ECU 控制。 2.1.3 電子控制系統(tǒng) 電子控制系統(tǒng)的功能是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和車輛運(yùn)行狀況確定燃油的最佳噴射量。 該系統(tǒng)由傳感器、電控單元 (ECU)和執(zhí)行器三部分組成，如圖 2-3 所示。 供給發(fā)動(dòng)機(jī)的汽油量，由噴油持續(xù)時(shí)間來(lái)控制，噴油持續(xù)時(shí)間則由 ECU 通過(guò)來(lái)自進(jìn)氣歧管壓力傳感器或空氣流量計(jì)的 信號(hào)來(lái)計(jì)算進(jìn)氣量，根據(jù)進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)速計(jì)算出基本噴油持續(xù)時(shí)間。然后進(jìn)行溫度、海拔高度、節(jié)氣門開度等各種工作參數(shù)的修正，得到發(fā)動(dòng)機(jī)在這一工況下運(yùn)行的最佳噴油時(shí)間，精確地控制噴油量。 14 基本測(cè)量用 傳感器 用于檢測(cè)空氣量 用于檢測(cè) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 修正用 傳感器 曲軸位置傳感器 水溫傳感器 氧傳感器 爆燃傳感器 節(jié)氣門位置傳感器 其他傳感器 ECU 電磁噴油器 電子點(diǎn)火 怠速控制 廢氣再循環(huán) 其他控制 圖 2- 3 電子控制系統(tǒng) 傳感器是信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部位，其功用是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的電量參數(shù)、物理參數(shù)和化學(xué)參數(shù)等，并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的電信號(hào)輸入ECU。 檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的傳感器有：水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、曲軸位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車速傳感器、氧傳感器、爆燃傳感器、空調(diào)離合器開關(guān)等。 ECU 是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的核心部件。 ECU 的存儲(chǔ)器中存放了發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況的最佳噴油持續(xù)時(shí)間，在接收了各種傳感器傳來(lái)的信號(hào)后，經(jīng)過(guò)計(jì)算確定滿足發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的燃油噴射量和噴油時(shí)間。 ECU 還可對(duì)多種信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn) EFI 系統(tǒng)以外其他諸多方面的控制，如點(diǎn)火控制、怠速控制、廢氣再循環(huán)控制、防抱死控制等。 執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其功用是接受 ECU 輸出的各種控制指令完成具體的控制動(dòng)作，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)處于最佳工作狀態(tài)，如噴油脈寬控制、點(diǎn)火提前角控制、怠速控制、炭罐清污、自診斷、故障備用程序啟動(dòng)、儀表顯示等。 2.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理 電控汽油噴射系統(tǒng)工作原理框圖，如圖 2-4 所示。 15 圖 2-4 電控汽油噴射系統(tǒng)原理框圖 1發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)； 2傳感器； 3 電控單元； 4噴油器 噴油器噴射到進(jìn)氣歧管中的汽油量，由噴油器噴孔的橫斷面面積，汽油的噴射壓力和噴油持續(xù)時(shí)間來(lái)決定。為了便于控制，在實(shí)際的噴油控制系統(tǒng)中，噴孔的橫斷面面積和噴油壓力都是恒定的，汽油的噴射量只取決于噴油持續(xù)時(shí)間。噴油器的噴孔由電磁閥來(lái)開閉，電磁閥的開啟時(shí)刻 (噴油開始時(shí)刻 )和開啟延續(xù)時(shí)間 (噴油持續(xù)時(shí)間 )的長(zhǎng)短，由發(fā)動(dòng)機(jī)的各種參數(shù)確定 。 傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)各種非電量的工況參數(shù) (如轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水及進(jìn)氣溫度、空氣流量、曲軸轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門開度等 )轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并把這些信號(hào)以信息形式送入電控單元(ECU)，再經(jīng)電控單元轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)短不一的電脈沖信號(hào)傳到噴油器，控制噴油器打開時(shí)刻及延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短，使之準(zhǔn)確地工作。 EFI 系統(tǒng)的工作過(guò)程即是對(duì)噴油時(shí)間的控制過(guò)程。裝用 EFI 系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，排放污染大為降低，這都緣于空燃比的精確控制。而這種空燃比的控制是通過(guò)對(duì)汽油噴射時(shí)間的控制實(shí)現(xiàn)的。 ECU 通過(guò)絕對(duì)壓力傳感器 (D 型 EFI)或空氣流量 計(jì) (L型 EFI)的信號(hào)計(jì)量空氣質(zhì)量，并根據(jù)計(jì)算出的空氣質(zhì)量與目標(biāo)空燃比比較即可確定每次燃燒所必需的燃料質(zhì)量。 目標(biāo)空燃比即實(shí)際充入氣缸的空氣質(zhì)量與燃燒所需要的燃料量的比值。根據(jù)空氣質(zhì)量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算出的噴油時(shí)間稱為基本噴油持續(xù)時(shí)間。目標(biāo)空燃比是在考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、響應(yīng)性、排氣凈化等之后決定的，它所要求的噴油時(shí)間與基本噴油時(shí)間有差異，各種傳感器檢測(cè)冷卻水溫度、進(jìn)氣溫度、節(jié)氣門開度等與發(fā)動(dòng)機(jī)工況有關(guān)的參數(shù)后，對(duì)基本噴油持續(xù)時(shí)間進(jìn)行修正，確定最佳噴油持續(xù)時(shí)間，使實(shí)際噴油持續(xù)時(shí)間接近由目標(biāo)空燃比確定的 噴油持續(xù)時(shí)間。 16 2.2.1 D 型 EFI 系統(tǒng) 圖 2-5 所示的是 D 型 EFI 系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作原理如下所述。 圖 2-5 歧管壓力計(jì)量式電控汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng) 1噴油器； 2燃油壓力調(diào)節(jié)器； 3電控單元 (ECU)； 4節(jié)氣門位置傳感器； 5怠速空氣調(diào)整器；6進(jìn)氣壓力傳感器； 7燃油泵； 8濾清器； 9水溫傳感器； 10熱限時(shí)開關(guān) 。 1） 燃油壓力的建立與燃油噴射方式 電控燃油噴射系統(tǒng)的噴油壓力由燃油泵提供，燃油泵可以裝在油箱外靠近油箱的地方，也可以直接安裝在油箱內(nèi)。油箱內(nèi)的燃油被燃油泵吸出并加壓至 350kPa 左右，經(jīng)燃油濾清器濾去雜質(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 ECU 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)，與空氣混和，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(lái)調(diào)整分配油管中汽油的壓力，使油壓保持某一定值 (250kPa 到 300kPa)。多余的燃油從燃油壓力調(diào)節(jié)器上的回油口經(jīng)回油管返回油箱。 2） 進(jìn)氣量的控制與測(cè)量 17 進(jìn)氣量由駕駛員通過(guò)加速踏板操縱節(jié)氣門來(lái)控制。節(jié)氣門開度不同，進(jìn)氣量也不同，同 時(shí)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)氣量有一定關(guān)系。 進(jìn)氣壓力傳感器可將進(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 ECU，ECU 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。 3） 噴油量與噴油時(shí)刻的確定 噴油量由 ECU 控制。 ECU 根據(jù)進(jìn)氣壓力傳感器測(cè)量得到的信號(hào)計(jì)算出進(jìn)氣量，再根據(jù)分電器中的曲軸位置傳感器測(cè)得的信號(hào)的計(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； ECU 控制各缸噴油器在每次進(jìn)氣行程開始之前噴油一次，并通過(guò)控制每次噴油的持續(xù)時(shí)間來(lái)控制噴油量。 噴油持續(xù) 時(shí)間越長(zhǎng)，噴油量就越大。一般每次噴油的持續(xù)時(shí)間為 2ms 到 10ms。各缸噴油器每次噴油的開始時(shí)刻則由 ECU 根據(jù)曲軸位置傳感器測(cè)得的 1 缸上止點(diǎn)的位置來(lái)控制。由于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)一個(gè)工作循環(huán)中只噴油一次，故屬于間歇噴射方式。 4） 不同工況下的控制模式 電控燃油噴射系統(tǒng)能根據(jù)各個(gè)傳感器測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)所處的工況，選擇不同模式的程序控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)啟動(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)制怠速斷油、自動(dòng)怠速控制等功能。 D 型 EFI 系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作 可靠等優(yōu)點(diǎn)，但由于采用壓力作為控制噴油量的主要因素，因此，存在這樣的缺點(diǎn)：在汽車突然制動(dòng)或下坡行駛中節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，加速反應(yīng)效果不良；當(dāng)大氣狀況發(fā)生較大變化時(shí)，會(huì)影響控制精度。 現(xiàn)代汽車使用的 D 型 EFI 系統(tǒng)都經(jīng)過(guò)了改進(jìn)，即采用運(yùn)算速度快、內(nèi)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。這種系統(tǒng)通常用于中檔車型上，如豐田HIACE 小客車、豐田 CROWN 轎車等。 2.2.2 L 型 EFI 系統(tǒng) L 型 EFI 系統(tǒng)是在 D 型 EFI 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，經(jīng)改進(jìn)而形成的。它是目前汽車上應(yīng)用最廣泛的燃油噴射系統(tǒng)。 L 型 EFI 系統(tǒng)的構(gòu)造和工作原理與 D 型 EFI 系統(tǒng)基本相同，但它以空氣流量計(jì)代替 D 型 EFI 系統(tǒng)中的進(jìn)氣壓力傳感器，可直接測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，提高了控制精度。 典型的 L 型 EFI 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 2-6 所示。 18 圖 2-6 熱線式電控汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng) 2.2.3 燃油噴射控制 1) 噴油正時(shí) 多點(diǎn)噴射 分為同時(shí)噴射，即各缸噴油時(shí)刻相同；分組噴射，即多缸發(fā)動(dòng)機(jī)分為若干組進(jìn)行噴射，同一組各缸同時(shí)噴油，不同組間順序噴油；順序噴射，即按點(diǎn)火順序要求逐缸噴油。噴油正時(shí)就是噴油器什么時(shí)候開始噴油的問(wèn)題。對(duì)于多點(diǎn)間歇噴射發(fā)動(dòng)機(jī)，噴油正時(shí)分為同 步噴射和異步噴射。 同步噴射指在既定的曲軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行噴射，在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工況的大部分運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間里，噴油系統(tǒng)以同步方式工作。發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)和加速時(shí)，為了保證啟動(dòng)迅速、加速響應(yīng)快， ECU會(huì)根據(jù)水溫、節(jié)氣門變化程度適當(dāng)?shù)卦黾庸┯土?，此時(shí)應(yīng)采用與曲軸的旋轉(zhuǎn)角度無(wú)關(guān)的異步噴射。另外，采用卡門旋渦式流量計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其噴油器的開啟時(shí)間與其渦流頻率同步。 下面介紹同步噴射發(fā)動(dòng)機(jī)中的順序噴射。 順序噴射 順序噴射也叫獨(dú)立噴射。曲軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，各缸噴油器都輪流噴射一次，且像點(diǎn)火系統(tǒng)一樣，按照特定的順序依次進(jìn)行噴射。 各缸噴油器分別由微 機(jī)進(jìn)行控制。驅(qū)動(dòng)回路數(shù)與氣缸數(shù)目相等。順序噴射方式由于要知道向哪一缸噴射，因此應(yīng)具備氣缸判別信號(hào)，常叫判缸信號(hào)。 采用順序噴射控制時(shí)，應(yīng)具有正時(shí)和缸序兩個(gè)功能，微機(jī)工作時(shí)，通過(guò)曲軸位置傳感器輸入的信號(hào)，可以知道活塞在上止點(diǎn)前的位置，再與判缸信號(hào)相配合，可以確定向上止19 點(diǎn)運(yùn)行的是哪一缸，同時(shí)應(yīng)分清該缸是壓縮行程還是排氣行程。 圖 2-8 順序噴射的控制電路 因此當(dāng)微機(jī)根據(jù)判缸信號(hào)、曲軸位置信號(hào)，確定該缸是排氣行程且活塞行至上止點(diǎn)前某一噴油位置時(shí)，微機(jī)輸出噴油控制信號(hào)，接通噴油器電磁線圈電路，該缸即開始噴 射。 順序噴射可以設(shè)立在最佳時(shí)間噴油，對(duì)混合氣的形成十分有利，因此它對(duì)提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低有害物的排放等有一定好處。盡管順序噴射方式的控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)及軟件都較復(fù)雜，但這對(duì)日益發(fā)展的先進(jìn)電子技術(shù)來(lái)講，是比較容易得到解決的。順序噴射方式既適合進(jìn)氣歧管噴射，也適用于氣缸內(nèi)噴射。 2) 噴油量的控制 噴油量的控制亦即噴油器噴射時(shí)間的控制，要使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下都處于良好的工作狀態(tài)，必須精確地計(jì)算基本噴油持續(xù)時(shí)間和各種參數(shù)的修正量，其目的是使發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒混合氣的空燃比符合要求。 盡管發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)不同，基本噴油持續(xù)時(shí)間和各種修正量的值不同，但其確定方式和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響卻是相同的，下面分別予以介紹。 啟動(dòng)噴油控制 在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，無(wú)論 D 系統(tǒng)中的進(jìn)氣壓力傳感器還是 L 系統(tǒng)中的空氣流量計(jì)，都不能精確地測(cè)量進(jìn)氣量，進(jìn)而確定合適的噴油持續(xù)時(shí)間。 因此，啟動(dòng)時(shí)的基本噴油時(shí)間不是根據(jù)進(jìn)氣量 (或進(jìn)氣壓力 )和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算確定的，而是 ECU 根據(jù)啟動(dòng)信號(hào)和當(dāng)時(shí)的冷卻水溫度，由內(nèi)存的水溫 -噴油時(shí)間圖找出相應(yīng)的基本噴油時(shí)間 TP，然后加上進(jìn)氣溫度修正時(shí)間 TA 和蓄電池電壓修正時(shí)間 TB，計(jì)算出啟 動(dòng)時(shí)的噴油持續(xù)時(shí)間。 20 由 THW 信號(hào)查水溫 -噴油時(shí)間圖得出基本噴油時(shí)間，根據(jù)進(jìn)氣溫度傳感器 THA 信號(hào)對(duì)噴油時(shí)間進(jìn)行修正。 由于噴油器的實(shí)際打開時(shí)刻較 ECU 控制其打開時(shí)刻存在一段滯后，如圖 2-14 所示，造成噴油量不足，且蓄電池電壓越低，滯后時(shí)間越長(zhǎng)，故需對(duì)電壓進(jìn)行修正。 圖 2-9 噴油滯后 啟動(dòng)后的噴油控制 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)預(yù)定值時(shí)， ECU 確定的噴油信號(hào)持續(xù)時(shí)間滿足下式： 噴油信號(hào)持續(xù)時(shí)間 =基本噴油持續(xù)時(shí)間 噴油修正系數(shù) +電壓修正值 式中，噴油修正系數(shù)是各種修正系數(shù)的總和。 （ A） 基本噴油時(shí)間 D 型 EFI 系統(tǒng)的基本噴油時(shí)間可由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào) (Ne)和進(jìn)氣管絕對(duì)壓力信號(hào) (PIM)確定。 D 系統(tǒng)的 ECU 內(nèi)存有一個(gè)基本噴油時(shí)間三維圖 (三元 MAP 圖 )。 它表明了與發(fā)動(dòng)機(jī)各種轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣管壓力對(duì)應(yīng)的基本噴油時(shí)間。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和進(jìn)氣管壓力信號(hào)確定噴油量，是以進(jìn)氣量與進(jìn)氣管壓力成正比為前提的，這一前提只在理論上成立。 實(shí)際工作中，進(jìn)氣脈動(dòng)使充氣效率變化，進(jìn)行再循環(huán)的排氣量的波動(dòng)也影響進(jìn)氣量測(cè)量的準(zhǔn)確度。因此，由 MAP 圖計(jì)算的僅為基本噴油時(shí)間， ECU 還必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào) (Ne)對(duì)噴油時(shí)間進(jìn)行修正。 L 型 EFI 系統(tǒng) 的基本噴油時(shí)間由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和空氣量信號(hào) (VS)確定。這個(gè)基本噴油時(shí)間是實(shí)現(xiàn)既定空燃比 (一般為理論空燃比： A/F=14.7)的噴射時(shí)間。 （ B） 啟動(dòng)后各工況下噴油量的修正 21 在確定基本噴油時(shí)間的同時(shí)， ECU 由各種傳感器獲得發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況信息，對(duì)基本噴油時(shí)間進(jìn)行修正。 a 啟動(dòng)后加濃 發(fā)動(dòng)機(jī)完成啟動(dòng)后，點(diǎn)火開關(guān)由啟動(dòng) (STA)位置轉(zhuǎn)到接通點(diǎn)火 (ON)位置，或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)到或超過(guò)預(yù)定值， ECU 額外增加噴油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持穩(wěn)定運(yùn)行。 噴油量的初始修正值根據(jù)冷卻水溫度確定，然后以一固定速度下降，逐步達(dá)到正常。 b 暖機(jī)加濃 冷機(jī)時(shí)，燃油蒸發(fā)性差，為使發(fā)動(dòng)機(jī)迅速進(jìn)入最佳工作狀態(tài)，必須供給濃混合氣。在冷卻水溫度低時(shí)， ECU 根據(jù)水溫傳感器 (THW)信號(hào)相應(yīng)增加噴射量，水溫在 40 時(shí)加濃量約為正常噴射量的兩倍。暖機(jī)加濃還受節(jié)氣門位置傳感器中的怠速觸點(diǎn) (IDL)接通或斷開控制，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， ECU 使噴油量有少量變化。 c 進(jìn)氣溫度修正 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣密度隨發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣溫度而變化， ECU 根據(jù) THA 信號(hào)修正噴油持續(xù)時(shí)間，使空燃比滿足要求。 通常以 20 為進(jìn)氣溫度信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)溫度，低于 20 時(shí)，空氣密度大， ECU 增加噴油量， 使混合氣不致過(guò)稀；進(jìn)氣溫度高于 20 時(shí)，空氣密度減小， ECU 使噴油量減少，以防混合氣太濃。 增加或減少的最大修正量約為 10%。由進(jìn)氣溫度修正曲線可見，修正約在進(jìn)氣溫度 20 到 60 之間進(jìn)行。 d 大負(fù)荷加濃 發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要求使用濃混合氣以獲得大功率。 ECU 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加噴油量。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況可以根據(jù)節(jié)氣門開度或進(jìn)氣量的大小確定，故 ECU 可根據(jù)進(jìn)氣壓力傳感器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門位置傳感器輸送的信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷狀況，決定相應(yīng)增加的燃油噴射量。 大負(fù)荷的加濃量約為正常噴油量的 10%到 30%。有些發(fā)動(dòng)機(jī)的大負(fù)荷加濃量還與冷卻水溫度信號(hào) (THW)有關(guān)。 e 過(guò)渡工況空燃比 發(fā)動(dòng)機(jī)在過(guò)渡工況下運(yùn)行時(shí) (即汽車加速或減速行駛 )，為獲得良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、響應(yīng)性，空燃比應(yīng)作相應(yīng)變化，即需要適量調(diào)整噴油量。 使 ECU 檢測(cè)到相應(yīng)工況的信號(hào)有：進(jìn)氣管絕對(duì)壓力 (PIM)或空氣量 (VS)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(Ne)、車速 (SPD)、節(jié)氣門位置、空擋啟動(dòng)開關(guān) (NSW)和冷卻水溫度 (THW)。 22 g 怠速穩(wěn)定性修正 (只用于 D 型 EFI 系統(tǒng) ) 在 D 型 EFI 系統(tǒng)中，決定基本噴油時(shí)間的進(jìn)氣管壓力，在過(guò)渡工況時(shí)，相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 速將產(chǎn)生滯后。 節(jié)氣門以下進(jìn)氣管容積越大，怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越低，這種滯后時(shí)間越長(zhǎng)，怠速就越不穩(wěn)定。進(jìn)氣管壓力變動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也變動(dòng)。由于壓力較轉(zhuǎn)速滯后，轉(zhuǎn)矩也較轉(zhuǎn)速滯后，造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升時(shí)，轉(zhuǎn)矩也上升，轉(zhuǎn)速下降時(shí)，轉(zhuǎn)矩也下降。為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性， ECU 根據(jù) PIM 和 Ne 信號(hào)對(duì)噴油量作修正。隨壓力增大或轉(zhuǎn)速降低，增加噴油量；隨壓力減少或轉(zhuǎn)速增高，減少噴油量。 3) 斷油控制 減速斷油發(fā)動(dòng)機(jī)在高速下運(yùn)行急減速時(shí)，節(jié)氣門完全關(guān)閉，為避免混合氣過(guò)濃、燃料經(jīng)濟(jì)性和排放性能變差， ECU 停止噴油。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速降到某預(yù)定轉(zhuǎn)速之下或節(jié)氣門重新打開時(shí)，噴油器投入工作。 冷卻水溫度低或空調(diào)機(jī)工作需要增加輸出功率時(shí)，斷油和重新恢復(fù)噴油的轉(zhuǎn)速較高。 發(fā)動(dòng)機(jī)超速斷油。為避免發(fā)動(dòng)機(jī)超速運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速時(shí)， ECU 控制噴油器停噴。 汽車超速行駛斷油。某些汽車在汽車運(yùn)行速度超過(guò)限定值時(shí)，停止噴油。 ECU 根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、空調(diào)開關(guān)、停車燈開關(guān)及車速信號(hào)完成上述斷油控制。 4) 異步噴射 啟動(dòng)噴油控制 在有些電控汽油噴射系統(tǒng)中，為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，在啟動(dòng)時(shí)使混合氣加濃。除了一般正 常的曲軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)噴一次油外，在啟動(dòng)信號(hào) STA 處于接通狀態(tài)時(shí)， ECU 從 G(G1或 G2)信號(hào)后檢測(cè)到第一個(gè) Ne 信號(hào)開始，以一個(gè)固定噴油持續(xù)時(shí)間，同時(shí)向各缸增加一次噴油。 加速噴油控制 發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速工況向起步工況過(guò)渡時(shí)，由于燃油慣性等原因，會(huì)出現(xiàn)混合氣稀的現(xiàn)象。 為了改善起步加速性能，在普通電控燃油噴射系統(tǒng)中， ECU 根據(jù) IDL 信號(hào)從接通到斷開時(shí)，增加一次固定噴油持續(xù)時(shí)間的噴油。 在綜合控制的系統(tǒng)中， ECU 在 IDL 信號(hào)從接通到斷開后檢測(cè)到第一個(gè) Ne 信號(hào)時(shí)，增加一次固定噴油持續(xù)時(shí)間的噴油。 23 在有些發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)節(jié)氣 門急速開啟或進(jìn)氣量突然變大時(shí) (急加速 )，為了提高加速響應(yīng)特性，僅在加速期間，在同步噴射的基礎(chǔ)上再加上異步噴射。24 3 大眾 典型轎車電控燃油噴射系統(tǒng) 3.1 桑塔納 2000GLi 型轎車電子控制汽油噴射系統(tǒng) 桑塔納 2000GLi 型轎車電子控制汽油噴射系統(tǒng)由電控單元（ ECU）、傳感器、點(diǎn)火線圈、分電器、油壓調(diào)節(jié)器、噴油器等組成。 如圖 3-1 所示，駕駛員通過(guò)節(jié)氣門控制進(jìn)氣量，節(jié)氣門位置傳感器檢測(cè)節(jié)氣門開度的信息傳給電控單元（ ECU），由電控單元綜合諸因素調(diào)整噴油量，使混合氣最佳。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器檢測(cè) 駕駛員控制的節(jié)氣門開度，進(jìn)氣壓力傳感器檢測(cè)進(jìn)入氣缸的空氣量，