電控燃油噴射系統(tǒng)簡述

1、天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院電控燃油噴射系統(tǒng)簡述學(xué) 院 機(jī)械工程 專 業(yè) 熱能與動(dòng)力工程 年 級(jí) 2012 姓 名 魏子清 學(xué) 號(hào) 3012201290 指導(dǎo)教師 劉昌文 2016年 1 月 10日目錄1發(fā)展21.1化油器式21.2電控汽油噴射42構(gòu)成及作用52.1燃油供給系統(tǒng)(油路)52.2空氣供給系統(tǒng)(氣路)82.3控制系統(tǒng)(電路)93電控燃油噴射系統(tǒng)的基本原理123.1微機(jī)控制基礎(chǔ)123.2電控燃油噴射系統(tǒng)分類143.3控制過程154電控燃油噴射技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)214.1國外電控燃油噴射系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀214.2我國電控燃油噴射系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀214.3發(fā)展趨勢(shì)221發(fā)展內(nèi)燃機(jī)燃料供給與調(diào)節(jié)系

2、統(tǒng)是內(nèi)燃機(jī)最重要也是制造與調(diào)節(jié)精度最高的系統(tǒng)，其主要功能是即使、優(yōu)質(zhì)地為內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)提供適量的燃料，以保證缸內(nèi)混合氣形成與燃燒的有效進(jìn)行。它對(duì)內(nèi)燃機(jī)的主要性能如動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、排放與噪聲以及可靠性、耐久性等都具有十分重要的影響。燃油的供給方式有化油器式和噴射式2種。1.1化油器式1875年,德國的馬庫斯(S.Marehus)制成了輪刷式霧化器,這是使用在汽油機(jī)上最早的化油器,是一種油柜式供油部件,它使用一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪,其上裝有許多漿狀刷子,可以從油箱里蘸上汽油拋向空氣,使之自然蒸發(fā),通過活塞的抽吸作用,把混合氣吸入氣缸。1883年,德國的戴姆勒(G.Daimler)制成了1883年，戴姆勒

3、和邁巴赫制成了第一臺(tái)四沖程往復(fù)式汽油機(jī)，此發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝了邁巴赫設(shè)計(jì)的一個(gè)稱作浮子式化油器的新部件。戴姆勒所使用的化油器,是邁巴赫(W.Myabach)的泡式化油器。它屬于“表面蒸發(fā)式”結(jié)構(gòu),化油器內(nèi)的圓筒油池盛放著汽油,將熱空氣送入其液面下,一邊使氣泡上升,一邊使燃油汽化,所以化油器亦稱汽化器,同時(shí),它帶有浮子室,汽油從油箱籍重力流到化油器的浮子室，之后就會(huì)引起浮子上升,當(dāng)浮子達(dá)到一定高度時(shí),就會(huì)迫使針閥關(guān)閉,停止向化油器進(jìn)油,從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的供油溢出。邁巴赫的化油器主要是通過改進(jìn)輪刷式霧化器和燈芯型霧化器所取得的成果。多年來化油器歷經(jīng)改變,己成為一個(gè)極為復(fù)雜的機(jī)械裝置。在化油器上附加部分電子

4、控制裝置故然能夠提高其空燃比的控制精度。由于化油器喉管處的真空度比較低,特別是在低速小負(fù)荷時(shí)更低,氣流速度不高,此時(shí)燃油的霧化非常差,有些油滴會(huì)沉積在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管壁上,造成實(shí)際供給的混合氣與使用工況的不一致加速時(shí)供油滯后,減速時(shí)回火放炮,使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性明顯下降。由于燃燒不充分,造成汽車排氣中含有大量不完全燃燒的產(chǎn)物。排氣中所含有的CO、HC(碳?xì)浠衔?和NOx(氮的氧化物),在大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),生成Ox(氧化劑,如臭氧O3等的總稱)會(huì)對(duì)人體和動(dòng)植物造成危害。這個(gè)問題已經(jīng)受到整個(gè)人類社會(huì)的關(guān)注,汽車排氣凈化成了不能回避的課題隨著排放法規(guī)的日益嚴(yán)格,需要使用三元催化轉(zhuǎn)化器來降低汽

5、油機(jī)的排放,而其最佳工作條件是=1,傳統(tǒng)的機(jī)械式化油器己無法滿足此空燃比高精度控制的要求。電控汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)在混合氣的質(zhì)量與點(diǎn)火定時(shí)的精確控制方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。由于電子控制的靈活性和計(jì)算機(jī)強(qiáng)有力的處理能力,電控系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行工況,如起動(dòng)、暖機(jī)、怠速、加速、滿負(fù)荷、部分負(fù)荷、滑行及環(huán)境溫度、海拔高度和燃油質(zhì)量的變化實(shí)現(xiàn)最佳空燃比控制,使發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行,從而在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣凈化等方面都取得良好的效果。1.2電控汽油噴射電控汽油噴射的最初設(shè)想是從1957年美國Bendix公司試制電控噴油器開始的,但這套系統(tǒng)并未付諸實(shí)用。以后,德國Bosch公司購得此項(xiàng)專利,經(jīng)過努力于19

6、67年推出D-Jetronic型電控汽油噴射系統(tǒng)(D來自德文“Druck”,意為進(jìn)氣歧管壓力,是這一系統(tǒng)的主要傳感器),并裝在大眾公司的轎車上向美國出口,其燃油經(jīng)濟(jì)性、排氣凈化與動(dòng)力性等均優(yōu)于化油器式發(fā)動(dòng)機(jī),但其缺點(diǎn)是由于采用進(jìn)氣管壓力作為控制噴油量的主要因素,它在汽車突然制動(dòng)或下坡節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)以及大氣狀態(tài)有較大變化時(shí),會(huì)出現(xiàn)加速響應(yīng)不良的現(xiàn)象。1973年后經(jīng)過改進(jìn),采用以吸入空氣量作為控制噴油量的主要因素,成為現(xiàn)在廣泛使用的L型(L-Jetronic。)電控汽油噴射系統(tǒng)(L來自德文空氣“l(fā)uft”,空氣流量計(jì)是這一系統(tǒng)的主要傳感器)。1979年,德國Bosch公司又開始生產(chǎn)了集電控汽油噴射系

7、統(tǒng)與點(diǎn)火系統(tǒng)于一體的M型(Motronic)數(shù)字式電控系統(tǒng)。90年代推出了BOSCHME7發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng),增加了許多車輛功能和系統(tǒng)的透明度,實(shí)現(xiàn)了真正意義上的集中控制。該公司又專門為直噴式汽油機(jī)推出Motronic MED7電控燃油噴射系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中,采用徑向高壓油泵與共軌式噴油系統(tǒng),旋流型霧化噴嘴,進(jìn)氣量的控制通過電控節(jié)氣閥進(jìn)行,以保證節(jié)氣閥在怠速時(shí)處于全開位置,實(shí)現(xiàn)混合氣的質(zhì)調(diào)節(jié),進(jìn)氣量用薄膜式熱敏電阻來測(cè)量。除了進(jìn)氣量、壓力與溫度等信號(hào)外,在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的NOx反應(yīng)器前后均裝有寬帶氧傳感器(入傳感器),以實(shí)現(xiàn)對(duì)于燃油噴射與NOx反應(yīng)器再生的有效電控。2構(gòu)成及作用電控燃油噴射系統(tǒng)主要由燃

8、油供給系統(tǒng)(油路)、空氣供給系統(tǒng)(氣路)和控制系統(tǒng)(電路,包括各種傳感器、電子控制器和執(zhí)行器)三大部分組成。各部分的組成及功能簡介如下。圖1 燃油噴射系統(tǒng)組成2.1燃油供給系統(tǒng)(油路)燃油供給系統(tǒng)的作用是，向氣缸內(nèi)供給燃燒所需要的汽油。燃油供給系統(tǒng)包括燃油箱、燃油泵、燃油緩沖器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、燃油濾清器、噴油器、節(jié)溫定時(shí)開關(guān)和冷起動(dòng)閥(冷起動(dòng)噴油器)等部件。首先電動(dòng)燃油泵將燃油，從燃油箱泵出，經(jīng)燃油濾清器和供油管，將其送到燃油分配管中，再由它將高壓燃油泵送到各個(gè)噴油器中，當(dāng)電控單元檢測(cè)出在某一時(shí)刻，該缸的活塞位于排氣行程上止點(diǎn)某一位置時(shí)，電腦通過控制噴油器打開時(shí)間的長短來控制噴油量的多少，當(dāng)

9、發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況不需要那么多的高壓燃油，而電動(dòng)油泵又在不斷泵送時(shí)，有的發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝有燃油壓力調(diào)節(jié)器，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于調(diào)節(jié)器壓力時(shí)，它將幫助把燃油系統(tǒng)的油壓維持在某一固定值，此時(shí)與回油管相接的燃油壓力調(diào)節(jié)器，幫助回油。2.1.1燃油箱(汽油箱)燃油箱的作用是儲(chǔ)存燃油。汽油箱體由鋼板焊接而成，一般是車體的一部分。油箱上部有加油口，用油箱蓋蓋住。出油管與汽油濾清器相通。油箱底部有放油塞以排除油箱內(nèi)的積水和污物。2.1.2燃油泵(電動(dòng)汽油泵)燃油泵的作用是將燃油從燃油箱中泵入燃油管路,并使燃油保持一定的壓力,經(jīng)過燃油濾清器輸送到噴油器和冷起動(dòng)閥。燃油泵按其安裝位置分為外裝泵和內(nèi)裝泵2種。外裝泵即將泵裝在

10、油箱之外的輸油管路中,內(nèi)裝泵則是將泵安裝在燃油箱內(nèi)。與外裝泵比較,內(nèi)裝泵不易產(chǎn)生氣阻和燃油泄漏,且噪聲小。目前大多數(shù)EFI采用內(nèi)裝泵。2.1.3燃油緩沖器(也稱脈動(dòng)阻尼器)燃油緩沖器的作用是使燃油泵泵出的油壓變得平穩(wěn),減少油壓波動(dòng),降低噪聲。2.1.4燃油壓力調(diào)節(jié)器燃油壓力調(diào)節(jié)器使燃油壓力相對(duì)于大氣壓力或進(jìn)氣管負(fù)壓保持一定,即保持噴油壓力與噴油環(huán)境壓力的差值一定。此壓力差一般維持在250 kPa,當(dāng)供油壓力超過規(guī)定值時(shí),燃油壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的減壓閥打開,汽油便經(jīng)過回油管流回油箱,使輸油管油壓保持恒定。2.1.5燃油濾清器燃油濾清器的作用是濾除燃油中的水份和雜質(zhì)等污物,以防堵塞噴油器針閥，一般裝于燃

11、油緩沖器與噴油器之間的油路中。2.1.6噴油器噴油器安裝在節(jié)氣門體空氣入口處(SPI系統(tǒng))或進(jìn)氣歧管靠近各缸進(jìn)氣門附近(MPI系統(tǒng)),受電子控制器噴油信號(hào)的控制,其噴油量由噴油器通電時(shí)間的長短決定,從而將適量的燃油成霧狀噴入進(jìn)氣歧管。噴油器的噴油原理是:由電子控制器送來噴油電流信號(hào),電流流經(jīng)電磁線圈產(chǎn)生電磁吸力,該吸力吸引鐵心,由于針閥與鐵心制成一體,故此時(shí)針閥打開,燃油由噴油器噴出。2.1.7節(jié)溫定時(shí)開關(guān)和冷起動(dòng)閥(冷起動(dòng)噴油器) 節(jié)溫定時(shí)開關(guān)的作用是監(jiān)測(cè)冷卻水的溫度,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng),冷卻水溫度低于14時(shí),開關(guān)的觸點(diǎn)閉合,使冷起動(dòng)閥噴油。冷起動(dòng)閥的作用是在冷起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)向進(jìn)氣歧管噴射額外的燃油

12、,以改善低溫起動(dòng)性能。有不少汽車已經(jīng)取消了節(jié)溫定時(shí)開關(guān),冷起動(dòng)噴油器的工作完全由ECU控制,控制精度更高。2.2空氣供給系統(tǒng)(氣路)可燃混合氣的形成需要一定數(shù)量的空氣，空氣供給系統(tǒng)的任務(wù)就是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供必要的空氣，并且測(cè)量出空氣的質(zhì)量。按照怠速時(shí)空氣的流動(dòng)路徑，分為兩種類型，即怠速直接供給空氣式進(jìn)氣系統(tǒng)（直接供給空氣進(jìn)氣系統(tǒng)）和怠速旁通供給空氣式進(jìn)氣系統(tǒng)?？諝夤┙o系統(tǒng)包括:空氣濾清器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門室、進(jìn)氣歧管、空氣量調(diào)整器等?？諝庥煽諝鉃V清器吸入,經(jīng)空氣流量計(jì)(其作用是測(cè)量進(jìn)入空氣量的多少)、節(jié)氣門室、進(jìn)氣歧管而后進(jìn)入各氣缸。2.2.1空氣流量計(jì)(MAF)空氣流量計(jì)用于L型EFI系統(tǒng)，安

13、裝在空氣濾清器和節(jié)氣門之間,用來測(cè)量進(jìn)入氣缸內(nèi)空氣量的多少,然后將進(jìn)氣量信號(hào)送入電子控制器ECU,從而由ECU計(jì)算出噴油量,控制噴油器向節(jié)氣門室噴入與進(jìn)氣量成最佳比例的燃油。2.2.2節(jié)氣門室節(jié)氣門室的作用是控制進(jìn)入氣缸的空氣量,從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。它主要由節(jié)氣門、怠速調(diào)整螺釘、怠速空氣孔道和節(jié)氣門開關(guān)等組成。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)(節(jié)氣門全關(guān)),空氣流經(jīng)旁通孔道(怠速空氣孔道),此時(shí)只要調(diào)整怠速調(diào)整螺釘就可以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速時(shí)的轉(zhuǎn)速。2.2.3空氣量調(diào)整器(也稱附加空氣閥)空氣量調(diào)整器作用是在低溫下起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),它通過另一通道,使進(jìn)入氣缸的空氣增多,從而使噴油量也增加,以便在低溫下順利起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)

14、。一般安裝在節(jié)氣門上方。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高達(dá)6070時(shí),它將自動(dòng)關(guān)閉。2.3控制系統(tǒng)(電路)控制系統(tǒng)的作用是:根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況和汽車運(yùn)行狀況確定汽油的最佳噴射量。控制系統(tǒng)主要由各種傳感器、電子控制器(計(jì)算機(jī)控制裝置)和執(zhí)行器組成。電子控制器根據(jù)接收到的各種傳感器采集的反映發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)工況的信號(hào),經(jīng)過計(jì)算機(jī)計(jì)算出噴油器針閥的開啟時(shí)間和持續(xù)時(shí)間,并指令噴油器工作,以確保供給發(fā)動(dòng)機(jī)最佳可燃混合氣。2.3.1傳感器傳感器用來監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際工況,感知各種物理信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給ECU。主要采用的傳感器的種類及功能見表1。表1傳感器的種類及功能傳感器安裝位置功能結(jié)構(gòu)形式溫度傳感器冷卻水溫度(THW

15、)發(fā)動(dòng)機(jī)出水口附近感知發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度,并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入ECU繞線電阻式;熱敏電阻式;熱電偶式進(jìn)氣溫度(THA)空氣流量計(jì)(MAF)的主空氣通道中感知進(jìn)氣溫度的變化,并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入ECU流量傳感器空氣流量空氣流量計(jì)(MAF)的主空氣通道中感知進(jìn)入氣缸內(nèi)空氣的多少,并將進(jìn)入節(jié)氣門的進(jìn)氣量變成電信號(hào)輸入ECU(用于L型)葉片式;電熱絲式;卡門旋渦式燃油流量主油路中用于計(jì)算油耗水車式;循環(huán)球式燃油流量主油路中用于計(jì)算油耗水車式;循環(huán)球式進(jìn)氣壓力傳感器(MAP)通過軟管與進(jìn)氣歧管相通測(cè)定進(jìn)氣真空度(用于D型)線性可調(diào)變壓器;電容式;半導(dǎo)體壓敏電阻式;表面彈性波式節(jié)氣門位置傳感器(TPS

16、)節(jié)氣門總體殼體內(nèi)將節(jié)氣門打開的角度轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)輸入ECU線性輸出型;開關(guān)量輸出型發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)飛輪齒環(huán)上方測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并將其脈沖信號(hào)輸入ECU磁感應(yīng)式;霍爾效應(yīng)式;光電式車速傳感器(SPD)組合式儀表內(nèi)用于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和汽車加減速時(shí)的空燃比控制舌簧開關(guān)型;光電耦合型曲軸位置傳感器 (點(diǎn)火正時(shí)傳感器)(CPS)曲軸箱內(nèi)左側(cè)檢測(cè)一缸上止點(diǎn)位置信號(hào)脈沖并輸入ECU磁感應(yīng)式;霍爾效應(yīng)式;光電式氧傳感器(傳感器)排氣管上檢測(cè)大氣與排氣中氧濃度之差而產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì),將其電壓信號(hào)輸入ECU,用以控制空燃比二氧化鋯氧傳感器;二氧化鈦氧傳感器爆震傳感器(KNK)缸體的進(jìn)氣管下部檢測(cè)缸體的振動(dòng)

17、,判斷爆燃的發(fā)生,輸入爆燃脈沖信號(hào)給ECU,用以推遲點(diǎn)火時(shí)刻磁致伸縮式;壓電式(共振型、非共振型、火花塞座金屬墊型)汽車傳感器的工作條件極為惡劣,因此,傳感器能否精確可靠地工作至關(guān)重要。在該領(lǐng)域中,理論研究及材料應(yīng)用發(fā)展迅速,半導(dǎo)體和金屬膜技術(shù)、陶瓷燒結(jié)技術(shù)等得到迅猛發(fā)展。智能化、集成化和數(shù)字化將是傳感器的未來發(fā)展趨勢(shì)。2.3.2電子控制器(Electronic Control Unit縮寫ECU)ECU是燃油噴射系統(tǒng)的控制核心,實(shí)際上是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。為了提高其穩(wěn)定性和降低成本,內(nèi)部采用集成電路。為了生產(chǎn)和檢修方便對(duì)外采用多腳的插頭插座式結(jié)構(gòu)。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

18、續(xù)時(shí)間,在接收了各種傳感器傳來的信號(hào)后,確定滿足發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的燃油噴射量,并根據(jù)計(jì)算結(jié)果控制噴油器的噴射時(shí)間。ECU還可以對(duì)多種信號(hào)進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)EFI以外其它諸多方面的控制。例如,點(diǎn)火控制、怠速控制、排氣再循環(huán)控制、防抱死控制等。ECU的主要控制功能有:燃油噴射控制、空燃比控制、全電子點(diǎn)火提前角控制、怠速穩(wěn)定控制和自診斷安全功能等。ECU的發(fā)展總趨勢(shì)是從單系統(tǒng)單機(jī)控制向多系統(tǒng)集中控制過渡。今后汽車電控系統(tǒng)將采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),把發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、車身電控系統(tǒng)、底盤電控系統(tǒng)及信息與通信系統(tǒng)等各系統(tǒng)的ECU相連接,形成機(jī)內(nèi)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)汽車電子綜合控制。2.3.3執(zhí)行器 執(zhí)行器是受ECU

19、控制,具體執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。執(zhí)行器一般多是電磁閥類,它由ECU控制其電磁線圈搭鐵回路的通斷。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中,執(zhí)行器主要有下列各種形式:電磁式噴油器;怠速控制閥、怠速電動(dòng)機(jī);EGR閥(排氣再循環(huán)閥);進(jìn)氣控制閥;二次空氣噴射閥;活性炭罐排泄電磁閥;車速控制電磁閥;自動(dòng)變速器檔位電磁閥;增壓器釋壓電磁閥。隨著控制功能的增加,執(zhí)行器也將相應(yīng)增加。執(zhí)行器的發(fā)展方向是智能化執(zhí)行器和固態(tài)智能動(dòng)力裝置。3電控燃油噴射系統(tǒng)的基本原理圖2 電控燃油噴射系統(tǒng)的基本原理框圖電控燃油噴射系統(tǒng)采用各種傳感器,它們將發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、加速、減速、吸入空氣流量和溫度、冷卻水的溫度等變化情況轉(zhuǎn)換成電信號(hào),然后把這

20、些電信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(電子控制器)里,電子控制器(ECU)根據(jù)這些信號(hào)與儲(chǔ)存的信號(hào)進(jìn)行精確計(jì)算后,輸出一個(gè)控制信號(hào)去控制噴油器閥的開啟時(shí)間和持續(xù)時(shí)間,從而供給發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸最佳油量。3.1微機(jī)控制基礎(chǔ)3.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本功能是對(duì)控制量和設(shè)備本身所出現(xiàn)的異常狀態(tài)及時(shí)地進(jìn)行監(jiān)督和記錄，并作迅速處理（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集(輸入)對(duì)被控制量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)輸入，也包括對(duì)其他參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，以分析系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)（2）實(shí)時(shí)決策(計(jì)算)對(duì)給定值和被控制量的數(shù)值進(jìn)行已定的控制規(guī)律運(yùn)算，決定控制過程（3）實(shí)時(shí)控制(輸出)根據(jù)決策，實(shí)時(shí)地對(duì)控制裝置發(fā)出控制信號(hào)，使輸出量產(chǎn)生改變圖3

21、數(shù)字PID微機(jī)控制系統(tǒng)的簡單工作過程3.1.2校正方法不同的控制系統(tǒng)、不同的輸入變化形式和不同的要求,有不同的最佳控制方法。常用的校正方法PID控制-比例(P)比例積分(I)比例微分(D)的控制方法。比例部分Kp:升高后穩(wěn)態(tài)誤差下降,但達(dá)到一定時(shí)候，會(huì)失穩(wěn)；比例積分：提高系統(tǒng)型別，使穩(wěn)定性提高，穩(wěn)態(tài)誤差下降。但引起過沖;比例微分：提前控制作用，“預(yù)見控制”，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。但易接收高頻干擾的影響。3.1.3分類微機(jī)控制系統(tǒng)大致可分為：、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)2、直接數(shù)字控制系統(tǒng)(DDC)3、監(jiān)督級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(SCC)4、分散型控制系統(tǒng)(DCS)3.2電控燃油噴射系統(tǒng)分類3.2.1壓

22、力型油噴射系統(tǒng)(也稱D型)以進(jìn)氣歧管壓力為主要控制參數(shù)。采用的是速度密度控制法。壓力型燃油噴射系統(tǒng)的基本原理框圖如圖4示。這是一種間接測(cè)量空氣量的方式。它在節(jié)氣門后面裝壓力傳感器,以測(cè)量進(jìn)氣歧管內(nèi)的壓力,因該處的壓力(真空度)隨節(jié)氣門開度而變化,它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的大小,故可作為電子控制系統(tǒng)確定噴油量的主控信息。ECU根據(jù)進(jìn)氣歧管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算每一工作循環(huán)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量,再根據(jù)推算的空氣量計(jì)算燃油量。但由于空氣流量與該處壓力不是線性關(guān)系,且進(jìn)行排氣再循環(huán)時(shí)管內(nèi)壓力要發(fā)生變化,所以不容易精確檢測(cè)吸入的空氣量,故這種方式控制精度不高,現(xiàn)已少用圖4 壓力型燃油噴射系統(tǒng)的基本原理框圖3.2.

23、2流量型燃油噴射系統(tǒng)(也稱L型)以空氣流量為主要控制參數(shù)。采用的是質(zhì)量流量控制法。流量型燃油噴射系統(tǒng)的基本原理框圖如圖5所示。該系統(tǒng)是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管處安裝空氣流量計(jì),它是一種直接檢測(cè)法,即利用空氣流量傳感器直接測(cè)定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量,ECU則根據(jù)進(jìn)氣量信息確定其噴油量,從而可得到較準(zhǔn)確的空燃比,由于流量型控制精度高,現(xiàn)已廣泛采用。圖5 流量型燃油噴射系統(tǒng)的基本原理框圖3.3控制過程發(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

24、制、運(yùn)轉(zhuǎn)控制、斷油控制和反饋控制。3.3.1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300r/min，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)進(jìn)氣量、起動(dòng)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣溫度水溫等，計(jì)算出一個(gè)固定的噴油量。這一噴油量能使發(fā)動(dòng)

25、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)生足夠的燃油蒸汽，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)間也就愈長。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)。3.3.2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

26、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?；緡娪土浚夯緡娪土渴歉鶕?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。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：進(jìn)氣溫度修正大氣壓力修正蓄電池電壓修正（電壓變化時(shí)，自動(dòng)對(duì)噴油脈沖寬度加以修正）增量

27、：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：起動(dòng)后增量：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)間增長而逐漸減小為零。暖機(jī)增量：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，直至溫度升高至度時(shí)，暖機(jī)加濃結(jié)束。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。大負(fù)荷增量：大負(fù)荷信號(hào)由節(jié)

28、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°時(shí)，電腦按功率混合比計(jì)算噴油量。3.3.3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：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60007000r/min）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

29、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100r/min時(shí)，斷油控制結(jié)束，恢復(fù)噴油。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

30、等運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，做出綜合判斷，在滿足一定條件時(shí)，執(zhí)行減速斷油控制。這些條件是：節(jié)氣門位置傳感器中的怠速開關(guān)接通發(fā)動(dòng)機(jī)水溫已達(dá)正常溫度發(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)速已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。溢油消除控制起動(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)仍未起動(dòng)，淤積在氣缸內(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

31、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)入溢油消除狀態(tài)：點(diǎn)火開關(guān)處于起動(dòng)位置發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于500r/min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)。3.3.4減扭斷油控制裝有電子控制自動(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電控燃油噴射技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)自60年代以來,車用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上的重大突破,幾乎無一例外地是應(yīng)用電子技術(shù)的成果。電控汽油噴射經(jīng)歷了從晶體管、集成電路到微型計(jì)算機(jī)控制,從模擬式到數(shù)字式控制的發(fā)展過程。從70年代到80年代中期是電控汽油噴射技術(shù)發(fā)展的鼎盛時(shí)期。4.1國外電控燃油噴射系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀世界主要汽車公司都研制成功與各自車型配套的電