燃油噴射系統(tǒng)

1、第二章 電控汽油噴射系統(tǒng)基礎(chǔ)2.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的基本組成汽油發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)通常由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)四部分組成。電子控制系統(tǒng)是核心。電子控制系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制單元（ECU）和執(zhí)行器三大部分組成，如圖 所示。傳感器可將發(fā)動機各種狀態(tài)的物理量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電量送給ECU，ECU綜合處理這些電量信號后，送出控制數(shù)據(jù)，執(zhí)行器將ECU送出的控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成物理或機械動作，以改變發(fā)動機的工作狀態(tài)。燃油噴射技術(shù)發(fā)展至今，已有多種類型。2.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的分類1.按空氣量的檢測方式分類按空氣量的檢測方式可分為直接與間接兩大類。直接檢測方式稱之為質(zhì)量流量計檢

2、測方式。間接檢測方式又分為兩種：一種是利用驚奇管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速，測定吸入空氣量，計算燃油量的方式，稱之為速度密度方式；另一種是以節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速測定吸入空氣量，并計算燃油量，稱之為節(jié)流速度方式。1）質(zhì)量流量計方式質(zhì)量流量計方式是利用空氣流量計直接計量吸入的空氣流量。目前，占有主流地位的非連續(xù)噴射方式所必需的信號時每一工作循環(huán)的吸入空氣量，也就是每一計量單位時間吸入空氣量與循環(huán)周期數(shù)之比。一般而言，使用空氣流量與發(fā)動機轉(zhuǎn)速之比作為使用值，以這一數(shù)值為基礎(chǔ)計算燃油噴射量。2）速度密度方式速度密度方式是利用發(fā)動機轉(zhuǎn)速與進氣管壓力測定每一循環(huán)中吸入發(fā)動機的空氣量，再以這一空氣量為基礎(chǔ)，測定燃油

3、噴射量。如果以燃油調(diào)節(jié)量來講，因為發(fā)動機的燃油量的變化范圍約80倍，裝束變化范圍約10倍，所以燃油調(diào)節(jié)范圍約8倍，因此具有燃油調(diào)節(jié)量精度高這一優(yōu)點。但是，其缺點是進氣管壓力與吸入空氣量并不是檢點的函數(shù)關(guān)系，需要修正檢測過度狀態(tài)的吸入空氣流量。其次，作為降低排放的廢氣再循環(huán)（EGR）時，由于進氣管壓力的變化，也不易測定吸入空氣量。3）節(jié)流速度方式節(jié)流速度方式是按照節(jié)氣門開度與發(fā)動機轉(zhuǎn)速測定每一循環(huán)吸入發(fā)動機的空氣量，以這一空氣量為基礎(chǔ)，測定燃油噴射量。由于直接檢測節(jié)氣門的開度，因此過度響應(yīng)性能良好，廣泛應(yīng)用于賽車上。上述三種方式的空燃比控制系統(tǒng)如圖 所示。2.3按燃油噴射位置分類按燃油噴射位置不

4、同，燃油噴射系統(tǒng)可分為缸外噴射和缸內(nèi)噴射。（1）缸外噴射是指進氣歧管內(nèi)噴射或進氣門前噴射。該方式中噴油器被安裝于進氣歧管內(nèi)或進氣門附近，故燃油在進氣過程中被噴射后于空氣混合形成可燃混合氣再進入氣缸內(nèi)。理論上，噴射時刻設(shè)計在各缸排氣行程上止點前70°左右為佳。噴射方式可以是連續(xù)噴射或間歇噴射。由于缸外噴射方式汽油的噴油壓力不高（0.1MPao.5Mpa），且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，應(yīng)用較為廣泛。（2）缸內(nèi)噴射是指噴油器將燃油直接噴射到汽缸燃燒室內(nèi)，因此需要較高的噴油壓力（3.0MPa4.0MPa）。由于噴油壓力較高，可實現(xiàn)稀薄燃燒，有利于提高經(jīng)濟性和排放指標(biāo)，但對供油系統(tǒng)的要求較高，成本也

5、相應(yīng)較高。3.按燃油噴射方式分類根據(jù)燃油噴射方式不同，燃油噴射系統(tǒng)可分為連續(xù)噴射和間歇噴射。1）連續(xù)噴射連續(xù)噴射又稱為穩(wěn)定噴射，在發(fā)動機整個工作過程中連續(xù)噴射燃油。連續(xù)噴射都是噴到進氣道內(nèi)，而且大部分的燃油是在進氣門關(guān)閉時噴射的，因此大部分的燃油是在進氣道內(nèi)蒸發(fā)的，由于連續(xù)噴射系統(tǒng)無需考慮發(fā)動機的工作順序和噴射時機，故控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，多應(yīng)用于機械式或機電結(jié)合式燃油噴射系統(tǒng)中。2）間歇噴射又可稱為脈沖噴射或同步噴射，噴射是以脈動的方式在某一段時間內(nèi)進行的，因此噴射都有一定能夠的噴油持續(xù)期。其特點是噴油頻率與發(fā)動機轉(zhuǎn)速同步，且噴油量只取決于噴油器的開啟時間（噴油脈沖寬度）。故ECU可根據(jù)各種

6、傳感器所獲得的發(fā)動機運行參數(shù)動態(tài)變化的情況，精確計量發(fā)動機所需噴油量，再通過控制噴油脈寬來控制發(fā)動機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)動機集中控制系統(tǒng)廣泛采用。間歇噴射按噴油時序又可細分為同時噴射、分組噴射和順序噴射三種形式，如圖所示。同時噴射是指發(fā)動機在運行期間，各缸噴油器同時開啟且同時關(guān)閉，又計算機的統(tǒng)一噴油指令控制多余噴油器同時動作；分組噴射是將噴油器按發(fā)動機每工作循環(huán)分成若干組交替進行噴射；順序噴射則是指噴油器按發(fā)動機的工作順序依次進行噴射，它具有噴油正時，又計算機根據(jù)曲軸位置傳感器提供的信號，判斷各缸的進氣行程適時發(fā)出各缸的噴油脈沖信號，以實現(xiàn)

7、順序噴射的功能。相比而言，由于順序方式可在最佳噴油時刻向各缸噴射所需的噴油量，故有利于改善發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。但要求系統(tǒng)能對待噴油的汽缸進行識別，同時要求噴油器驅(qū)動回路與汽缸的數(shù)目相同，故電路較為復(fù)雜。4.按噴油器的數(shù)目分類在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，按噴油器數(shù)目進行分類，可分為單點噴射（Single Point Injection, SPI）和多點噴射（MultiPoint Injection, MPI）兩種形式，如圖 所示。1）單點噴射單點噴射是在進氣管的節(jié)氣門體上或穩(wěn)壓箱內(nèi)安裝一個中央噴射裝置，用一只或兩只噴油器集中向進氣歧管噴射，形成可燃混合氣，在發(fā)動機進氣行程時被吸入氣缸內(nèi)，故這種噴射系

8、統(tǒng)可稱為節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)或中央噴射系統(tǒng)。單點噴射系統(tǒng)可采用更低的噴油壓力（0.1MPa），雖然其性能遜于多點噴射系統(tǒng)，但結(jié)構(gòu)簡單、成本低、故障率低、工作可靠，對發(fā)動機改動少，且維修方便，故在20世紀90年代的小排量普通轎車上曾得到廣泛應(yīng)用，目前已趨于淘汰。2）多點噴射多點噴射系統(tǒng)是在每個汽缸進氣門附近安裝一個噴油器，所以各缸之間的空燃比混合較均勻，而且在設(shè)計進氣管時可以充分利用空氣慣性的增壓效應(yīng)以實現(xiàn)高功率化設(shè)計。5.按噴射裝置的控制方式分類按噴射裝置的控制方式不同，燃油噴射系統(tǒng)可分為機械式、機電混合式和電子控制式三種。1）機械式燃油噴射系統(tǒng)機械式燃油噴射系統(tǒng)早在20世紀五六十年代就運用于汽車

9、上，采用連續(xù)噴射方式。Bosch公司的K-Jetronic系統(tǒng)屬于此類型，可簡稱K系統(tǒng)。圖 所示為機械式燃油噴射系統(tǒng)，其噴油量是通過空氣計量板直接控制汽油流量調(diào)節(jié)柱塞來控制的，該系統(tǒng)中設(shè)有冷啟動噴油器、暖車調(diào)節(jié)器、空氣閥及全負荷加濃器等裝置，以便根據(jù)不同工況對基本噴油量進行修正。2）機電混合式燃油噴射系統(tǒng)機電混合式燃油噴射系統(tǒng)如圖 所示，Bosch公司的KE-Jetronic系統(tǒng)即屬于此類型，可簡稱KE系統(tǒng)，是在K系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進后的產(chǎn)品。其特點是增加了一個ECU。ECU可根據(jù)水溫、節(jié)氣門位置傳感器的輸入信號來控制電液式壓差調(diào)節(jié)器的動作，以此實現(xiàn)對不同工況下的空燃比進行修正的目的。3）電子控制

10、式燃油噴射系統(tǒng)電子控制式燃油噴射系統(tǒng)（Electronic Fuel Injection, EFI），其構(gòu)成如圖 所示。在20世紀六七十年代大多只汽油噴射，80年代開始與點火控制一起構(gòu)成發(fā)動機集中控制系統(tǒng)。電子控制單元通過各種傳感器來檢測發(fā)動機運行參數(shù)的變化，再由ECU根據(jù)輸入信號和數(shù)學(xué)模型來確定所需的燃油噴射量，并通過控制噴油器的開啟時間來控制噴入氣缸內(nèi)的每循環(huán)噴油量，進而實現(xiàn)對氣缸內(nèi)可燃混合氣的空燃比進行精確配制的目的。最佳點火時刻也用同樣的方法計算，修正后送給點火電子組件，控制點火時刻。此外根據(jù)發(fā)動機的要求，計算機還可控制怠速（ISC）和廢氣再循環(huán)（EGR）等其他系統(tǒng)。由于電子控制式燃油

11、噴射系統(tǒng)在發(fā)動機各種工況下均能精確計量所需的燃油噴射量，且使用精度高，穩(wěn)定性好，能實現(xiàn)發(fā)動機的優(yōu)化設(shè)計和優(yōu)化控制。因此，在汽車 燃油噴射系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。6.按電子控制系統(tǒng)的控制模式分類在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，按電子控制系統(tǒng)的控制模式進行分類，可分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種類型。1）開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制，是把根據(jù)實驗確定的發(fā)動機各種運行工況所對應(yīng)的最佳供油量的數(shù)據(jù)事先存入計算機中，發(fā)動機在實際運行過程中，主要根據(jù)各個傳感器的輸入信號，判斷發(fā)動機所處的運行工況，再找出最佳供油量，并發(fā)出控制信號?？刂菩盘柦?jīng)功率放大器放大后，再驅(qū)動電磁噴油器動作，以此精確地控制混合氣的空燃比，使發(fā)動機最佳運行，因此

12、開環(huán)控制系統(tǒng)只受發(fā)動機運行工況參數(shù)變化的控制，按事先設(shè)定在計算機ROM中的實驗數(shù)據(jù)流工作。其優(yōu)點是簡單易行，缺點是其精度直接依賴于所設(shè)定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的精度和電磁噴油器調(diào)整標(biāo)定的精度。但當(dāng)噴油器及傳感器系統(tǒng)電子產(chǎn)品性能變化時，混合氣就不能正確地保持在原預(yù)定的空燃比數(shù)值上。因此，它對發(fā)動機及控制系統(tǒng)的各個組成部分的精度要求高，系統(tǒng)本身抗干擾能力較差，而且當(dāng)使用工況超出預(yù)定范圍時，就不能實現(xiàn)最佳控制。2)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)在排氣管上加裝了氧傳感器，可根據(jù)排氣中氧含量的變化，測出吸入發(fā)動機燃燒室內(nèi)混合氣的空燃比值，并把它輸入到計算機中再與設(shè)定的目標(biāo)空燃比值進行比較，將誤差信號經(jīng)放大器放大后控制電磁

13、噴油器，使空燃比值保持在設(shè)定的目標(biāo)值附近。因此閉環(huán)控制可以達到較高的空燃比精度，并可消除產(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。2.4 電控汽油噴射系統(tǒng)的控制方法2.4.1 噴油器目標(biāo)噴油量的確定2.4.1.1目標(biāo)噴油量在電子控制汽油噴射中，空然比的控制是ECU根據(jù)發(fā)動機不同工況實際所測量的進入汽缸的空氣量和對應(yīng)該工況的目標(biāo)空然比求出對應(yīng)的燃油噴射量，由此確定控制參數(shù)并向噴油器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，即噴射持續(xù)時間（噴油脈寬），以控制該工況所需的燃油。目標(biāo)空然比是根據(jù)發(fā)動機的動力性、響應(yīng)性、排氣凈化特性以及燃油消耗率等特性來確定的。到目前，在以多點噴射為住的電子控制汽油噴射系統(tǒng)

14、中，考慮到利用三元催化轉(zhuǎn)換器同時凈化CO、HC和NOx排放物，以適應(yīng)日趨嚴格的排放法規(guī)的要求，將目標(biāo)空然比嚴格控制在理論空燃比上；而以缸內(nèi)直接噴射式電子控制汽油噴射系統(tǒng)（GDI）的目標(biāo)空燃比，則取決于所能達到的稀薄燃燒控制技術(shù)水平。噴油器的控制脈寬，即噴油量是根據(jù)一個進氣行程中進入氣缸的空氣質(zhì)量來計算的。不同汽油噴射方式對進入汽缸的空氣量的確定方法不同。質(zhì)量流量方式是通過空氣流量計直接測量計入氣缸的空氣的質(zhì)量流量，然后根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速換算出一個進氣行程進入汽缸的空氣量。其他的速度密度方式和節(jié)氣門速度方式分別根據(jù)進氣壓力傳感器、進氣溫度傳感器信號，節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，推算出一個進氣行程進入

15、汽缸的空氣量。求出進入汽缸的實際空氣量以后，根據(jù)目標(biāo)空燃比，可確定該循環(huán)燃燒所需要的目標(biāo)噴油量。即 （5-1）式中，Gf為每循環(huán)燃燒所需的燃油量（g）；Ga為一個進氣行程進入汽缸的空氣質(zhì)量(g)；（A/F）T為目標(biāo)空燃比。2.4.1.2噴油器的控制脈寬噴油器的噴油量取決于噴油器噴孔直徑、噴油器針閥升程、噴射壓力和噴油器的通電時間。當(dāng)噴油器結(jié)構(gòu)已確定，并通過燃料供給系統(tǒng)保證噴射壓力為常數(shù)以后，噴油器的噴射量就與噴油器的通電時間T1成正比。所以，根據(jù)發(fā)動機工況的變化，ECU實際上是通過調(diào)節(jié)通電時間T1來控制噴射量的。一般除啟動等過度工況以外，噴油器的通電時間（控制脈寬）是由在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下進入汽缸

16、的空氣質(zhì)量和目標(biāo)空然比確定的基本噴射時間及其用來補償實際工作條件和標(biāo)準(zhǔn)試驗條件差別的修正系數(shù)，以及無效噴射時間來表示的。即TI=TP×FC+TV （5-2）式中，TI為噴油器通電時間（ms）；TP為基本噴射時間（ms）；FC為基本噴射時間的修正系數(shù)；TV為噴油器的無效噴射時間（ms）?；緡娚鋾r間TP式實現(xiàn)目標(biāo)空燃比所需要的噴射時間，而修正系數(shù)FC式用來補償由TP確定的空燃比偏離目標(biāo)值的修正量。所以，空燃比的控制實質(zhì)上就是根據(jù)進入汽缸的空氣質(zhì)量和發(fā)動機的運行工況，確定基本噴射時間TP和修正系數(shù)FC，由此控制噴油器的通電時間TI。所以噴油器的任務(wù)就是通過控制噴油器通電時間TI，確定燃油

17、噴射量Gf。當(dāng)以進入汽缸的監(jiān)控器質(zhì)量流量為計算噴射時間的依據(jù)時，修正系數(shù)FC主要考慮以下5個方面的因數(shù)。即FC=f（FET，F(xiàn)AD，F(xiàn)O，F(xiàn)L，F(xiàn)H） （5-3）式中，F(xiàn)ET為發(fā)動機溫度有關(guān)的修正系數(shù)；FAD為加減速修正系數(shù)；FO為理論空燃比反饋控制修正系數(shù)；FL為學(xué)習(xí)控制修正系數(shù)；FH為高負荷、高轉(zhuǎn)速修正系數(shù)。可見，實際上發(fā)動機常用運行工況下的噴射時間TI是由TP和上述5個修正系數(shù)來確定的。由于發(fā)動機在啟動時和啟動后正常運行工況時計入汽缸的空氣流量信息不同，所以噴油器的通電時間可分為基于進入汽缸的空氣質(zhì)量信息確定的啟動后的噴射時間和與進入汽缸的空氣質(zhì)量信息無關(guān)的啟動時的噴射時間兩大類。啟動后

18、的噴射時間又根據(jù)噴射定時分為同期噴射和非同期噴射。同期噴射是與發(fā)動機轉(zhuǎn)速同步，在確定的曲軸轉(zhuǎn)角位置上進行噴射的方式；而非同期噴射是急加速等工況下對同期噴射量進行修正的與曲軸轉(zhuǎn)角位置無關(guān)的臨時性噴射。2.4.2 質(zhì)量流量式噴射方式噴油量的控制汽車從啟動到穩(wěn)定車速運行或加減速工況運行等實際行駛過程中，汽油機根據(jù)不同工況噴油器的噴射方式，采用同期噴射和非同期噴射兩種方式。同期噴射時噴油器的噴射時刻在各種轉(zhuǎn)速下始終對應(yīng)每循環(huán)確定的曲軸轉(zhuǎn)角位置，所以與發(fā)動機轉(zhuǎn)速始終同步噴射；而非同期噴射的噴射時刻與曲軸轉(zhuǎn)角位置無關(guān)，是按一定頻率進行噴射的。在穩(wěn)定工況下采用同期噴射方式，在啟動工況時一般采用非同期噴射，而

19、加減速工況時則在同期噴射的基礎(chǔ)上通過非同期噴射的方式來修正加減速過程中同期噴射噴油量偏離目標(biāo)值的部分，以保證加減速過度性能穩(wěn)定。2.4.2.1 同期噴射量的確定啟動后的同期噴射時間T1是根據(jù)式（5-2）確定的。其中，基本噴射時間TP和修正系數(shù)FC的確定方式是根據(jù)不同噴射方式采用不同的計算公式。（1）基本噴射時間的確定 質(zhì)量流量式噴射方式的汽油噴射系統(tǒng)，是基于通過空氣流量計直接測量得到的進入汽缸的空氣質(zhì)量流量為依據(jù)計算基本噴射時間。由于測量用空氣流量計的不同，這種方式的基本噴射時間的求法也有所不同。1）熱線式空氣流量計。由于熱線式空氣流量計可直接測量進入汽缸的空氣質(zhì)量流量，故不需要進氣溫度和大氣

20、壓力的修正。所以，與經(jīng)空氣流量計測量的進入汽缸的空氣質(zhì)量流量相對應(yīng)的基本噴射時間，可按下式確定。即 （5-4）式中，qm為空氣的質(zhì)量流量（g/s）；n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r/min）；qm/n為發(fā)動機每一轉(zhuǎn)進入汽缸的空氣質(zhì)量（g/r）；（A/F）T為目標(biāo)空燃比；K1為由噴油器結(jié)構(gòu)尺寸、噴射方式以及汽缸數(shù)確定的常數(shù)。由于熱線式空氣流量計的輸出信號響應(yīng)特性好，故會受到進氣脈動的影響。所以，為了提高控制精度，需要以比進氣脈動頻率更開的采樣速度對空氣流量計的輸出信號進行A/D轉(zhuǎn)換，并按點火間隔時間進行平均化處理，以求得進氣行程中的平均輸出信號。熱線式空氣流量計的輸出電壓隨空氣質(zhì)量流量的變化關(guān)系是非線性的，所

21、以需要先進行線性化處理，然后再求出基本噴射時間。設(shè)線性化處理后的空氣質(zhì)量流量信號為qmL，則基本噴射時間TP可用下式表示。即 （5-5）式中，K為常數(shù)，取K=1/K1(A/F)T。2）卡門渦旋式空氣流量計?？ㄩT渦旋式空氣流量計輸出的卡門渦旋頻率與進氣流速呈正比，所以空氣體積流量與卡門渦旋頻率之間有以下關(guān)系式。即qV=C1Af (5-6)式中，C1為常數(shù)；A為卡門渦旋測量處的流通截面積；f為卡門渦旋頻率。由于卡門渦旋式空氣流量計是體積流量計，所以相對進入汽缸的空氣體積流量的基本噴射時間設(shè)為TP，則 （5-7）式中，K1為由噴油器結(jié)構(gòu)尺寸、噴射方式以及汽缸數(shù)確定的常數(shù)；C=C1A.為了求得相對質(zhì)量

22、流量的基本噴射時間TP，需要對進氣溫度及壓力進行修正。設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)大氣狀態(tài)（293K,101kPa）下的質(zhì)量流量為qms，而在任意溫度T和壓力p下的質(zhì)量流量為qm，則二者之比為 （5-8）式中，qVs，s分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣體積流量和密度；qv，分別為任意狀態(tài)下的空氣體積流量和密度。由于卡門渦旋產(chǎn)生的頻率與進氣溫度及壓力狀態(tài)無關(guān)，所以，qV=qVs。式（5-8）可改寫為 （5-9）又，由理想氣體的狀態(tài)方程式=p/(RT),所以 （5-10）故，進氣溫度和大氣壓力的修正量分別為 （5-11） （5-12）圖5-3所示為進氣溫度和大氣壓力的修正圖。根據(jù)式（5-7）、式（5-11）、式（5-12），可

23、求得相對質(zhì)量流量的基本噴射時間Tp。即 （5-13）式中，K=CK1（A/F）T。（2）修正系數(shù)的確定 由式（5-3）可知，質(zhì)量流量式電控汽油噴射協(xié)調(diào)的基本噴射時間的修正系數(shù)主要考慮一下幾個方面的因素。1）與發(fā)動機溫度有關(guān)的修正系數(shù)FET。溫度修正系數(shù)FET主要考慮不同的溫度影響燃料噴射無話質(zhì)量而造成的對混合氣形成過程的影響。特別是在低溫啟動時，由于燃料霧化蒸發(fā)不良，造成混合氣過稀，甚至使發(fā)動機熄火；當(dāng)發(fā)動機溫度過高時，汽油在輸送管路中易蒸發(fā)，減小實際噴射量，特別是在高溫啟動時很容易產(chǎn)生“氣阻”現(xiàn)象而影響正常啟動。這就是說，發(fā)動機在高、低溫下，按基本噴射時間Tp噴射的燃油量均使混合氣過稀，所以

24、必須進行加濃修正，否則易發(fā)生怠速不穩(wěn)、高溫再啟動時易熄火以及游車等現(xiàn)象。根據(jù)發(fā)動機實際運行狀態(tài)，溫度修正主要有以下三方面：a啟動后增量修正系數(shù)Fg。發(fā)動機在低溫下啟動時，著火后的數(shù)十秒內(nèi)要進行增量修正。在啟動過程中發(fā)動機的溫度越低，燃料蒸發(fā)條件越差，所以燃料增量修正量越，修正時間就更長。這是因為剛啟動時進氣門、汽缸內(nèi)壁等表面溫度比較低，所以噴油器噴射后在其表面上形成的油膜蒸發(fā)氣化作用不足，引起混合氣濃度變稀，所以需要加濃修正。F g就是考慮進氣門及汽缸壁等表面溫度低而影響其油膜蒸發(fā)程度的噴射量增量修正系數(shù)。在ECU中的修正過程如圖5-4所示，先由啟動時的發(fā)動機冷卻液溫度tw確定修正初值Fg0，

25、啟動后以此修正噴射時間。隨發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，冷卻液溫度升高，啟動修正系數(shù)Fg從初值Fg0開始逐漸減小。b怠速暖車增量修正系數(shù)FI。FI主要用來啟動后進氣門、汽缸壁的表面溫度以及冷卻液溫度tw隨時間升高的過程中進氣管及氣門處的油膜蒸發(fā)汽化作用不足而造成混合氣偏稀得部分。與啟動增量修正系數(shù)Fg同樣，F(xiàn)I的修正值也隨冷卻液溫度tw的降低而增加（圖5-5），并與Fg同事進行修正。但是，前者Fg是在啟動后數(shù)十秒內(nèi)修正過程就結(jié)束；而后者FI則一直修正到tw達到規(guī)定的咪表溫度為止。c高溫修正系數(shù)FT。高溫修正工況是指汽車在大負荷告訴下行駛后停車1030min，然后再啟動的23min時間內(nèi)。高溫修正的原因是，汽車

26、在告訴行駛時，由于迎面風(fēng)的冷卻作用，一般燃油溫度低于50。但一旦停車后，發(fā)動機作為熱源而向四周散發(fā)熱量，此時發(fā)動機也停機故無冷卻風(fēng)，所以發(fā)動機室內(nèi)的溫度升高，使燃油溫度達到80100，因此噴油器內(nèi)的燃料沸騰，產(chǎn)生“汽泡”現(xiàn)象。燃料產(chǎn)生汽泡后，即使噴油器的噴射時間（開啟時間）Ti一定，但噴射時因含汽泡而實際噴射量明顯減少，造成空燃比加大，混合氣變稀，故需要修正。修正方法是檢測冷卻液溫度tw，當(dāng)tw100時進行修正（圖5-6）。也有直接測量燃油溫度進行修正的方法。2）加減速修正行駛FAD。以相對進氣管壓力高250300kPa的噴射壓力進行噴射的大部分燃油，都附在進氣門及附近的進氣管內(nèi)壁表面形成油膜

27、。這種油膜的蒸發(fā)速度受進氣壓力和油膜附著部分表面溫度的影響。當(dāng)發(fā)動機加速運行時，隨著節(jié)氣門開度增大，進氣量增加，進氣壓力也增大，使得進氣管內(nèi)壁表面附著的油膜汽化速度降低，造成混合氣變稀；而在減速時，隨節(jié)氣門開度的減小進氣量減少，進氣壓力也隨之降低，使進氣管內(nèi)壁表面附著的油膜汽化速度加快，造成混合氣變濃；當(dāng)油膜附著部分的表面溫度越低，油膜蒸發(fā)速度越慢，所以也影響汽缸內(nèi)的混合氣濃度。因此，當(dāng)發(fā)動機加減速運行時只靠基本噴射量，空燃比就會偏離目標(biāo)值，使發(fā)動機產(chǎn)生回火、車輛前后方向振動（游車），而且排氣中的有害成分也增加，因此必須進行修正。在進行加減速修正時，首先要正確、快速地判斷加減速工況。一般加減速

28、工況是通過節(jié)氣門開度信號變化率來判斷。如由ECU每80ms讀入節(jié)氣門開度信號，并在該時間內(nèi)的節(jié)氣門開度變化率超過 規(guī)定值時，判定為加減速狀態(tài)。a加速修正系數(shù)FAC。加速工況時的修正系數(shù)主要考慮發(fā)動機負荷（FDL1）和冷卻液溫度（FTHW1）兩個方面的影響因素。即FAC=FDL1FTHW1 （5-14） 式中，F(xiàn)DL1為對應(yīng)負荷變化量的修正系數(shù)，主要修正進氣壓力升高時，汽化速度降低所造成的汽化不足的部分，負荷可用每進氣行程進入的空氣量qV/n或節(jié)氣門開度表示；FTHW1為對應(yīng)冷卻液溫度的修正系數(shù)，主要修正燃油油膜附著部分的表面溫度降低時，汽化速度降低所造成的汽化不足的部分。圖5-7所示為FDL1

29、隨負荷變化量qV/n的變化特性。在一定的時間間隔內(nèi)，當(dāng)負荷的變化量qV/n超過某一設(shè)定值就判定為加速修正工況，qV/n越大，意味著進氣壓力變化量越大，對應(yīng)的修正系數(shù)隨之也增加。圖5-8所示為FTHW1隨冷卻液溫度的變化特性。說明即使是負荷變化量相同的加速工況，如果冷卻液溫度狀態(tài)不同修正值也不一樣，在相同負荷變化條件下的加速工況，如果冷卻液溫度越低，則加速修正系數(shù)值就越大。b減速修正系數(shù)FDC。與加速修正系數(shù)FAC相反，當(dāng)減速時節(jié)氣門開度減小，負荷降低，進氣壓力隨進氣量的將少而降低，所以油膜表面壓力減輕，其汽化速度加快，使混合氣變濃。減速時的修正系數(shù)也考慮負荷和冷卻液溫度兩份因素的影響。即FDC

30、=FDL2FTHW2 （5-15）式中，F(xiàn)DL2為負荷變化量有關(guān)的修正系數(shù)；FTHW2為對應(yīng)冷卻液溫度的修正系數(shù)。圖5-9所示為減速時FDL2隨負荷變化的特性，其方向與加速修正過程相反。圖5-10所示為FTHW2隨冷卻液溫度變化的特性。3）理論空燃比反饋修正系數(shù)FO。為了有效地降低汽車有害氣體的排放，以適應(yīng)日趨嚴格的排放法規(guī)，保護環(huán)境清潔，一般汽油車均采用三元催化器。這種裝置是在理論空燃比下，才能對NOx、CO、HC三項有害排放物同時進行有效凈化。空燃比的開環(huán)控制不能滿足理論空燃比的控制精度。所以，必須在排氣管中安裝氧傳感器，以獲得排氣中氧含量的反饋信息，由此檢測實際燃燒過程的空燃比，并對基本

31、噴射時間進行反饋修正，實現(xiàn)理論空燃比的反饋控制。另一方面，在發(fā)動機實際工作過程中，當(dāng)氧傳感器的溫度過低時，不能準(zhǔn)確地檢測空燃比。所以，在啟動過程以及啟動后冷卻液溫度tw還比較低的一段時間內(nèi)停止反饋控制。 此外，當(dāng)發(fā)動機全負荷高轉(zhuǎn)速運行時，要求發(fā)動機輸出最大轉(zhuǎn)矩，此時為了保證汽車的大負荷行駛特性，將空燃比設(shè)定在較濃的功率混合氣狀態(tài)，所以也要停止空燃比的反饋控制。圖5-11所示為氧傳感器的輸出特性，在理論空燃比附近，其輸出電壓急劇變化。ECU根據(jù)氧傳感器的這種輸出特性按圖5-12所示的順序進行空燃比的反饋控制。首先，ECU將氧傳感器的輸出電壓與理論空燃比的基準(zhǔn)電壓進行比較，判斷混合氣是濃還是稀。當(dāng)

32、混合氣比理論空燃比濃時，降低反饋修正信號；反之，增加反饋修正信號。反饋控制信號是按階梯型變化，其目的就是改善反饋修正的響應(yīng)特性，提高理論空燃比的空寂精度。4）學(xué)習(xí)控制修正系數(shù)FL。在實際使用過程中，隨著使用時間的延長，一些零部件的磨損等原因引起反饋控制的空燃比偏離目標(biāo)值的現(xiàn)象。為了提高理論空燃比的反饋控制精度，使反饋控制量的中心回到理論空燃比的位置上，一般均實施學(xué)習(xí)修正控制。所謂學(xué)習(xí)控制，主要由以下三個部分構(gòu)成：首先，求出相對理論過量空氣系數(shù)的偏差量，這一步在學(xué)習(xí)控制過程中稱為學(xué)習(xí)階段；其次，求出修正該偏差量的修正系數(shù)，并寄存，即記憶過程；然后將所記憶的學(xué)習(xí)修正量直接反映在現(xiàn)行工況下的噴射時間

33、里，完成學(xué)習(xí)控制過程。5）大負荷高轉(zhuǎn)速的增量修正系數(shù)FH。一般發(fā)動機在部分負荷下運行時，空燃比的控制主要考慮在保證排放性能的前提下，盡量提供經(jīng)濟混合氣，以得到最低燃油消耗量。但當(dāng)汽車在節(jié)氣門輸出最大的轉(zhuǎn)矩。對應(yīng)最大轉(zhuǎn)矩的空燃比一般是a=12.5(過量空氣系數(shù)為=0.80.9)左右。在實際空氣過程中，ECU是根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器的信息判斷是否全負荷狀態(tài)，并采用開環(huán)控制方法實現(xiàn)大負荷修正控制。此時，一般在基本噴射時間的基礎(chǔ)上乘以系數(shù)1.18就可以實現(xiàn)大負荷增量修正。在實施大負荷控制時，必須停止氧傳感器的反饋控制。當(dāng)發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速運行即汽車高速行駛時，與大負荷行駛時一樣將空燃比a控制在12.5附近。

34、另外，當(dāng)空燃比減小時，由于燃油的汽化潛熱作用和燃燒效率的降低，使燃燒溫度下降，所以排氣溫度也下降。當(dāng)在空燃比a=12.5下運行時，如果排氣系統(tǒng)部件的溫度超過許用溫度，則將空燃比設(shè)定得更小些，由此降低排氣溫度。（3）無效噴射時間Tv 無效噴射時間是與噴射方式無關(guān)的用來修正噴油器針閥工作滯后時間。噴油器在噴射過程中，由于存在針閥的慣性質(zhì)量，從接通噴油器電源開始到噴油器針閥開啟第一次達到最大升程為止，有一個滯后時間To。同樣，從切斷噴油器的驅(qū)動電源開始到噴油器針閥關(guān)閉為止，也存在滯后時間Tc。一般，針閥開啟時的滯后時間To大于關(guān)閉時的滯后時間Tc。令Tv=To-Tc，在整個噴射是假內(nèi)Tv這一段時間噴

35、油器部噴油，稱Tv為無效噴射時間，對每一個噴油器都存在無效噴射時間，所以ECU在演算基本噴射時間的基礎(chǔ)上，有必要加上這一段無效噴射時間進行修正。一般無效噴射時間由蓄電池電壓來修正。圖5-15所示為無效噴射時間隨蓄電池電壓的變化規(guī)律。將蓄電池電壓分別設(shè)定為7V、8V、9V、10V、12V、14V、16V、18V時所對應(yīng)的無效噴射時間寄存在存儲器中，由ECU根據(jù)檢測蓄電池的實際電壓進行線性插值修正，并將線性插值法球的的對應(yīng)于實際電源電壓的無效噴射時間Tv直接反映在基本噴射時間里。2.4.2.2 非同期噴射非同期噴射是指與曲軸轉(zhuǎn)角位置無關(guān)的臨時性噴射，也有啟動后的非同期噴射和啟動時的非同期噴射兩種。

36、啟動噴射已如前所述。這里主要介紹啟動后非同期噴射原理。啟動后的非同期主要用來修正急加速等過度工況時同期噴射方式的供油不足的部分。如圖5-16所示，當(dāng)發(fā)動機急加速時，同期噴射時間TA是按節(jié)氣門開度變化之前的進氣量qmA1進行計算得到的，所以只能實現(xiàn)與qmA1相應(yīng)的目標(biāo)空燃比。但在急加速時節(jié)氣門突然開大，因此第一缸實際進入汽缸的空氣質(zhì)量流量為qmA2=qmA1+qmA1 (5-17)所以，對發(fā)火順序為1-3-4-2的4缸發(fā)動機，第一缸相當(dāng)于qmA1部分的空氣量缺油，混合氣變?。欢谌装l(fā)火時實際進入汽缸的空氣質(zhì)量流量為qmA3=qmA1+qmA2 (5-18)相當(dāng)于qmA2 （qmA1 ）部分的空

37、氣量缺油，所以造成加速工況車輛振動加劇直接影響加速性能。為此需采取非同期噴射的方法來進行修正。非同期噴射時間TB就是用來修正qmA1 、qmA2 這一部分所缺的噴油量，以保證加速過程中的目標(biāo)空燃比。為了精確地確定非同期噴射量，需要盡快地檢測出發(fā)動機加速狀態(tài)。表示發(fā)動機加速狀態(tài)的最好參數(shù)就是節(jié)氣門開度的變化量。所以，非同期噴射量是按一定時間間隔（1020ms）內(nèi)的節(jié)氣門開度變化量THA來界定的。即當(dāng)THA 超過某一設(shè)定值時， 就判定為加速狀態(tài)，并同時進行如圖5-17所示的非同期噴射修正。節(jié)氣門看似度變化量越大，非同期噴射量就越多。非同期噴射量根據(jù)節(jié)氣門開度的變化量以脈譜形式設(shè)定，并寄存在儲存器中

38、。2.4.2.3 質(zhì)量流量式電控汽油噴射系統(tǒng)控制原理1控制單元圖5-18所示為一種電子控制汽油噴射控制單元的結(jié)構(gòu)圖，2采用單片機。由于控制時計算處理信息較多，而且通過噴油器直接控制燃料量，所以要求單片機具有高的時間分辨率。因此，所采用的單片機的特點是：內(nèi)藏2個16位的專用計數(shù)器；具有可待機的RAM，可通過供給微小電源記憶數(shù)據(jù)；具有16位處理功能和8位×8位的乘法運算指令。冷卻液溫度傳感器、氧傳感器、進氣壓力傳感器等表示發(fā)動機運行狀態(tài)的模擬信號，在輸入到ECU之前先通過輸入電鍍消除噪聲，然后進過A/D轉(zhuǎn)換器進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換等前期處理。A/D轉(zhuǎn)換器進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換時，相對模擬信號的基準(zhǔn)電壓U

39、REF具有保持比例關(guān)系不變的性能，即模擬電壓信號Uin變化時，如果與基準(zhǔn)電壓UREF之比Uin/UREF一定，則A/D中的結(jié)果不變。所以當(dāng)電源電壓變化時也能精準(zhǔn)地進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。另一方面，有ECU發(fā)出的各項控制信號，是通過輸出電路進行A/D轉(zhuǎn)換和增幅處理后再去驅(qū)動各執(zhí)行器的。向微機提供直流5V電源的電路中，通過設(shè)有看門狗和復(fù)位功能的定電壓集成電路IC，保證在寬廣的車用輸入電壓范圍(616V)和溫度范圍（-30+80）內(nèi)使微機穩(wěn)定工作。表5-1所示為卡門渦旋式電控汽油噴射系統(tǒng)控制空燃比的修正項目。表5-1 卡門渦旋式電控汽油噴射系統(tǒng)控制空燃比的修正項目修正項目有關(guān)傳感器及輸入信息修正內(nèi)容冷卻液溫

40、度修正冷卻液溫度傳感器增加發(fā)動機冷態(tài)時的噴射量進氣溫度修正進氣溫度傳感器空氣流量傳感器為體積流量計，故需修正空氣密度啟動增量點火開關(guān)冷卻液溫度傳感器啟動時進行燃料增量的修正反饋修正氧傳感器監(jiān)視排氣中的氧濃度進行空燃比反饋控制，以保持理論空燃比加速增量節(jié)氣門位置傳感器加速時增加燃料量，以提高響應(yīng)性減速減量怠速開關(guān)，發(fā)動機轉(zhuǎn)速減速時減少燃料量，降低油耗，同時保護催化劑蓄電池電壓修正蓄電池電壓修正由噴油器兩端電壓變動而引起的空燃比變化2控制原理圖5-19及圖5-20所示分別為CPU的主控制流程圖和空燃比控制系統(tǒng)框圖?？刂茊卧坏┙油娫淳土⒓磸?fù)位，復(fù)位解除后就開始執(zhí)行程序。發(fā)動機轉(zhuǎn)速時通過在中斷處理電路上所測量的點火周期信號來進行計算的；ECU根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速判定發(fā)動機是否處于停止?fàn)顟B(tài)，若發(fā)動機處于停止?fàn)顟B(tài)（n=0）時，就關(guān)閉燃油泵的