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1、喷油控制策略 电喷汽车培训 向氏汽车工作室之 电喷汽车的喷油量的控制基础 可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比 空燃比是发动机运转时的一个重要参数 它对尾气排放 发动机的动力性和经济性都有很大的影响 所谓空燃比 就是指进入气缸的混合气中空气和燃油质量之比 从理论上说 为了达到AF 14 7的目标 可以采取控制空气量的方法 也可以采取控制燃油量的方法 现在正在推广的发动机电子控制系统是先测量发动机单位时间的进气量 然后根据发动机的转速和理论空燃比确定发动机的每个工作行程的喷油量 电喷汽车喷油量的控制方法 发动机进气量的确定 第一种方法 发动机进气量 g s 可以由空气流量计直接测定 L型空
2、气供给系统 L型空气供给系统 翼片式空气流量计 翼片式空气流量计工作原理 当发动机怠速工作时 节气门接近关闭 只有少量空气进入发动机 流过主流道的空气推动翼片偏转很小的角度 同时与翼片同轴的电位计则输出一个微弱的电压信号给电控单元 电控单元便向喷油器输出短脉冲宽度的电脉冲 这时流过旁通空气道的空气未经空气流量计计量 因此不影响喷油量 但却使混合气变稀 使CO的排放量减少 当发动机在高速大负荷运转时 节气门接近全开 吸入的空气量较多且全部流过主流道 空气推动翼片偏转较大的角度 电位计则输出较强的电压信号 电控单元相应地输出长脉冲宽度的电脉冲 热线式空气流量计工作原理 在空气通路中放置一根直径很小
3、的铂丝 工作时经通电后发热 所以这铂丝也称热线或热丝 当发动机起动后 空气流经铂丝周围时带走其热量 使其温度下降 热线电阻变化导致惠斯登电桥失去平衡 此时与铂丝相连的桥式电路将改变电流 以保持铂丝温度恒定 即当空气流量变化时 流过铂丝的电流也随之发生变化 将这种变化的信号输入ECU 即可测得空气流量 热线式空气流量计 发动机进气量的确定 第二种方法 发动机进气量 g s 根据进气歧管绝对压力拆算出进气量 它是间接测量方式 D型空气供给系统 D型空气供给系统 D型空气供给系统 空气供给系统的进气流程 进气过程示意图 进气和喷油系统 喷油量的一般性控制 常规控制 大多数工况 发动机控制单元 ECU
4、 根据发动机的循环充气量 所处工况和喷油嘴的流量特性等通过计算或查表即可确定喷油脉冲宽度 可实现喷油量和空燃比控制 常规控制 大多数工况 发动机ECU根据各缸的充气量和期望的空燃比就可计算出喷油量 然后根据喷油器的流量特性计算出喷油器开启喷油的持续时间 即基本喷油脉冲宽度 ms 由于喷油器的开启滞后时间受到电磁线圈通电电流的影响 而电磁线圈通电电流又受到蓄电池电压影响 从而使喷油器的有效开启时间受到蓄电池电压影响 同时发动机冷却液的温度和进气温度变化时 会影响发动机的可燃混合气的形成 因此实际的喷油脉宽就在根据发动机工况确定的喷油脉冲宽度基础上增加蓄电池电压 冷却液的温度和进气温度修正 常规控
5、制 大多数工况 喷油脉宽 基本喷油脉宽 水温修正系数 气温修正系数 电压修正系数 控制单元 ECU 根据发动机工况和以上的修正因素确定实际的喷油脉冲宽度后 按照喷油定时规则控制喷油器驱动电路 使相应的喷油器通电并保持喷油脉冲宽度 由喷油器向进气中喷入期望的喷油量 喷油量控制流程 冷却液温度 进气温度对喷油量的修正系数 蓄电池电压对喷油量的修正系数 非常规控制 特殊工况 对于我们汽车有时候会遇到一些特殊工况 如起动工况 起动以后的 机工况 怠速工况 急加速工况 急减速工况 大负荷工况 发动机在这些工况时会出现特殊情况 当出现特殊情况时不对空燃比进行调整就有可能出现怠速不稳 发动机熄火 启动不良
6、加速无力等问题 启动工况喷油量的控制 发动机在启动过程中 发动机转速处于剧烈的不稳定状态 空气流量传感器或进气压力传感器检测的信号极不稳定 那么它就难以准确的反应单位时间的进气量 因此在启动工况下 发动机控制单元 ECU 将以程序中预先设定的发动机启动时的喷油脉冲宽度作为基本喷油脉冲宽度 由于启动时发动机温度对于燃油蒸发性有很大影响 因此 发动机启动时的基本喷油量就是发动机冷却液温度的函数 启动时基本喷油量与冷却液温度函数关系 启动工况喷油量的控制 以上这种函数关系被转化为数据并存储在发动机控制单元 ECU 中的存储器中 启动时 发动机 ECU 就可以根据发动发动机冷却液的温度传感器的信号通过
7、查表比较确定基本喷油量 由于进气温度也会影响汽油的蒸发性能 所以在基本喷油量的基础上还应增加进气相关温度的修正量 同时 在启动阶段起动机拖转发动机时 蓄电池电压会大幅下降 从而影响喷油器的流量特性 因此还应根据蓄电池电压对基本喷油量即喷油脉冲宽度进行修正 启动时喷油量修正流程 启动状态的认定 发动机控制单元 ECU 可以根据启动开关处于闭合状态且发动机转速低于发动机的怠速转速时 发动机控制单元 ECU 就判定发动机处于拖转和启动状态 这时发动机控制单元 ECU 就按启动工况控制喷油脉冲宽度和喷油定时 启动开环控制 发动机在启动过程中 需要供给较浓的混合气 同时由于排气管内的温度过低 氧传感器不
8、能准确测量废气中氧浓度 所以 在发动机启动工况下 发动机控制单元 ECU 对空燃比只进行开环控制 不进行大多数工况下的闭环控制 启动时怠速气道控制 由于发动机在启动过程中 需要供给较浓的混合气 同时 这个时候由于节气门关闭 空气进入量很小 为了使发动机启动容易 发动机控制单元 ECU 怠速控制功能可使旁通空气量达到最大 以改善发动机的启动性能 在发动机启动后 电子控制单元 ECU 根据冷却水温度对进气量进行调节 使发动机怠速运转得以稳定 即暖机工况喷油量控制 启动工况进气分析 闭环控制 发动机电喷系统的闭环控制是一个实时的氧传感器 计算机和燃油量控制装置三者之间闭合的三角关系 氧传感器 告诉
9、计算机混合气的空燃比情况 计算机发出命令给燃油量控制装置 向理论值的方向调整空燃比 14 7 1 调回到14 7 1 因为每一个调整的循环都很快 所以空燃比不会偏离14 7 1 一旦运行 这种闭环控制就连续不断 采用闭环控制的电喷发动机 由于能使发动机始终在较理想的工况下运行 空燃比偏离理论值不会太多 从而能保证汽车不仅具有较好的动力性能 还能省油及良好的排放 暖机工况喷油量控制 发动机控制单元 ECU 根据发动机转速传感器信号判定发动机是否启动 当发动机转速达到设定的怠速时 发动机控制单元 ECU 就判定发动机已经启动 发动机控制单元 ECU 就根据冷却液温度和节气门位置传感器信号判定发动机
10、是否处于暖机状态 当冷却液温度低且节气门处于怠速位置工况时 发动机控制单元 ECU 判定发动机处于暖机状态 这时发动机控制单元 ECU 近暖机工况确定喷油量 暖机工况喷油量控制 发动机处于暖机状态工况后 为了使发动机维持运转而不至于熄火 并且还想要迅速提高发动机的工作温度和排气温度 以便能减少发动机在冷态的磨损和尽快使汽车三元崔化装置和氧传感器尽快的达到工作温度 需要供给较浓的混合气 以提高发动机的转速 即快怠速 为此 发动机控制单元 ECU 对空燃比实行开环控制 实际上 暖机工况喷油量控制 在这个暖机工况过程中 发动机控制单元 ECU 将按照发动机的进气量 或进气压力 和转速确定基本喷油量
11、并根据冷却液温度 进气温度及蓄电池电压对基本喷油量 即基本哢油脉宽 进行修正 以保持较浓的可燃混合气 冷却液温度修正 当冷却液温度在负 度时 冷却液温度对喷油脉宽的修正系数可达 随着冷却液温度的升高 发动机ECU将开始减少冷却液温度修正系数 使混合气空燃比提高 进气温度修正 进气温度对喷油脉冲宽度的修正没有冷却液温度那样大 它的影响比较小 排放控制 由于暖机工况时发动机的混合气较浓 使得排气中含有大量的HC和CO 为了减少这些有害成份 现代电子控制发动机在氧传感器设立加热器 氧传感器温度超过300 后 才能进行正常工作 早期使用的氧传感器靠排气加热 这种传感器必须在发动机起动运转数分钟后才能开
12、始工作 它只有一根接线与ECU相连 现在大部分汽车使用带加热器的氧传感器 这种传感器内有一个电加热元件 可在发动机起动后的20 30s内迅速将氧传感器加热至工作温度 这时发动机就可以进行闭环控制 并减少排气中HC和CO含量 霍尔式曲轴位置传感器 曲轴位置传感器 霍尔式曲轴位置传感器是根据霍尔效应原理设计的 就是将通有电流的霍尔半导体放在于他电流方向垂直的磁场内 在垂直于电流和磁场的方向上就会产生一个微量电压 这个信号经过放大整形后 传给发动机控制单元 它作为计算曲轴转角 发动机转速和活塞上止点位置的基本信号 怠速工况喷油量控制 在怠速工况下 发动机控制单元 ECU 根据发动机驱动的发电机 空调
13、压缩机和转向助力泵等负载的状态 确定 查找 发动机的目标怠速 并通过怠速步进电机或线性电磁阀调节发动机的进气量 同时 发动机控制单元ECU将根据氧传感器的反馈信号对喷油脉冲宽度进行调节 对空燃比和喷油量进行闭环控制 使发动机的输出功率与负载功率相平衡 保持发动机以最低的稳定怠速运转 以降低发动机的排放量和燃油消耗量 怠速工况喷油量控制 怠速工况确定 发动机控制单元 ECU 根据节气门传感器信号和发动机转速传感器信号判定发动机是否处于怠速工况 当节气门关闭且发动机转速接近于设定的怠速转速时 判定发动机处于怠速工况 怠速工况下负载变化时油量和转速控制 为了防止发动机因负荷突然增大 开空调 开大灯
14、转向助力泵工作等 而发生喘振甚至熄火现象 发动机控制单元 ECU 通常采用前馈控制策略 前馈控制也就是一种预设控制 即发动机负载增大之前 先使发动机转速提高 以防止发动机因为反应滞后而熄火 实际控制 例如 当天气热时 驾驶员需要打开空调时 是先向发动机控制单元 ECU 发出信号 发动机控制单元 ECU 按照预设程序对发动机的进气量和喷油脉冲宽度进行调节 然后才发出信号使空调压缩机离合器接合 再使空调压缩机运转工作 这时发动机转速已经提高到与负载相发适应的转速了 发动机可以平稳正常的工作 不会熄火 急加速工况喷油量控制 发动机控制单元 ECU 根据空气流量传感器信号和节气门开度传感器信号的变化率
15、判定发动机是否处于急加速工况 当空气流量传感器信号和节气门开度传感器信号的变化率超过设定值时 发动机控制单元 ECU 判定发动机处于急加速工况 急加速工况喷油量控制 当发动机处于急加速时 为了防止进入气缸的混合气突然变稀 产生 回火 现象 同时急加速不良 发动机控制单元 ECU 将根据和进气量 或节气门开度 变化率适度增大喷油脉冲宽度修正系数 以增大喷油量 发动机控制单元 ECU 存储有加速时喷油脉冲宽度随发动机冷却液温度和进气量变化率的关系曲线 加速时喷油脉冲宽度随发动机冷却液温度和进气量变化率的关系曲线 急减速工况喷油量控制 在发动机急减速时 需要迅速减少发动机的输出功率 以便发挥发动机的
16、制动效果 同时降低发动机的燃油消耗和排放 发动机控制单元 ECU 根据空气流量传感器或节气门开度传感器的信号判断发动机是否处于急减速工况 急减速工况喷油量控制 当发动机处于急减速工况 且节气门位置传感器处于怠速位置时 发动机控制单元 ECU 将停止向喷油器发出喷油脉冲信号 喷油器将停止向发动机进歧管喷油 使发动机转速迅速下降 当发动机转速降低到设定转速以下或节气门再度开启时 控制单元将恢复供油 设定的转速限值与发动机冷却液温度和负载有关 冷却液温度低和有负载 如空调压缩机运行 时 转速限值较高 大负荷工况喷油量控制 当控制单元根据空气流量或节气门位置传感器的信号 节气门开度大于70度时 和发动机转速信号可以判定发动机处于大负荷工况时控制单元将使空燃比控制由开环转入闭环控制 并按大负荷下的空燃比 确定喷油脉冲宽度 以增大喷油量 加浓混合气 保证发动机的动力性最好 溢油状态喷油量控制 溢油确认 转动点火开关 起动时汽油喷射系统向发动机提供很浓的混合气 若多次转动起动马达后发动机仍末起动 淤集在气缸内的浓混合气可能会浸湿火花塞 使之不能跳火 这种情况称为 溢油 或 淹缸 溢油状态喷油量控制
