电控燃油喷射系统论文(5)

2019-04-14 23:05

点运行的是哪一缸,同时应分清该缸是压缩行程还是排气行程。

图2-8 顺序喷射的控制电路

因此当微机根据判缸信号、曲轴位置信号,确定该缸是排气行程且活塞行至上止点前某一喷油位置时,微机输出喷油控制信号,接通喷油器电磁线圈电路,该缸即开始喷射。

顺序喷射可以设立在最佳时间喷油,对混合气的形成十分有利,因此它对提高燃油经济性和降低有害物的排放等有一定好处。尽管顺序喷射方式的控制系统的电路结构及软件都较复杂,但这对日益发展的先进电子技术来讲,是比较容易得到解决的。顺序喷射方式既适合进气歧管喷射,也适用于气缸内喷射。

2) 喷油量的控制

喷油量的控制亦即喷油器喷射时间的控制,要使发动机在各种工况下都处于良好的工作状态,必须精确地计算基本喷油持续时间和各种参数的修正量,其目的是使发动机燃烧混合气的空燃比符合要求。

尽管发动机型号不同,基本喷油持续时间和各种修正量的值不同,但其确定方式和对发动机的影响却是相同的,下面分别予以介绍。

① 启动喷油控制

在发动机启动时,由于转速波动大,无论D系统中的进气压力传感器还是L系统中的空气流量计,都不能精确地测量进气量,进而确定合适的喷油持续时间。

因此,启动时的基本喷油时间不是根据进气量(或进气压力)和发动机转速计算确定的,而是ECU根据启动信号和当时的冷却水温度,由内存的水温-喷油时间图找出相应的基本喷油时间TP,然后加上进气温度修正时间TA和蓄电池电压修正时间TB,计算出启动时的喷油持续时间。

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由THW信号查水温-喷油时间图得出基本喷油时间,根据进气温度传感器THA信号对喷油时间进行修正。

由于喷油器的实际打开时刻较ECU控制其打开时刻存在一段滞后,如图2-14所示,造成喷油量不足,且蓄电池电压越低,滞后时间越长,故需对电压进行修正。

图2-9 喷油滞后

② 启动后的喷油控制

发动机转速超过预定值时,ECU确定的喷油信号持续时间满足下式: 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正值 式中,喷油修正系数是各种修正系数的总和。 (A) 基本喷油时间

D型EFI系统的基本喷油时间可由发动机转速信号(Ne)和进气管绝对压力信号(PIM)确定。D系统的ECU内存有一个基本喷油时间三维图(三元MAP图)。

它表明了与发动机各种转速和进气管压力对应的基本喷油时间。根据发动机转速信号和进气管压力信号确定喷油量,是以进气量与进气管压力成正比为前提的,这一前提只在理论上成立。

实际工作中,进气脉动使充气效率变化,进行再循环的排气量的波动也影响进气量测量的准确度。因此,由MAP图计算的仅为基本喷油时间,ECU还必须根据发动机转速信号(Ne)对喷油时间进行修正。L型EFI系统的基本喷油时间由发动机转速和空气量信号(VS)确定。这个基本喷油时间是实现既定空燃比(一般为理论空燃比:A/F=14.7)的喷射时间。

(B)启动后各工况下喷油量的修正

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在确定基本喷油时间的同时,ECU由各种传感器获得发动机运行工况信息,对基本喷油时间进行修正。

a.启动后加浓

发动机完成启动后,点火开关由启动(STA)位置转到接通点火(ON)位置,或发动机转速已达到或超过预定值,ECU额外增加喷油量,使发动机保持稳定运行。

喷油量的初始修正值根据冷却水温度确定,然后以一固定速度下降,逐步达到正常。 b. 暖机加浓

冷机时,燃油蒸发性差,为使发动机迅速进入最佳工作状态,必须供给浓混合气。在冷却水温度低时,ECU根据水温传感器(THW)信号相应增加喷射量,水温在-40℃时加浓量约为正常喷射量的两倍。暖机加浓还受节气门位置传感器中的怠速触点(IDL)接通或断开控制,根据发动机转速,ECU使喷油量有少量变化。

c.进气温度修正

发动机进气密度随发动机的进气温度而变化,ECU根据THA信号修正喷油持续时间,使空燃比满足要求。

通常以20℃为进气温度信号的标准温度,低于20℃时,空气密度大,ECU增加喷油量,使混合气不致过稀;进气温度高于20℃时,空气密度减小,ECU使喷油量减少,以防混合气太浓。增加或减少的最大修正量约为10%。由进气温度修正曲线可见,修正约在进气温度-20 ℃到60℃之间进行。

d.大负荷加浓

发动机在大负荷工况下运转时,要求使用浓混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷增加喷油量。发动机负荷状况可以根据节气门开度或进气量的大小确定,故ECU可根据进气压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器输送的信号判断发动机负荷状况,决定相应增加的燃油喷射量。

大负荷的加浓量约为正常喷油量的10%到30%。有些发动机的大负荷加浓量还与冷却水温度信号(THW)有关。

e. 过渡工况空燃比

发动机在过渡工况下运行时(即汽车加速或减速行驶),为获得良好的动力性、经济性、响应性,空燃比应作相应变化,即需要适量调整喷油量。

使ECU检测到相应工况的信号有:进气管绝对压力(PIM)或空气量(VS)、发动机转速(Ne)、车速(SPD)、节气门位置、空挡启动开关(NSW)和冷却水温度(THW)。

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g.怠速稳定性修正(只用于D型EFI系统)

在D型EFI系统中,决定基本喷油时间的进气管压力,在过渡工况时,相对于发动机转速将产生滞后。

节气门以下进气管容积越大,怠速时发动机转速越低,这种滞后时间越长,怠速就越不稳定。进气管压力变动,发动机转矩也变动。由于压力较转速滞后,转矩也较转速滞后,造成发动机转速上升时,转矩也上升,转速下降时,转矩也下降。为了提高发动机怠速运转的稳定性,ECU根据PIM和Ne信号对喷油量作修正。随压力增大或转速降低,增加喷油量;随压力减少或转速增高,减少喷油量。

3) 断油控制

① 减速断油发动机在高速下运行急减速时,节气门完全关闭,为避免混合气过浓、燃料经济性和排放性能变差,ECU停止喷油。当发动机转速降到某预定转速之下或节气门重新打开时,喷油器投入工作。

冷却水温度低或空调机工作需要增加输出功率时,断油和重新恢复喷油的转速较高。 ② 发动机超速断油。为避免发动机超速运行,发动机转速超过额定转速时,ECU控制喷油器停喷。

③ 汽车超速行驶断油。某些汽车在汽车运行速度超过限定值时,停止喷油。ECU根据节气门位置、发动机转速、冷却水温度、空调开关、停车灯开关及车速信号完成上述断油控制。

4) 异步喷射 ① 启动喷油控制

在有些电控汽油喷射系统中,为了改善发动机的启动性能,在启动时使混合气加浓。除了一般正常的曲轴转一转喷一次油外,在启动信号STA处于接通状态时,ECU从G(G1或G2)信号后检测到第一个Ne信号开始,以一个固定喷油持续时间,同时向各缸增加一次喷油。

② 加速喷油控制

发动机从怠速工况向起步工况过渡时,由于燃油惯性等原因,会出现混合气稀的现象。 为了改善起步加速性能,在普通电控燃油喷射系统中,ECU根据IDL信号从接通到断开时,增加一次固定喷油持续时间的喷油。

在综合控制的系统中,ECU在IDL信号从接通到断开后检测到第一个Ne信号时,增加一次固定喷油持续时间的喷油。

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在有些发动机中,当节气门急速开启或进气量突然变大时(急加速),为了提高加速响应特性,仅在加速期间,在同步喷射的基础上再加上异步喷射。

3 大众典型轿车电控燃油喷射系统

3.1 桑塔纳2000GLi型轿车电子控制汽油喷射系统

桑塔纳2000GLi型轿车电子控制汽油喷射系统由电控单元(ECU)、传感器、点火线圈、分电器、油压调节器、喷油器等组成。

如图3-1所示,驾驶员通过节气门控制进气量,节气门位置传感器检测节气门开度的信息传给电控单元(ECU),由电控单元综合诸因素调整喷油量,使混合气最佳。发动机工作时,节气门位置传感器检测驾驶员控制的节气门开度,进气压力传感器检测进入气缸的空气量,这两个信号作为汽油喷射的主要信息输入ECU,由ECU计算出喷油量。再根据水温、进气温度、氧、爆震等四个传感器输入的信息,ECU对上喷油量进行必要的修正,确定出实际喷油量,最后再根据霍尔传感器检测到的曲轴转角信号,ECU确定出最佳喷油和点火时刻并指令喷油器喷油、火花塞跳火。

图3-1 电子控制供油喷射系统示意图

1-ECU; 2-节气门位置传感器; 3-怠速旁通阀; 4-进气压力传感器; 5-汽油滤清器;6-爆震传感器;7-进气温度传感器; 8-油压调节器; 9-喷油器; 10-氧传感器; 11-点火线圈; 12-水温传感器;13-分电器; 14-电动汽油泵。

系统中有一个爆震传感器,当发动机产生爆震时,通知电控单元适当推迟点火正时而

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