第一章 汽車發動機電子控制裝置
第一節 汽油發動機電子噴射系統
一、汽油噴射系統的發展及應用
汽車發動機電子控制系統的英文名是Engine Electronic Control System(EECS或EEC系統)。發動機電子控制系統(EECS)的主要功能是控制燃油噴射式發動機的空燃比和點火時刻。除此之外,還有控制發動機啟動、怠速轉速、排氣再循環、閉缸工作、二次空氣噴射、進汽增壓、爆震、發電機輸出電壓、電動燃油泵和系統自診斷等輔助功能。
自從1967年博世公司研制開發成功了K型機械式汽油噴射系統以來,汽油噴射系統經歷了K型系統、K-E型系統(機械與電子混合控制)、EFI(電控燃油噴射系統)的發展過程。
目前除少數汽車仍在采用K或K-E系統外,大多數都采用了EFI(電控燃油噴射系統)。SPI單點燃油噴射系統因其結構較簡單,只用一個噴油器,發動機結構在化油器式的基礎上變動較少,成本較低,故國內外現在已經迅速推廣應用在低排量的普通轎車甚至載貨汽車上。大排量的轎車大多采用MPI多點噴射。
目前代表國際中級轎車頂尖水平的第5代車型,如奧迪A6和帕薩特(PASSAT)B5等都是采用了多點電控噴射。而且它們還采用了德國大眾集團獨有的領先于世界的三大技術,即5氣門技術、可變配氣相位技術和可變進氣管技術。以前汽車都是采用每氣缸1進氣門1出氣門的2氣門發動機,現代轎車上多數采用了2進2出的4氣門發動機,而5氣門發動機技術是采用3進2出的方法,在每個燃氣室有5個氣門,使燃氣混合更快、更均勻,排氣也更迅速、更徹底,燃燒室的空間可以得到更充分的利用。因此,發動機的動力性將得到提高,廢氣排放將大大減少。可變凸輪軸通過改變進排氣門的開啟和關閉時間(可變配氣相位),使發動機在高轉速工況下獲得盡可能高的功率,在低轉速的情況下極大地降低了燃燒不平穩性,提高轉矩。采用可變通的通道進氣管,即隨發動機的轉速和負荷改變進氣路徑長短,高轉速時,通道變短,減少流動損失,提高高速功率。低轉速時,進氣通道變長,提高進氣流速,增加轉矩。
日本日立(HITACHI)公司近年來開發了一種MSI(Multi Stream Injection)系統,即所謂單點多方向噴射系統。它采用一個噴油器同時向各缸的進氣歧管噴射,因此性能比SPI強,成本比MPI低。且發動機的質量輕,它的質量約為2kg,比SPI的3.4kg及MPI的5kg都要小。雖然排放性能比MPI差,但還是可以達到歐洲3號標準。目前正將該系統推廣應用在小排量的3缸普及型轎車和微型車上。
近年來,高檔豪華轎車有采用DI(Direct Injection)系統,即采用直噴系統的趨勢。該系統最早由日本三菱公司研制開發,它是將噴油器安裝在每個氣缸的燃油室上方,燃油直接噴入氣缸內進行混合燃燒,一般噴射系統的噴射壓力為250kPa,而DI系統的噴射壓力將達到5MPa以上。由于壓力增大,因而燃燒更充分,效率更高,可以節約燃料20%以上,并能滿足2005年開始實施的歐洲4號排放規定。但是,由于它必須使用低硫汽油,其目前的應用還受到一定限制,汽油直噴式發動機的開發成功為制造出更節能、更干凈的汽車提供了良好的開端。缸內直噴特別是四沖程汽油機缸內直噴是當前轎車汽油噴射中的前沿技術,電控燃油直噴式發動機將成為21世紀汽車的主流。桑塔納2000型電控燃油噴射系統見圖1-1。

圖1-1 桑塔納2000型電控燃油噴射系統
1—電控單元;2—節氣門位置傳感器;3—怠速旁通閥;4—空氣壓力傳感器;5—燃油濾清器;6—爆震傳感器;7—空氣溫度傳感器;8—油壓調節器;9—噴油器;10—氧傳感器;11—點火線圈;12—水溫傳感器;13—分電器;14—電動汽油泵;15—空氣濾清器
二、汽油噴射系統的優缺點
汽油噴射系統的實質就是一種新型的汽油供油系統。化油器利用空氣流動時在節氣門上方的喉管處產生負壓,將浮子室的汽油連續吸出,經過霧化后輸送給發動機。汽油噴射系統則是通過采用大量的傳感器感受各種工況,根據直接或間接檢測的進氣信號,經過計算機判斷和分析,計算出燃燒時所需的汽油量,然后將加有一定壓力的汽油經噴油器噴出,以供發動機使用。
電控發動機系統取消了化油器供油系中的喉管,噴油位置在節氣門下方,直接在進氣門負極或缸內,有計算機控制噴油器精確供油。與化油器式發動機相比,汽油噴射系統具有以下優點。
①提高了發動機的充氣系數,從而增加了發動機的輸出功率和扭矩。這是因為汽油噴射系統沒有化油器的喉管,減少了進氣壓力的損失;汽油噴射是在進氣歧管附近,只有空氣通過歧管,這樣可以增加進氣歧管的直徑,增加進氣歧管的慣性作用,提高充氣效率。
②能根據發動機負荷的變化,精確控制混合氣的空燃比,適應發動機的各種工況,使汽油燃燒充分,降低油耗,減少排氣污染,而且響應速度快。
③可均勻分配各缸燃油,減少了爆震現象,提高了發動機工作的穩定性。同時,也降低了廢氣排放和噪聲污染。
④提高了汽車駕駛性能。在寒冷的季節里,化油器主噴油管的附近容易結冰,會造成發動機輸出功率不足,而汽油噴射供油不經過節氣門和進氣歧管,所以沒有結冰現象,從而提高了冷啟動性能;另外,汽油噴射是高壓供油,噴出的汽油霧滴比較小,汽油不經過進氣歧管,所以,當突然加速時,霧滴較小的汽油能與空氣同時進入燃燒室混合,因而比化油器供油的響應速度快,加速性能好。
與傳統的化油器相比,電控汽油噴射系統可以使汽車燃油消耗率降低5%~15%,廢氣排放量減少20%左右,發動機功率提高5%~10%。電控汽油噴射系統無論是從燃油經濟性、發動機動力性,還是從排氣和噪聲污染等方面,都具有化油器式發動機無法比擬的優越性。電控汽油系統的缺點在于價格偏高、維修要求高。
三、電控汽油噴射系統的組成
汽車發動機電子控制系統由空氣供給系統、燃油供給系統和電子控制系統三部分組成。
(一)空氣供給系統
空氣供給系統簡稱供氣系統。其作用是為發動機提供必要的空氣。一般由空氣濾清器、節氣門體、節氣門、空氣閥、進氣總管、進氣歧管等部分組成。另外,為了隨時調節進氣量,進氣系統中還設置了進氣量的檢測裝置,見圖1-2。

圖1-2 空氣進氣系統的工作流程
燃油在發動機氣缸內燃燒需要一定數量的空氣,空氣供給系統的任務就是為發動機提供必要的空氣,并測量出進入氣缸的空氣量。根據發動機怠速轉速的控制方式不同,供給空氣的進氣道分為有旁通空氣道和無旁通空氣道兩種。設有旁通空氣道的空氣供給系統的結構如圖1-3所示。

圖1-3 有旁通空氣道供氣系統的結構
1—空氣濾清器;2—空氣流量傳感器;3—怠速轉速控制閥;4—進氣歧管;5—動力腔;6—節氣門體
發動機工作時,空氣通道為進氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進氣管→節氣門→動力腔→進氣歧管→發動機進氣門→發動機氣缸。
當發動機怠速運轉時,空氣通道為進氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進氣管→節氣門前端的旁通空氣道入口→怠速轉速控制閥→節氣門后端的旁通空氣道出口→動力腔→進氣歧管→發動機進氣門→發動機氣缸,如圖1-4所示。

圖1-4 空氣供給系統路線
1—空氣濾清器;2—節氣門體;3—怠速調整螺釘;4—穩壓箱;5—進氣歧管;6—空氣閥
捷達AT、GTX以及桑塔納2000GSi型轎車的怠速轉速采用節氣門直接控制方式,空氣供給系統沒有設置旁通空氣道,這種供給系統的結構如圖1-5所示,主要由空氣濾清器、空氣流量傳感器、進氣軟管、進氣歧管、動力腔、節氣門位置傳感器、進氣溫度傳感器等組成。

圖1-5 無旁通空氣道供氣系統的結構
1—空氣濾清器;2—空氣流量傳感器;3—進氣歧管;4—動力腔;5—節氣門體
發動機工作(包括怠速)時,空氣通道為進氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進氣軟管→節流閥體→動力腔→進氣歧管→發動機進氣門。
空氣經濾清器后,由節流閥體進入動力腔,再分配給各缸進氣歧管。進入發動機氣缸空氣量的多少由電控單元(ECU)根據安裝在進氣道上的空氣流量傳感器檢測的進氣量信號求得。捷達AT、GTX與桑塔納2000GSi型轎車發動機供氣系統在發動機怠速時的標準進氣量為2.0~5.0g/s。
L型和D型EFI系統框圖如圖1-6所示。在L型EFI系統中,采用裝在空氣濾清器后的空氣流量計(空氣流量傳感器)直接測量發動機吸入的進氣量。其測量的準確度高于D型EFI系統,可以精確地控制空燃比。“L”是德文“空氣”的第一個字母。

圖1-6 L型和D型EFI系統框圖
D型EFI系統是根據進氣歧管壓力傳感器進行檢測。由于進氣管內的空氣壓力在波動,所以控制的測量精度稍微差些。“D”是德文“壓力”的第一個字母。
空氣閥只是在發動機溫度低時用來調節進氣量,控制發動機的怠速轉速。
節氣門總成包括控制進氣量的節氣門通道和怠速運行的空氣旁通道。節氣門位置傳感器與節氣門軸相連接,用來檢測節氣門的開度。
1.空氣濾清器
空氣濾清器的作用是清除進入發動機氣缸的空氣中的塵土、砂粒和雜質,以減少氣缸、活塞和活塞環的磨損。
桑塔納2000型電控燃油噴射發動機上的空氣濾清器是由空氣濾清和溫度調節兩部分組成。主要由濾清器殼、濾清器蓋、濾芯、進氣軟管、熱空氣軟管、熱空氣收集板及溫度調節器等組成,如圖1-7所示。

圖1-7 桑塔納2000型電控燃油噴射發動機空氣濾清器
1—濾芯;2,4,14—夾箍;3—進氣軟管;5—溫度調節器;6—墊片;7—夾緊片;8~10—軟管;11—殼;12—螺釘;13—橡膠墊;15—熱空氣軟管;16—卡子;17,18—管接頭;19—熱空氣收集板;20—螺母;21—蓋
發動機工作時,冷、熱空氣從濾清器殼體下部進入,經濾芯過濾后,干凈空氣從空氣濾清器蓋上的出口通過軟管進入進氣道。當流經空氣濾清器的空氣溫度較低時,熱空氣收集板的熱空氣,經熱空氣軟管進入空氣濾清器。當流經空氣濾清器的空氣溫度較高時,冷空氣直接進入空氣濾清器。總之,都是由溫度調節器自動調節進入的冷、熱空氣量,使進入進氣道的空氣溫度相對穩定,不會因環境溫度的變化而過低或過高。
2.節氣門體
節氣門體的作用是控制進氣通道截面積的變化,實現對發動機轉速和負荷的控制。節氣門體位于空氣濾清器與穩壓箱之間,與加速踏板相聯動。
節氣門體是由節氣門及裝在殼體上的一些部件,如節氣門位置傳感器、節氣門緩沖器、怠速旁通氣道和怠速調整螺釘等組成,如圖1-8所示。

圖1-8 節氣門體
1—旁通螺釘;2—旁通氣道;3—節氣門;4—軸;5—穩壓箱;6—加速踏板;7—加速踏板拉線;8—操縱臂;9—回位彈簧
發動機工作時,駕駛員通過操縱加速踏板使節氣門轉動,來控制進氣通道截面積的變化,即控制進入發動機氣缸內的進氣量,從而達到控制發動機轉速和負荷的目的。
發動機怠速運轉時,節氣門關閉,怠速時所需的空氣經旁通氣道進入進氣總管。在旁通通路中,裝有可改變旁通通路截面積的調整螺釘,可進行怠速調整。為了實現怠速的自動控制,在怠速旁通通道中還設置了能夠改變通道面積的步進電機。
(二)燃油供給系統
燃油供給系統簡稱供油系統,其功用是向發動機各個氣缸供給混合氣燃燒所需的燃油量。燃油供給系統通常由電動汽油泵、汽油濾清器、壓力調節器、脈動阻尼器、噴油器和冷啟動噴油器組成。如圖1-9所示,在電控汽油噴射系統中,汽油由電動汽油泵從油箱中泵出,經汽油濾清器等輸送到電磁噴油器和冷啟動噴油器調節器與噴油器并聯,保證供給電磁噴油器內的汽油壓力與噴射環境的壓力之差(噴油壓差)保持不變。

圖1-9 燃油供給系統工作流程
燃油噴射式發動機供油系統的結構如圖1-10所示,主要由汽油箱、電動燃油泵、輸油管、汽油濾清器、油壓調節器、燃油分配管、噴油器和回油管等組成。

圖1-10 燃油供給系統的結構
1—汽油箱;2—電動燃油泵;3—輸油管;4—回油管;5—噴油器;6—油壓調節器;7—燃油分配管;8—汽油濾清器
發動機工作時,汽油泵工作,將油箱內的燃油泵入供油系統,供油系統的油壓由油壓調節器調節,一般控制在高于進氣管壓力300kPa左右。噴入發動機氣缸內的燃油流過的路徑為汽油箱→汽油泵→輸油管→汽油濾清器→燃油分配管→噴油器。噴油器將燃油噴射在進氣門附近(缸內噴射系統則直接噴入氣缸)。當發動機工作、進氣門大開時再吸入氣缸燃燒做功。
當汽油泵泵入供給系統的燃油增多、油路中的油壓升高時,油壓調節器將自動調節燃油壓力,保證供給噴油器的油壓基本不變。供油系統過剩的燃油由回油管流回油箱,回油路徑為:汽油箱→汽油泵→輸油管→汽油濾清器→燃油分配管→油壓調節器→回油管→油箱,如圖1-11所示。

圖1-11 燃油供給系統流程
1—汽油箱;2—汽油泵;3—油管;4—汽油濾清器;5—燃油分配管;6—噴油器;7—油壓調節器;8—冷啟動噴油器;9—回油管
1.電動燃油泵
電動燃油泵的作用是在規定的壓力下,供給燃油系統足夠的燃油。它將燃油從燃油箱內吸出,經壓縮將油壓提高到調節器控制的規定值,然后通過壓力系統將燃油送到發動機的噴油器中。
電動燃油泵有外裝式和內裝式兩種。外裝式是將燃油泵安裝在燃油箱外面的輸油管中,而內裝式是將燃油泵安裝在燃油箱內。與外裝泵相比,內裝泵不易產生氣阻和燃油泄漏,而且噪聲小。目前多數EFI采用內裝泵。桑塔納2000型轎車的電動燃油泵屬內裝式滾柱泵。其結構如圖1-12所示。電動機與泵軸制成一體,安裝在泵體內,帶有滾柱的轉子偏心地裝在泵體內。

圖1-12 電動燃油泵
1—限壓閥;2—轉子;3—電動機;4—出油單向閥;5—殼體
發動機工作時,永磁電動機驅動偏心轉子旋轉,轉子凹槽內的滾柱在離心力的作用下壓在泵體的內表面上,從而在兩個相鄰的滾柱之間形成一個空腔。隨著轉子旋轉,一部分空腔的容積不斷增大成為低壓空腔,將燃油從進油口吸入,而另一部分空腔的容積則不斷減小成為高壓油腔,將燃油從出油口泵出。在進油端內設有限壓閥,當泵腔內油壓過高超過油壓界限時,泵腔內燃油便頂開限壓閥倒流回進油口。在出油端設有單向閥,以防電動燃油泵停止運轉時供油管中的燃油倒流回泵腔,保持供油管路中有一定的剩余壓力,以便下次發動機啟動時能迅速泵油。
2.汽油濾清器
汽油濾清器的作用是清除燃油中的粉塵、鐵銹等固體雜質,防止供油系統堵塞,減少機械磨損,提高發動機工作的可靠性。汽油濾清器安裝在電動燃油泵出口一側的高壓油路中。其結構與組成如圖1-13所示。濾芯采用菊花形結構,這種結構的特點是單位體積內過濾面積大。濾清器內經常承受200~300kPa的燃油壓力,因此,要求濾清器殼體及油管的耐壓強度應在500kPa以上。

圖1-13 紙濾芯汽油濾清器
1—旁通孔;2—限壓閥;3—出油口;4—濾清器蓋;5—進油口;6—濾清器殼體;7—紙質濾芯;8—中心桿;9—放油塞
發動機工作時,燃油從濾清器的進口進入濾芯外圍,通過濾芯后從出口出去。如果濾清器堵塞,將使油壓降低、輸油量減少,發動機不能正常工作,應及時更換濾芯。
3.油壓調節器
油壓調節器的作用是控制供油系統的油壓,使燃油壓力相對大氣壓力或進氣管負壓都能保持恒定。
油壓調節器的結構與組成如圖1-14所示。在殼體上有真空管通口、燃油入口和出口。膜片將油壓調節器的內腔分成彈簧室和燃油室兩部分,彈簧室與進氣管相通,燃油室與供油管道相通。發動機工作時,電動燃油泵將燃油泵入并充滿油壓調節器的燃油室,燃油頂動膜片將球閥打開,使油壓與彈簧力相平衡,多余的燃油從出口流回汽油箱。當節氣門開度增大使進氣管內負壓減小時,彈簧使膜片下移而關閉球閥,使油壓上升;當節氣門開度減小使進氣管內負壓增大時,彈簧室真空吸力克服彈簧張力使膜片向上拱曲而開啟球閥,燃油室內部分燃油流回燃油箱,使油壓下降。通過球閥的開閉,使噴油壓力始終恒定在約250kPa。

圖1-14 油壓調節器的結構
1—真空管;2—燃油入口;3—燃油出口;4—球閥;5—膜片;6—彈簧;7—殼體
4.噴油器
桑塔納2000型轎車發動機使用的噴油器是電磁式的,通過絕緣墊裝在進氣管上。它的作用是根據電控單元的指令將燃油以霧狀噴入進氣管內。
電磁噴油器由濾網、電磁線圈、磁芯、針閥、閥體、螺旋彈簧、調整墊等組成,如圖1-15所示。

圖1-15 噴油器的結構
1—燃油管接頭;2—電器接頭;3—電磁線圈;4—磁芯;5—針閥行程距離;6—閥體;7—殼體;8—針閥;9—凸緣部;10—調整墊;11—彈簧;12—濾清器;13—噴口
發動機工作時,電控單元的噴油控制信號將噴油器的電磁線圈與電源回路接通。電磁線圈有電流通過便產生磁場,磁芯被吸引,同磁芯為一體的針閥向右移動碰到調整墊時,針閥全開,燃油從噴口噴出。當沒有電流通過電磁線圈時,在彈簧的作用下,使針閥左移壓在閥座上并起密封作用。
(三)電子控制系統
電子控制系統的功能是根據各種傳感器的信號,由計算機進行綜合分析和處理,通過執行裝置控制噴油量等,使發動機具有最佳性能。如圖1-16所示,從控制原理來看,電控汽油噴射系統由傳感器、ECU和執行器三大部分組成。傳感器是感知信息的部件,功能是向ECU提供汽車的運行狀況和發動機工況。ECU接收來自傳感器的信息,經信息處理后發出相應的控制指令給執行器。執行器即執行元件,其功用是執行ECU的專項指令,從而完成控制目的。ECU根據空氣流量計(L型)、進氣歧管壓力傳感器(D型)和轉速傳感器的信號確定空氣流量,再根據傳感比要求即進氣量信號就可以確定每一個循環的基本供油量,然后根據各種傳感器的信號進行點火提前角、溫度、節氣門開度、空燃比等各種工作參數的修正,最后確定某一工況下的最佳噴油量。

圖1-16 電子控制系統
1.傳感器
傳感器是一種信號轉換裝置,安裝在發動機的各個部位,其功用是檢測發動機運行狀態的各種電量參數、物理量和化學量等,并將這些參量轉換成計算機能夠識別的電量信號輸入電控單元(ECU)。
傳感器的種類有空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、節氣門位置傳感器、爆震傳感器、冷卻液溫度、進氣溫度傳感器、氧傳感器(或O2傳感器)、車速傳感器、空擋安全開關信號、點火開關信號、空調A/C(Air Conditioning Switch)選擇與請求信號、蓄電池電壓信號UBAT。
2.電子控制器
電子控制器又稱為電控單元(ECU),俗稱電腦,是發動機控制系統的核心部件。其功用是根據各種傳感器和控制開關輸入的信號參數,對噴油量、噴油時刻和點火時刻等進行實時控制。
3.執行器
執行器包括電動燃油泵、電磁噴油器、冷啟動噴油器及熱限時開關、怠速控制閥ISC或ISCV、活性炭罐及其電磁閥。
四、電控汽油噴射系統的分類
1.按汽油的噴射方式分類
按汽油的噴射方式分類,電控汽油噴射系統可以分為缸內噴射、進氣管噴射兩大類。
(1)缸內噴射 該噴射方式是將噴油器安裝在缸蓋上直接向缸內噴油。因此,要求噴油器閥體能承受燃氣產生的高溫高壓。另外,發動機設計時,需保留噴油器發生的安全位置。缸內噴射是近幾年來燃油噴射技術的發展趨勢之一。
(2)進氣管噴射 該噴射方式是目前普遍采用的噴射方式。
2.按噴油器和安裝位置的不同分類
按噴油器和安裝位置的不同分類,電控汽油噴射系統可以分為單點噴射和多點噴射兩大類。
(1)單點噴射 單點噴射系統(SPI)是把噴油器安裝在化油器所在的節氣門段,它的外形也有一點兒像化油器,通常用一個噴油器將燃油噴入進氣流,形成混合氣進入進氣歧管,再分配到各缸中。因此,單點噴射又可以理解為把化油器換成節流閥體噴射裝置(TBI),也稱為中央燃油噴射(CFI)。單點噴射系統由于在氣流的前段(節氣門段)就將燃油噴入氣流,因此屬于前段噴射。
(2)多點噴射 多點噴射系統是在每缸進氣口處裝有一個噴油器,由電控單元(ECU)控制進行分缸單獨噴射或分組噴射,汽油直接噴射到各缸的進氣門前方,再與空氣一起進入氣缸形成混合氣。多點噴射又稱為多氣門噴射(MPI)或順序燃油噴射(SFI),或單獨燃油噴射(IFI)。由于多點噴射系統是直接向進氣門前方噴射,因此,多點噴射是在氣流的后段將燃油噴入氣流,屬于后段噴射。多點噴射是目前最普遍的噴射系統。
3.按空氣量的檢測方式分類
按空氣量的檢測方式分類,電控汽油噴射系統可以分為直接式檢測、間接式檢測兩大類。
(1)直接式檢測 該方式是由空氣流量計(MAF)直接測量進入進氣歧管的空氣量。這種方式稱為質量流量控制型,K型和L型汽油噴射系統均屬于這種類型。
(2)間接式檢測 該方式不是直接檢測空氣量。而是根據發動機轉速和其他參數,推算出吸入的空氣量。現在采用的有兩種方式:一種是根據測量進氣管壓力和發動機轉速,推算出吸入的空氣量,并計算出燃油流量的速度密度,這種方式也稱為速度密度控制型。例如D型控制系統。這種控制方式由于受到進氣管空氣壓力波動的影響,進氣量的測量精度并不高,但是其進氣阻力小,充氣效率高。另一種是根據測量節氣門開度和發動機轉速,推算吸入的空氣量,并計算出燃料量的節流速度,這種方式也稱為節流速度控制型,由于這種控制方式換算比較復雜,只在賽車中才有使用的例子。
4.按有無反饋分類
按有無反饋分類,電控汽油噴射系統可以分為開環控制、閉環控制兩大類。
(1)開環控制 開環控制系統只給主系統發出指令,不能檢查或控制主系統的實際輸出情況。它是把根據實驗決定的發動機各種工況的最佳供油參數輸入微機,發動機運轉時微機根據各傳感器的輸入信號,確定噴油量,從而決定空燃比,使發動機良好運行。這種控制系統是單向的。這樣,一個磨損的噴油器的實際噴油量就有可能比微機所控制噴出的噴油量要多,而微機卻以為噴油量是理想的,這就使得該系統的各部件的精度要求較高,只有這樣才能與輸入微機的基準數據保持一致。
(2)閉環控制 閉環控制是通過對輸入信號的檢測并利用反饋信號,對輸入進行調整,使輸出滿足要求。如在排氣管上加裝氧傳感器,根據排氣中的含氧量來測定發動機燃燒室的工況,并把信號反饋到微機與原來給定的信號進行比較,將燃油量與空燃比進行修正。因此,閉環控制可達到較高的控制精度,可消除產品差異和磨損等形成的性能變化。
5.按結構分類
按噴射系統的結構分類,電控汽油噴射系統可以分為機械控制式和電子控制式兩大類,一般采用電子控制式。
五、汽油噴射系統結構與工作原理
電控燃油噴射系統采用各種傳感器,它們將發動機的負荷、轉速、加速、減速、吸入空氣流量和溫度、冷卻水溫度等變化情況轉換成電信號,然后把這些電信號輸入計算機控制系統[電子控制器(ECU)],ECU根據這些信號與存儲的信號進行精確計算后,輸出一個控制信號去控制噴油閥的開啟時間和持續時間,從而供給發動機氣缸最佳油量,如圖1-17所示。

圖1-17 電控燃油噴射系統的基本原理框圖
電控汽油噴射系統根據對進氣檢測機構的不同有D型和L型兩種。D型系統通過檢測進氣歧管的真空度和發動機轉速來確定發動機的進氣量,由ECU根據進氣管確定噴油量。L型系統是采用空氣流量計直接測量發動機進氣量,因此控制精度要比D型系統更高。L型系統控制方法又稱為質量流量控制法,大部分結構與D型系統相似。工作時電動汽油泵按80~120L/h的泵油量供油。燃油壓力調節器使管道內油壓維持在200kPa,為噴油器提供穩定的噴油壓力。噴油器在距發動機進氣門10~15cm處噴射到進氣歧管。燃油被電動燃油泵從油箱中泵出后送往濾清器,清潔的燃油一部分經壓力調節器調壓后送往噴油器和冷啟動閥,多余的燃油則由壓力調節器返回油箱。噴油器噴油時,油路中油壓會有微小變化,因此需要有脈動阻尼器調整,以減少油壓變化。脈動阻尼器可安裝在回油道或者是電動汽油泵上。
空氣先流經空氣濾清器,被空氣溫度傳感器測量溫度后流經節流閥體(當怠速時,空氣由節流閥上的旁通氣道流經進氣歧管;當冷啟動時,一部分進氣由旁通空氣閥為發動機提供額外的進氣),流經節流閥后的進氣被進氣歧管壓力傳感器測壓后流入進氣歧管。
ECU根據傳感器信號進行處理,形成一個脈沖信號去操縱噴油器的開啟,從而控制噴油量。對于噴油量的控制需要很多傳感器進行工作,通常是發動機根據發動機的轉速和節氣門開度信號提供一個基本噴油量,在空氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、爆震傳感器、氧傳感器等傳來的信號給ECU經過計算修正后得出實際噴油量,按照實際噴油量,ECU控制噴油器電磁閥的開啟時間,從而使噴油器噴射燃油。
下面對D型燃油噴射裝置與L型燃油噴射裝置控制電路的總圖、各主要傳感器的連接電路、電子控制器(ECU)的控制作用作說明,如表1-1所示。
表1-1 D型燃油噴射與L型燃油噴射的比較
