第二節　燃油噴射控制

電子控制燃油噴射（EFI或EGI）系統，以一個電子控制裝置（又稱電腦或ECU）為控制中心，利用安裝在發動機不同部位上的各種傳感器，測得發動機的各種工作參數，按照在電腦中設定的控制程序，通過控制噴油器，精確地控制噴油量，使發動機在各種工況下都能獲得最佳濃度的混合氣。燃油供給系統是電控燃油噴射系統（EFI）的重要組成部分，主要作用是為發動機提供一定壓力的燃油，保持油壓恒定，并在發動機控制電腦（ECU）的控制下，適時地向進氣歧管或氣缸內噴入適量的汽油，與進氣形成良好的混合。

此外，電子控制燃油噴射系統通過電腦中的控制程序，還能實現啟動加濃、暖機加濃、加速加濃、全負荷加濃、減速調稀、強制斷油、自動怠速控制等功能，滿足發動機特殊工況對混合氣的要求，使發動機獲得良好的燃料經濟性和排放性，也提高了汽車的使用性能。

電子控制燃油噴射系統的噴油壓力是由電動燃油泵提供的，電動燃油泵裝在油箱內，浸在燃油中。油箱內的燃油被電動燃油泵吸出并加壓，壓力燃油經燃油濾清器濾去雜質后，被送至發動機上方的分配油管。分配油管與安裝在各缸進氣歧管上的噴油器相通。電控噴油器是一個電磁閥，ECU（行車電腦）通過傳感器檢測曲軸位置控制其電磁閥線圈的電流通斷（接地線的通斷）來控制噴油器的工作。當有電流通過時，噴油器柱塞被吸引，針閥上升，即實現燃油噴射，壓力燃油以霧狀噴入進氣歧管內，與空氣混合，在進氣行程中被吸進氣缸。分配油管的末端裝有燃油壓力調節器，用來調整分配油管中燃油的壓力，使燃油壓力保持某一定值，多余的燃油從燃油壓力調節器上的回油口返回燃油箱。

進氣量由駕駛員通過加速踏板操縱節氣門來控制。節氣門開度不同，進氣量也不同，進氣歧管內的真空度也不同。在同一轉速下，進氣歧管真空度與進氣量成一定的比例關系。進氣管壓力傳感器可將進氣歧管內真空度的變化轉變成電信號的變化，并傳送給電腦，電腦根據進氣歧管真空度的大小計算出發動機進氣量，再根據曲軸位置傳感器測得信號計算出發動機轉速。根據進氣量和轉速計算出相應的基本噴油量。電腦根據進氣壓力和發動機轉速控制各缸噴油器，通過控制每次噴油的持續時間來控制噴油量。噴油持續時間越長，噴油量就越大。一般每次噴油的持續時間為2～10ms。各缸噴油器每次噴油的開始時刻則由電腦根據安裝于離合器殼體上的發動機轉速（曲軸位置）傳感器測得某一位置信號來控制。這種類型的燃油噴射系統的每個噴油器在發動機每個工作循環中噴油兩次，噴油是間斷進行的，屬于間歇噴射方式。

一、噴油器的控制

噴油器體內有一個電磁線圈，噴油器頭部的針閥與銜鐵結合成一體。電控單元以電脈沖的形式向噴油器輸出控制電流。當電控單元送來電流信號時，電磁線圈通電，產生電磁力，吸起鐵芯與針閥，將燃油通過精確設計的軸針頭部環形間隙噴出，在噴油器頭部前端將燃油粉碎霧化，與空氣混合，在發動機進氣行程中被吸入氣缸。

二、噴油量的控制

發動機在不同工況下運轉，對混合氣濃度的要求也不同。特別是在一些特殊工況下（如啟動、急加速、急減速等），對混合氣濃度有特殊的要求。電腦要根據有關傳感器測得的運轉工況，按不同的方式控制噴油量。噴油量的控制方式可分為啟動控制、運轉控制、斷油控制和反饋控制。

（一）啟動控制

啟動時，發動機由啟動電動機帶動運轉。由于轉速很低，轉速的波動也很大，因此這時空氣流量傳感器所測得的進氣量信號有很大的誤差。基于這個原因，在發動機啟動時，電腦不以空氣流量傳感器的信號作為噴油量的計算依據，而是按預先給定的啟動程序來進行噴油控制。電腦根據啟動開關及轉速傳感器的信號，判定發動機是否處于啟動狀態，以決定是否按啟動程序控制噴油。當啟動開關接通，且發動機轉速低于300r/min時，電腦判定發動機處于啟動狀態，從而按啟動程序控制噴油。

在啟動噴油控制程序中，電腦按發動機水溫、進氣溫度、啟動轉速計算出一個固定的噴油量。這一噴油量能使發動機獲得順利啟動所需的濃混合氣。冷車啟動時，發動機溫度很低，噴入進氣道的燃油不易蒸發。為了能產生足夠的燃油蒸氣，形成足夠濃度的可燃混合氣，保證發動機在低溫下也能正常啟動，必須進一步增大噴油量。由電腦控制，通過增加各缸噴油器的噴油持續時間或噴油次數來增加噴油量。所增加的噴油量及加濃持續時間完全由電腦根據進氣溫度傳感器和發動機水溫傳感器測得的溫度高低來決定。發動機水溫或進氣溫度越低，噴油量就越大，加濃的持續時間也就越長。這種冷啟動控制方式不設冷啟動噴油器和冷啟動溫度開關。

（二）運轉控制

在發動機運轉中，電腦主要根據進氣量和發動機轉速來計算噴油量。此外，電腦還要參考節氣門開度、發動機水溫、進氣溫度、海拔高度及怠速工況、加速工況、全負荷工況等運轉參數來修正噴油量，以提高控制精度。

由于電腦要考慮的運轉參數很多，為了簡化電腦的計算程序，通常將噴油量分成基本噴油量、修正量、增量三個部分，并分別計算出結果。然后再將三個部分疊加在一起，作為總噴油量來控制噴油器噴油。

　　1.基本噴油量

基本噴油量是根據發動機每個工作循環的進氣量，按理論混合比（空燃比14.7∶1）計算出的噴油量。

　　2.修正量

修正量是根據進氣溫度、大氣壓力等實際運轉情況，對基本噴油量進行適當修正，使發動機在不同運轉條件下都能獲得最佳濃度的混合氣。修正量包括進氣溫度修正、大氣壓力修正和蓄電池電壓修正（電壓變化時，自動對噴油脈沖寬度加以修正）。

　　3.增量

增量是在一些特殊工況下（如暖機、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動機獲得良好的使用性能（如動力性、加速性、平順性等）。加濃的程度可表示如下。

（1）啟動后增量　發動機冷車啟動后，由于低溫下混合氣形成不良及部分燃油在進氣管上沉積，造成混合氣變稀。為此，在啟動后一段短時間內，必須增加噴油量，以加濃混合氣，保證發動機穩定運轉而不熄火。啟動后增量比的大小取決于啟動時發動機的溫度，并隨發動機的運轉時間增長而逐漸減小為零。

（2）暖機增量　在冷車啟動結束后的暖機運轉過程中，發動機的溫度一般不高。在這樣較低的溫度下，噴入進氣歧管的燃油與空氣的混合較差，不易立即汽化，容易使一部分較大的燃油液滴凝結在冷的進氣管道及氣缸壁面上，結果造成氣缸內的混合氣變稀。因此，在暖機過程中必須增加噴油量。暖機增量比的大小取決于水溫傳感器所測得的發動機溫度，并隨著發動機溫度的升高而逐漸減小，直至溫度升高至80℃時，暖機加濃結束。

（3）加速增量　在加速工況時，電腦能自動按一定的增量比適當增加噴油量，使發動機能發出最大扭矩，改善加速性能。電腦是根據節氣門位置傳感器測得的節氣門開啟的速率鑒別出發動機是否處于加速工況的。

（4）大負荷增量　部分負荷工況是汽車發動機的主要運行工況。在這種工況下的噴油量應能保證供給發動機的混合氣具有最經濟的成分，通常應稀于理論混合比。在大負荷及滿負荷工況下，要求發動機能發出最大功率，因而噴油量應比部分負荷工況大，以提供稍濃于理論混合比的功率混合氣。大負荷信號由節氣門開關內的全負荷開關提供，或由電腦根據節氣門位置傳感器測得的節氣門開度來決定。當節氣門開度大于70度時，電腦按功率混合比計算噴油量。

（三）斷油控制

斷油控制是電腦在一些特殊工況下，暫時中斷燃油噴射，以滿足發動機運轉中的特殊要求。它包括以下幾種斷油控制方式。

　　1.超速斷油控制

超速斷油是在發動機轉速超過允許的最高轉速時，由電腦自動中斷噴油，以防止發動機超速運轉，造成機件損壞，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速傳感器測得的發動機實際轉速與控制程序中設定的發動機最高極限轉速（一般為6000～7000r/min）相比較，當實際轉速超過此極限轉速時，電腦就切斷送給噴油器的噴油脈沖，使噴油器停止噴油，從而限制發動機轉速進一步升高；當斷油后發動機轉速下降至低于極限轉速約100r/min時，斷油控制結束，恢復噴油。

　　2.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，發動機仍在汽車慣性的帶動下高速旋轉。由于節氣門已關閉，進入氣缸的混合氣數量很少，在高速運轉下燃燒不完全，使廢氣中的有害排放物增多。減速斷油控制就是當發動機在高轉速運轉中突然減速時，由電腦自動中斷燃油噴射，直至發動機轉速下降到設定的低轉速時再恢復噴油。其目的是為了控制急減速時有害物的排放，減少燃油消耗量，促使發動機轉速盡快下降，有利于汽車減速。

減速斷油控制過程是由電腦根據節氣門位置、發動機轉速、水溫等運轉參數，作出綜合判斷，在滿足一定條件時，執行減速斷油控制。這些條件如下。

①節氣門位置傳感器中的怠速開關接通。

②發動機水溫已達正常溫度。

③發動機轉速高于某一數值。

該轉速稱為減速斷油轉速，其數值由電腦根據發動機水溫、負荷等參數確定。通常水溫越低，發動機負荷越大（如使用空調時），該轉速越高。當上述三個條件都滿足時，電腦就執行減速斷油控制，切斷噴油脈沖。上述條件只要有一個不滿足（如發動機轉速已下降至低于減速斷油轉速），電腦就立即停止執行減速斷油，恢復噴油。

　　3.溢油消除

啟動時汽油噴射系統向發動機提供很濃的混合氣。若多次轉動啟動電動機后發動機仍未啟動，淤集在氣缸內的濃混合氣可能會浸濕火花塞，使之不能跳火。這種情況稱為溢油或淹缸。此時駕駛員可將油門踏板踩到底，并轉動點火開關，啟動發動機。電腦在這種情況下會自動中斷燃油噴射，以排除氣缸中多余的燃油，使火花塞干燥。電腦只有在點火開關、發動機轉速及節氣門位置同時滿足以下條件時，才能進入溢油消除狀態。

①點火開關處于啟動位置。

②發動機轉速低于500r/min。

③節氣門全開。

因此，電子控制汽油噴射式發動機在啟動時，不必踩下油門踏板，否則有可能因進入溢油消除狀態而使發動機無法啟動。

　　4.減扭矩斷油控制

裝有電子控制自動變速器的汽車在行駛中自動升擋時，控制變速器的電腦會向汽油噴射系統的電腦發出減扭矩信號。汽油噴射系統的電腦在收到這一減扭矩信號時，會暫時中斷個別氣缸（如2、3缸）的噴油，以降低發動機轉速，從而減輕換擋沖擊。

（四）反饋控制

汽油噴射系統進行反饋控制的傳感器是氧傳感器，使用氧傳感器的發動機必須使用無鉛汽油。反饋控制（閉環控制）是在排氣管上加裝氧傳感器，根據排氣中氧含量的變化，測定出進入發動機燃燒室混合氣的空燃比值，把它輸入計算機與設定的目標空燃比值進行比較，將誤差信號經放大器控制電磁噴油器噴油量，使空燃比保持在設定目標值附近。因此，閉環控制可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩定性好，抗干擾能力強。但是，為了使三元催化裝置對排氣凈化處理達到最佳效果，閉環控制的汽油噴射系統只能運行在理論空燃比14.7附近很窄的范圍內。因此對特殊的運行工況，如啟動、暖機、怠速、加速、滿負荷等需加濃混合氣的工況，仍需采用開環控制，使電磁噴油器按預先設定的加濃混合氣配比工作，充分發揮發動機的動力性能，所以采用開環和閉環相結合的控制方式。

三、噴油正時的控制

噴油正時控制是指ECU對噴油開始時刻的控制。在連續汽油噴射系統中，噴油器在發動機運行期間連續不斷地噴射燃油，這種噴射方式不需要考慮噴油定時和各缸的噴油順序。在間歇汽油噴射系統中，噴油正時控制有同步噴射和異步噴射兩種控制方式。

同步噴射方式的噴射開始時刻與曲軸轉角位置有關，ECU根據曲軸的轉角位置信號輸出噴油脈沖信號，在固定的曲軸轉角開始噴油。同步噴射方式按噴油時序不同，又可分為同時噴射、分組噴射和順序噴射。

異步噴射方式的噴射開始時刻與曲軸轉角位置無關，ECU根據需要進行異步噴射的信號或過程輸出噴油脈沖信號。因此，異步噴射方式是一種臨時的補償性噴射，是同步噴射的補充。

四、電動噴油泵的控制

電控燃油噴射發動機噴油器的燃油是由電動燃油泵提供的，電動燃油泵的工作也是受控制的。在裝有EFI系統的發動機上，電動燃油泵只有在發動機啟動或運轉時才工作，發動機不轉動，即使點火開關閉合，燃油泵也不工作。現用的許多發動機為了控制泵油量，還根據發動機的負荷和轉速等情況，對燃油泵的轉速進行控制。

（一） 機械式控制汽油泵繼電器回路

早期豐田汽車采用翼子板流量計，內部裝有油泵開關。其汽油泵繼電器內置雙線圈，屬于中間繼電器，即電磁線圈中有電流通過時，由于電生磁作用，觸點開關閉合，如圖1-18所示。

燃油泵控制電路的控制原理如下。

啟動時，點火開關的ST端子向汽油泵繼電器L2線圈供電，使繼電器常開觸點閉合，汽油泵工作電路構成回路，汽油泵開始泵油。

正常運行時，如果發動機順利啟動，翼子板流量計內的油泵開關受進氣氣流的作用而閉合，汽油泵繼電器繼續吸合，汽油泵一直接通，直到關閉發動機時為止。

（二） 發動機電腦控制汽油泵繼電器負極

　　1.ECU直接控制汽油泵繼電器負極

最常見就是這種，ECU直接控制汽油泵繼電器負極構成回路，如圖1-19所示。ECU根據啟動和CKP等信號確定是否控制汽油泵工作，當條件符合時，提供搭鐵給汽油泵繼電器構成回路使汽油泵工作。

　　2.裝載慣性開關

（1）慣性開關作用　神龍富康汽車上裝載燃油慣性開關，慣性開關在右前避震處，有紅色軟帽識別標示，從圖1-20中可以看到，慣性開關是串聯在繼電器控制回路中，當發生碰撞或撞擊時，慣性開關中的常閉觸點斷開，中斷汽油泵繼電器控制回路，汽油泵停止工作，安裝燃油慣性開關可以減少汽車發生火災的可能性，增加駕駛員的逃生的概率。

（2）慣性開關原理　慣性開關有3個端子，內部有一個常開觸點和常閉觸點，常閉觸點串聯在油泵繼電器控制回路中，慣性開關起作用時常閉觸點變為“常開觸點”，中斷油泵的控制回路。常開觸點變為“常閉觸點”，中華尊馳充分利用這一點，將這一信號送至BCM。BCM檢測到慣性開關工作后，BCM控制開啟中控鎖，打開雙閃燈，意在告知其他車輛該車有故障。

（三）發動機電腦控制汽油泵繼電器正極

　　1.發動機電腦直接控制汽油泵繼電器正極

有不少發動機控制電腦通過控制汽油泵繼電器的搭鐵構成回路，使汽油泵工作。但是還有另類汽車廠家用發動機控制電腦控制汽油泵繼電器的正極使汽油泵工作。別克君威汽油泵繼電器控制電路圖如圖1-21所示。君威采用這種控制方式控制汽油泵可以避免汽車在發生交通事故時汽油泵繼電器控制線路短路，減少汽油泵不受控制導致發生火災的概率。君威有“提前”“延后”兩種供油方式，保證燃油系統有足夠油壓便于啟動。當點火開關從LOCK位轉至OFF位時，PCM控制汽油泵工作2SED，這種提前供油方式，可以迅速建立油壓，供啟動時有足夠的油壓；當點火開關關閉時，PCM控制汽油泵繼續運轉約3SED，這種延后供油可保證下次啟動時燃油系統有足夠的油壓。

　　2.機油壓力開關輔助控制方式

雪佛蘭魯米那裝載3.3LV6發動機，該車的汽油泵繼電器裝在右大燈后方，也屬于控制繼電器正極方式。其具有雙保險控制，即發動機控制電腦和機油壓力開關同時控制。機油壓力開關的主要作用，一是減輕汽油泵繼電器的負荷，增長汽油泵繼電器的使用壽命；二是假如汽油泵繼電器或控制回路有問題，有機油壓力開關頂著，不影響發動機繼續運行。但是，當只有機油壓力開關工作時，在下一個點后循環時會出現不好著車現象，是因為機油壓力不足，汽油泵不工作所致。

（四） 無汽油泵繼電器控制方式

　　1.獨立的油泵電腦控制

雷克薩斯IS300的汽油泵控制由油泵ECU輸出定量電壓控制。油泵ECU安裝在右C柱下方，在中低速時發動機的動力性要求不高，主要考慮燃油經濟性。發動機ECU經旁通電路輸出0V電壓給油泵ECU，油泵ECU輸出9V左右的直流電直接控制汽油泵低速運轉，這樣可以增長油泵的使用壽命。發動機ECU根據CKP、TPS、VSS等信號綜合處理，判定是否需提高功率。發動機ECU輸出5V電壓，油泵ECU經旁通電路接收后，油泵ECU輸出電源電壓，使油泵高速運轉保證發動機的強勁動力，如圖1-22所示。

　　2.脈沖（PWM）控制

新寶馬750Li、E65采用多種通信方式。汽油泵由SBSR（右側B柱衛星式傳感器）直接控制，汽油泵的控制示意圖如圖1-23所示。其控制流程是DME（發動機電腦）發送燃油量所需信號，經PT CAN傳輸至ZGM（車身電腦），ZGM經Bytefilht傳輸至網關SIM，SIM再將燃油量需求信號傳輸至SBSR，SBSR經規定譯碼程序解譯后，通過PWM方式控制汽油泵的轉速。SBSR不斷對油泵的工作狀態進行檢測和修正，如果傳輸信號丟失或總線有故障，SBSR無法確定DME所需燃油量信號時，SBSR采取失效保護措施，即接通15號電源，SBSR控制汽油泵高速運轉，以提供足夠的燃油量，使發動機繼續運行。SBSR具有故障檢測功能，DTC記錄在SBSR中，用診斷儀可以進入SBSR進行讀取。