【文章內(nèi)容簡介】 等。執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，其功用是接受 ECU 輸出的各種控制指令完成具體的控制動作，從而使發(fā)動機處于最佳工作狀態(tài)，如噴油脈寬控制、點火提前角控制、怠速控制、炭罐清污、自診斷、故障備用程序啟動、儀表顯示等。 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)工作原理框圖，如圖 24 所示。圖 24 電控汽油噴射系統(tǒng)原理框圖1—發(fā)動機工作參數(shù)；2—傳感器；3 —電控單元；4—噴油器噴油器噴射到進氣歧管中的汽油量，由噴油器噴孔的橫斷面面積，汽油的噴射壓力和噴油持續(xù)時間來決定。為了便于控制，在實際的噴油控制系統(tǒng)中，噴孔的橫斷面面積和噴油壓力都是恒定的，汽油的噴射量只取決于噴油持續(xù)時間。噴油器的噴孔由電磁閥來開閉，電磁閥的開啟時刻(噴油開始時刻)和開啟延續(xù)時間(噴油持續(xù)時間)的長短，由發(fā)動機的各種參數(shù)確定。傳感器將發(fā)動機各種非電量的工況參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、負荷、發(fā)動機冷卻水及進氣溫度、空氣流量、曲軸轉(zhuǎn)角、節(jié)氣門開度等)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并把這些信號以信息形式送入電控單元(ECU)，再經(jīng)電控單元轉(zhuǎn)化為長短不一的電脈沖信號傳到噴油器，控制噴油器打開時刻及延續(xù)時間長短，使之準確地工作。EFI 系統(tǒng)的工作過程即是對噴油時間的控制過程。裝用 EFI 系統(tǒng)的發(fā)動機具有良好的動力性、經(jīng)濟性，排放污染大為降低，這都緣于空燃比的精確控制。而這種空燃比的控制是通過對汽油噴射時間的控制實現(xiàn)的。ECU 通過絕對壓力傳感器(D 型 EFI)或空氣流量計(L 型 EFI)的信號計量空氣質(zhì)量，并根據(jù)計算出的空氣質(zhì)量與目標空燃比比較即可確定每次燃燒所必需的燃料質(zhì)量。目標空燃比即實際充入氣缸的空氣質(zhì)量與燃燒所需要的燃料量的比值。根據(jù)空氣質(zhì)量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算出的噴油時間稱為基本噴油持續(xù)時間。目標空燃比是在考慮了發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、響應性、排氣凈化等之后決定的，它所要求的噴油時間與基本噴油時間有差異，各種傳感器檢測冷卻水溫度、進氣溫度、節(jié)氣門開度等與發(fā)動機工況有關(guān)的參數(shù)后，對基本噴油持續(xù)時間進行修正，確定最佳噴油持續(xù)時間，使實際噴油持續(xù)時間接近由目標空燃比確定的噴油持續(xù)時間。 D 型 EFI 系統(tǒng)圖 25 所示的是 D 型 EFI 系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作原理如下所述。圖 25 歧管壓力計量式電控汽油機燃油噴射系統(tǒng)1—噴油器； 2—燃油壓力調(diào)節(jié)器；3—電控單元(ECU)； 4—節(jié)氣門位置傳感器；5—怠速空氣調(diào)整器；6—進氣壓力傳感器；7—燃油泵；8—濾清器；9—水溫傳感器；10—熱限時開關(guān)。1） 燃油壓力的建立與燃油噴射方式 電控燃油噴射系統(tǒng)的噴油壓力由燃油泵提供，燃油泵可以裝在油箱外靠近油箱的地方，也可以直接安裝在油箱內(nèi)。油箱內(nèi)的燃油被燃油泵吸出并加壓至 350kPa 左右，經(jīng)燃油濾清器濾去雜質(zhì)后，被送至發(fā)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。噴油器是一種電磁閥，由 ECU 控制。通電時電磁閥開啟，壓力燃油以霧狀噴入進氣歧管內(nèi)，與空氣混和，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(diào)節(jié)器，用來調(diào)整分配油管中汽油的壓力，使油壓保持某一定值(250kPa 到 300kPa)。多余的燃油從燃油壓力調(diào)節(jié)器上的回油口經(jīng)回油管返回油箱。 2） 進氣量的控制與測量 進氣量由駕駛員通過加速踏板操縱節(jié)氣門來控制。節(jié)氣門開度不同，進氣量也不同，同時進氣歧管內(nèi)的真空度也不同。在同一轉(zhuǎn)速下，進氣歧管真空度與進氣量有一定關(guān)系。進氣壓力傳感器可將進氣歧管內(nèi)真空度的變化轉(zhuǎn)變成電信號的變化，并傳送給ECU，ECU 根據(jù)進氣歧管真空度的大小計算出發(fā)動機進氣量。3） 噴油量與噴油時刻的確定噴油量由 ECU 控制。ECU 根據(jù)進氣壓力傳感器測量得到的信號計算出進氣量，再根據(jù)分電器中的曲軸位置傳感器測得的信號的計算出發(fā)動機轉(zhuǎn)速，根據(jù)進氣量和轉(zhuǎn)速計算出相應的基本噴油量；ECU 控制各缸噴油器在每次進氣行程開始之前噴油一次，并通過控制每次噴油的持續(xù)時間來控制噴油量。噴油持續(xù)時間越長，噴油量就越大。一般每次噴油的持續(xù)時間為 2ms 到 10ms。各缸噴油器每次噴油的開始時刻則由 ECU 根據(jù)曲軸位置傳感器測得的 1 缸上止點的位置來控制。由于這種類型的燃油噴射系統(tǒng)的每個噴油器在發(fā)動機一個工作循環(huán)中只噴油一次，故屬于間歇噴射方式。4）不同工況下的控制模式電控燃油噴射系統(tǒng)能根據(jù)各個傳感器測得的發(fā)動機各種運轉(zhuǎn)參數(shù)，判斷發(fā)動機所處的工況，選擇不同模式的程序控制發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)啟動加濃、暖機加濃、加速加濃、全負荷加濃、減速調(diào)稀、強制怠速斷油、自動怠速控制等功能。D 型 EFI 系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠等優(yōu)點，但由于采用壓力作為控制噴油量的主要因素，因此，存在這樣的缺點：在汽車突然制動或下坡行駛中節(jié)氣門關(guān)閉時，加速反應效果不良；當大氣狀況發(fā)生較大變化時，會影響控制精度?，F(xiàn)代汽車使用的 D 型 EFI 系統(tǒng)都經(jīng)過了改進，即采用運算速度快、內(nèi)存容量大的ECU，大大提高了控制精度，控制的功能也更加完善。這種系統(tǒng)通常用于中檔車型上，如豐田 HIACE 小客車、豐田 CROWN 轎車等。 L 型 EFI 系統(tǒng)L 型 EFI 系統(tǒng)是在 D 型 EFI 系統(tǒng)的基礎上，經(jīng)改進而形成的。它是目前汽車上應用最廣泛的燃油噴射系統(tǒng)。L 型 EFI 系統(tǒng)的構(gòu)造和工作原理與 D 型 EFI 系統(tǒng)基本相同，但它以空氣流量計代替 D 型 EFI 系統(tǒng)中的進氣壓力傳感器，可直接測量發(fā)動機進氣量，提高了控制精度。典型的 L 型 EFI 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 26 所示。圖 26 熱線式電控汽油機燃油噴射系統(tǒng) 燃油噴射控制1) 噴油正時多點噴射分為同時噴射，即各缸噴油時刻相同；分組噴射，即多缸發(fā)動機分為若干組進行噴射，同一組各缸同時噴油，不同組間順序噴油；順序噴射，即按點火順序要求逐缸噴油。噴油正時就是噴油器什么時候開始噴油的問題。對于多點間歇噴射發(fā)動機，噴油正時分為同步噴射和異步噴射。同步噴射指在既定的曲軸轉(zhuǎn)角進行噴射，在發(fā)動機穩(wěn)定工況的大部分運轉(zhuǎn)時間里，噴油系統(tǒng)以同步方式工作。發(fā)動機在啟動和加速時，為了保證啟動迅速、加速響應快，ECU 會根據(jù)水溫、節(jié)氣門變化程度適當?shù)卦黾庸┯土?，此時應采用與曲軸的旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)的異步噴射。另外，采用卡門旋渦式流量計的發(fā)動機，其噴油器的開啟時間與其渦流頻率同步。下面介紹同步噴射發(fā)動機中的順序噴射。順序噴射 順序噴射也叫獨立噴射。曲軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，各缸噴油器都輪流噴射一次，且像點火系統(tǒng)一樣，按照特定的順序依次進行噴射。各缸噴油器分別由微機進行控制。驅(qū)動回路數(shù)與氣缸數(shù)目相等。順序噴射方式由于要知道向哪一缸噴射，因此應具備氣缸判別信號，常叫判缸信號。采用順序噴射控制時，應具有正時和缸序兩個功能，微機工作時，通過曲軸位置傳感器輸入的信號，可以知道活塞在上止點前的位置，再與判缸信號相配合，可以確定向上止點運行的是哪一缸，同時應分清該缸是壓縮行程還是排氣行程。圖 28 順序噴射的控制電路因此當微機根據(jù)判缸信號、曲軸位置信號，確定該缸是排氣行程且活塞行至上止點前某一噴油位置時，微機輸出噴油控制信號，接通噴油器電磁線圈電路，該缸即開始噴射。順序噴射可以設立在最佳時間噴油，對混合氣的形成十分有利，因此它對提高燃油經(jīng)濟性和降低有害物的排放等有一定好處。盡管順序噴射方式的控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)及軟件都較復雜，但這對日益發(fā)展的先進電子技術(shù)來講，是比較容易得到解決的。順序噴射方式既適合進氣歧管噴射，也適用于氣缸內(nèi)噴射。2) 噴油量的控制噴油量的控制亦即噴油器噴射時間的控制，要使發(fā)動機在各種工況下都處于良好的工作狀態(tài)，必須精確地計算基本噴油持續(xù)時間和各種參數(shù)的修正量，其目的是使發(fā)動機燃燒混合氣的空燃比符合要求。盡管發(fā)動機型號不同，基本噴油持續(xù)時間和各種修正量的值不同，但其確定方式和對發(fā)動機的影響卻是相同的，下面分別予以介紹。① 啟動噴油控制 在發(fā)動機啟動時，由于轉(zhuǎn)速波動大，無論 D 系統(tǒng)中的進氣壓力傳感器還是 L 系統(tǒng)中的空氣流量計，都不能精確地測量進氣量，進而確定合適的噴油持續(xù)時間。因此，啟動時的基本噴油時間不是根據(jù)進氣量(或進氣壓力)和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算確定的，而是 ECU 根據(jù)啟動信號和當時的冷卻水溫度，由內(nèi)存的水溫噴油時間圖找出相應的基本噴油時間 TP，然后加上進氣溫度修正時間 TA 和蓄電池電壓修正時間 TB，計算出啟動時的噴油持續(xù)時間。由 THW 信號查水溫噴油時間圖得出基本噴油時間，根據(jù)進氣溫度傳感器 THA 信號對噴油時間進行修正。由于噴油器的實際打開時刻較 ECU 控制其打開時刻存在一段滯后，如圖 214 所示，造成噴油量不足，且蓄電池電壓越低，滯后時間越長，故需對電壓進行修正。圖 29 噴油滯后② 啟動后的噴油控制 發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過預定值時，ECU 確定的噴油信號持續(xù)時間滿足下式：噴油信號持續(xù)時間=基本噴油持續(xù)時間 噴油修正系數(shù)+ 電壓修正值式中，噴油修正系數(shù)是各種修正系數(shù)的總和。（A） 基本噴油時間D 型 EFI 系統(tǒng)的基本噴油時間可由發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號 (Ne)和進氣管絕對壓力信號(PIM)確定。D 系統(tǒng)的 ECU 內(nèi)存有一個基本噴油時間三維圖 (三元 MAP 圖)。它表明了與發(fā)動機各種轉(zhuǎn)速和進氣管壓力對應的基本噴油時間。根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號和進氣管壓力信號確定噴油量，是以進氣量與進氣管壓力成正比為前提的，這一前提只在理論上成立。實際工作中，進氣脈動使充氣效率變化，進行再循環(huán)的排氣量的波動也影響進氣量測量的準確度。因此，由 MAP 圖計算的僅為基本噴油時間，ECU 還必須根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號(Ne)對噴油時間進行修正。 L 型 EFI 系統(tǒng)的基本噴油時間由發(fā)動機轉(zhuǎn)速和空氣量信號(VS)確定。這個基本噴油時間是實現(xiàn)既定空燃比(一般為理論空燃比：A/F=)的噴射時間。（B）啟動后各工況下噴油量的修正 在確定基本噴油時間的同時，ECU 由各種傳感器獲得發(fā)動機運行工況信息，對基本噴油時間進行修正。a．啟動后加濃 發(fā)動機完成啟動后，點火開關(guān)由啟動(STA)位置轉(zhuǎn)到接通點火(ON)位置，或發(fā)動機轉(zhuǎn)速已達到或超過預定值，ECU 額外增加噴油量，使發(fā)動機保持穩(wěn)定運行。噴油量的初始修正值根據(jù)冷卻水溫度確定，然后以一固定速度下降，逐步達到正常。 b． 暖機加濃 冷機時，燃油蒸發(fā)性差，為使發(fā)動機迅速進入最佳工作狀態(tài)，必須供給濃混合氣。在冷卻水溫度低時，ECU 根據(jù)水溫傳感器(THW)信號相應增加噴射量，水溫在－40℃時加濃量約為正常噴射量的兩倍。暖機加濃還受節(jié)氣門位置傳感器中的怠速觸點(IDL)接通或斷開控制，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，ECU 使噴油量有少量變化。c．進氣溫度修正 發(fā)動機進氣密度隨發(fā)動機的進氣溫度而變化，ECU 根據(jù) THA 信號修正噴油持續(xù)時間，使空燃比滿足要求。通常以 20℃為進氣溫度信號的標準溫度，低于 20℃時，空氣密度大，ECU 增加噴油量，使混合氣不致過??；進氣溫度高于 20℃時，空氣密度減小，ECU 使噴油量減少，以防混合氣太濃。增加或減少的最大修正量約為 10%。由進氣溫度修正曲線可見，修正約在進氣溫度－20 ℃到 60℃之間進行。d．大負荷加濃 發(fā)動機在大負荷工況下運轉(zhuǎn)時，要求使用濃混合氣以獲得大功率。ECU 根據(jù)發(fā)動機負荷增加噴油量。發(fā)動機負荷狀況可以根據(jù)節(jié)氣門開度或進氣量的大小確定，故 ECU 可根據(jù)進氣壓力傳感器、空氣流量計、節(jié)氣門位置傳感器輸送的信號判斷發(fā)動機負荷狀況，決定相應增加的燃油噴射量。大負荷的加濃量約為正常噴油量的 10%到 30%。有些發(fā)動機的大負荷加濃量還與冷卻水溫度信號(THW) 有關(guān)。e． 過渡工況空燃比 發(fā)動機在過渡工況下運行時(即汽車加速或減速行駛)，為獲得良好的動力性、經(jīng)濟性、響應性，空燃比應作相應變化，即需要適量調(diào)整噴油量。使 ECU 檢測到相應工況的信號有：進氣管絕對壓力(PIM)或空氣量(VS)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速(Ne)、車速(SPD) 、節(jié)氣門位置、空擋啟動開關(guān) (NSW)和冷卻水溫度(THW)。g．怠速穩(wěn)定性修正(只用于 D 型 EFI 系統(tǒng)) 在 D 型 EFI 系統(tǒng)中，決定基本噴油時間的進氣管壓力，在過渡工況時，相對于發(fā)動機轉(zhuǎn)速將產(chǎn)生滯后。節(jié)氣門以下進氣管容積越大，怠速時發(fā)動機轉(zhuǎn)速越低，這種滯后時間越長，怠速就越不穩(wěn)定。進氣管壓力變動，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩也變動。由于壓力較轉(zhuǎn)速滯后，轉(zhuǎn)矩也較轉(zhuǎn)速滯后，造成發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升時，轉(zhuǎn)矩也上升，轉(zhuǎn)速下降時，轉(zhuǎn)矩也下降。為了提高發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，ECU 根據(jù) PIM 和 Ne 信號對噴油量作修正。隨壓力增大或轉(zhuǎn)速降低，增加噴油量；隨壓力減少或轉(zhuǎn)速增高，減少噴油量。3) 斷油控制① 減速斷油發(fā)動機在高速下運行急減速時，節(jié)氣門完全關(guān)閉，為避免混合氣過濃、燃料經(jīng)濟性和排放性能變差，ECU 停止噴油。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速降到某預定轉(zhuǎn)速之下或節(jié)氣門重新打開時，噴油器投入工作。冷卻水溫度低或空調(diào)機工作需要增加輸出功率時，斷油和重新恢復噴油的轉(zhuǎn)速較高。② 發(fā)動機超速斷油。為避免發(fā)動機超速運行，發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速時，ECU 控制噴油器停噴。③ 汽車超速行駛斷油。某些汽車在汽車運行速度超過限定值時，停止噴油。ECU 根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、冷卻水溫度、空調(diào)開關(guān)、停車燈開關(guān)及車速信號完成上述斷油控