汽油機電噴系統(tǒng)的控制過程

1、 第一節(jié) 燃油噴射控制系統(tǒng)的組成 第二節(jié) 燃油噴射控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 燃油噴射控制系統(tǒng)的組成燃油噴射控制系統(tǒng)的組成 一、組成示意圖 二、組成部件 各型汽車燃油噴射系統(tǒng)采用傳感器和執(zhí)行器的數(shù)量與型式各不相同，“D（壓力）”型燃油噴射系統(tǒng)采用歧管壓力式傳感器MAP（如桑塔納2000GLi型轎車、切諾基（Cherokee）吉普車、夏利2000等等），“L（空氣流量）”型燃油噴射系統(tǒng)采用空氣流量傳感器AFS（如桑塔納2000GSi型、捷達AT、GTX型和紅旗CA7220E型轎車等等）。其中，“L”型燃油噴射控制系統(tǒng)的組成如下圖。 下圖所示為早期的日本豐田皇冠3.0轎車電磁式凸輪軸/曲軸位

2、置傳感器，可分為上、下兩部分。上部分為凸輪軸位置傳感器，由帶一個凸齒的G轉(zhuǎn)子和兩個感應(yīng)線圈G1和G2組成，用以產(chǎn)生第一缸上止點基準(zhǔn)信號（G信號）；下部分為曲軸位置傳感器，由一個帶24個凸齒的Ne轉(zhuǎn)子和一個Ne感應(yīng)線圈組成，用以產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)角信號（Ne信號）。 電磁式凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器都是利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生脈沖信號的。 霍爾效應(yīng)是指將半導(dǎo)體元件（霍爾晶體管）放在永久磁鐵產(chǎn)生的磁場中，并給半導(dǎo)體元件通一與磁場方向垂直的電流時，將在垂直于電流和磁場的半導(dǎo)體元件表面產(chǎn)生一個與電流和磁場強度成 正比的電壓，稱為霍爾電壓?；魻柺酵馆S位置傳感器安裝位置如下圖，結(jié)構(gòu)原理如下圖。 北京切諾基汽車同

3、步信號傳感器電路如下圖所示，維修時，拆開傳感器線束連接器，將點火開關(guān)轉(zhuǎn)至“ON”位置，檢查傳感器電源端子A與C之間電壓應(yīng)為8V；發(fā)動機轉(zhuǎn)動時，檢查信號端子B與C之間輸出的信號電壓應(yīng)為5V和0V交替變化；若不符合規(guī)定應(yīng)首先檢查線路是否有故障，必要時更換傳感器。 光電式凸輪軸/曲軸位置傳感器主要由轉(zhuǎn)子、發(fā)光二極管、光敏二極管和放大電路等組成，如下圖。 下圖所示為日本日產(chǎn)、三菱和韓國現(xiàn)代轎車通常裝用的光電式凸輪軸/曲軸位置傳感器原理圖。 進氣溫度傳感器的功用：就是給ECU提供進氣溫度信號，作為燃油噴射和點火正時控制的修正信號。進氣溫度傳感器與電路如下圖。 發(fā)動機冷卻液溫度（ECT）傳感器向ECU提供

4、一個隨冷卻液溫度變化的模擬信號。這種傳感器通常固定在冷卻水管上，其下端浸入發(fā)動機的冷卻水中。其特性與進氣溫度傳感器類似，同樣為負溫度系數(shù)，典型的ECT在-40時電阻可達35000，在120時只有120。ECT與計算機之間有兩條連線，一條是電壓信號線，另一條是搭鐵線，結(jié)構(gòu)及特性曲線如下圖所示，技術(shù)數(shù)據(jù)及輸入/輸出范圍如下表所示。 捷達電控燃油噴射式發(fā)動機冷卻液溫度傳感器安裝在發(fā)動機出水管至散熱器和暖風(fēng)熱交換器的管接頭上，如下圖所示。 如圖所示。紅表筆接信號線B腳，黑表筆接接地腳A腳，點火開關(guān)打開應(yīng)能檢測到ECU的5V參考電壓，否則檢查ECU到插口連線有無斷線，ECU有無損壞。 氧傳感器根據(jù)空燃比

5、和排氣流中的含氧量向ECU輸送一個模擬電壓信號。濃的空燃比使氧傳感器產(chǎn)生高電壓。氧傳感器用螺絲擰在排氣歧管或接近發(fā)動機的排氣歧管中。某些制造廠把這種傳感器分別稱為排氣含氧（EGO）傳感器，或加熱型排氣含氧（HEGO）傳感器。氧傳感器中心有一個氧敏元件被鋼制外殼包圍著。許多氧傳感器中的氧敏元件由二氧化鋯制成。鋼殼上有一段是六面體的，在這一段上可以套住一個梅花扳手，以便拆裝傳感器。鋼殼下端的螺絲與安裝傳感器的排氣管上螺紋孔相配。氧傳感器外觀如下圖所示、傳感器技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示。 通過觀察氧傳感器頂尖部位的顏色也可以判斷故障： 淡灰色頂尖：這是氧傳感器的正常顏色； 白色頂尖：由硅污染造成的，此時必須

6、更換氧傳感器； 棕色頂尖：由鉛污染造成的，如果嚴(yán)重，也必須更換氧傳感器； 黑色頂尖：由積碳造成的，在排除發(fā)動機積碳故障后，一般可以自動清除氧傳感器上的積碳。 車速傳感器檢測汽車的行駛速度，給ECU提供車速信號（SPD信號），用于巡航控制和限速斷油控制。在汽車集中控制系統(tǒng)中，也是自動變速器的主控制信號。 車速傳感器通常安裝在組合儀表內(nèi)或變速器輸出軸上。車速傳感器有舌簧開關(guān)式（如下圖）和光電式兩種類型。第二節(jié)第二節(jié) 燃油噴射控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容燃油噴射控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容 一、噴油正時控制 二、噴油量控制 三、斷油控制 在順序噴射系統(tǒng)中，發(fā)動機工作一個循環(huán)（曲軸轉(zhuǎn)兩周720），各缸噴油器輪流噴油一次，

7、且像點火系統(tǒng)跳火一樣，按照特定的順序依次進行噴射。如下圖所示。 多點燃油分組噴射就是將噴油器噴油分組進行控制，一般將四缸發(fā)動機分成兩組，六缸發(fā)動機分成三組，八缸發(fā)動機分成四組。如下圖所示。 發(fā)動機工作時，由ECU控制各組噴油器輪流噴油。發(fā)動機每轉(zhuǎn)一圈，只有一組噴油器噴油，每組噴油器噴油時連續(xù)噴射12次。 多點燃油同時噴射就是各缸噴油器同時噴油，各缸噴油器并聯(lián)在一起，電磁線圈電流由一只功率管VT驅(qū)動控制。如下圖所示 在部分電控燃油噴射系統(tǒng)中，為改善發(fā)動機的起動性能，在發(fā)動機起動時，除同步噴油外，再增加一次異步噴油。 具有起動異步噴油功能的電控燃油噴射系統(tǒng)，在起動開關(guān)（STA）處于接觸狀態(tài)時，EC

8、U接收到第一個凸輪軸位置傳感器（CMPS）信號（G信號），接收到第一個曲軸位置傳感器時的（CKPS）信號（Ne信號）時，開始進行起動時的異步噴油。 發(fā)動機由怠速工況向汽車起步工況過渡時，由于燃油慣性等原因，會出現(xiàn)混合氣稀的現(xiàn)象。為了改善起步加速性能，ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器（IDL信號）從接通到斷開時，增加一次固定量的噴油。在有些電控燃油噴射系統(tǒng)中，ECU接收到的IDL信號從接通到斷開后，檢測到第一個Ne信號時，增加一次固定量的噴油。有些發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)，為使發(fā)動機加速更靈敏，當(dāng)節(jié)氣門迅速開啟或進氣量突然增加（急加速）時，在同步噴射的基礎(chǔ)上再增加異步噴射。 噴油量控制是電控燃油噴射系統(tǒng)

9、最主要的控制功能之一。其目的是使發(fā)動機在各種運行工況下，都能獲得最佳的混合氣濃度，以提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和降低排放污染。 當(dāng)噴油器的結(jié)構(gòu)和噴油壓差一定時，噴油量的多少就取決于噴油時間。在汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)中，噴油量的控制是通過對噴油器噴油時間的控制來實現(xiàn)的。 噴油量的控制大致可分為起動控制、基本噴油量控制、加減速控制、怠速控制和空燃比反饋控制等等。如下圖所示，起動控制采用開環(huán)控制。 起動發(fā)動機時，ECU根據(jù)當(dāng)時發(fā)動機的水溫，從預(yù)存在的溫度-噴油時間數(shù)據(jù)表中找出相應(yīng)的基本噴油持續(xù)時間。然后，ECU再根據(jù)進氣溫度和蓄電池電壓對基本噴油時間進行修正，得到起動過程實際的噴油持續(xù)時間，作為起動工況的主

10、噴油量，其噴油量與發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)角有固定的關(guān)系，這部分噴油為同步噴射。同時進行一定量的異步噴射，或控制冷起動閥進行異步噴射，以補充冷起動過程對燃油量的額外要求。 汽車高速行駛后停車再次熱起動時，由于發(fā)動機對燃油的加熱作用，會使汽油溫度上升至80100。在這種情況下，噴油器內(nèi)的汽油中含有汽油蒸氣，導(dǎo)致混合氣變稀，為此必須時行高溫起動時噴油量的修正。 一般在發(fā)動機冷卻液溫度高于設(shè)定值（如100）情況下起動發(fā)動機時，ECU即對噴油量進行高溫起動噴油量修正。在有些電控汽油機中，ECU根據(jù)汽油溫度傳感器的汽油溫度信號，來確定是否進行高溫起動噴油量修正。 起動后噴油量控制示意圖如下圖所示。 在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程

11、中，噴油器的總噴油量由基本噴油量、噴油修正量和噴油增量三部分組成。 發(fā)動機起動后，在達到正常工作溫度之前，ECU根據(jù)冷卻液溫度信號（THW信號）對噴油時間進行修正，修正系數(shù)的確定。如下圖所示。 發(fā)動機進氣溫度影響進氣密度，ECU根據(jù)進氣溫度傳感器提供的進氣溫度信號（THA信號），對噴油時間進行修正。通常以20為進氣溫度信息的標(biāo)準(zhǔn)溫度，低于20時空氣密度大，ECU適當(dāng)增加噴油時間，使混合氣不致過?。贿M氣溫度高于20時，空氣密度減小，適當(dāng)減少噴油時間，以防混合氣偏濃。 發(fā)動機在大負荷工況下運轉(zhuǎn)時，要求使用較濃的功率混合氣以獲得大功率。ECU根據(jù)發(fā)動機負荷修正噴油時間。 發(fā)動機工作時，ECU可根據(jù)進

12、氣管絕對壓力傳感器信號（PIM信號）或空氣流量計信號（VS信號）以及節(jié)氣門位置傳感器輸送的全負荷信號（PSW信號）或節(jié)氣門開度信號（VTA信號）判斷發(fā)動機負荷狀況，大負荷時適當(dāng)增加噴油時間。大負荷的加濃量約為正常噴油量的1030。有些發(fā)動機大負荷加濃量還與冷卻水溫度信號相關(guān)。 發(fā)動機在過渡工況（加速或減速）下運行時，為獲得良好的動力性、經(jīng)濟性和響應(yīng)性，需要適當(dāng)修正噴油時間。 ECU主要根據(jù)PIM信號或VS信號、Ne信號、SPD信號（車速信號）、VTA信號、NSW信號（空擋起動開關(guān)信號）判斷過渡工況，對噴油時間進行修正。 在D型電控燃油噴射系統(tǒng)中，決定基本噴油時間的進氣管絕對壓力的變化，在過渡工

13、況時，相對于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化將產(chǎn)生滯后。節(jié)氣門之后進氣管容積越大，怠速時發(fā)動機轉(zhuǎn)速越低，這種滯后時間越長。 在裝有三元催化轉(zhuǎn)化器的電控汽油機中，用氧傳感器對排氣中氧含量時行檢測，ECU根據(jù)檢測結(jié)果對空燃比時行修正，將空燃比控制在理論空燃比附近。 發(fā)動機在使用過程中，電子控制燃油噴射系統(tǒng)各部件性能會有所改變，從而使空燃比控制發(fā)生偏差，且這種偏差隨著時間的推移，會不斷加大。在汽油噴射電控控制系統(tǒng)中雖然設(shè)有空燃比反饋修正，但它有一定修正范圍，一旦修正值超過修正范圍，就會造成控制上的困難。 在實際運行中，當(dāng)修正值大于設(shè)定值時，為進一步提高空燃比的控制精度，ECU根據(jù)計算出的實際空燃比與理論空燃比的偏差

14、，對噴油時間進行總修正，并把學(xué)習(xí)修正系數(shù)儲存在EPROM或RAM中作為以后的預(yù)置值。 通常把開啟滯后與關(guān)閉滯后的差值稱為無效噴射時間。由于在無效噴油時間內(nèi)，事實上沒有進行噴射，因此需要進行補償修正。 在實際運行條件下，針閥開啟滯后時間受蓄電池電壓影響較大，針閥關(guān)閉滯后時間受蓄電池電壓的影響較小，ECU根據(jù)蓄電池電壓對噴油持續(xù)時間進行修正，蓄電池電壓低，修正時間長；蓄電池電壓高，修正時間短。 現(xiàn)在都采用切斷燃油供給的電子限速裝置，Bosch公司Motronic系統(tǒng)中采用的電控轉(zhuǎn)速限制裝置的工作特性如下圖所示。 斷油轉(zhuǎn)速和恢復(fù)噴油轉(zhuǎn)速與冷卻水溫度、空調(diào)是否工作、用電器用電情況等因素有關(guān)。發(fā)動機水溫越低，斷油轉(zhuǎn)速越高。斷油和恢復(fù)供油的轉(zhuǎn)速特性如下圖所