噴油控制策略

噴油控制策略

電噴汽車培訓(xùn)向氏汽車工作室之2021/5/91電噴汽車的噴油量的控制基礎(chǔ)可燃混合氣中空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量之比為空燃比。空燃比是發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的一個重要參數(shù)，它對尾氣排放、發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性都有很大的影響。所謂空燃比,就是指進入氣缸的混合氣中空氣和燃油質(zhì)量之比.從理論上說,為了達到AF=14.7的目標,可以采取控制空氣量的方法,也可以采取控制燃油量的方法.現(xiàn)在正在推廣的發(fā)動機電子控制系統(tǒng)是先測量發(fā)動機單位時間的進氣量，然后根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和理論空燃比確定發(fā)動機的每個工作行程的噴油量。2021/5/92電噴汽車噴油量的控制方法2021/5/93發(fā)動機進氣量的確定第一種方法：發(fā)動機進氣量（g/s）可以由空氣流量計直接測定。（L型空氣供給系統(tǒng)）2021/5/94L型空氣供給系統(tǒng)2021/5/95翼片式空氣流量計2021/5/96翼片式空氣流量計工作原理當發(fā)動機怠速工作時，節(jié)氣門接近關(guān)閉，只有少量空氣進入發(fā)動機。流過主流道的空氣推動翼片偏轉(zhuǎn)很小的角度，同時與翼片同軸的電位計則輸出一個微弱的電壓信號給電控單元，電控單元便向噴油器輸出短脈沖寬度的電脈沖。這時流過旁通空氣道的空氣未經(jīng)空氣流量計計量，因此不影響噴油量，但卻使混合氣變稀，使CO的排放量減少。當發(fā)動機在高速大負荷運轉(zhuǎn)時，節(jié)氣門接近全開，吸入的空氣量較多且全部流過主流道，空氣推動翼片偏轉(zhuǎn)較大的角度，電位計則輸出較強的電壓信號，電控單元相應(yīng)地輸出長脈沖寬度的電脈沖。2021/5/97熱線式空氣流量計工作原理在空氣通路中放置一根直徑很小的鉑絲，工作時經(jīng)通電后發(fā)熱，所以這鉑絲也稱熱線或熱絲。當發(fā)動機起動后，空氣流經(jīng)鉑絲周圍時帶走其熱量，使其溫度下降，熱線電阻變化導(dǎo)致惠斯登電橋失去平衡，此時與鉑絲相連的橋式電路將改變電流，以保持鉑絲溫度恒定。即當空氣流量變化時，流過鉑絲的電流也隨之發(fā)生變化。將這種變化的信號輸入ECU，即可測得空氣流量。

2021/5/98熱線式空氣流量計2021/5/99發(fā)動機進氣量的確定第二種方法：發(fā)動機進氣量（g/s）根據(jù)進氣歧管絕對壓力拆算出進氣量。它是間接測量方式。（D型空氣供給系統(tǒng)）2021/5/910D型空氣供給系統(tǒng)2021/5/911D型空氣供給系統(tǒng)2021/5/912空氣供給系統(tǒng)的進氣流程2021/5/913進氣過程示意圖2021/5/914進氣和噴油系統(tǒng)2021/5/915噴油量的一般性控制2021/5/916常規(guī)控制（大多數(shù)工況）發(fā)動機控制單元(ECU)根據(jù)發(fā)動機的循環(huán)充氣量、所處工況和噴油嘴的流量特性等通過計算或查表即可確定噴油脈沖寬度，可實現(xiàn)噴油量和空燃比控制。2021/5/917常規(guī)控制（大多數(shù)工況）發(fā)動機ECU根據(jù)各缸的充氣量和期望的空燃比就可計算出噴油量，然后根據(jù)噴油器的流量特性計算出噴油器開啟噴油的持續(xù)時間，即基本噴油脈沖寬度（ms）。由于噴油器的開啟滯后時間受到電磁線圈通電電流的影響，而電磁線圈通電電流又受到蓄電池電壓影響，從而使噴油器的有效開啟時間受到蓄電池電壓影響。同時發(fā)動機冷卻液的溫度和進氣溫度變化時，會影響發(fā)動機的可燃混合氣的形成，因此實際的噴油脈寬就在根據(jù)發(fā)動機工況確定的噴油脈沖寬度基礎(chǔ)上增加蓄電池電壓、冷卻液的溫度和進氣溫度修正。2021/5/918常規(guī)控制（大多數(shù)工況）

噴油脈寬＝基本噴油脈寬×（水溫修正系數(shù)＋氣溫修正系數(shù)＋電壓修正系數(shù)）控制單元（ECU）根據(jù)發(fā)動機工況和以上的修正因素確定實際的噴油脈沖寬度后，按照噴油定時規(guī)則控制噴油器驅(qū)動電路，使相應(yīng)的噴油器通電并保持噴油脈沖寬度，由噴油器向進氣中噴入期望的噴油量。2021/5/919噴油量控制流程2021/5/920冷卻液溫度、進氣溫度對噴油量的修正系數(shù)2021/5/921蓄電池電壓對噴油量的修正系數(shù)2021/5/922非常規(guī)控制（特殊工況）對于我們汽車有時候會遇到一些特殊工況：如起動工況、起動以后的?機工況、怠速工況、急加速工況、急減速工況、大負荷工況。發(fā)動機在這些工況時會出現(xiàn)特殊情況，當出現(xiàn)特殊情況時不對空燃比進行調(diào)整就有可能出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、發(fā)動機熄火、啟動不良、加速無力等問題。2021/5/923啟動工況噴油量的控制發(fā)動機在啟動過程中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速處于劇烈的不穩(wěn)定狀態(tài)，空氣流量傳感器或進氣壓力傳感器檢測的信號極不穩(wěn)定，那么它就難以準確的反應(yīng)單位時間的進氣量。因此在啟動工況下，發(fā)動機控制單元（ECU）將以程序中預(yù)先設(shè)定的發(fā)動機啟動時的噴油脈沖寬度作為基本噴油脈沖寬度。由于啟動時發(fā)動機溫度對于燃油蒸發(fā)性有很大影響，因此，發(fā)動機啟動時的基本噴油量就是發(fā)動機冷卻液溫度的函數(shù)。2021/5/924啟動時基本噴油量與冷卻液溫度函數(shù)關(guān)系2021/5/925啟動工況噴油量的控制以上這種函數(shù)關(guān)系被轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)并存儲在發(fā)動機控制單元（ECU）中的存儲器中。啟動時，發(fā)動機（ECU）就可以根據(jù)發(fā)動發(fā)動機冷卻液的溫度傳感器的信號通過查表比較確定基本噴油量。由于進氣溫度也會影響汽油的蒸發(fā)性能，所以在基本噴油量的基礎(chǔ)上還應(yīng)增加進氣相關(guān)溫度的修正量。同時，在啟動階段起動機拖轉(zhuǎn)發(fā)動機時，蓄電池電壓會大幅下降，從而影響噴油器的流量特性，因此還應(yīng)根據(jù)蓄電池電壓對基本噴油量即噴油脈沖寬度進行修正。2021/5/926啟動時噴油量修正流程2021/5/927啟動狀態(tài)的認定發(fā)動機控制單元（ECU）可以根據(jù)啟動開關(guān)處于閉合狀態(tài)且發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機的怠速轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機控制單元（ECU）就判定發(fā)動機處于拖轉(zhuǎn)和啟動狀態(tài)。這時發(fā)動機控制單元（ECU）就按啟動工況控制噴油脈沖寬度和噴油定時。2021/5/928啟動開環(huán)控制發(fā)動機在啟動過程中，需要供給較濃的混合氣，同時由于排氣管內(nèi)的溫度過低，氧傳感器不能準確測量廢氣中氧濃度。所以，在發(fā)動機啟動工況下，發(fā)動機控制單元（ECU）對空燃比只進行開環(huán)控制。不進行大多數(shù)工況下的閉環(huán)控制。2021/5/929啟動時怠速氣道控制由于發(fā)動機在啟動過程中，需要供給較濃的混合氣，同時，這個時候由于節(jié)氣門關(guān)閉，空氣進入量很小，為了使發(fā)動機啟動容易，發(fā)動機控制單元（ECU）怠速控制功能可使旁通空氣量達到最大，以改善發(fā)動機的啟動性能。在發(fā)動機啟動后，電子控制單元（ECU）根據(jù)冷卻水溫度對進氣量進行調(diào)節(jié)，使發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)得以穩(wěn)定，即暖機工況噴油量控制。2021/5/930啟動工況進氣分析2021/5/931閉環(huán)控制發(fā)動機電噴系統(tǒng)的閉環(huán)控制是一個實時的氧傳感器、計算機和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關(guān)系。氧傳感器“告訴”計算機混合氣的空燃比情況,計算機發(fā)出命令給燃油量控制裝置,向理論值的方向調(diào)整空燃比(14.7：1)。調(diào)回到14.7：1。因為每一個調(diào)整的循環(huán)都很快，所以空燃比不會偏離14.7：1，一旦運行，這種閉環(huán)控制就連續(xù)不斷。采用閉環(huán)控制的電噴發(fā)動機，由于能使發(fā)動機始終在較理想的工況下運行(空燃比偏離理論值不會太多)，從而能保證汽車不僅具有較好的動力性能，還能省油及良好的排放。2021/5/932暖機工況噴油量控制發(fā)動機控制單元（ECU）根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器信號判定發(fā)動機是否啟動，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到設(shè)定的怠速時，發(fā)動機控制單元（ECU）就判定發(fā)動機已經(jīng)啟動。發(fā)動機控制單元（ECU）就根據(jù)冷卻液溫度和節(jié)氣門位置傳感器信號判定發(fā)動機是否處于暖機狀態(tài)。當冷卻液溫度低且節(jié)氣門處于怠速位置工況時，發(fā)動機控制單元（ECU）判定發(fā)動機處于暖機狀態(tài)，這時發(fā)動機控制單元（ECU）近暖機工況確定噴油量。2021/5/933暖機工況噴油量控制發(fā)動機處于暖機狀態(tài)工況后，為了使發(fā)動機維持運轉(zhuǎn)而不至于熄火，并且還想要迅速提高發(fā)動機的工作溫度和排氣溫度，以便能減少發(fā)動機在冷態(tài)的磨損和盡快使汽車三元崔化裝置和氧傳感器盡快的達到工作溫度，需要供給較濃的混合氣，以提高發(fā)動機的轉(zhuǎn)速（即快怠速）為此，發(fā)動機控制單元（ECU）對空燃比實行開環(huán)控制。實際上？2021/5/934暖機工況噴油量控制在這個暖機工況過程中，發(fā)動機控制單元（ECU）將按照發(fā)動機的進氣量（或進氣壓力）和轉(zhuǎn)速確定基本噴油量，并根據(jù)冷卻液溫度、進氣溫度及蓄電池電壓對基本噴油量（即基本哢油脈寬）進行修正，以保持較濃的可燃混合氣。2021/5/935冷卻液溫度修正當冷卻液溫度在負４０度時，冷卻液溫度對噴油脈寬的修正系數(shù)可達２。隨著冷卻液溫度的升高，發(fā)動機ECU將開始減少冷卻液溫度修正系數(shù)，使混合氣空燃比提高。2021/5/936進氣溫度修正進氣溫度對噴油脈沖寬度的修正沒有冷卻液溫度那樣大。它的影響比較小。2021/5/937排放控制由于暖機工況時發(fā)動機的混合氣較濃，使得排氣中含有大量的HC和CO，為了減少這些有害成份，現(xiàn)代電子控制發(fā)動機在氧傳感器設(shè)立加熱器，氧傳感器溫度超過300℃后，才能進行正常工作。早期使用的氧傳感器靠排氣加熱，這種傳感器必須在發(fā)動機起動運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后才能開始工作，它只有一根接線與ECU相連?，F(xiàn)在大部分汽車使用帶加熱器的氧傳感器。這種傳感器內(nèi)有一個電加熱元件，可在發(fā)動機起動后的20～30s內(nèi)迅速將氧傳感器加熱至工作溫度。這時發(fā)動機就可以進行閉環(huán)控制。并減少排氣中HC和CO含量。2021/5/938霍爾式曲軸位置傳感器2021/5/939曲軸位置傳感器霍爾式曲軸位置傳感器是根據(jù)霍爾效應(yīng)原理設(shè)計的，就是將通有電流的霍爾半導(dǎo)體放在于他電流方向垂直的磁場內(nèi)，在垂直于電流和磁場的方向上就會產(chǎn)生一個微量電壓，這個信號經(jīng)過放大整形后，傳給發(fā)動機控制單元，它作為計算曲軸轉(zhuǎn)角、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和活塞上止點位置的基本信號。2021/5/940怠速工況噴油量控制在怠速工況下，發(fā)動機控制單元（ECU）根據(jù)發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機、空調(diào)壓縮機和轉(zhuǎn)向助力泵等負載的狀態(tài)，確定（查找）發(fā)動機的目標怠速。并通過怠速步進電機或線性電磁閥調(diào)節(jié)發(fā)動機的進氣量。同時，發(fā)動機控制單元ECU將根據(jù)氧傳感器的反饋信號對噴油脈沖寬度進行調(diào)節(jié)，對空燃比和噴油量進行閉環(huán)控制。使發(fā)動機的輸出功率與負載功率相平衡，保持發(fā)動機以最低的穩(wěn)定怠速運轉(zhuǎn)，以降低發(fā)動機的排放量和燃油消耗量。2021/5/941怠速工況噴油量控制怠速工況確定：發(fā)動機控制單元（ECU）根據(jù)節(jié)氣門傳感器信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器信號判定發(fā)動機是否處于怠速工況。當節(jié)氣門關(guān)閉且發(fā)動機轉(zhuǎn)速接近于設(shè)定的怠速轉(zhuǎn)速時，判定發(fā)動機處于怠速工況。2021/5/942怠速工況下負載變化時油量和轉(zhuǎn)速控制為了防止發(fā)動機因負荷突然增大（開空調(diào)、開大燈、轉(zhuǎn)向助力泵工作等）而發(fā)生喘振甚至熄火現(xiàn)象。發(fā)動機控制單元（ECU）通常采用前饋控制策略。前饋控制也就是一種預(yù)設(shè)控制，即發(fā)動機負載增大之前，先使發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高，以防止發(fā)動機因為反應(yīng)滯后而熄火。2021/5/943實際控制例如，當天氣熱時，駕駛員需要打開空調(diào)時，是先向發(fā)動機控制單元（ECU）發(fā)出信號，發(fā)動機控制單元（ECU）按照預(yù)設(shè)程序?qū)Πl(fā)動機的進氣量和噴油脈沖寬度進行調(diào)節(jié)，然后才發(fā)出信號使空調(diào)壓縮機離合器接合，再使空調(diào)壓縮機運轉(zhuǎn)工作。這時發(fā)動機轉(zhuǎn)速已經(jīng)提高到與負載相發(fā)適應(yīng)的轉(zhuǎn)速了，發(fā)動機可以平穩(wěn)正常的工作。不會熄火。2021/5/944急加速工況噴油量控制發(fā)動機控制單元（ECU）根據(jù)空氣流量傳感器信號和節(jié)氣門開度傳感器信號的變化率判定發(fā)動機是否處于急加速工況。當空氣流量傳感器信號和節(jié)氣門開度傳感器信號的變化率超過設(shè)定值時，發(fā)動機控制單元（ECU）判定發(fā)動機處于急加速工況。2021/5/945急加速工況噴油量控制當發(fā)動機處于急加速時,為了防止進入氣缸的混合氣突然變稀，產(chǎn)生“回火”現(xiàn)象，同時急加速不良。發(fā)動機控制單元（ECU）將根據(jù)和進氣量（或節(jié)氣門開度）變化率適度增大噴油脈沖寬度修正系數(shù)，以增大噴油量。發(fā)動機控制單元（ECU）存儲有加速時噴油脈沖寬度隨發(fā)動機冷卻液溫度和進氣量變化率的關(guān)系曲線。2021/5/946加速時噴油脈沖寬度隨發(fā)動機冷卻液溫度和進氣量變化率的關(guān)系曲線2021/5/947急減速工況噴油量控制在發(fā)動機急減速時，需要迅速減少發(fā)動機的輸出功率，以便發(fā)揮發(fā)動機的制動效果，同時降低發(fā)動機的燃油消耗和排放。發(fā)動機控制單元（ECU）根據(jù)空氣流量傳感器或節(jié)氣門開度傳感器的信號判斷發(fā)動機是否處于急減速工況。2021/5/948急減速工況噴油量控制當發(fā)動機處于急減速工況，且節(jié)氣門位置傳感器處于怠速位置時。發(fā)動機控制單元（ECU）將停止向噴油器發(fā)出噴油脈沖信號，噴油器將停止向發(fā)動機進歧管噴油。使發(fā)動機轉(zhuǎn)速迅速下降。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低到設(shè)定轉(zhuǎn)速以下或節(jié)氣門再度開啟時，控制單元將恢復(fù)供油。設(shè)定的轉(zhuǎn)速限值與發(fā)動機冷卻液溫度和負載有關(guān)，冷卻液溫度低和有負載（如空調(diào)壓縮機運行）時，轉(zhuǎn)速限值較高。2021/5/949大負荷工況噴油量控制當控制單元根據(jù)空氣流量或節(jié)氣門位置傳感器的信號（節(jié)氣門開度大于70度時）和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號可以判定發(fā)動機處于大負荷工況時控制單元將使空燃比控制由開環(huán)轉(zhuǎn)入閉環(huán)控制，并按大負荷下的空燃比（１２－－１３）確定噴油脈沖寬度，以增大噴油量，加濃混合氣，保證發(fā)動機的動力性最好。2021/5/950溢油狀態(tài)噴油量控制溢油確認：轉(zhuǎn)動點火開關(guān)，起動時汽油噴射系統(tǒng)向發(fā)動機提供很濃的混合氣。若多次轉(zhuǎn)動起動馬達后發(fā)動機仍末起動，淤集在氣缸內(nèi)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”。2021/5/951溢油狀態(tài)噴油量控制此時駕駛員將加速踏板踩到底。打啟動馬達，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(guān)、發(fā)動機轉(zhuǎn)速及節(jié)氣門位置同時滿足以下條件時，才能進人溢油消除狀態(tài)：①點火開關(guān)處于起動位置。②發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于500轉(zhuǎn)/分。③節(jié)氣門全開。2