(1)喷油正时 如之前的帖子所述,电控燃油喷射发动机的喷射可分为单点喷射和多点喷射,其中多点喷射又分为同时喷射,即各缸喷油时刻相同:分组喷射,即多缸发动机分为若干组进行喷射,同一组各缸同时喷油,不同组间顺序喷油:顺序喷射,即按点火顺序要求逐缸喷油。单点喷射,即只有一个喷油器,将油集中喷于进气总管(Mono 系统用)。
喷油正时就是喷油器什么时候开始喷油的问题。对于多点间歇喷射发动机,喷油正时分为同步喷射和异步喷射。同步喷射指在既定的曲轴转角进行喷射,在发动机稳定工况的大部分运转时间里,喷油系统以同步方式工作。发动机在启动和加速时,为了保证启动迅速、加速响应快,ECU 会根据水温、节气门变化程度适当地增加供油量,此时应采用与曲轴的旋转角度无关的异步喷射。另外,采用卡门旋涡式流量计的发动机,其喷油器的开启时间与其涡流频率同步。
1-汽油箱:2-电动汽油泵:3-汽油调压器:4-油乐调节器:5-喷油器:6-进气温度传感器:7-ECU:8-总速控制阀:9-节气门位置传感器:10-氧传感器:11-冷却液温度传感器:12-曲轴位置传感器:13-蓄电池:14一点火开关:15-燃油喷射继电器
下面分别介绍同步喷射发动机中的同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种类型。① 同时喷射 早期生产的间歇燃油喷射发动机多是同时喷射。其喷油器的控制电路和控制程序都较简单,其控制电路如图所示。
所有的喷油器并联连接,微型计算机(简称微机)根据曲轴位置传感器送入的基准信号,发出喷油器控制信号,控制功率三极管的导通和截止,从而控制各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断,使各缸喷油器同时喷油。通常曲轴每转一转,各缸喷油器同时喷射一次。如图 所示为某发动机喷油器的喷油正时波形。由于在发动机的一个工作循环中喷射两次,因此有的称这种喷射方式为同时双次喷射。两次喷射的燃油,在进气门打开时一起进入气缸。
由于这种喷射方式是所有各缸喷油器同时喷射,所以喷油正时与发动机进气、压缩、做功、排气的循环没有什么关系。其缺点是由于各缸对应的喷射时间不可能最佳,有可能造成各缸的混合气形成不一样。但这种喷射方式不需要气缸判别信号,且喷射驱动回路通用性好,其电路结构与软件都比较简单,因此目前这种喷射方式还占有一定地位。
②)分组喷射 分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成 2~4 组。四缸发动机一般把喷油器分成两组,由微机分组控制喷油器,两组喷油器轮流交替喷射。分组喷射的控制电路如图 所示。每一工作循环中,各喷油器均喷射一次或两次。一般多是发动机每转一转,只有一组喷射。
顺序喷射 顺序喷射也叫独立喷射。曲轴每转两转,各缸喷油器都轮流喷射一次,且像点火系统一样,按照特定的顺序依次进行喷射。北京切诺基汽车发动机采用的就是顺序喷射方式。顺序喷射的控制电路。各缸喷油器分别由微机进行控制。驱动回路数与气缸数目相等。
顺序喷射方式由于要知道向哪一缸喷射,因此应具备气缸判别信号,常叫判缸信号。采用顺序喷射控制时,应具有正时和缸序两个功能,微机工作时,通过曲轴位置传感器输入的信号,可以知道活塞在上止点前的位置,再与判缸信号相配合,可以确定向上止点运行的是哪一缸,同时应分清该缸是压缩行程还是排气行程。因此当微机根据判缸信号、曲轴位置信号,确定该缸是排气行程且活塞行至上止点前某一喷油位置时,微机输出喷油控制信号,接通喷油器电磁线圈电路,该缸即开始喷射。
顺序喷射可以设立在最佳时间喷油,对混合气的形成十分有利,因此它对提高燃油经济性和降低有害物的排放等有一定好处。尽管顺序喷射方式的控制系统的电路结构及软件都较复杂,但这对日益发展的先进电子技术来讲,是比较容易得到解决的。
顺序喷射方式既适合进气歧管喷射,也适用于气缸内喷射。(2)喷油量的控制。 喷油量的控制亦即喷油器喷射时间的控制,要使发动机在各种工况下都处于良好的工作状态,必须精确地计算基本喷油持续时间和各种参数的修正量,其目的是使发动机燃烧混合气的空燃比符合要求。尽管发动机型号不同,基本喷油持续时间和各种修正量的值不同,但其确定方式和对发动机的影响却是相同的,下面分别予以介绍。
① 启动喷油控制 在发动机启动时,由于转速波动大,无论 D 系统中的进气压力传感器还是工系统中的空气流量计,都不能精确地测量进气量,进而确定合适的喷油持续时间,因此启动时的基本喷油时间不是根据进气量(或进气压力)和发动机转速计算确定的,而是 ECU 根据启动信号和当时的冷却水温度,由内存的水温-喷油时间图找出相应的基本喷油时间 工,然后加上进气温度修正时间 T,和蓄电池电压修正时间 工,计算出启动时的喷油持续时间,由 THW 信号查水温-喷油时间图得出基本喷油时间,根据进气温度传感器 THA 信号对喷油时间进行修正。由于喷油器的实际打开时刻较 ECU 控制其打开时刻存在一段滞后,造成喷油量不足,且蓄电池电压越低,滞后时间越长,故需对电压进行修正。
②) 启动后的喷油控制 发动机转速超过预定值时,ECU 确定的喷油信号持续时间满足下式:
喷油信号持续时间=基本喷油持续时间x喷油修正系数+电压修正值式中,喷油修正系数是各种修正系数的总和。
(3)断油控制。
① 减速断油发动机在高速下运行急减速时,节气门完全关闭,为避免混合气过浓、燃料经济性和排放性能变差,ECU停止喷油。当发动机转速降到某预定转速之下或节气门重新打开时,喷油器投入工作,如图2.29所示。冷却水温度低或空调机工作需要增加输出功率时,断油和重新恢复喷油的转速较高。
2)发动机超速断油。为避免发动机超速运行,发动机转速超过额定转速时,ECU控制喷油器停喷。
③ 汽车超速行驶断油。某些汽车在汽车运行速度超过限定值时,停止喷油。ECU 根据节气门位置、发动机转速、冷却水温度、空调开关、停车灯开关及车速信号完成上述断油控制。
(4)异步喷射。
① 启动喷油控制 在有些电控汽油喷射系统中,为了改善发动机的启动性能,在启动时使混合气加浓。除了一般正常的曲轴转一转喷一次油外,在启动信号 STA 处于接通状态时,ECU 从 G(G,或 G,)信号后检测到第一个 Ne 信号开始,以一个固定喷油持续时间,同时向各缸增加一次喷油。
②) 加速喷油控制 发动机从怠速工况向起步工况过渡时,由于燃油惯性等原因,会出现混合气稀的现象。为了改善起步加速性能,在普通电控燃油喷射系统中,ECU 根据 IDI信号从接通到断开时,增加一次固定喷油持续时间的喷油。在综合控制的系统中,ECU在IDL,信号从接通到断开后检测到第一个 Ne 信号时,增加一次固定喷油持续时间的喷油。在有些发动机中,当节气门急速开启或进气量突然变大时(急加速),为了提高加速响应特性,仅在加速期间,在同步喷射的基础上再加上异步喷射。