電子燃油噴射控制的原理

　　1、簡介

　　電子燃油噴射控制系統(tǒng)（簡稱EFI或EGI系統(tǒng)），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(fā)動機不同部位上的各種傳感器，測得發(fā)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(fā)動機在各種工況下都能獲得最佳濃度的混合氣。

　　此外，電子控制燃油噴射系統(tǒng)通過電腦中的控制程序，還能實現起動加濃、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(fā)動機特殊工況對混合氣的要求，使發(fā)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。其工作原理如圖1（請點擊這里>>）。

　　電子控制燃油噴射系統(tǒng)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清器濾去雜質后，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，由電腦控制。通電時電磁閥開啟，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(jié)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(jié) 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(jié)氣門來控制。節(jié)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(fā)動機進氣量，再根據曲軸位置傳感器測得信號計算出發(fā)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(fā)動機轉速控制各缸噴油器，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)時間愈長，噴油量就愈大。一般每次噴油的持續(xù)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(fā)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(tǒng)的每個噴油器在發(fā)動機每個工作循環(huán)中噴油兩次，噴油是間斷進行的，屬于間歇噴射方式。

　　二、電子燃油噴射控制的原理

　　2、各種工況控制簡介

　　發(fā)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(如起動、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起動控制、運轉控制、斷油控制和反饋控制。

　�。�1）起動噴油控制

　　起動時，發(fā)動機由起動馬達帶動運轉。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(fā)動機起動時，電腦不以空氣流量傳感器的信號作為噴 油量的計算依據，而是按預先給定的起動程序來進行噴油控制。電腦根據起動開關及轉速傳感器的信號，判定發(fā)動機是否處于起動狀態(tài)，以決定是否按起動程序控制噴油。當起動開關接通，且發(fā)動機轉速低于300轉/分時，電腦判定發(fā)動機處于起動狀態(tài)，從而按起動程序控制噴油。

　　在起動噴油控制程序中，電腦按發(fā)動機水溫、進氣溫度、起動轉速計算出一個固定的噴油量。這一噴油量能使發(fā)動機獲得順利起動所需的濃混合氣。冷車起動時，發(fā)動機溫度很低，噴入進氣道的燃油不易蒸發(fā)。 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(fā)動機在低溫下也能正常起動，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(xù)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(xù)時間完全由電腦根據進氣溫度傳感器和發(fā)動機水溫
傳感器測得的溫度高低來決定。發(fā)動機水溫或進氣溫度愈低，噴油量就愈大，加濃的持續(xù)時間也就取長。這種冷起動控制方式不設冷起動噴油器和冷起動溫度開關。

　�。�2）運轉噴油控制

　　在發(fā)動機運轉中，電腦主要根據進氣量和發(fā)動機轉速來計算噴油量。此外，電腦還要參考節(jié)氣門開度、發(fā)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(fā)動機每個工作循環(huán)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(fā)動機在不同運轉條件下都能獲得最佳濃度的混合氣。修正量的內容為：

　�、� 進氣溫度修正

　�、� 大氣壓力修正

　�、� 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(fā)動機獲得良好的使用性能(如動力性、加速性、平順性等)。加濃的程度可表示為

　�、� 起動后增量： 發(fā)動機冷車起動后，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，在起動后一段短時間內，必須增加噴油量，以加濃混合氣，保證發(fā)動機穩(wěn)定運轉而不熄火。起動后增量比的大小取決于起動時發(fā)動機的溫度，并隨發(fā)動機的運轉時間增長而逐漸減小為零。

　�、� 暖機增量： 在冷車起動結束后的暖機運轉過程中，發(fā)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(fā)動機溫度，并隨著發(fā)動機溫度的升高而逐漸減小，直至溫度升高至80度時，暖機加濃結束。

　�、� 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(fā)動機能發(fā)出最大扭矩，改善加速性能。電腦是根據節(jié)氣門位置傳感器測得的節(jié)氣門開啟的速率鑒別出發(fā)動機是否處于加速工況的。

　�、� 大負荷增量： 部分負荷工況是汽車發(fā)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(fā)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(fā)動機能發(fā)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(jié)氣門開關內的全負荷開關提供， 或由電腦根據節(jié)氣門位置傳感器測得的節(jié)氣門開度來決定。當節(jié)氣門開度大于70度時，電腦按功率混合比計算噴油量。

　　3、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(fā)動機運轉中的特殊要求。它包括以下幾
種斷油控制方式：

　�。╨）超速斷油控制

　　超速斷油是在發(fā)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(fā)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(fā)動機實際轉速與控制程序中設定的發(fā)動機最高極限轉速(一般為6000～7000轉/分)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(fā)動機轉速進一步升高；當斷油后發(fā)動機轉速下降至低于極限轉速約100轉/分時，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(fā)動機仍在汽車慣性的帶動下高速旋轉。由于節(jié)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(fā)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(fā)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(fā)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(jié)氣門位置、發(fā)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(zhí)行減速斷油控制。這些條件是：

　�、� 節(jié)氣門位置傳感器中的怠速開關接通

　�、� 發(fā)動機水溫已達正常溫度

　�、� 發(fā)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(fā)動機水溫、負荷等參數確定。通常水溫愈低，發(fā)動機負荷愈大(如使用空調時)，該轉速愈高。當上述三個條件都滿足時，電腦就執(zhí)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(fā)動機轉速己下降至低于減速斷油轉速)，電腦就立即停止執(zhí)行減速斷油，恢復噴油。

　　（3） 溢油消除

　　起動時汽油噴射系統(tǒng)向發(fā)動機提供很濃的混合氣。若多次轉動起動馬達后發(fā)動機仍末起動，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，起動發(fā)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(fā)動機轉速及節(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)：

　�、冱c火開關處于起動位置。

　�、诎l(fā)動機轉速低于500轉/分。

　　③節(jié)氣門全開。

　　因此，電子控制汽油噴射式發(fā)動機在起動時，不必踩下油門踏板，否則有可能因進入溢油消除狀態(tài)而使發(fā)動機無法起動。

　�。�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檔時，控制變速器的電腦會向汽油噴射系統(tǒng)的電腦發(fā)出減扭矩信號。汽油噴射系統(tǒng)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(fā)動機轉速，從而減輕換檔沖擊。

　　二、電子燃油噴射控制的原理  

　　4、反饋控制

　　汽油噴射系統(tǒng)進行反饋控制的傳感器是氧傳感器，使用氧傳感器的發(fā)動機必須使用無鉛汽油。反饋控制(閉環(huán)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(fā)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(huán)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(wěn)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(huán)控制的汽油噴射系統(tǒng)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(huán)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(fā)揮發(fā)動機的動力性能，所以采用開環(huán)和閉環(huán)相結合的控制方式。