汽車修理工技能知識：控制系統(tǒng)——噴油控制
噴油控制包括噴油正時的控制和噴油量的控制
—、噴油正時的控制
根據燃油噴射時序的不同，可分為同時噴射、分組噴射和順序噴射3種噴射方式。
1.同時噴射的控制
同時噴射就是各缸噴油器同時噴油，其控制電路如圖2-5-12a)所示，各缸噴油器并聯(lián)在一起，各噴油器電磁線圈電流由一只功率三極管VT驅動控制。
發(fā)動機工作時，發(fā)動機ECU根據曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器輸入的基準信號發(fā)出噴油指令，控制功率三極管VT導通或截止，再由功率三極管控制噴油器電磁線圈電流接通或切斷，使各缸噴油器同時噴油或停止噴油。曲軸每轉一圈，各缸噴油器同時噴油一次，噴油器控制信號波形如圖2-5-12b)所示。由于各缸同時噴油，因此噴油正時與發(fā)動機進氣、壓縮、作功、排氣工作循環(huán)無關，如圖2-5-12c)所示。各缸噴油器同時噴油的優(yōu)點是控制電路和控制程序簡單，且通過性較好。其缺點是各缸噴油時刻不可能最佳。此種同時噴射系統(tǒng)現代汽車已很少采用。
2.分組噴射的控制
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，四缸發(fā)動機分組噴射控制電路如圖2-5-13a)所示。
發(fā)動機工作時，由發(fā)動機ECU控制各組噴油器輪流噴油。發(fā)動機每轉一圈，只有一組噴油器噴油，每組噴油器噴油時連續(xù)噴射1～2次，噴油正時關系如圖2-5-13b)所示。
3.順序噴射的控制
順序噴射就是各缸噴油器按照一定的順序噴油。由于各缸噴油器獨立噴油，因此也叫獨立噴射，控制電路如圖2-5-14a)所示。
在順序噴射系統(tǒng)中，發(fā)動機工作一個循環(huán)，各缸噴油器輪流噴油一次，且像點火系統(tǒng)跳火一樣，按照特定的順序依次進行噴射。實現順序噴射的一個關鍵問題是需要知道活塞即將到達排氣上止點的是那一個汽缸。為此，在順序噴射系統(tǒng)中，ECU需要一個汽缸判別信號。發(fā)動機ECU根據曲軸的位置信號和判缸信號，確定出是哪一個汽缸的活塞運行至排氣上止點前某一角度時，發(fā)出噴油控制指令，
接通該缸噴油器電磁線圈電流，使噴油器開始噴油。順序噴射的優(yōu)點是各缸噴油時刻均可設計在最佳時刻，燃油霧化質量好，有利于提高燃油經濟性和降低廢氣的排放量。其缺點是控制電路和控制軟件比較復雜，然而對現代汽車電子技術來，實現順序噴射控制是一件十分容易的事情，因此現代汽車普遍采用。在順序噴射系統(tǒng)中，噴油順序與點火順序同步，點火時刻在壓縮上止點前開始，噴油時刻在排氣上止點前開始。各缸噴油器分別由微機進行控制，驅動回路數與汽缸數相等，當發(fā)動機轉動時，發(fā)動機ECU按順序控制功率三極管導通或截止，當功率三極管導通時，噴油器電磁線圈通電，噴油器閥門開啟噴油；當功率三極管截止時，噴油器電磁線圈斷電，噴油器閥門關閉停止噴油。
二、噴油量的控制
發(fā)動機工況不同，對混合氣濃度的要求也不同，特別是冷起動、怠速、急加速、急減速特殊工況時，對混合氣濃度卻有特殊要求。因此，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。
1.起動噴油量的控制
起動發(fā)動機時，起動機帶動發(fā)動機運轉，其轉速很低(50r/min左右)且波動較大，導致反映進氣量的空氣流量信號或進氣壓力信號誤差較大。因此，在發(fā)動機冷起動時，發(fā)動機ECU不是以空氣流量傳感器信號或進氣壓力信號作為計算噴油量的依據，而是按照預先設定的空燃比控制噴油。
當點火開關接通起動擋位時，發(fā)動機ECU的啟動端(STA)便接收到一個高電平信號，此時ECU再根據曲軸位置傳感器和節(jié)氣門位置傳感器信號判定是否處于起動狀態(tài)。如果曲軸位置傳感器信號表明發(fā)動機轉速低于300r/min,且節(jié)氣門位置傳感器信號表明節(jié)氣門處于關閉狀態(tài)，則判定發(fā)動機處于起動狀態(tài)，并控制運行起動程序。當冷車起動時，發(fā)動機溫度很低，噴入進氣管的燃油不易蒸發(fā)，吸人汽缸內的可燃混合氣濃度相對減小。為了保證具有足夠濃度的可燃混合氣，發(fā)動機ECU還要根據冷卻液溫度傳感器信號反映的溫度高低控制噴油器的噴油量，溫度越低噴油量越大，溫度越高噴油量越小，以使冷態(tài)發(fā)動機能夠順利起動。冷卻液溫度與噴油量的關系如圖2-5-16所示。
2.起動后噴油量的控制
發(fā)動機冷卻液溫度(℃)
發(fā)動機起動后進入正常運行狀態(tài)時，噴油器的總噴油量由基本噴油量、噴油修正量和噴油增量3部分組成。
基本噴油量是在標準大氣狀態(tài)下，即溫度為20℃,壓力為101kPa時，根據發(fā)動機在不同轉速下，每個工作循環(huán)的進氣量和設定的空燃比來確定的。由此可見，空氣流量計、發(fā)動機轉速傳感器和曲軸位置傳感器所提供的信號是決定基本噴油量的重要根據，其精度的高低將直接影響基本噴油量的多少，從而影響發(fā)動機的動力性和經濟性。在空氣計量的方法中，采用不同的計量方式，其精確度有所不同。如D型燃油噴射系統(tǒng)中采用的是進氣壓力傳感器，它是間接測量進氣量，其測量精度最低；在L型燃油噴射系統(tǒng)中采用卡門旋渦式空氣流量計的方式是通過檢測進氣量的體積來測量進氣量多少，其測量精度較高；在L型燃油噴射系統(tǒng)中采用熱線式和熱膜式空氣流量計的方式是通過檢測進氣質量來測量進氣量的多少，而它的測量精度高。
噴油修正量是根據進氣溫度、大氣壓力、氧傳感器和電源電壓來進行噴油量的修正。眾所周知，當溫度升高時，空氣密度將減小，對于采用進氣壓力傳感器和卡門旋渦式空氣流量計的燃油噴射系統(tǒng)，在相同的壓力或體積時，由于溫度的升高，進入發(fā)動機的空氣質量將隨空氣溫度升高而減小，因此要適當減少噴油量，反之應適當增加噴油量；當汽車在高海拔地區(qū)行駛時，大氣壓力降低，空氣密度減小，在發(fā)動機進氣體積相同的情況下，進入發(fā)動機的空氣質量就會減少，發(fā)動機ECU根據大氣壓力傳感器提供的信號對噴油量進行適當修正；大氣壓力低時，適當減少噴油量，大氣壓力高時適當增加噴油量，保證發(fā)動機的最稀理論空燃比佳動力性和經濟性。為了降低排氣中的有害成分，對發(fā)動機的空燃比也要進行修正，空燃比變化，其噴油量也相應變化。當發(fā)動機在小、中負荷工作時，其噴油量是按經濟空燃比控制的；當發(fā)動機在高速、大負荷工作時，為了獲得良大P好的動力性，其噴油量是按濃混合氣控制的，即在閉環(huán)控C)制系統(tǒng)中按抵空燃比控制�？杖急鹊淖兓歉鶕旌蠚獾闹饾u變小小濃稀，氧傳感器提供的信號對空燃比進行修正的。
當發(fā)動機ECU接收到氧傳感器的信號電壓高于限制電平時，表明混合氣偏濃，空燃比偏小，發(fā)動機ECU將發(fā)出控制指令使空燃比反饋控制修正系數減小，減少噴油量，使混合氣逐漸變稀，空燃比逐漸增大到接近理論值。當發(fā)動機ECU接收到氧傳感器的信號電壓低于限制電平時，表明混合氣偏稀，空燃比偏大，發(fā)動機ECU將發(fā)出控制指令使空燃比反饋控制修正系數增大，增加噴油量，使混合氣逐漸變濃，空燃比逐漸減小到接近理論值。電源電壓對噴油量也有影響，由于噴油器的電磁線圈為感性負載，當噴油脈沖到來時，噴油器電磁線圈中的電流不會突然增大而是按指數規(guī)律逐漸增大，因此噴油器閥門開啟和關閉都將滯后一定的時間，電源電壓的高低對噴油器開啟滯后時間影響較大，電壓越低，開啟滯后時間越長。在噴油脈沖占空比相同的情況下，實際噴油量就會減少，為此根據電源電壓對噴油量設置修正量，也就是改變噴油量。發(fā)動機ECU根據電源電壓的高低(以14V電壓為基準),當發(fā)動機ECU檢測到電源電壓低于14V時，將增大噴油脈沖的占空比，即增大修正系數，使噴油器的噴油時間增長，增加噴油量；反之減小修正系數，使噴油器的噴油時間減少，減少噴油量。
噴油增量的控制根據點火開關信號、冷卻液溫度和節(jié)氣門位置等傳感器信號而進行的。發(fā)動機冷起動后，由于低溫混合氣霧化不良，燃油在進氣管上沉積而導致混合氣變稀，發(fā)動機運轉不穩(wěn)甚至熄火，為此在起動后短時間內，必須增加噴油量，使混合氣加濃，保證發(fā)動機穩(wěn)定運行，噴油量修正系數與電源電壓的關系轉而不致熄火。
在冷車起動后的暖機過程，其燃油增量的比例取決與冷卻液溫度傳感器測定的發(fā)動機的溫度，并隨發(fā)動機溫度升高而逐漸減小。
當汽車加速時，為了保證發(fā)動機能夠輸出足夠的轉矩，改善加速性能，必須增大噴油量。在發(fā)動機運行過程中，發(fā)動機ECU根據節(jié)氣門位置傳感器和空氣流量計提供的信號的變化速率，判定發(fā)動機是否處于加速工況。若處于加速工況，發(fā)動機ECU將發(fā)出指令，增大噴油量，使混合氣加濃，保證有足夠的動力進行加速。燃油增量比例大小與加濃時間取決于加速時發(fā)動機冷卻液的溫度。冷卻液溫度越低，燃油增量比例越大，加濃時間越長。
3.斷油控制
斷油控制是發(fā)動機ECU在某些特殊工況下，中斷燃油噴射，以滿足發(fā)動機運行的特殊要求。斷油控制包括發(fā)動機超速斷油控制、減速斷油控制和清除溢流控制等。
1)超速斷油控制
發(fā)動機轉速如果達到很高的轉速時，由于曲柄連桿機構在高轉速時的離心力過大，有可能造成發(fā)動機“飛車"而損壞發(fā)動機，所以每臺發(fā)動機都有一個極限值(一般為6000r/min以上),當發(fā)動機轉速超過容許的極限轉速時，為了防止發(fā)動機損壞，發(fā)動機ECU將強制噴油器中斷燃油的噴射。
在發(fā)動機運行過程中，ECU隨時都將曲軸的位置傳感器和發(fā)動機轉速傳感器測得的發(fā)動機實際轉速與已固化在存儲器中的極限轉速進行比較。當實際轉速達到或超過極限轉速80～100r/min時，ECU就發(fā)出停止噴油指令，防止發(fā)動機轉速進一步升高，噴油器停止噴油后，發(fā)動機轉速降低。當發(fā)動機轉速降至極限速度以下80～100r/min時，ECU控制噴油器恢復噴油。
2)減速斷油控制
當汽車在高速行駛過程中由于某種原因需要減速時，首先將加速踏板松開，此時發(fā)動機將在汽車慣性力的作用下高速旋轉。由于節(jié)氣門已經關閉，進入汽缸內得空氣很少，如不停止噴油，混合氣將會很濃而導致燃燒不完全，排氣中有害氣體將急劇增加。減速斷油的控制過程如圖2-5-23所示，發(fā)動機ECU根據節(jié)氣門位置、發(fā)動機轉速和冷卻液溫度傳感器的信號，判斷是否滿足以下3個減速斷油條件：①節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸點閉合；②冷卻液溫度已到達正常溫度；③發(fā)動機轉速高于某一轉速。當3個條件全部滿足時，發(fā)動機立即發(fā)出停止噴油的指令，使噴油器停止噴油。當噴油停止，發(fā)動機轉速降低到燃油恢復供油的轉速時，發(fā)動機ECU發(fā)出使噴油器恢復供油的信號，噴油器又恢復重新供燃油停供轉油。
3)消除淹缸控制
電噴式發(fā)動機在起動時噴射系統(tǒng)將供給發(fā)動機很濃的混合氣，若多次起動未能成功，那么淤積在汽缸內的濃混合起就會浸濕火花塞，使其不能跳火而導致發(fā)動機不能起動。為此發(fā)動機ECU控制噴油器在此種情況下停止噴油，以便排除汽缸內的燃油蒸汽，使火花塞干燥，又恢復跳火的功能。電控噴射系統(tǒng)清除淹缸控制的條件是：①點火開關處于起動位置；②節(jié)氣門全開,③發(fā)動機轉速低于500r/min。若滿足以上條件，電控噴射系統(tǒng)才能進入清除淹缸控制。由此可見，在啟動燃油噴射發(fā)動機時，不必踩下加速踏板，直接啟動即可。
