發動機電噴系統的工作原理

2022-05-04 04:00:02 字數 4940 閱讀 6041

現在的電噴車在行駛過程中,當司機突然鬆開油門踏板(使節氣門完全關閉)時,發動機不需要輸出轉矩,而是由汽車的動能拖動。這一工況被稱為拖動工況或滑行工況。

在拖動工況為了減少廢棄排放和降低燃油消耗以及改善行駛特性,電控系統**控制器識別出發動機處於拖動工況後,首先立即推遲當時的點火角,然後全部切斷向發動機噴油,這樣可使工況的過度過程較為平穩。

當發動機轉速超過規定轉速界限**速界限2)並且節氣門關閉時,噴嘴將不再噴油,發動機的供油被切斷;而發動機轉速一旦低於下個轉速界限**速界限3),則噴嘴又重新開始噴油。如果在拖動工況出現發動機轉速急劇下降,如在緊急剎車時,則噴嘴將在較高轉速**速界限1)恢復噴油,以防止低於發動機怠速轉速或發動機完全熄火。

一、簡介

電子燃油噴射控制系統(簡稱efi或egi系統),以乙個電子控制裝置(又稱電腦或ecu)為控制中心,利用安裝在發動機不同部位上的各種感測器,測得發動機的各種工作引數,按照在電腦中設定的控制程式,通過控制噴油器,精確地控制噴油量,使發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通過電腦中的控制程式,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,滿足發動機特殊工況對混合氣的要求,使發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效能。

電子控制燃油噴射系統的噴油壓力是由電動燃油幫浦提供的,電動燃油幫浦裝在油箱內,浸在燃油中。油箱內的燃油被電動燃油幫浦吸出並加壓,壓力燃油經燃油濾清器濾去雜質後,被送至發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,多餘的燃油從燃油壓力調節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氣門來控制。節氣門開度不同,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係。

進氣管壓力感測器可將進氣歧管內真空度的變化轉變成電訊號的變化,並傳送給電腦,電腦根據進氣歧管真空度的大小計算出發動機進氣量,再根據曲軸位置感測器測得訊號計算出發動機轉速。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動機轉速控制各缸噴油器,通過控制每次噴油的持續時間來控制噴油量。

噴油持續時間愈長,噴油量就愈大。一般每次噴油的持續時間為2~10ms。各缸噴油器每次噴油的開始時刻則由電腦根據安裝於離合器殼體上的發動機轉速(曲軸位置)感測器測得某一位置訊號來控制。

這種型別的燃油噴射系統的每個噴油器在發動機每個工作迴圈中噴油兩次,噴油是間斷進行的,屬於間歇噴射方式

二、電子燃油噴射控制的原理

(一)各種工況控制簡介

發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。電腦要根據有關感測器測得的運轉工況,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。

(二)起動噴油控制

起動時,發動機由起動馬達帶動運轉。由於轉速很低,轉速的波動也很大,因此這時空氣流量感測器所測得的進氣量訊號有很大的誤差。基於這個原因,在發動機起動時,電腦不以空氣流量感測器的訊號作為噴油量的計算依據,而是按預先給定的起動程式來進行噴油控制。

電腦根據起動開關及轉速感測器的訊號,判定發動機是否處於起動狀態,以決定是否按起動程式控制噴油。當起動開關接通,且發動機轉速低於300轉/分時,電腦判定發動機處於起動狀態,從而按起動程式控制噴油。

在起動噴油控制程式中,電腦按發動機水溫、進氣溫度、起動轉速計算出乙個固定的噴油量。這一噴油量能使發動機獲得順利起動所需的濃混合氣。冷車起動時,發動機溫度很低,噴入進氣道的燃油不易蒸發。

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時間完全由電腦根據進氣溫度感測器和發動機水溫感測器測得的溫度高低來決定。

發動機水溫或進氣溫度愈低,噴油量就愈大,加濃的持續時間也就取長。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。

(三)運轉噴油控制

在發動機運轉中,電腦主要根據進氣量和發動機轉速來計算噴油量。此外,電腦還要參考節氣門開度、發動機水溫、進氣溫度、海拔高度及怠速工況、加速工況、全負荷工況等運轉引數來修正噴油量,以提高控制精度。

由於電腦要考慮的運轉引數很多,為了簡化電腦的計算程式,通常將噴油量分成基本噴油量、修正量、增量三個部分,並分別計算出結果。然後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。

基本噴油量:基本噴油量是根據發動機每個工作迴圈的進氣量,按理論混合比(空燃比14.7:1)計算出的噴油量。

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:

1.進氣溫度修正

2.大氣壓力修正

蓄電池電壓修正(電壓變化時,自動對噴油脈衝寬度加以修正)

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動機獲得良好的使用效能(如動力性、加速性、平順性等)。

起動後增量:發動機冷車起動後,由於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,在起動後一段短時間內,必須增加噴油量,以加濃混合氣,保證發動機穩定運轉而不熄火。

起動後增量比的大小取決於起動時發動機的溫度,並隨發動機的運轉時間增長而逐漸減小為零。

暖機增量:在冷車起動結束後的暖機運轉過程中,發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於水溫感測器所測得的發動機溫度,並隨著發動機溫度的公升高而逐漸減小,直至溫度公升高至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,使發動機能發出最大扭矩,改善加速效能。電腦是根據節氣門位置感測器測得的節氣門開啟的速率鑑別出發動機是否處於加速工況的。

大負荷增量:部分負荷工況是汽車發動機的主要執行工況。在這種工況下的噴油量應能保證供給發動機的混合氣具有最經濟的成分,通常應稀於理論混合比。

在大負荷及滿負荷工況下,要求發動機能發出最大功率,因而噴油量應比部分負荷工況大,以提供稍濃於理論混合比的功率混合氣。大負荷訊號由節氣門開關內的全負荷開關提供,或由電腦根據節氣門位置感測器測得的節氣門開度來決定。當節氣門開度大於70度時,電腦按功率混合比計算噴油量。

(四)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,以滿足發動機運轉中的特殊要求。它包括以下幾種斷油控制方式:

1.超速斷油控制

超速斷油是在發動機轉速超過允許的最高轉速時,由電腦自動中斷噴油,以防止發動機超速運轉,造成機件損壞,也有利於減小燃油消耗量,減少有害排放物。超速斷油控制過程是由電腦將轉速感測器測得的發動機實際轉速與控制程式中設定的發動機最高極限轉速(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衝,使噴油器停止噴油,從而限制發動機轉速進一步公升高;當斷油後發動機轉速下降至低於極限轉速約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鬆開油門踏板減速時,發動機仍在汽車慣性的帶動下高速旋轉。由於節氣門已關閉,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,促使發動機轉速盡快下降,有利於汽車減速。

減速斷油控制過程是由電腦根據節氣門位置、發動機轉速、水溫等運轉引數,作出綜合判斷,在滿足一定條件時,執行減速斷油控制。這些條件是:

節氣門位置感測器中的怠速開關接通

發動機水溫已達正常溫度

發動機轉速高於某一數值

該轉速稱為減速斷油轉速,其數值由電腦根據發動機水溫、負荷等引數確定。通常水溫愈低,發動機負荷愈大(如使用空調時),該轉速愈高。當上述三個條件都滿足時,電腦就執行減速斷油控制,切斷噴油脈衝。

上述條件只要有乙個不滿足(如發動機轉速己下降至低於減速斷油轉速),電腦就立即停止執行減速斷油,恢復噴油。

3.溢油消除

起動時汽油噴射系統向發動機提供很濃的混合氣。若多次轉動起動馬達後發動機仍末起動,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,並轉動點火開關,起動發動機。電腦在這種情況下會自動中斷燃油噴射,以排除氣缸中多餘的燃油,使火花塞乾燥。電腦只有在點火開關、發動機轉速及節氣門位置同時滿足以下條件時,才能進人溢油消除狀態:

點火開關處於起動位置。

發動機轉速低於500轉/分。

節氣門全開。

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

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公升檔時,控制變速器的電腦會向汽油噴射系統的電腦發出減扭矩訊號。汽油噴射系統的電腦在收到這一減扭矩訊號時,會暫時中斷個別氣缸(如2、3缸)的噴油,以降低發動機轉速,從而減輕換檔衝擊。

(五)電子燃油噴射控制的原理

反饋控制

汽油噴射系統進行反饋控制的感測器是氧感測器,使用氧感測器的發動機必須使用無鉛汽油。反饋控制(閉環控制)是在排氣管上加裝氧感測器,根據排氣中氧含量的變化,測定出進入發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,將誤差訊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,閉環控制可達到較高的空燃比控制精度,並可消除因產品差異和磨損等引起的效能變化,工作穩定性好,抗干擾能力強。

但是,為了使三元催化裝置對排氣淨化處理達到最佳效果,閉環控制的汽油噴射系統只能執行在理論空燃比14。7附近很窄的範圍內。因此對特殊的執行工況,如啟動、暖機、怠速、加速、滿負荷等需加濃混合氣的工況,仍需採用開環控制,使電磁噴油器按預先設定的加濃混合氣配比工作,充分發揮發動機的動力效能,所以採用開環和閉環相結合的控制方式。

電噴發動機工作原理

現在的電噴車在行駛過程中,當司機突然鬆開油門踏板 使節氣門完全關閉 時,發動機不需要輸出轉矩,而是由汽車的動能拖動。這一工況被稱為拖動工況或滑行工況。在拖動工況為了減少廢棄排放和降低燃油消耗以及改善行駛特性,電控系統 控制器識別出發動機處於拖動工況後,首先立即推遲當時的點火角,然後全部切斷向發動機噴...

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