喷油器的控制

HessenwasrevisedinJanuary2021喷油器的控制喷油器的控制不同车型喷油器根据其喷油时刻的控制方式(即同时喷射、分组喷射和顺序喷射)的不同，有三种不同形式的控制电路。1.同时喷射方式的控制电路这种喷射方式的控制电路是将各缸喷油器全部并联在一起，通过一条共同的线路和电脑连接。在发动机的每个工作循环中(曲轴每转两圈)，各缸喷油器同时喷油一次或两次。采用这种控制方式可以简化电脑中喷油的控制电路，降低成本。但山于各缸喷油时刻距进气行程开始的时间间隔差别太大，喷入的燃油在进气歧管内停留的时间不同，导致各缸混合气品质不一，影响了各缸工作的均匀性。采用这种喷射控制方式的主要是一些早期的低档或经济型的轿车。2.分组喷射方式的控制电路这种喷射方式的控制电路是将多缸发动机的喷油器分成2-3组，行组有2-4个喷油器，分别通过一条线路和电脑连接。在发动机每个工作循环中，各组喷油器各自同时喷油一次。在摊组的几个喷油器中，有一个喷油器是在该缸正好处于进气行程上止点时喷油，其余喷油器是在各自的气缸接近进气行程开始的时刻喷油。这样既可简化控制电路，又可提高各缸混合气品质的一致性。目前大部分中档车型采用这种喷射方式。3.顺序喷射方式的控制电路这种喷射方式的控制电路是将各缸喷油器分别由各自的线路和电脑连接，电脑分别控制各喷油器在各自的气缸接近进气行程开始的时刻喷油。山于电脑每增加一条独立的喷油器控制电路，在电脑内部就要相应增加一套喷油器控制线路，这样增加了电脑控制程序的复杂性和制造成本。因此顺序喷射方式的控制电路最复杂，但各缸混合气品质最均匀。最近几年，山于电脑的集成化程度越来越高，成本不断下降，这种喷射方式得到越来越广泛的应用，目前大部分中、高档轿车都是采用这种控制电路。喷油器的控制电路电喷发动机喷油器何时喷油，以及喷油量的大小是由发动机ECU根据各传感器送来的信号，以及信号的大小来进行控制的，见图5。电喷发动机的喷油控制主要有冷起动时，的喷油控制，工作时的喷油方式，喷油器的驱动方式。冷起动时的喷油控制由于发动机在冷起动时，燃料雾化性能差，必须要加浓混合气，因此要加大喷油量。冷起动喷油控制电路主要有以下2种。a.由冷起动定时开关控制的冷起动喷油电路的工作原理（图6）闭合点火开关，发动机冷起动时，冷起动喷油器的线圈经冷起动定时开关的触点（冷态时闭合）得电，开始喷油。同时冷起动定时开关的加热线圈也得电，开始加热其上的热敏双金属片。热敏双金属片经过一段时间加热后变形，使触点断开，切断冷起动喷油器的电路，使其停止工作。冷起动喷油器的喷油时间取决于冷起动定时开关触点的闭合时间，触点闭合时间长，喷油时间长，反之亦反。冷起动定时开关的外形及工作原理类似于常规车辆上的水温传感器，它直接感受发动机水温的高低。发动机起动后，水温上升，冷起动定时开关中的热敏双金属片在加热线圈电流的热效应和外界温度（水温）的共同作用下，其变形更快，使触点提前断开，冷起动喷油器提前停止工作。当发动机水温上升达到冷起动定时开关的设定值时，触点将呈常开状态，冷起动喷油器完全停止喷油。此种冷起喷油电路不受发动机ECU的控制，是一种完全独立的装置。b.由发动机ECU控制的冷起动喷油电路的工作原理（图7）闭合点火开关，主继电器线圈得电，其触点闭合，接通发动机ECU的电源。同时冷起动喷油器的线圈经冷起动定时开关得电开始喷油。在发动机温度很低时，由发动机ECU和冷起动定时开关共同控制冷起动喷油器的喷油。当发动机的水温上升到一定时，冷起动喷油器不受冷起动定时开关的控制，而由发动机ECU控制。当发动机的水温达到暖机状态时，发动机ECU根据水温传感器送来的信号，指令冷起动喷油器停止喷油。喷油器的喷射方式按喷油器安装的位置和喷油器的数量来分，有安装在进气总管采用1只（或2只）喷油器的单点喷射（SPI）方式。这种喷射方式混合气是在进气管内形成（类似于传统的化油器的工作方式），因此，它存在着各气缸的混合气分配不均匀，发动机的动力性和经济性差，以及发动机废气中的CO、HC、NOx含量高。但它结构简单，控制容易（不需要判缸信号），故仍有应用。现代多数电喷发动机采用多点喷射（MPI）方式，它是在每一个气缸的进气歧管处安装一只喷油器。因此，各缸的混合气分配较均匀，发动机的动力性和经济性得以提高，故应用较广。这种多点喷射方式中又分为同步喷射和异步喷射两种。同步喷射是与发动机曲轴的转角同步，即在曲轴的定位角时刻喷油。而异步喷射与发动机的曲轴转角无关。在多点喷射的同步喷射方式中按喷油时序的不同，又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射3种。a.同时喷射图8是一个4缸发动机同时喷射的控制电路。这种同时喷射的特点是：各缸的喷油器并联连接，由曲轴位置传感器送来基准喷油信号，发动机ECU中的三极管导通时，各缸的喷油器同时喷油，三极管截止时喷油器同时停止喷油。四行程发动机曲轴每旋转一周（360°），各缸同时喷油一次，发动机一个工作循环内（720°）喷油两次。这种早期应用的同时喷射的缺点是各缸的喷油时刻不是很准确，因此，各缸的混合气形成也不是很均匀，因而影响发动机的动力性和经济性。但它的优点是电路简单，不需要判缸信号，几故仍有应用。b.分组喷射图9是一个4缸发动机分组喷射的控制电路。这种分组喷射的特点是：对于4缸发动机来说，把气缸分为两组，每一组的喷油器并联工作。发动机每旋转两周一个工作循环内（720°），ECU中的三极管各导通一次，使两组喷射器各喷油一次。即发动机每转一周，有一组喷油器喷油一次。这种分组喷射比同时喷射在喷油准时和各缸的燃料分配等性能上有所提高。c.顺序喷射图10是一个4缸发动机顺序喷射的控制电路。这种顺序喷射的特点是：发动机ECU分别控制各缸的喷油器工作，并按各缸的点火顺序来进行喷油。四行程发动机工作循环中有2个活塞同时到达上止点的位置，喷油应在排气行程气缸活塞的上止点前进行。因此，喷油前首先要解决喷油缸序和喷油正时的2个问题。发动机ECU根据曲轴位置传感器送来的发动机曲轴位置信号，通过计算．知道有2个气缸的活塞己运行到上止点位置，但它不清楚是处于压缩行程气缸的活塞，还是处于排气行程气缸的活塞。即喷油的正时信号有了，但还缺少一个判缸（喷油缸序）信号。判缸信号是由安装在分电器内的同步信号传感器产生的。它送人发动机ECU后，由ECU通过计、算就可分辨出同时到达上止点位置的2个气缸中的哪一个缸的活塞是处于排气行程。这时发动机ECU再结合曲轴位置传感器送人的喷油正时信号，发出正确的喷油指令。这种多点喷射中的顺序喷射比同时喷射和分组喷射效果都好。各缸的燃料分配均匀，喷油时间准确，能提高发动机的动力性和经济性，同时还能减少发动机的排污。缺点是它的控制电路较为复杂，需要判缸和正时2个信号，两者缺一发动机将不可起动。目前顺序喷射在电喷发动机中得到了广泛的应用。为了适应现代发动机工作的需要和适应环保的需要，电喷发动机中采用一种更新的缸内喷射方式。它是在每一个气缸的缸盖上安装一个喷油器，也称作直喷方式（DI）。工作原理与上述多点喷射方式相似，它是电喷发动机的发展趋势。喷油器的驱动控制电路喷油器有高阻和低阻（线圈电阻）之分，所以，其驱动控制电路也有电流和电压驱动2种形式。电流驱动型电路只能用于低阻型（～3Ω）的喷油器。电压驱动型电路既适用于高阻型（12～17Ω）的喷油器，又适用于串有附加电阻的低阻型喷油器。a．电压驱动型控制电路（图11）喷油器工作时由于自身线圈存在着自感，造成电流上升慢实际喷油时要滞后一段时间。为了解决此问题，应尽量减少喷油器线圈的匝数，以减小自感。但是，为了防止过大的电流烧坏喷油器的线圈，因此，必须采用串接附加电阻的方法进行解决。电压驱动型电路简单，适用于高阻型喷油器，也适用于串有附加电阻的低阻型喷油器。主要缺点是动态范围小，小流量喷油效果差，喷油器的线圈容易发热，从而影响寿命。b.电流驱动型控制电路（图12）为了改善电压驱动型电路的不足，采用一种低内阻的（～3Ω）喷油器。工作时，发动机ECU中的电流检测控制电路时刻监视着喷油器线圈中的电流大小。当流经喷油器线圈中的电流过大时，发动机ECU中的电流检测电阻上的电压降也大，电流检测控制电路自动减小电流值，以免喷油器的线圈烧坏，反之亦反。电流驱动型电路由于取消了附加电阻，喷油器的线圈直接电源，因此，电流上升率快，无效喷油时间短。但它的缺点是控制电路复杂，应用电路不如电压驱动型灵活，即只能用于低阻型（～3Ω）的喷油器。同时喷射正时控制特点：所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油。工作原理：喷油正时控制是以发动机最先进入作功行程的缸为基准，在该缸排气行程上止点前某个位置，ECU输出指令信号，接通该组喷油器电磁线圈，该组喷油器开始喷油。分组喷射正时控制特点：把所有喷油器分成2～4组，由ECU分组控制喷油器。工作原理：以各组最先进入作功的缸为基准，在该气缸排气行程上止点前某一位置，ECU输出指令信号，接通该组喷油器电磁线圈电路，该组喷油器开始喷油。顺序喷射正时控制特点：喷油器驱动回路数与气缸数目相等。工作原理：ECU根据凸轮轴位置传感器（G信号）、曲轴位置传感器（Ne信号）和发动机的作功顺序，确定各气缸工作位置。当确定各缸活塞运行至排气行程上止点某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸开始喷油。异步喷油正时控制起动时异步喷油正时控制在同步喷油基础上，为改善发动机的起动性能，在增加一次异步喷油。在起动开关处于接通状态时，ECU接受到第一个凸轮轴位置传感器信号（Ne信号）后，接收到第一个曲轴位置传感器信号（G信号）时，开始进行起动时的异步喷油。加速时异步喷油正时控制为了改善加速性能，ECU根据节气门位置传感器中怠速信号从接通到断开时，增加依次固定量的喷油。