4.噴油器噴油量(脈沖寬度)控制
噴油量的控制即噴油持續(xù)時(shí)間的控制。微機(jī)根據(jù)傳感器測(cè)得的進(jìn)氣量、轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等運(yùn)行參數(shù),按照設(shè)定的程序計(jì)算出每次燃燒所需要的燃料質(zhì)量,確定噴油器最佳噴油持續(xù)時(shí)間,從而達(dá)到控制噴油量的目的。噴油持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),噴油量也越大。
如前所述,發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下,對(duì)可燃混合氣的要求即空燃比不同。微機(jī)根據(jù)傳感器測(cè)得的工況,按不同的方式控制噴油量。噴油量的控制方式可以分為同步噴射控制和異步噴射控制。在同步噴射中又分為起動(dòng)控制、運(yùn)轉(zhuǎn)控制、斷油控制等幾種;在異步噴射中又分為起動(dòng)控制、加速控制、急加速控制。
(1)起動(dòng)噴油控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),由于轉(zhuǎn)速低,轉(zhuǎn)速波動(dòng)大,空氣流量計(jì)測(cè)得的信號(hào)有較大的誤差。因此,在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),微機(jī)根據(jù)起動(dòng)開(kāi)關(guān)和轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào),判定發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于起動(dòng)工況。當(dāng)起動(dòng)開(kāi)關(guān)接通,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于300r/min時(shí),微機(jī)判定發(fā)動(dòng)機(jī)為起動(dòng)工況,ECU根據(jù)當(dāng)時(shí)的冷卻液溫度,由ROM內(nèi)存儲(chǔ)的水溫一時(shí)間圖查出相應(yīng)的噴油時(shí)間,然后進(jìn)行氣溫度和蓄電池電壓的修正,得到起動(dòng)時(shí)的噴油持續(xù)時(shí)間。
不同車型的發(fā)動(dòng)機(jī),在冷起動(dòng)時(shí)增大噴油量的方法也不相同。一般采用以下方法:
①通過(guò)冷起動(dòng)噴油器獲得噴油增量。采用此種控制方式是在冷車起動(dòng)時(shí),除了通過(guò)微機(jī)延長(zhǎng)各缸噴油器的開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間增大噴油量以外,在進(jìn)氣總管內(nèi)設(shè)置一個(gè)冷起動(dòng)噴油器,噴入冷起動(dòng)時(shí)所需的附加燃油。
冷起動(dòng)噴油器的電磁線圈通電與否,由冷起動(dòng)溫度時(shí)間開(kāi)關(guān)控制。冷起動(dòng)溫度時(shí)間開(kāi)關(guān)安裝在缸體水套上,外形與水溫傳感器相似,發(fā)動(dòng)機(jī)冷車起動(dòng)時(shí),由于發(fā)動(dòng)機(jī)水溫低,溫度時(shí)間開(kāi)關(guān)常閉觸點(diǎn)閉合,冷起動(dòng)噴油器電磁線圈通電,針閥開(kāi)啟,燃油噴入進(jìn)氣管與空氣混合后,經(jīng)進(jìn)氣支管和各缸噴油器噴入的燃油一起進(jìn)入氣缸。
冷起動(dòng)噴油器的工作時(shí)間長(zhǎng)短由溫度時(shí)間開(kāi)關(guān)控制。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,由于電熱絲通電加熱雙金屬片,使之受熱彎曲變形,觸點(diǎn)打開(kāi),切斷冷起動(dòng)噴油器的電路,使冷起動(dòng)噴油器停止噴油。
冷起動(dòng)噴油器的噴油時(shí)間取決于溫度時(shí)間開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)閉合的時(shí)間,觸點(diǎn)閉合時(shí)間由發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度決定。溫度越低,冷起動(dòng)噴油器的噴油持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。一般情況下,發(fā)動(dòng)機(jī)水溫為-20℃時(shí),冷起動(dòng)噴油器的噴油持續(xù)時(shí)間為8s;發(fā)動(dòng)機(jī)水溫為10℃時(shí),冷起動(dòng)噴油器的噴油持續(xù)時(shí)間為2s;發(fā)動(dòng)機(jī)水溫超過(guò)50℃時(shí),溫度時(shí)間開(kāi)關(guān)保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài),冷起動(dòng)噴油器停止油。
②微機(jī)控制噴油器直接獲得噴油增量。采用此種控制方式是在冷車起動(dòng)時(shí),微機(jī)通過(guò)延長(zhǎng)各缸噴油器的開(kāi)啟持續(xù)時(shí)間或增加噴油次數(shù)來(lái)增大噴油量。所增加的噴油量由微機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度來(lái)決定。溫度越低,噴油量越大。
為了防止火花塞“淹死”可以采用多次噴油的方法。即在同步噴油的基礎(chǔ)上采用異步噴射的方法。例如尼桑VG20E發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)即采用各缸同時(shí)噴油的方法來(lái)增加噴油量。
(2)起動(dòng)后的噴油控制。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后,自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)程序。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間,各傳感器適時(shí)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量、進(jìn)氣溫度、冷卻液溫度、節(jié)氣門(mén)位置(即工況)以及排氣中氧的含量等信號(hào),通過(guò)接口電路輸入微機(jī)。為了提高控制精度,簡(jiǎn)化微機(jī)的計(jì)算程序,通常把噴油量分成基本噴油量和修正噴油量?jī)刹糠郑确謩e計(jì)算結(jié)果,然后將兩部分結(jié)果疊加在一起,得到最佳噴油量并轉(zhuǎn)化為控制噴油器開(kāi)啟時(shí)間的控制信號(hào),控制噴油器工作。此過(guò)程是在很短的時(shí)間內(nèi)完成的,在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間周而復(fù)始地進(jìn)行著。
①基本噴油量。基本噴油量是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)工作循環(huán)的進(jìn)氣量,按理論空燃比計(jì)算出的噴油量。在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中,進(jìn)氣量受充氣效率和廢氣再循環(huán)率的影響,因此,需用發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速進(jìn)行修正。采用不同形式的空氣流量計(jì)時(shí)計(jì)算公式也不相同,但是可以用下面的公式加以說(shuō)明。
基本噴油量=比例常數(shù)X進(jìn)氣量/發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速
從上式可以看出,空氣流量計(jì)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器是發(fā)動(dòng)機(jī)電控中很重要的兩個(gè)傳感器。尤其是空氣流量計(jì),其精確程度將直接影響噴油量的計(jì)算精度,將影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和油耗。
②修正噴油量。修正噴油量是根據(jù)進(jìn)氣溫度、冷卻液溫度、蓄電池電壓、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等運(yùn)轉(zhuǎn)條件,對(duì)基本噴油量進(jìn)行修正,使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下獲得最佳空燃比的可燃混合氣。修正量的大小用修正系數(shù)表示:
修正系數(shù)=修正后的噴油量/基本噴油量
起動(dòng)加濃指的是發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后數(shù)十秒內(nèi),由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體溫度較低使得汽油氣化不良,即使把空燃比為14. 7的燃油量供給發(fā)動(dòng)機(jī),也會(huì)使可燃混合氣變稀,會(huì)發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不穩(wěn)、振動(dòng)、甚至熄火等現(xiàn)象。因此,為了改善起動(dòng)性能,需要根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度對(duì)噴油量進(jìn)行修正。發(fā)動(dòng)機(jī)溫度越低,需要的燃油增量越大。
發(fā)動(dòng)機(jī)完成爆發(fā)后,每隔一段時(shí)間或每隔一定的轉(zhuǎn)數(shù),ECU對(duì)修正系數(shù)進(jìn)行衰減。
暖車加濃指的是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入暖機(jī)階段時(shí),為了補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)期燃油供給的不足,需在進(jìn)行起動(dòng)后燃油增量修正的同時(shí),進(jìn)行暖機(jī)燃油修正。所不同的是,暖車修正時(shí)間較長(zhǎng),修正過(guò)程持續(xù)到冷卻液溫度達(dá)到80℃為止。其修正系數(shù)隨冷卻液溫度的上升而逐漸衰減。
高溫加濃指的是發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫下起動(dòng)應(yīng)進(jìn)行噴油量的修正。所謂高溫下起動(dòng),即在發(fā)動(dòng)機(jī)高速行駛后發(fā)動(dòng)機(jī)熄火10~30min后再起動(dòng)。
一般在汽車高速行駛時(shí),由于行駛中風(fēng)力的作用,汽油溫度不會(huì)太高(50℃),但如果此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火,發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)成為熱源,會(huì)使汽油溫度達(dá)到80~100℃。使噴油器內(nèi)的汽油變成油蒸氣,將造成混合氣變稀。因此,當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)(如100℃)或燃油溫度傳感器檢測(cè)的燃油溫度為80℃時(shí),需進(jìn)行噴油量的修正。
進(jìn)氣溫度修正指的是進(jìn)氣溫度不同,空氣質(zhì)量也會(huì)有變化。為了精確控制空燃比,ECU以20℃作為標(biāo)準(zhǔn)溫度,根據(jù)進(jìn)氣溫度傳感器檢測(cè)的進(jìn)氣溫度對(duì)噴油量進(jìn)行修正。
蓄電池電壓修正指的是如前所述,由噴油器特性可知,噴油器的噴油量隨蓄電池電壓的高低而變化。即電壓下降時(shí),噴油量也會(huì)下降。因此,微機(jī)在蓄電池電壓變化時(shí),自動(dòng)對(duì)噴油器的噴油量進(jìn)行修正。蓄電池電壓修正通常以14V電壓為基準(zhǔn),低于14V時(shí),增加噴油時(shí)間。
加速修正指的是發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)節(jié)氣門(mén)位置傳感器的變化速率判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于加速工況當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于加速工況時(shí),修正量的大小取決于加速時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度:溫度越低,修正量越大,持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)變化速率表明發(fā)動(dòng)機(jī)處于急加速工況時(shí),為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的加速響應(yīng)性,在同步噴射基礎(chǔ)上再加上異步噴射。它是在急加速時(shí)的特殊工況下,所實(shí)行的臨時(shí)性燃油增量噴射,與曲軸運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。增量的大小只與節(jié)氣門(mén)開(kāi)度變化量有關(guān)。
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