汽车电子控制燃油喷射(Electronic Fuel Injection)简称为EFI,主要用在汽油发动机上,通常称之为电控燃油喷射或电控汽油喷射。
一、发动机电控燃油喷射系统电路的基本组成
在发动机电控燃油喷射系统中,微电脑控制系统(即控制单元ECU)具有很强的控制功能,它除实现对燃油喷射系统的控制外,还可以利用同一组传感器提供的信号,同时实现对其他参数的控制。
(一)燃油喷射系统的控制功能
由微电脑构成的汽车发动机电子控制式燃油喷射系统通常具有下列的控制功能:汽油供油量的喷射控制;点火时刻(点火正时)的准确控制;怠速转速的控制;废气再循环的排放控制;功率阀控制;燃油泵的控制;备用与安全保护控制;故障的自诊断控制功能等。
燃油喷射控制系统尽管种类繁多,但控制的核心是计算机系统,以计算空气流量和发动机转速为基础,以喷油器、点火器和怠速空气调节器等为控制重点,使发动机在各种工况下都能获得最佳混合气,达到最佳工作状态,产生最大动力输出。
燃油喷射控制系统最大的优点是解决了混合气在进气歧管中的分配和燃油雾化等问题,并能精确准时地提供给发动机工作时所需的最佳混合气。而化油器最大的问题是不能将同等量混合气均匀地分配给各个汽缸。
燃油喷射控制系统比化油器优越,它使汽油燃烧得更充分,更彻底,一般可提高发动机输出功率约5%,节省燃油5%~20%。此外,发动机的启动性能和加速性能也都得到了改善,特别是有害气体的排放量得到了有效抑制。
(二)燃油喷射系统电路的基本组成
用于不同车型发动机控制系统的组成,其结构、安装部位及各集中控制系统的功能和工作方式等都有很大差异,但基本原理十分相似。一般都是由传感信号电路、电控单元与执行器三大部分构成的。以大众公司奥迪A6系列轿车为例,其发动机电控燃油喷射系统的基本组成可以采用图1所示的方框图来表示。
1.传感信号电路
在汽车发动机电子控制式燃油喷射系统电路中,传感信号由传感器提供。传感器在发动机运行时检测反映发动机工况的信息,输入到电控单元,作为控制单元进行运算的依据或控制的基准。
在汽车发动机电子控制式燃油喷射系统电路中,常用的传感器主要有发动机转速和曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气温度传感器、空气流量传感器、压力传感器、冷却液温度传感器、氧传感器、爆震传感器、节气门传感器、车速传感器、油门踏板传感器、开关信号(启动信号STA、空调启动开关信号NSW、空调开关信号、制动踏板开关信号、离合器踏板开关信号、制动灯开关信号、巡航车速控制开关信号等)传感器。
2.控制单元ECU
(1)控制单元构成
控制单元ECU是发动机电喷控制系统的核心部分,与其他控制系统相同,发动机电喷控制系统中的控制单元也由微电脑处理器CPU、存储器ROM和RAM、输入/输出接口I/O.模/数转换器A/D、信号整形与处理电路、时钟、电源、备用系统、保护系统及自诊断系统等组成。
(2)控制单元存储器存放的数据
微电脑控制单元的存储器中存放了与发动机转速、负荷等信号有关的基本控制参数,如点火提前角、基本喷油量等原始数据,还存放着与发动机工况有关的各种修正值,如怠速、加速、暖车及不同温度时的各种修正系数或修正方法,还存放实现系统控制的全部程序。
发动机工作时,控制单元根据各种传感器提供的信号,按存储器中存放的程序和规定的计算方法,计算出控制发动机工作的各种参数的最佳值,如喷油量、点火时刻等,并将计算的结果转变为控制发动机工作的各种控制信号,通过执行结构控制发动机运行。
(3)自诊断系统
发动机在工作期间,自诊断系统监测各传感器、执行结构和控制单元自身的工作。发生故障时,将所发生的故障转变成相应的代码,存储到专用存储器中,同时接设置在通仪表板附近的故障报警灯,以告知驾驶员车辆处于故障状态,并自动采取保护措施或进入备用或保护状态。
(4)其他控制功能
在有些车型上(例如丰田雷克萨斯等系列车辆),发动机电喷系统中的控制单元还实行自动变速器的控制,这类控制系统称为发动机和ECT ECU。
(5)控制功能连接方式
发动机电喷系统控制单元由各种集成电路芯片和辅助元件组成,通过内部总线连接成一个完整的微型计算机,并通过多路连接器与各传感器、执行结构和电源连接。
(6)其他说明
由于不同车型控制单元的组成、功能、软件和硬件的结构不同,因此不可以互换。由于ECU连接器各引脚的作用不同,因此在进行故障检查和测试时应按规定的方法进行。
3.执行元件
在发动机电喷控制系统中,执行结构用于在控制单元发出控制信号的作用下完成规定的动作。由于各车型电喷控制系统的功能不同,所设置执行机构的数量、结构、工作方式也不相同,故在读识原理图时,应对不同的车型进行具体分析。常见的执行机构主要有喷油器、冷启动喷油器、怠速控制执行机构、燃油泵控制、活性炭罐电磁阀、进气歧管转换阀、凸轮轴调整电磁阀、二次空气进气阀等。