二、喷油量的计算方法
发动机各相关数据之间到底有什么样的联系呢?首先我们就要从发动机进气量与喷油量之间的关系来进行分析。而对于常规汽油发动机来说,按其检测进气量的方式不同分为L型与D型两种,下面,我们就以L型控制系统为例进行说明。
燃油测量系统要精确地控制发动机各个工况的喷油量,必须首先测量进气量,然后根据下面的公式得出喷油量。
式中:Fm----喷油量;Am----进气质量;A----相应的空燃比。
其中进气质量可由下面的公式得到。
式中:A v----所进空气容积率;Ad----空气密度。
根据上面的燃油喷射量计算公式,结合L型发动机的进气量检测方式,可以计算出发动机每一次工作循环的燃油喷射量。
下面以丰田普瑞维亚2AZ-FE发动机为例,来说明进气量与燃油喷射量之间的关系。
图4中,发动机转速为1118r/min,进气量为5.32g/s,节气门开度为19.5%,喷油量为2.9ms。这些数据之间有什么样的关系呢?尤其是喷油量与进气量之间的关系,如果我们能够清楚地了解这些数据之间的关系,那么对于我们读懂数据流会很有帮助。
由于我们大家在数据流中得到的是发动机每秒进气量5.32g/s,所以,我们先要计算出发动机每1秒的进气冲程数量,这样,将1s内的进气量平均分配到每一进气冲程,就可以得到发动机每一进气冲程的进气量数据。再按照前面的喷油量计算公式,带入相应的入值,就可以得到所需要的燃油质量。具体计算方法如下。
首先,需要根据下面公式,计算发动机每一进气冲程的进气质量。
Am=MAF÷发动机转速/2÷T×4
其中:Am----每冲程进气质量;MAF----发动机每秒进气质量;T----60s。
根据上式计算如下:
1118r/min(发动机转速)÷2=559海分钟工作循环数)
559(每分钟工作循环数)÷60s=9.316(每秒工作循环数)
9.316海秒工作循环数)×4陈缸数)=37.26海秒进气冲程数)
5.32g/s(进气量)÷37.26(每秒进气冲程数)=0.143g(每个进气冲程进入的空气质量)
这样就可以得到发动机每一个进气冲程进入的空气质量,然后,根据喷油量计算公式,按照目前发动机管理系统围绕理论空燃比的控制方式,代入空燃比14.7,得到发动机每一进气冲程所需要的燃油质量。
0143g(每个进气啊涅进入的空气质量) ÷14.7(空燃比)=0.0097g(每个进气冲程的燃油质量)
这样,当我们知道该形式发动机的喷油器特性值后,就可以计算出相应的喷油时间了。
0.0097g(每个进气冲程的燃油质量)÷0.00345g/ms(喷油量)=2.81 ms(喷油时间)
其中,喷油器特性值是通过厂家提供的发动机喷油器试验数据
推算出来的,其计算方法如下。
根据厂家提供的对2AZ-FE发动机喷油器的测试数据是:喷油器15s喷油量为70~73cm3,取其平均值为4.76mL/s, 93号汽油密度0.725g/m L,得到单位喷油时间为0.00345g/ms(或3.45mg/ms)。
相关参考公式及参数如下。汽油容积计算公式为:v M/p。因季节气候不同,汽油的密度会有略微变化,平均如下:90号汽油的平均密度为0.728/m L ; 93号汽油的密度为0.725g/mL; 97号汽油的密度为0.737g/mL;-20号柴油的密度为0.83g/mL。
我们通过上述计算,可以简单地了解发动机进气量数据与喷油时间的基本关系,对我们维修中,正确了解其数据关联,有很大的帮助。
通过该数据的计算,还可以加强我们对发动机燃油控制系统燃油修正功能的了解。比如,当发动机出现喷油器堵塞或燃油泵压力降低时,我们通过对进气量信号数据、喷油器数据之间出现的不相符的情况进行分析,再结合短期及长期燃油修正的数据,就可以做出进气量正常工喷油时间过长的结论,从而推测可能出现的喷油器堵塞或燃油泵压力低的故障。图5是一组喷油器堵塞时的发动机数据。
这是丰田普瑞维亚2AZ-FE发动机喷油器堵塞的数据,该车出现了加速迟缓、动力不足的故障。通过对其数据流的读取,我们得到如表1所示的数据。
对于有经验的技术人员来说,很容易看出数据中喷油时间过长的问题,但造成喷油时间过长的原因是什么呢?其与燃油修正值之间的关系又是什么呢?下面我们通过计算进行分析。首先,我们计算出发动机每一进气冲程的空气量为0.1412g。
892r/min(发动机转速)÷2=446侮分钟工作循环数)
446(每分钟工作循环数)÷60s=7.433海秒工作循环数)
7.433海秒工作循环数)×4(汽缸数)=29.73海秒进气冲程数)
4.208/s(进气量)÷29.73(每秒进气冲程数)=0.14128(每个进气冲程进入的空气质量)
然后,按照空燃比为14.7进行燃油量计算,得到每冲程需要0.00961g的燃油量。
0.1412g(每个进气冲程进入的空气质量)÷14.7(空燃比)= 0.00961 g海个进气冲程的燃油质量)
再将该发动机喷油器特性值代入,得到2.78ms的喷油时间。
0.00968(每个进气冲程的燃油质量)÷0.003458/ms(喷油量)=2.78ms(喷油时间)
但是,我们大家从数据流中看到的实际喷油时间为3.9ms,这与根据当前进气量计算出的喷油时间相差较大,这中间的增大的喷油时间又是如何产生的呢?其原因是什么?我们看后续的计算就可以明白-7o
由于喷油器堵塞导致:
13.24%(长期修正系数)+20.27%(短期修正系数)=33.51%(燃油修正系数)
2.78 ms(喷油时间)×(1+33.51%)=3.71ms(喷油时间)
3.71 ms为喷油器通电时间。电脑按照进气量计算控制的喷油时间来喷油时,由于喷油器堵塞,导致单位时间内的实际喷油量减少,混合汽偏稀,尾气中的氧原子含量较高。因此,发动机电脑根据氧传感器的信号,确定增加燃油修正量,这使短期燃油修正系数及长期燃油修正系数均呈现正值,所以,我们大家就知道为什么发动机数据流中的实际喷油时间要大于计算出的喷油时间了。