四、电子控制系统对喷油电磁阀的控制
空气供给系统是主动系统和感知系统,而燃油供给系统是被动系统和执行系统。电子控制系统实现对喷油电磁阀和燃油泵电机的控制作用。在这里需要说明一下,喷油执行元件既属于电子控制系统,又属于燃油供给系统。对电子控制系统来说是喷油电磁阀,对燃油供给系统来说是喷油器。对于不同系统,喷油执行元件的称谓是不同的。下面先讲讲电子控制系统对喷油电磁阀的控制,喷油电磁阀需要哪些控制呢?
1.需要喷油指令信号。喷油电磁阀收到喷油指令,才能输出喷油电磁阀脉冲信号。那么,哪个输入信号可以做喷油指令信号呢?我们知道,发动机工作才喷油,不工作就不喷油。那什么信号才能表明发动机工作呢?只有曲柄连杆机构旋转才能说明发动机工作。所以,曲轴转速信号就是喷油指令信号。收到曲轴转速信号,必喷油(即输出喷油电磁阀脉冲信号);曲轴转速信号切断,必不喷油(即不输出喷油电磁阀脉冲信号)。曲轴转速信号是一个频域信号,数学领域已经证明,频域信号可以变换为时域信号,也就是时间类信号。曲轴转速信号是以自变量为横坐标轴的时间信号,如果我们把发动机当成生命体,发动机工作就意味着有生命,生命的过程就是以自变量为横坐标轴的时间信号,简单地说,喷油指令信号就是时间信号,即曲轴转速信号。
2.需要确定喷油时刻信号。收到喷油时刻信号,喷油电磁阀才会产生喷油脉冲信号。那么,哪个输入信号可以做喷油时刻信号呢?根据发动机构造和原理可知,活塞的位置决定喷油时刻。而活塞的位置是用活塞上止点和曲轴转角表示的,即曲轴相位角表示的,曲轴相位角就是曲轴位置。那么,必须输入活塞上止点信号和曲轴转角信号,而曲轴转角信号应该是1°曲轴转角信号,这样控制精度才能达到设计要求。喷油时刻信号就是1°曲轴转角信号和上止点信号,即曲轴位置信号。由于曲轴位置信号是频域信号,所以根据数学原理,其可以转换为时域信号,即曲轴位置信号就是以时间自变量为横坐标轴,轴上某点的时刻信号。简单地说,曲轴位置信号就是喷油时刻信号。
3.需要确定喷油时序信号。由于发动机采用多缸工作,每个缸必须按时序进行工作,喷油时序可以是同时喷油、分组喷油,也可以按顺序喷油。哪个输入信号可以做喷油时序信号呢?由发动机构造和工作原理可知,配气机构凸轮轴的凸轮位置可以确定各缸的工作时序,所以,凸轮轴位置信号就是喷油时序信号。凸轮轴位置信号是频域信号,可以转换为时域信号。简单地说,凸轮轴位置信号就是喷油时序信号。
由于时间类信号可以复制或删除。当发动机启动时,时刻信号和时序信号就可以复制在时间信号上,即曲轴位置信号和凸轮轴位置信号可以复制在曲轴转速信号上。即使在工作时,曲轴位置信号或凸轮轴位置信号丢失,也并不影响发动机工作(当然发动机运行工作模式会依据设计员策略而有所不同),但发动机熄火后,复制的信号就会被删除,当再次启动发动机时,就会因缺失曲轴位置信号或凸轮轴位置信号,而造成启动困难或按设计员策略进行的后备工作模式运转。
这里需要提醒大家的是,传感器和信号不是一个概念,一个传感器可以输出一个信号或几个信号。传感器输出的信号就是源信号,电控单元需要控制的是源信号或由源信号运算产生的本信号。控制喷油电磁阀的本信号是曲轴转速信号、曲轴转角1°信号、活塞上止点信号、第一缸识别信号(一般采用第一个缸,当然,也可以采用任何一个缸做识别信号)。而它们的源信号是曲轴转速信号、曲轴位置信号、凸轮轴位置信号。由于不同车系、车型、车款采用的传感器个数不同,其原理和安装位置也不同,这就造成了传感器的称谓不同。每个传感器产生的源信号有所不同,但最终都必须通过算法产生控制需要的本信号,即必须产生曲轴转速信号、曲轴转角1°信号、活塞上止点信号、第一缸识别信号。
4.需要确定喷油量的信号。由燃油供给系统结构原理可知,只要控制喷油电磁阀脉冲时间就可以控制喷射的燃油量(对于采用压力传感器的燃油供给系统,控制会更精确),燃油供给系统保证喷射的燃油量只取决于喷油电磁阀脉冲(宽度)时间,即喷油时间信号。也就是说,需要确定喷油时间信号。那么,怎么确定喷油时间信号呢?我们知道,发动机燃油与空气混合形成一定空燃比才能进行燃烧,对于特定的工况,空燃比是确定的(基本空燃比、功率空燃比或经济空燃比)。然而,由于制造精度的误差和使用性能下降产生的偏差,必然需要进行信号反馈。那么,空气供给系统的四个信号,即空气流量计(或真空压力传感器)、节气门位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器和排气系统的氧传感器就是确定喷油时间的信号。空气流量计确定基本喷油时间信号(即燃油基本量),节气门位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器确定修正喷油时间信号(即燃油修正量),氧传感器确定调节喷油时间信号(即燃油调节量)和学习记忆值信号。