4.喷油器喷油量(脉冲宽度)控制
喷油量的控制即喷油持续时间的控制。微机根据传感器测得的进气量、转速、冷却液温度、进气温度、节气门开度等运行参数,按照设定的程序计算出每次燃烧所需要的燃料质量,确定喷油器最佳喷油持续时间,从而达到控制喷油量的目的。喷油持续时间越长,喷油量也越大。
如前所述,发动机在不同的工况下,对可燃混合气的要求即空燃比不同。微机根据传感器测得的工况,按不同的方式控制喷油量。喷油量的控制方式可以分为同步喷射控制和异步喷射控制。在同步喷射中又分为起动控制、运转控制、断油控制等几种;在异步喷射中又分为起动控制、加速控制、急加速控制。
(1)起动喷油控制。在发动机起动时,由于转速低,转速波动大,空气流量计测得的信号有较大的误差。因此,在发动机起动时,微机根据起动开关和转速传感器的信号,判定发动机是否处于起动工况。当起动开关接通,发动机转速低于300r/min时,微机判定发动机为起动工况,ECU根据当时的冷却液温度,由ROM内存储的水温一时间图查出相应的喷油时间,然后进行气温度和蓄电池电压的修正,得到起动时的喷油持续时间。
不同车型的发动机,在冷起动时增大喷油量的方法也不相同。一般采用以下方法:
①通过冷起动喷油器获得喷油增量。采用此种控制方式是在冷车起动时,除了通过微机延长各缸喷油器的开启持续时间增大喷油量以外,在进气总管内设置一个冷起动喷油器,喷入冷起动时所需的附加燃油。
冷起动喷油器的电磁线圈通电与否,由冷起动温度时间开关控制。冷起动温度时间开关安装在缸体水套上,外形与水温传感器相似,发动机冷车起动时,由于发动机水温低,温度时间开关常闭触点闭合,冷起动喷油器电磁线圈通电,针阀开启,燃油喷入进气管与空气混合后,经进气支管和各缸喷油器喷入的燃油一起进入气缸。
冷起动喷油器的工作时间长短由温度时间开关控制。发动机起动后,由于电热丝通电加热双金属片,使之受热弯曲变形,触点打开,切断冷起动喷油器的电路,使冷起动喷油器停止喷油。
冷起动喷油器的喷油时间取决于温度时间开关触点闭合的时间,触点闭合时间由发动机的温度决定。温度越低,冷起动喷油器的喷油持续时间越长。一般情况下,发动机水温为-20℃时,冷起动喷油器的喷油持续时间为8s;发动机水温为10℃时,冷起动喷油器的喷油持续时间为2s;发动机水温超过50℃时,温度时间开关保持断开状态,冷起动喷油器停止油。
②微机控制喷油器直接获得喷油增量。采用此种控制方式是在冷车起动时,微机通过延长各缸喷油器的开启持续时间或增加喷油次数来增大喷油量。所增加的喷油量由微机根据发动机冷却液温度、进气温度来决定。温度越低,喷油量越大。
为了防止火花塞“淹死”可以采用多次喷油的方法。即在同步喷油的基础上采用异步喷射的方法。例如尼桑VG20E发动机在起动时即采用各缸同时喷油的方法来增加喷油量。
(2)起动后的喷油控制。发动机起动后,自动转入正常运转程序。在发动机运转期间,各传感器适时检测发动机的转速、进气量、进气温度、冷却液温度、节气门位置(即工况)以及排气中氧的含量等信号,通过接口电路输入微机。为了提高控制精度,简化微机的计算程序,通常把喷油量分成基本喷油量和修正喷油量两部分,先分别计算结果,然后将两部分结果叠加在一起,得到最佳喷油量并转化为控制喷油器开启时间的控制信号,控制喷油器工作。此过程是在很短的时间内完成的,在发动机运转期间周而复始地进行着。
①基本喷油量。基本喷油量是根据发动机的每个工作循环的进气量,按理论空燃比计算出的喷油量。在实际运转中,进气量受充气效率和废气再循环率的影响,因此,需用发动转速进行修正。采用不同形式的空气流量计时计算公式也不相同,但是可以用下面的公式加以说明。
基本喷油量=比例常数X进气量/发动机转速
从上式可以看出,空气流量计和发动机转速传感器是发动机电控中很重要的两个传感器。尤其是空气流量计,其精确程度将直接影响喷油量的计算精度,将影响发动机的动力性和油耗。
②修正喷油量。修正喷油量是根据进气温度、冷却液温度、蓄电池电压、节气门开度等运转条件,对基本喷油量进行修正,使发动机在不同的工况下获得最佳空燃比的可燃混合气。修正量的大小用修正系数表示:
修正系数=修正后的喷油量/基本喷油量
起动加浓指的是发动机起动后数十秒内,由于发动机机体温度较低使得汽油气化不良,即使把空燃比为14. 7的燃油量供给发动机,也会使可燃混合气变稀,会发生发动机怠速不稳、振动、甚至熄火等现象。因此,为了改善起动性能,需要根据发动机冷却液温度对喷油量进行修正。发动机温度越低,需要的燃油增量越大。
发动机完成爆发后,每隔一段时间或每隔一定的转数,ECU对修正系数进行衰减。
暖车加浓指的是发动机进入暖机阶段时,为了补充发动机冷态时期燃油供给的不足,需在进行起动后燃油增量修正的同时,进行暖机燃油修正。所不同的是,暖车修正时间较长,修正过程持续到冷却液温度达到80℃为止。其修正系数随冷却液温度的上升而逐渐衰减。
高温加浓指的是发动机在高温下起动应进行喷油量的修正。所谓高温下起动,即在发动机高速行驶后发动机熄火10~30min后再起动。
一般在汽车高速行驶时,由于行驶中风力的作用,汽油温度不会太高(50℃),但如果此时发动机熄火,发动机将会成为热源,会使汽油温度达到80~100℃。使喷油器内的汽油变成油蒸气,将造成混合气变稀。因此,当冷却液温度达到设定值时(如100℃)或燃油温度传感器检测的燃油温度为80℃时,需进行喷油量的修正。
进气温度修正指的是进气温度不同,空气质量也会有变化。为了精确控制空燃比,ECU以20℃作为标准温度,根据进气温度传感器检测的进气温度对喷油量进行修正。
蓄电池电压修正指的是如前所述,由喷油器特性可知,喷油器的喷油量随蓄电池电压的高低而变化。即电压下降时,喷油量也会下降。因此,微机在蓄电池电压变化时,自动对喷油器的喷油量进行修正。蓄电池电压修正通常以14V电压为基准,低于14V时,增加喷油时间。
加速修正指的是发动机根据节气门位置传感器的变化速率判断发动机是否处于加速工况当发动机处于加速工况时,修正量的大小取决于加速时的发动机冷却液温度:温度越低,修正量越大,持续时间越长。
当发动机节气门变化速率表明发动机处于急加速工况时,为了提高发动机的加速响应性,在同步喷射基础上再加上异步喷射。它是在急加速时的特殊工况下,所实行的临时性燃油增量喷射,与曲轴运动无关。增量的大小只与节气门开度变化量有关。
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