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电控燃油喷射系统
一、电控燃油喷射系统〔EFI〕的产生
传统的化油器不能满足现代汽车对发动机高经济性、低污染的要求。人们开始研究怎样同时解决汽车排气净化和节油的两大问题。
从60年代初开始,人们首先对点火系统进行改造,采用无触点电子点火装置。它克服了传统的触点式点火装置的缺陷,提高了点火能量,在节油和排气净化方面都有较大改善。但是,由于分电器中的运动部件会产生磨损,一旦驱动部件松旷就会影响点火正时,失去无触点电子点火的优点。而且由于仍采用机械式点火提前装置,不能实现点火特性的多维调节。
今天,发动机应该控制的工程有:点火时刻、空燃比、排气再循环〔EGR〕和怠速速度等。目的在于获得高功率、大扭矩、低油耗、清净的排气以及行驶稳定性。
电子控制是使上述工程得到最正确调节的最好方法,从60年代后半期开始,随着半导体技术的高速开展,尤其是微型计算机的出现导致电控燃油喷射系统的产生,使汽车发动机进入一个电于控制的新时代。
1967年,德国Bosch公司研制成D型电子控制汽油喷射系统,随后又开发了L型电子控制喷射系统,后来这些技术被不断改进、完善。到1979年,发动机电子控制技术己到达相当高的程度。
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电控燃油喷射系统〔Electronicfuelinjection简称EFI〕就是用计算机控制燃油供应量的装置。
电控燃油喷射系统中的计算机综合各种不同传感器送来的信息作出判断,控制喷油器以一定的压力,正确迅速地把燃油喷射到发动机进气歧管里,与吸入的空气混合后,进入发动机气缸,配合电于控制点火在最正确时刻点燃可燃混合气。
二、电控燃油喷射系统的优点
电控燃油喷射系统与传统的化油器装置相比具有以下优点:
1、发动机且起动时间短。通常设有冷起动喷油器,故可改善低温起动性能,起动发动机的时间只是传统化油器的50%。
力性强。采用EFI后,发动机的进气可不必预热,可以吸入密度较大的冷空气,同时进气歧管阻力减小,所以充气系数提高。热效率和充气系数的提高,使发动机的输出功率提高,其功率可增人5%~10%,扭力可增大7%。
速性能好。由于汽油是直接喷射到发动机进气阀处,混合气经过的路程短,因此反响灵敏,减少滞后现象,加速性能得到改善。进行油门全开的加速试验,车速由0~100km/h比传统化油器缩短7%的时间。
4、耗油量低,经济性好。EFI系统最突出的优势是能实现空燃比的高精度控制。因为汽油是在一定的压力下喷出的,燃油雾化质量好,且喷油量是精确地控制的,混合气的空燃比为最正确值且各缸分配较均匀,下坡时又可以完全不喷油,发动机只对空气进行压缩,所以可以降低燃油消耗量。装用EFI后比传统化油器省油5~15%。
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5、减少排气污染。因为EFI装置可以分别控制汽油量与空气量,控制精度很高,能始终保持所需的最正确空燃比。该装置与三元催化剂配合使用时可以使废气中的CO、HC、NOx控制在最低范围。而且,当发动机减速到一定值〔约120r/min〕,会自动切断燃油供应,可以完全排除传统化油器减速时所无法去除的HC气体。
整个装置体积小,而且不需要机械驱动,安装灵活方便。
电子控制燃油喷射装置的最大特点是,既可获得最人功率,又可最大限度地节油和净化排气,是节约能源,降低排污的有效措施之一。
三、电控燃油喷射系统的根本原理、类型及组成
1电控燃油喷射系统的原理
电控燃油喷射系统采用各种发动机的负荷、转速、加速、减速、吸人士气流量和温度、冷却水的温度等变化情况转换成电信号,然后把这些电信号输入到计算机控制系统〔电子控制器〕里,电子控制器〔ECU〕根据这些信号与储存的信号进行精确计算后输出一个控制信号去控制喷油器阀的开启时间和持续时间,从而供应发动机气缸最正确油量。
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2电控燃油喷射系统的类型
电控燃油喷射系统按不同的方法可分为不同的类型。
按检测进气量的方式分类:
压力型〔也称D型〕---以进气管压力为主要控制参数。采用的是速度密度控制法。这是一种间接测量空气量的方式,它在节气门后面装有压力传感器,以测量进气管内的压力,因该处的压力〔真空度〕随节气门开度而变化,它反映了发动机负荷的大小,故可作为电子控制系统确定喷油量的主控信息。电于控制器〔ECU〕根据进气管压力和发动机转速推算每一工作循环吸入发动机的空气量,再根据推算的空气量计算燃油量。但由于空气流量与该处压力不是线性关系,且进行排气再循环时管内压力要发生变化,所以不容易精确检测吸人的空气量,故这种方式控制精度不高,现己少用。
2〕流量型〔也称L型〕----以空气流量为主要控制参数。采用的是质量流量控制法。
流量型控制系统是在发动机进气管处安装空气流量计,它是一种直接检测法,即利用空气流量传感器直接测定进入发动机的空气量,ECU那么根据进气量信息确定其喷油量,从而可得到较准确的空燃比,由于流量型控制精度高,现已广泛采用。
2、按喷油器的数量分类:
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单点喷射〔SPI〕SinglePointInjection
单点喷射是在节气门前方用一个喷油器集中喷射,为了将燃油喷入节气门与管壁之间的空间,使燃油雾化得更好,燃油应喷射成锥状。当然,化油器式发动机歧管所具有的各缸燃油分配不均、动态特性差等缺点,在单点喷射系统中也同样存在。但单点喷射结构简单,控制较容易,故现在仍有应用。
多点喷射〔MPI〕MultiPointInjection
多点喷射也称气门口喷射系统,即在每个进气门前方都设一个喷油器,因此,使燃油有更好的分配,而且与进气歧管的结构无关,防止了壁湿影响,这样,不管发动机在热态或冷态下工作,其过渡特性都是最正确的。同时,由于进气歧管中只有空气,故可设计得使发动机到达最大的充气量,这将进一步提高发动机的扭矩和工作性。
按喷射时序的不同,MPI又可细分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射3种。同时喷射方式是所有喷油器同时喷油;而为了使整套设备的结构简单而喷油准确,常将发动机的气缸分为两组,供应每组气缸的喷油器都是同时翻开,给各缸的进气歧管同时喷油,两组喷油器交替工作,此即分组喷射;顺序喷射方式那么使喷油器能按各缸的点火顺序进行喷油,每循环喷一次。该种方式较前两种应用效果更好。
控制系统有无反响分类
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开环系统-----又称硬性控制
指施控系统将可控输入转化为信号后作用于受控系统,受控系统的输出结果不再被送回输入端并形成再控制的直链控制方式,即不带有反响控制装置的喷射系统为开环系统。
闭环系统-----又称反响控制
带有反响控制装置〔通常是用氧传感器〕的喷射系统为闭环系统。它与开环控制的区别在于增加了反响环节。把受控系统的状态或执行结果返送给施控系统,以影响信号的改变,用以调整未来的动作。
为了获得高的经济性和小的排污量,目前有的使用三元催化装置,同时处理发动机废气中的CO、HC和NOx3种有害气体,降低排污量,而三元催化剂的净化能力与混合气的空燃比有关,在理论空燃比附近,3种有害气体才能同时净化。在前述一般电于控制喷射装置中增添一个氧传感器安置在排气管内,输出一个氧含量信号,反响给ECU,随时修上喷入发动机的燃油量,维持混合气的平均值在理论空燃比附近。
3电控燃油喷射系统的组成
电控燃油喷射系统主要由燃油供应系统〔油路〕、空气供应系统〔气路〕和控制系统〔电路。包括各种传感器、电子控制器和执行器〕等三人局部组成。
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