電噴發(fā)動機燃油泵電路與噴油器電路控制

電噴（電控燃油噴射EFI）發(fā)動機的形式較多，若按進氣檢測方式來分，主要分為兩大類。一種是進氣歧管壓力檢測式噴射裝置，也稱為D型噴射系統。它是由安裝在進氣歧管內的進氣壓力傳感器完成對進氣壓力的檢測，是一種速度密度的檢測方式。另一種是進氣流量檢測式噴射裝置，也稱為L型噴射系統。它是由安裝在進氣歧管前端的進氣流量傳感器（有葉片式、卡門旋渦式、熱線式及熱膜式）完成對進氣流量的檢測，是一種質量流量檢測方式。D型噴射系統與L型噴射系統的燃油泵的控制原理是不一樣的。    1燃油泵的控制
    燃油泵的工作有2種控制方式。一是工作時的控制。為了保證車輛的安全，只有在發(fā)動機運轉送來相應的信號舊寸，燃油泵才工作。二是轉速的控制。在發(fā)動機高速和低速運轉時，燃油泵也相應的有高速和低速運轉2種工作方式。
    1.1燃油泵工作時的控制原理
    a. D型燃油噴射系統燃油泵工作的控制原理（圖1）閉合點火開關，發(fā)動機起動時，主繼電器線圈得電后，其觸點閉合，接通燃油泵繼電器電源。隨后燃油泵繼電器內主線圈L1得電，其觸點也閉合，這時燃油泵開始工作。發(fā)動機工作后，分電器內的轉速傳感器送出轉速信號Ne到發(fā)動機電子控制器（ECU），使其內部的三極管導通。這時燃油泵繼電器內的線圈L2 經三極管到搭鐵構成電流回路。線圈L2產生磁力將保持燃油泵繼電器的觸點可靠閉合。當發(fā)動機熄火時，分電器送來的轉速信號Ne消失，ECU內的三極管截止，線圈L2失電，燃油泵繼電器的觸點斷開，燃油泵停止工作。這種控制燃油泵工作的特點是只有在發(fā)動機運轉、分電器送來發(fā)動機的轉速信號到ECU時，燃油泵才工作。
    


    b. L型燃油噴射系統燃油泵工作的控制原理（圖2）閉合點火開關，起動發(fā)動機時，主繼電器的線圈得電，其觸點閉合，接通燃油泵繼電器工作的電源。隨后燃油泵繼電器的主線圈L1得電，其觸點也閉合，這時燃油泵開始工作。發(fā)動機起動后，流量傳感器在進氣（空氣）氣流的驅動下，其葉片轉動，使觸點K閉合，接通燃油泵繼電器線圈L2的電路，L2產生的磁力將使燃油泵繼電器的觸點可靠地閉合。發(fā)動機停止工作時，由于進氣（空氣）氣流的消失，進氣流量傳感器內的觸點K斷開，線圈L2失電，使燃油泵繼電器的觸點也斷開，燃油泵停止工作。這種控制燃油泵工作的特點是只有在發(fā)動機運轉時，流量傳感器的觸點K在進氣的作用下閉合后，燃油泵須接通電路才得以工作。因此，觸點K也稱為燃油泵開關。
    


    1.2燃油泵轉速的控制
    為了適應發(fā)動機在高速大負荷和低速小負荷時對供油量不同的需要，減少燃油泵不必要的機械磨損，電噴發(fā)動機均設有燃油泵轉速控制電路。其主要控制方式有以下2種。
    a.電阻降壓式圖3是燃油泵轉速電阻降壓式控制電路，它增加了一個燃油泵轉速控制繼電器和一個降壓電阻。
    


    其工作原理是：閉合點火開關，發(fā)動機運轉后，燃油泵開關K閉合，燃油泵開始供油。在發(fā)動機低轉速小負荷工況時，電子控制器ECU根據檢測到的發(fā)動機工況，使其內部的三極管導通，接通燃油泵轉速控制繼電器線圈電路。繼電器的觸點K2閉合，將降壓電阻接入燃油泵電路中，使燃油泵低速運轉，減少泵油量。在發(fā)動機高轉速、大負荷工作的情況下，ECU檢測到發(fā)動機工況后，使其內部的三極管截止，切斷燃油泵轉速控制繼電器線圈的電路。燃油泵轉速控制繼電器的觸點K2斷開、K1閉合，短接降壓電阻，使燃油泵高速運轉，增加泵油量。
    b.專用燃油泵電子控制器（ECU）的控制方式圖4是專用燃油泵ECU控制燃油泵轉速的控制電路。
    


    其工作原理是：燃油泵ECU控制方式受命于發(fā)動機ECU的指令，然后再控制燃油泵的轉速。在發(fā)動機低轉速小負荷的工況下，發(fā)動機ECU的FPC端向燃油泵ECU的FPC端送人一個低電平信號 ,使然油泵ECU的FPC端輸出一個較低的電壓（9V左右）給燃油泵，燃油泵低速運轉，減小泵油量。當發(fā)動機處于高轉速大負荷的工況下，發(fā)動機ECU的FPC端向燃油泵ECU的FPC端送人一個較高的電平信號，使燃油泵高速運轉增加泵油量。當發(fā)動機處于最低轉速（120 r/min ）時，發(fā)動機ECU判斷為要熄火停機狀態(tài)，令燃油泵ECU停止燃油泵的工作。
    2噴油器的控制電路
    電噴發(fā)動機噴油器何時噴油，以及噴油量的大小是由發(fā)動機ECU根據各傳感器送來的信號，以及信號的大小來進行控制的，見圖5。
    


    電噴發(fā)動機的噴油控制主要有冷起動時，的噴油控制，工作時的噴油方式，噴油器的驅動方式。
    2.1 冷起動時的噴油控制
    由于發(fā)動機在冷起動時，燃料霧化性能差，必須要加濃混合氣，因此要加大噴油量。冷起動噴油控制電路主要有以下2種。
    a.由冷起動定時開關控制的冷起動噴油電路的工作原理（圖6）閉合點火開關，發(fā)動機冷起動時，冷起動噴油器的線圈經冷起動定時開關的觸點（冷態(tài)時閉合）得電，開始噴油。同時冷起動定時開關的加熱線圈也得電，開始加熱其上的熱敏雙金屬片。熱敏雙金屬片經過一段時間加熱后變形，使觸點斷開，切斷冷起動噴油器的電路，使其停止工作。冷起動噴油器的噴油時間取決于冷起動定時開關觸點的閉合時間，觸點閉合時間長，噴油時間長，反之亦反。冷起動定時開關的外形及工作原理類似于常規(guī)車輛上的水溫傳感器，它直接感受發(fā)動機水溫的高低。發(fā)動機起動后，水溫上升，冷起動定時開關中的熱敏雙金屬片在加熱線圈電流的熱效應和外界溫度（水溫）的共同作用下，其變形更快，使觸點提前斷開，冷起動噴油器提前停止工作。當發(fā)動機水溫上升達到冷起動定時開關的設定值時，觸點將呈常開狀態(tài)，冷起動噴油器完全停止噴油。此種冷起噴油電路不受發(fā)動機ECU的控制，是一種完全獨立的裝置。
    


    b.由發(fā)動機ECU控制的冷起動噴油電路的工作原理（圖7）閉合點火開關，主繼電器線圈得電，其觸點閉合，接通發(fā)動機ECU的電源。同時冷起動噴油器的線圈經冷起動定時開關得電開始噴油。在發(fā)動機溫度很低時，由發(fā)動機ECU和冷起動定時開關共同控制冷起動噴油器的噴油。當發(fā)動機的水溫上升到一定時，冷起動噴油器不受冷起動定時開關的控制，而由發(fā)動機ECU控制。當發(fā)動機的水溫達到暖機狀態(tài)時，發(fā)動機ECU根據水溫傳感器送來的信號，指令冷起動噴油器停止噴油。
    


    2.2噴油器的噴射方式
    按噴油器安裝的位置和噴油器的數量來分，有安裝在進氣總管采用1只（或2只）噴油器的單點噴射（SPI）方式。這種噴射方式混合氣是在進氣管內形成（類似于傳統的化油器的工作方式），因此，它存在著各氣缸的混合氣分配不均勻，發(fā)動機的動力性和經濟性差，以及發(fā)動機廢氣中的CO、HC、NOx含量高。但它結構簡單，控制容易（不需要判缸信號），故仍有應用。
    現代多數電噴發(fā)動機采用多點噴射（MPI）方式，它是在每一個氣缸的進氣歧管處安裝一只噴油器。因此，各缸的混合氣分配較均勻，發(fā)動機的動力性和經濟性得以提高，故應用較廣。這種多點噴射方式中又分為同步噴射和異步噴射兩種。同步噴射是與發(fā)動機曲軸的轉角同步，即在曲軸的定位角時刻噴油。而異步噴射與發(fā)動機的曲軸轉角無關。
    在多點噴射的同步噴射方式中按噴油時序的不同，又可分為同時噴射、分組噴射和順序噴射3種。
    a.同時噴射圖8是一個4缸發(fā)動機同時噴射的控制電路。
    


    這種同時噴射的特點是：各缸的噴油器并聯連接，由曲軸位置傳感器送來基準噴油信號，發(fā)動機ECU中的三極管導通時，各缸的噴油器同時噴油，三極管截止時噴油器同時停止噴油。四行程發(fā)動機曲軸每旋轉一周（360°），各缸同時噴油一次，發(fā)動機一個工作循環(huán)內（720°）噴油兩次。這種早期應用的同時噴射的缺點是各缸的噴油時刻不是很準確，因此，各缸的混合氣形成也不是很均勻，因而影響發(fā)動機的動力性和經濟性。但它的優(yōu)點是電路簡單，不需要判缸信號，幾故仍有應用。
    b.分組噴射圖9是一個4缸發(fā)動機分組噴射的控制電路。
    


    這種分組噴射的特點是：對于4缸發(fā)動機來說，把氣缸分為兩組，每一組的噴油器并聯工作。發(fā)動機每旋轉兩周一個工作循環(huán)內（720°）， ECU中的三極管各導通一次，使兩組噴射器各噴油一次。即發(fā)動機每轉一周，有一組噴油器噴油一次。這種分組噴射比同時噴射在噴油準時和各缸的燃料分配等性能上有所提高。
    c.順序噴射圖10是一個4缸發(fā)動機順序噴射的控制電路。
    


    這種順序噴射的特點是：發(fā)動機ECU分別控制各缸的噴油器工作，并按各缸的點火順序來進行噴油。四行程發(fā)動機工作循環(huán)中有2個活塞同時到達上止點的位置，噴油應在排氣行程氣缸活塞的上止點前進行。因此，噴油前首先要解決噴油缸序和噴油正時的2個問題。發(fā)動機ECU根據曲軸位置傳感器送來的發(fā)動機曲軸位置信號，通過計算．知道有2個氣缸的活塞己運行到上止點位置，但它不清楚是處于壓縮行程氣缸的活塞，還是處于排氣行程氣缸的活塞。即噴油的正時信號有了，但還缺少一個判缸（噴油缸序）信號。判缸信號是由安裝在分電器內的同步信號傳感器產生的。它送人發(fā)動機ECU后，由ECU通過計、算就可分辨出同時到達上止點位置的2個氣缸中的哪一個缸的活塞是處于排氣行程。這時發(fā)動機ECU再結合曲軸位置傳感器送人的噴油正時信號，發(fā)出正確的噴油指令。
    這種多點噴射中的順序噴射比同時噴射和分組噴射效果都好。各缸的燃料分配均勻，噴油時間準確，能提高發(fā)動機的動力性和經濟性，同時還能減少發(fā)動機的排污。缺點是它的控制電路較為復雜，需要判缸和正時2個信號，兩者缺一發(fā)動機將不可起動。目前順序噴射在電噴發(fā)動機中得到了廣泛的應用。
    為了適應現代發(fā)動機工作的需要和適應環(huán)保的需要，電噴發(fā)動機中采用一種更新的缸內噴射方式。它是在每一個氣缸的缸蓋上安裝一個噴油器，也稱作直噴方式（DI）。工作原理與上述多點噴射方式相似，它是電噴發(fā)動機的發(fā)展趨勢。  
    2.3噴油器的驅動控制電路
    噴油器有高阻和低阻（線圈電阻）之分，所以，其驅動控制電路也有電流和電壓驅動2種形式。電流驅動型電路只能用于低阻型（0.5～3Ω）的噴油器。電壓驅動型電路既適用于高阻型（12～17Ω）的噴油器，又適用于串有附加電阻的低阻型噴油器。
    a．電壓驅動型控制電路（圖11）噴油器工作時由于自身線圈存在著自感，造成電流上升慢實際噴油時要滯后一段時間。為了解決此問題，應盡量減少噴油器線圈的匝數，以減小自感。但是，為了防止過大的電流燒壞噴油器的線圈，因此，必須采用串接附加電阻的方法進行解決。電壓驅動型電路簡單，適用于高阻型噴油器，也適用于串有附加電阻的低阻型噴油器。主要缺點是動態(tài)范圍小，小流量噴油效果差，噴油器的線圈容易發(fā)熱，從而影響壽命。
    


    b.電流驅動型控制電路（圖12）為了改善電壓驅動型電路的不足，采用一種低內阻的（0.5～3Ω）噴油器。工作時，發(fā)動機ECU中的電流檢測控制電路時刻監(jiān)視著噴油器線圈中的電流大小。當流經噴油器線圈中的電流過大時，發(fā)動機ECU中的電流檢測電阻上的電壓降也大，電流檢測控制電路自動減小電流值，以免噴油器的線圈燒壞，反之亦反。電流驅動型電路由于取消了附加電阻，噴油器的線圈直接電源，因此，電流上升率快，無效噴油時間短。但它的缺點是控制電路復雜，應用電路不如電壓驅動型靈活，即只能用于低阻型（0.5～3Ω）的噴油器。