Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM

背景知識

燃油噴射系統(tǒng)是指在一定的壓力下，利用噴油器將一定數量的燃料直接噴入氣缸或進氣道內的燃油供給裝置。根據噴射燃料種類的不同，可以分為汽油噴射系統(tǒng)、柴油噴射系統(tǒng)、氣體燃料噴射系統(tǒng)等。而根據其控制方式的不同，可分為機械控制式、電子控制式以及機電混合控制式。

背景知識發(fā)動機在不同工況下運轉，對混合氣濃度的要求也不同。特別是在一些特殊工況下（如起動、急加速、急減速等），對混合氣濃度有特殊的要求。ECU要根據有關傳感器測得的運轉工況，按不同的方式控制噴油量。噴油量的控制方式可分為起動控制、運轉控制、斷油控制和反饋控制。1、起動噴油控制2、運轉控制3、反饋控制

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背景知識1、起動噴油控制

起動時，發(fā)動機由起動馬達帶動運轉。由于轉速很低，轉速的波動也很大，因此這時空氣流量傳感器所測得的進氣量信號有很大的誤差?；谶@個原因，在發(fā)動機起動時，ECU不以空氣流量傳感器的信號作為噴油量的計算依據，而是按預先給定的起動程序來進行噴油控制。ECU根據起動開關及轉速傳感器的信號，判定發(fā)動機是否處于起動狀態(tài)，以決定是否按起動程序控制噴油。當起動開關接通，且發(fā)動機轉速低于300轉/分時，ECU判定發(fā)動機處于起動狀態(tài)，從而按起動程序控制噴油。在起動噴油控制程序中，ECU按發(fā)動機水溫、進氣溫度、起動轉速計算出一個固定的噴油量。這一噴油量能使發(fā)動機獲得順利起動所需的濃混合氣。冷車起動時，發(fā)動機溫度很低，噴入進氣道的燃油不易蒸發(fā)。為了能產生足夠的燃油蒸氣，形成足夠濃度的可燃混合氣，保證發(fā)動機在低溫下也能正常起動，必須進一步增大噴油量。由ECU控制，通過增加各缸噴油器的噴油持續(xù)時間或噴油次數來增加噴油量。所增加的噴油量及加濃持續(xù)時間完全由ECU根據進氣溫度傳感器和發(fā)動機水溫傳感器測得的溫度高低來決定。發(fā)動機水溫或進氣溫度愈低，噴油量就愈大，加濃的持續(xù)時間也就愈長。這種冷起動控制方式不設冷起動噴油器和冷起動溫度開關。

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背景知識2、運轉控制在發(fā)動機運轉中，ECU主要根據進氣量和發(fā)動機轉速來計算噴油量。此外，ECU還要參考節(jié)氣門開度、發(fā)動機水溫、進氣溫度、海拔高度及怠速工況、加速工況、全負荷工況等運轉參數來修正噴油量，以提高控制精度。由于ECU要考慮的運轉參數很多，為了簡化ECU的計算程序，通常將噴油量分成基本噴油量、修正量、增量三個部分，并分別計算出結果。然后再將三個部分疊加在一起，作為總噴油量來控制噴油器噴油。基本噴油量：基本噴油量是根據發(fā)動機每個工作循環(huán)的進氣量，按理論混合比（空燃比14.7）計算出的噴油量。修正量：修正量是根據進氣溫度、大氣壓力等實際運轉情況，對基本噴油量進行適當修正，使發(fā)動機在不同運轉條件下都能獲得最佳濃度的混合氣。修正量的內容為：進氣溫度修正、大氣壓力修正和蓄電池電壓修正（電壓變化時，自動對噴油脈沖寬度加以修正）。

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背景知識3、反饋控制汽油噴射系統(tǒng)進行反饋控制的傳感器是熱氧傳感器，使用熱氧傳感器的發(fā)動機必須使用無鉛汽油。反饋控制（閉環(huán)控制）是在排氣管上加裝熱氧傳感器，根據排氣中氧含量的變化，測定出進入發(fā)動機燃燒室混合氣的空燃比值，把它輸入ECU與設定的目標空燃比值進行比較，將誤差信號經放大器控制電磁噴油器噴油量，使空燃比保持在設定目標值附近。因此，閉環(huán)控制可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。但是，為了使三元催化裝置對排氣凈化處理達到最佳效果，閉環(huán)控制的汽油噴射系統(tǒng)只能運行在理論空燃比14.7附近很窄的范圍內。因此對特殊的運行工況，如啟動、暖機、怠速、加速、滿負荷等需加濃混合氣的工況，仍需采用開環(huán)控制，使電磁噴油器按預先設定的加濃混合氣配比工作，充分發(fā)揮發(fā)動機的動力性能，所以采用開環(huán)和閉環(huán)相結合的控制方式。

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Fuelinjectionsystemshavebeenusedonvehiclesformanyyears.Theearliestoneswerepurelymechanical.Astechnologyadvanced,electronicfuelinjectionsystemsbecamemorepopular.Earlymechanicalandelectronicfuelinjectionsystemsdidnotusefeedbackcontrols.Asemissionsbecamemoreofaconcern,feedbackcontrolswereadaptedtobothtypesoffuelinjectionsystems.譯文：燃油噴射系統(tǒng)已經在汽車上運用了許多年。最早期的噴射系統(tǒng)都是機械式的。隨著技術的進步，電子燃油噴射系統(tǒng)逐漸得到普及。早期機械式和電子式燃油噴射系統(tǒng)都沒有采用反饋控制。由于排放問題越來越得到重視，反饋控制在這兩種系統(tǒng)中都得到了應用。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM

Bothmechanicalandelectronicfuelinjectionsystemcanbefoundongasolineengines.Dieselenginesaremostcommonlyfoundwithmechanicaltypesystems,althoughthenewestgenerationoftheseengineshavebeenusingelectronicfuelinjection(EFI).譯文：汽油發(fā)動機使用機械式或電子式燃油噴射系統(tǒng)。柴油機通常使用機械式燃油噴射系統(tǒng)，但是最新一代的柴油發(fā)動機也已經在使用電子式燃油噴射系統(tǒng)了。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM1.BasicTheory

EFIusessolenoidvalvescalledinjectorstometerfueldelivery.Mostvehiclestodayuse1injectorpercylinder.Whenthesolenoidisenergized,fuelspraysoutintothevalveport.Fuelisdeliveredtotheinjectorbyahigh-pressureelectricpumpataround40psi.Fueldeliveryiscontrolledbytheinjectorswhicharecycledbythecomputer.譯文：電子式燃油噴射系統(tǒng)使用被稱作噴油器的電磁閥來控制噴油量。今天大多數汽車1個氣缸使用1個噴油器。電磁閥一上電，燃油就被噴射至電磁閥口。高壓電動燃油泵以大約40psi的壓力將燃油送到噴油器。噴油量是由噴油器控制的，而噴油器的開啟和關閉又是被計算機控制的。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEMThecomputerproducesasignaltoopentheinjectorsforacertainlengthoftimedependingonengineconditionsrelayedbysensors.Thelongerthattheinjectorisopen,themorefuelisinjected.Asengineloadandrpmareincreased,theinjectoropentimesareincreasedtomatchincreasingairflow.Thiscomputeroutputsignaliscalledtheinjectorpulsewidth.Thelongerthepulsewidth,themorefuelisinjected.譯文：計算機根據傳感器送來的工況信號，向噴油器發(fā)送開啟以及開啟持續(xù)時間的信號。噴油器打開時間越長，噴出的燃油越多。隨著發(fā)動機負載和轉速的增加，噴油器打開的時間也要增加來匹配進氣量的增加。計算機輸出信號被稱作噴油器脈沖寬度。脈沖寬度越大，噴出的燃油越多。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM2.EngineRequirements

Standsparkignited,4strokeenginesrequirethatthecorrectproportionoffuelbemixedwiththeincomingairforefficientoperation.Thisproportionisintherangeof13partsairto1partfuelforbestpower,15to1forbestemissionand17to1forbesteconomy.譯文：標準四沖程點火式發(fā)動機為了獲得高的效率，要求合適的空燃比。為了獲得最佳動力性，空燃比是13比1，為了獲得最佳排放，空燃比是15比1，為了獲得最佳經濟性，空燃比是17比1。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEMMostmodernenginesaimforaratioofaround14.7to1forthemajorityofcruisingandmediumpowerconditions.Thisisthechemicallycorrectratiowhichresultsinthelowestaverageemissionsandreasonablepower.Arichconditionischaracterizedbyanexcessoffuel,andaleanconditionischaracterizedbyanexcessofairorlackoffuel.譯文：大多數現代發(fā)動機在大多數巡航工況和適中的動力性條件下，空燃比控制目標為14.7比1。這是化學分析上適當的空燃比，可以獲得最低的平均排放和適當的動力性。燃燒濃工況意味著燃料過多，稀工況意味著空氣過量或燃料不足。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEMAsrpmisincreased,uptoapoint,airflowalsoincreasesandfuelflowmustincreasetomatchit.Asthethrottleisopenedatagivenrpm,airflowincreasestoacertainpointandagain,fuelflowmustfollowairflow.譯文：當發(fā)動機轉速上升到某一點，空氣進氣量也隨之上升，此時進油量也必須對應隨之上升。在某一發(fā)動機轉速下，當節(jié)氣門打開，空氣進氣量上升到某一數值下，同樣進油量必須跟隨空氣進氣量。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM3.Fuelsystem

EFIfuelsystemconsistsofatank,pump,fuelrail,,regulator,outanexcessoffuelinjectorsandreturnline.Fuelisdrawnfromthetankbythepumpwhichstepsuppressuretoaroundto40psi.Fuelpressureiscontrolledbythefuelpressureregulatorlocatedononeendofthefuelrailbybleedingfuelbacktothetankthroughthereturnline.譯文：電子噴油系統(tǒng)由油箱、油泵、油軌、調節(jié)器、噴油嘴和回油管路組成。燃油由油泵從油箱吸出，并被加壓到大約40psi。油壓通過位于油軌一端的燃油調節(jié)器控制。燃油調節(jié)器將燃油通過回油管路放回到油箱實現對油壓的控制。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEMThepumpalwaysputsoutanexcessoffuelsolargequantitiesarereturnedbacktothetankduringidleandlowspeedconditionsandlessasenginedemandincreases.Thefuelrailisessentiallyatubularfuelmanifolddesignedtocarryfueltotheinjectorsaswellasholdtheminplaceontheintakemanifold.譯文：油泵總是泵出過多的燃油。因此，空轉或低速工況下，多余的燃油就返回到油箱。隨著發(fā)動機負載的增加，返回油箱的燃油減小。油軌實際上就是油路歧管，用來將燃油送到噴油嘴，同時把燃油存在進油歧管內。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEMTheinjectorsareusuallysealedwithO-ringsoneachend.Oneendhasthefuelenteringfromtherailandtheotherendspigotsintothemanifold.Theinjectorhasa2pinelectricalplugtocarryswitchingcurrenttothesolenoidwinding.Whenenergized,thesolenoidcoreispulledbackwhichpullsbackasealingpintle,discorball,allowingfueltosprayoutinafine,conicalpattern.譯文：通常使用O型環(huán)把噴油嘴的兩端密封。噴油嘴一端與油軌相連，另一端與歧管采用連接管接合。噴油嘴有一個兩腳電子開關來承載電磁線圈的開關電流。當電磁線圈上電，銜鐵吸回，帶動密封軸、密封盤或密封球，從而使得燃油細密呈圓錐形噴出。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM4AirmeteringandmeasurementTheamountofairenteringtheengineiscontrolledbyaconventionalbutterflyvalveonmostengineslocatedinathrottlebodyassembly.譯文：一般大多數發(fā)動機使用一個蝶形閥來控制進入到發(fā)動機的空氣。這個閥位于節(jié)氣門體總成上。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM4AirmeteringandmeasurementAirflowmeasurementisbyoneoftwobasicmethods:MassAirflowandspeedDensity.Themassairflowmethoduseseitheraspringloadedflapattachedtoapotentiometeroraheatedmiremountedinfrontofthethrottlebodytosenseactualairflow.譯文：發(fā)動機進氣量的測量有兩種基本方法：空氣流量計和速度密度法?？諝饬髁坑嫹ㄊ褂门c電位計相連的彈簧接片或位于節(jié)氣門體總成前端的熱線來測量實際空氣流量。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM4AirmeteringandmeasurementThepositionoftheflaporamountofcurrentrequiredtokeepthewireheatedtoacertaintemperatureisrelayedtothecomputerasavoltagesignal.Acertainvoltageequalsacertainairflowrate.譯文：彈簧接片的位置或保持熱線在一定溫度下所需的電流被轉換為電壓信號傳給計算機。一定的電壓信號對應著一定的空氣進氣速率。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEMThespeeddensitysystemusesasolidstatepressuretransducertomeasurethepressureintheintakemanifoldwithrpmandairtemperaturetoindirectlydetermineairflow.Again,acertainpressurerelatestoacertainvoltagewhichisrelayedtothecomputer.譯文：速度密度系統(tǒng)使用晶體管壓力傳感器測量進氣歧管的壓力，并聯合發(fā)動機轉速和空氣溫度來間接確定進氣量。同樣，一定的壓力對應著一定的電壓信號，然后被傳給電腦。Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM5SensorInputs5.1RPM5.2Airflow5.3ManifoldPressure5.4ThrottlePosition5.5WaterTemperature5.6AirTemperatureChapter5FUELINJECTIONSYSTEM5.1RPMMostsystemsmeasurerpmoffoftheignitioncoiltachometerpulseorcranktriggeredmagnetic/Halleffectsensors.RpmisconsideredaprimaryinputsignalonallEFIsystems.Mostsystemsgenerateaninjectionpulseforeverytachpulsesoasrpmisincreased,thefrequencyofinjectionpulsesisalsoincreased.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM5.1RPMMostsystemsmeasurerpmoffoftheignitioncoiltachometerpulseorcranktriggeredmagnetic/Halleffectsensors.RpmisconsideredaprimaryinputsignalonallEFIsystems.Mostsystemsgenerateaninjectionpulseforeverytachpulsesoasrpmisincreased,thefrequencyofinjectionpulsesisalsoincreased.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：大多數燃油噴射系統(tǒng)實用點火線圈轉速計脈沖或曲軸觸發(fā)磁場/霍爾效應傳感器來測量發(fā)動機轉速。發(fā)動機轉速是所有燃油噴射系統(tǒng)最重要的一個輸入信號。大多數系統(tǒng)對每一個測速脈沖信號產生一個噴射脈沖信號。因此，隨著發(fā)動機轉速的增長，噴射脈沖信號頻率也隨著增長。5.2airflowChapter5FUELINJECTIONSYSTEM5.2airflowOnmassairflowtypesystem,thisinputisalsoconsideredaprimaryinputsignal.XamountofairrequiresYamountoffuel.Asrpmandthrottleopeningisincreased,airflowincreasestoapoint.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：對于空氣流量計系統(tǒng)，空氣進氣量也是一個非常重要的輸入信號。X份的空氣要求Y份的燃油。隨著發(fā)動機轉速和節(jié)氣門開度的增加，空氣進氣量也隨之增加到一個數值點上。5.3ManifoldPressureChapter5FUELINJECTIONSYSTEM5.3ManifoldPressureOnspeeddensitytypesystems,thisinputisessentialwhencombinedwiththerpmsignaltocalculateairflow.Asthethrottleisopened,themanifoldpressureincreaseswhichwillrequiremorefuel.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：對于速度密度式系統(tǒng)，歧管壓力非常重要，它需要和聯合發(fā)動機轉速信號來計算空氣進氣量。當節(jié)氣門打開，歧管壓力增加，這就需要更多燃油。5.4ThrottlePositionChapter5FUELINJECTIONSYSTEM5.4ThrottlePositionThisinputisasecondaryinputonmostsystems.Itisrequiredmainlyforaccelerationenrichmentwhenthethrottleisrapidlyopened.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：節(jié)氣門位置信號對于大多數系統(tǒng)是個較為次要的信號。它主要是用于當節(jié)氣門被快速打開時，加快燃油濃工況的過程。5.5WaterTemperatureWatertemperatureisasecondaryinputrequiredmainlytoensureproperstartingandwarm-upoftheengine.Whentheengineiscold,theairtofuelratiomustbeveryrichtoenableenoughfueltovaporizeforproperstarting.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：水溫信號也是一個次要輸入信號，主要用來保證發(fā)動機適當啟動和熱機。當發(fā)動機處于冷態(tài)，為了保證發(fā)動機較好的啟動，空燃比必須變得很濃，來確保足量的燃油被蒸發(fā)。5.5WaterTemperatureThecomputerincreasestheinjectorpulsewidthtosupplyextrafuelwhencoldandtapersthisfueloffasthewatertemperatureincreases.Oncethewaterwarmspast120degreesorso,thecomputerdoesnotneedtoaddanyextrafuel.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：當發(fā)動機處于冷態(tài)，為了保證發(fā)動機較好的啟動，空燃比必須變得很濃，來確保足量的燃油被蒸發(fā)。冷態(tài)時，計算機增加噴油嘴脈沖寬度來提供額外的燃油，并隨著水溫的升高逐步減少額外的燃油噴射。當水溫超過大約120度，計算機不再提供額外的燃油噴射信號。5.6AirTemperatureThisisasecondaryinputrequiredespeciallyonspeeddensitysystems.Thesensorisusuallymountedintheintakemanifoldorairfilterarea.Astheairtemperaturedrops,itsdensityincreases.Denseairrequiresmorefuel.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：對于速度密度式系統(tǒng)，空氣溫度信號是一個次要的輸入信號。這個傳感器一般位于進氣歧管或者空氣濾清器區(qū)域。當空氣溫度下降，空氣密度上升?？諝饷芏仍酱?，所要求的燃油越多。6OxygenSensorThissensorisemployedinclosedloopsystemstomodifythebasicpulsewidthafterthefact.Itismountedintotheexhaustmanifoldarea.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：氧氣傳感器被用在閉環(huán)系統(tǒng)來根據實際情況調整基本脈沖寬度。它位于排氣歧管區(qū)域。Bylookingattheoxygencontentoftheexhaustgasesaftercombustion,thecomputercandetermineiftheair/fuelratioistoorichortooleanforoptimumcombustionandadjustthenextfewinjectionsaccordingly.Thissensorisprimarilyemployedforemissioncontrolandtoalesserdegree,fueleconomy.Forthelowestaverageemission,theair/fuelratiomustbekeptaround14.7to1.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：通過檢測燃燒后排放的廢氣中氧氣的含量，計算機能判斷出對于最佳燃燒而言，空燃比是否過濃或過稀，從而調整接下來噴油量。氧氣傳感器首先被用來排放控制，其次用于燃油經濟性控制。對于最低的平均排放，空燃比必須要控制在14.7：1左右。Underfullthrottleconditions,thissensorisignoredbythecomputersothattheenginecanproducemorepower.Thisiscalledopenloopmodeandthecomputerissupplyingtheinjectorpulsewidthfromtablesbasedonalloftheothersensorsinputs.Chapter5FUELINJECTIONSYSTEM譯文：當節(jié)氣門全開狀態(tài)下，