電控燃油噴射系統(tǒng)中有關(guān)空燃比的控制策略研究

邱家彩　熊安勝　羅易　湖北省咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院　437100

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電控燃油噴射系統(tǒng)中有關(guān)空燃比的控制策略研究

邱家彩熊安勝羅易湖北省咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院437100

【文章摘要】

近幾年中，我國大面積出現(xiàn)霧霾極端天氣，其中京、津、翼尤為明顯。據(jù)中科院調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其中汽車尾氣排放所造成的影響是不容忽視的。這種情況下，提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的控制效率，提升其整體性能已經(jīng)成為擺在我們面前不可忽視的重要問題之一。目前發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用,成為汽車節(jié)能和降低排放污染物的重要技術(shù)。本文從燃油噴射控制系統(tǒng)控制原理、空燃比反饋控制、噴油脈寬的計(jì)算等方面進(jìn)行研究,使發(fā)動(dòng)機(jī)排放達(dá)到國家法規(guī)要求。

【關(guān)鍵詞】

發(fā)動(dòng)機(jī)；燃油噴射系統(tǒng)；排放；控制策略

1　燃油噴射控制系統(tǒng)控制原理

1.1啟動(dòng)工況

在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速慢，吸入的空氣量不多，此時(shí)檢測(cè)精度較低，導(dǎo)致了進(jìn)氣量信號(hào)有較大誤差，所以此時(shí)的噴油量不能由空氣流量計(jì)的信號(hào)作為控制信號(hào)。最佳的處理方式是根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的數(shù)值直接提供較濃的混合氣。

同時(shí)由冷啟動(dòng)噴油器額外噴入一部分多余的燃油，以改善因?yàn)槿加屠淠斐傻幕旌蠚膺^稀的情況。值得一說的是，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)時(shí)，汽油的揮發(fā)性與溫度有很大關(guān)系。其揮發(fā)性能的好壞直接影響空燃比。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后若高溫熄火，此時(shí)，若再啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，由于高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃油揮發(fā)起到很好的作用，產(chǎn)生汽油蒸氣。噴油器的噴油量就會(huì)因汽油中含有汽油蒸氣而減小，從而使混合氣變稀。汽車在高溫行駛時(shí)，會(huì)受到來自行駛中風(fēng)力的強(qiáng)冷卻作用，汽油溫度不會(huì)太高，一般不超過 50℃，因此在高溫行駛時(shí)不用對(duì)噴油量進(jìn)行修正。

1.2正常運(yùn)轉(zhuǎn)噴油控制

發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電子控制單元主要根據(jù)空氣流量計(jì)的信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)來得到基本噴油量，并經(jīng)過輔助傳感器獲得的進(jìn)氣溫度、大氣壓力等修正信號(hào)，確定修正噴油量，最終將兩者噴油器相加為總噴油量。

1.3斷油控制

斷油控制有以下三種控制方式：

超速斷油控制：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速時(shí)，噴油器中斷噴油，以防止超速損壞零部件。

減速斷油控制：減速斷油控制就是根據(jù)電控單元得到減速信號(hào)，ECU會(huì)自動(dòng)中斷燃油噴射，直到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定的轉(zhuǎn)速又開始噴油。

減扭矩?cái)嘤涂刂疲涸谘b有自動(dòng)升檔器的自動(dòng)變速器的汽車中，電控單元會(huì)控制個(gè)別缸的噴油器暫時(shí)中斷噴油，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，減輕換檔沖擊。

2　理想空燃比的反饋控制

隨著人們對(duì)排放法規(guī)和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，有效控制汽車上的有害氣體排放量，汽車上都會(huì)配置三元催化轉(zhuǎn)換裝置。它能根據(jù)排氣管中氧含量的濃度變化確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)混合氣的空燃比，將此參量輸入到ECU后與目標(biāo)值比較，從而精確控制噴油器的噴油量。

2.1空燃比的自調(diào)節(jié)控制

現(xiàn)在，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行噴油量都是設(shè)定的固定值，即多次試驗(yàn)得到的均衡值。但發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作時(shí)，由于自身的制造和裝配誤差，零部件的性能會(huì)在運(yùn)行過程中發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果存在一定的偏差，實(shí)際空燃比和理論空燃比具有差異。通常情況下，氧傳感器工作可以在一定范圍內(nèi)控制混合氣體的濃度，并對(duì)其進(jìn)行反饋修正，使其能夠趨近于理想的空燃比，不過這種控制的作用還是比較有限，難以達(dá)到全面修正的效果。因而，考慮到反饋修正值所存在的偏差，電子控制單元可以在運(yùn)行前設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)修正值的參數(shù)，達(dá)到對(duì)噴油量（噴油時(shí)間）的全面修正。

2.2噴油正時(shí)控制

噴油正時(shí)控制指的是控制噴油器使其在設(shè)定的某一個(gè)時(shí)間點(diǎn)開始噴油。根據(jù)噴油器安裝的部位，燃油噴射系統(tǒng)可分為兩大類，分別是單點(diǎn)噴射系統(tǒng)及多點(diǎn)噴射系統(tǒng)。其中，單點(diǎn)噴射系統(tǒng)的安裝部位是節(jié)氣門體上，這個(gè)系統(tǒng)包含不多于兩只的噴油器，只要發(fā)動(dòng)機(jī)工作著就會(huì)不斷噴油;多點(diǎn)噴射系統(tǒng)的安裝部位是燃油分配管上，這個(gè)系統(tǒng)中任意汽缸都包含一個(gè)噴油器，并且噴油的時(shí)刻及順序都由噴油器的控制電路控制，并非持續(xù)噴油。運(yùn)行時(shí)，ECU按照曲軸位置傳感器信號(hào)被觸發(fā)。

2.3點(diǎn)火時(shí)刻控制

點(diǎn)火時(shí)刻控制指的是控制點(diǎn)火的提前角。基于其他傳感器所傳遞的信號(hào)及相關(guān)修正參數(shù)，電子控制單元可基本確定點(diǎn)火的提前角，之后再按照曲軸的實(shí)際位置，確定活塞的適當(dāng)位置，使火花塞點(diǎn)火。

3　基本噴油脈寬的確定

在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，ECU從進(jìn)氣壓力和空氣流量?jī)蓚€(gè)傳感器獲得的信息，計(jì)算出噴油量大小，使得混合氣空燃比達(dá)到期望值。該處理過程，ECU給噴油器發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，形成特定指令對(duì)其進(jìn)行控制。根據(jù)此信號(hào)，ECU可實(shí)現(xiàn)信號(hào)時(shí)刻以及脈寬進(jìn)行合理有效的控制，通過脈寬可確定噴油量大小。

3.1空燃比的確定

通常：計(jì)算公式為a（目標(biāo)）=a（基本量） 十a(chǎn)（校正量） 。為使程序的計(jì)算過程更加靈活方便，一般情況下求得基本量所對(duì)應(yīng)的Tp（噴油脈寬），用Fc（校正因子）代替a（校正量）。另外選擇電源電壓產(chǎn)生的Tn（校正量），可得同目標(biāo)空燃比相符合的噴油脈寬，諸多電控系統(tǒng)中，均選擇以脈譜（MAP）實(shí)現(xiàn)對(duì)a（基本量）的確定。

3.2基本噴油脈寬的計(jì)算

基于空氣流量傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，ECU計(jì)算進(jìn)氣量，然后結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算基本噴油時(shí)間?？刂茋娪统掷m(xù)時(shí)間包括兩種按方法：第一，同步噴射;第二，異步噴射。電控汽油噴射系統(tǒng)中，輸入給噴油器中的燃油，噴射壓力為定值，噴油持續(xù)時(shí)間長短△t，決定具體噴油量的大小。具體關(guān)系如下：

通過上式可知，轉(zhuǎn)速n產(chǎn)生的△t值與不相同進(jìn)氣管壓力，構(gòu)成一個(gè)三維曲面圖，輸入到CPU當(dāng)中?；诖耍俨粩噙M(jìn)行改進(jìn)完善，最終求得噴油持續(xù)時(shí)間，即噴油量大小。

4　小結(jié)

本文主要對(duì)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)控制策略研究進(jìn)行探討，分析了燃油噴射控制系統(tǒng)控制原理，研究了空燃比的控制方法。通過對(duì)以上問題的研究，使控制系統(tǒng)的噴油量得以精確控制，汽車排放性能大大提升。

【參考文獻(xiàn)】

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【作者簡(jiǎn)介】

邱家彩，男，漢族，1982年10月出生，湖北孝感人，咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院教師，研究生學(xué)歷，主要從事汽車構(gòu)造方向教學(xué)、汽車維修方面的研究。