汽油車燃油供給系統(tǒng)噴油量的精確控制方法

蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 徐君材

汽油車燃油供給系統(tǒng)按汽油噴射位置可分為進(jìn)氣道噴射、缸內(nèi)直噴和混合噴射，其中進(jìn)氣道噴射的燃油供給系統(tǒng)按照有無回油管可分為雙管路燃油供給系統(tǒng)和單管路燃油供給系統(tǒng)。各種不同的燃油供給系統(tǒng)的組成、工作原理、噴油量的精確控制方法是不同的。

1 雙管路燃油供給系統(tǒng)

1.1 組成

雙管路燃油供給系統(tǒng)是指既有進(jìn)油管又有回油管的燃油供給系統(tǒng)，是早期車型比較常見的一種燃油供給系統(tǒng)，由燃油箱、電動燃油泵、進(jìn)油管、燃油濾清器、燃油分配管（油軌）、油壓調(diào)節(jié)器、回油管等組成，如圖1所示。

圖1 雙管路燃油供給系統(tǒng)

1.2 工作原理

電動燃油泵將燃油箱內(nèi)的燃油壓出經(jīng)進(jìn)油管、燃油濾清器送至油軌，再由油壓調(diào)節(jié)器根據(jù)進(jìn)氣歧管真空度調(diào)節(jié)壓力后（使供油壓力與進(jìn)氣歧管壓力差為250 kPa，且恒定不變），送至噴油器，最后將多余的燃油經(jīng)回油管流回燃油箱。該燃油供給系統(tǒng)向噴油器提供隨節(jié)氣門開度變化而變化的供油壓力。

1.3 噴油量的精確控制方法

在不考慮燃油密度的情況下，噴油器的噴油量主要取決于噴油器噴口的大小、供油壓力、噴口處的壓力（即進(jìn)氣歧管壓力）及噴油器的通電時間等4個因素，如圖2所示。

對于批量生產(chǎn)的噴油器，噴口的大小不變（磨損微小，可以不考慮），供油壓力與噴口處的壓力差恒定不變（由油壓調(diào)節(jié)器控制），這樣4個因素中有3個要么不變，要么形成固定關(guān)系，所以噴油器的噴油量就僅取決于噴油器的通電時間。

圖2 影響噴油量的4個因素

2 單管路燃油供給系統(tǒng)

2.1 組成

單管路燃油供給系統(tǒng)是指僅有進(jìn)油管，沒有回油管的燃油供給系統(tǒng)，是現(xiàn)在非缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)廣泛應(yīng)用的一種燃油供給系統(tǒng)。與雙管路燃油供給系統(tǒng)不同的是無回油管、無油壓調(diào)節(jié)器、在燃油箱內(nèi)增加限壓閥（也稱“油壓調(diào)節(jié)器”），供油壓力恒定在350 kPa。其組成如圖3所示。

圖3 單管路燃油供給系統(tǒng)

2.2 工作原理

電動燃油泵將燃油箱內(nèi)的燃油壓出經(jīng)進(jìn)油管、燃油濾清器送至油軌，再送至噴油器，同時向噴油器提供350 kPa恒定的燃油壓力。

2.3 噴油量的精確控制方法

對于批量生產(chǎn)的噴油器，噴口的大小不變（磨損微小，可以不考慮），供油壓力恒定不變，通過空氣流量傳感器或者進(jìn)氣歧管壓力傳感器測得噴口處壓力，再把該信號送至發(fā)動機(jī)控制單元（ECU），用于修正噴油時間，從而使噴油器的噴油量僅取決于噴油器的通電時間。這種燃油供給系統(tǒng)使用傳感器來檢測噴口處的壓力，再修正噴油時間，相對于雙管路燃油供給系統(tǒng)用油壓調(diào)節(jié)器反饋噴口處的壓力而言，精度更高、響應(yīng)性更好。

3 缸內(nèi)直噴燃油供給系統(tǒng)

3.1 組成

以第二代EA888發(fā)動機(jī)為例，該發(fā)動機(jī)的燃油供給系統(tǒng)由低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)兩部分組成。低壓系統(tǒng)主要由燃油箱、低壓油泵、燃油濾清器、低壓管路、燃油泵控制單元等組成，形成6 bar（1 bar=100 kPa）左右的燃油壓力。高壓系統(tǒng)主要由高壓油泵、驅(qū)動凸輪、高壓控制閥（N276）、油軌、噴油器、燃油壓力傳感器（G247）、高壓管路等組成，形成50 bar ～150 bar的燃油壓力，如圖4所示。

3.2 工作原理

燃油由電動低壓燃油泵建立6 bar左右的燃油壓力，經(jīng)燃油濾清器送至高壓燃油泵，經(jīng)過高壓燃油泵加壓至50 bar ～150 bar，送至油軌，再由ECU控制噴油器噴出。燃油壓力傳感器G247檢測油軌內(nèi)高壓燃油的壓力并送至ECU，根據(jù)特性曲線再控制高壓控制閥N276實現(xiàn)對燃油壓力的調(diào)節(jié)，以滿足不同工況下對燃油壓力的需求。

3.3 噴油量的精確控制方法

對于缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)而言，雖然噴口的大小不變（磨損微小，可以不考慮），但由于供油壓力是變化的，噴口處的壓力為缸內(nèi)的壓力，不同行程的壓力是不同的，所以，缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的噴油量控制是ECU根據(jù)特性曲線圖來設(shè)定的，特性曲線圖是在發(fā)動機(jī)開發(fā)過程中執(zhí)行了相應(yīng)的試驗后確定的，然后通過編程存儲在ECU的ROM中。

4 混合噴射的燃油供給系統(tǒng)

4.1 組成

以第三代EA888發(fā)動機(jī)為例，該發(fā)動機(jī)的燃油供給系統(tǒng)也是由低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)兩部分組成。低壓系統(tǒng)主要由燃油箱、預(yù)供油燃油泵、燃油濾清器、低壓管路、燃油泵控制單元、低壓燃油壓力傳感器（G410）、油軌、噴油器等組成，形成4 bar ～6 bar左右的燃油壓力；高壓系統(tǒng)主要由高壓燃油泵、驅(qū)動凸輪、燃油計量閥（N290）、油軌、噴油器、燃油壓力傳感器（G247）、高壓管路等組成，形成高達(dá)200 bar的燃油壓力，如圖5所示。

4.2 工作原理

圖4 缸內(nèi)直噴燃油供給系統(tǒng)

圖5 混合噴射燃油供給系統(tǒng)

該燃油供給系統(tǒng)由低壓系統(tǒng)部分執(zhí)行進(jìn)氣道噴射模式（MPI），高壓系統(tǒng)部分執(zhí)行缸內(nèi)直噴模式（FSI）。發(fā)動機(jī)起動時，無論發(fā)動機(jī)冷卻液溫度是否低于 45 ℃ ，均采用多重直噴（三次直噴入壓縮行程）；暖機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器加熱階段，如果冷卻液溫度低于 45 ℃ ，采用多重直噴（雙次直噴，分別噴入進(jìn)氣行程和壓縮行程）；發(fā)動機(jī)在部分負(fù)荷范圍下運(yùn)行時，如果冷卻液溫度高于45 ℃后發(fā)動機(jī)切換到MPI模式；發(fā)動機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)行時，采用多重直噴（雙次直噴，分別噴入進(jìn)氣行程和壓縮行程）；如果任一噴油系統(tǒng)發(fā)生故障，ECU使用另一系統(tǒng)驅(qū)動，從而確保車輛可以繼續(xù)行駛。同時組合儀表中的發(fā)動機(jī)指示燈以紅色亮起。發(fā)動機(jī)無論采取哪種模式工作，都是通過發(fā)動機(jī)特性曲線的計算來決定的，如圖6所示。兩種模式只會單獨工作，不會同時工作。

4.3 噴油量的精確控制方法

由于該種燃油供給系統(tǒng)在MPI模式時屬于單供油管路系統(tǒng)，雖然供油壓力不像前述單管路供油系統(tǒng)是固定不變的，但該系統(tǒng)上配有低壓燃油壓力傳感器（G410），在確定噴油量時，此信號作為噴油量修正信號，這樣在噴油時，進(jìn)氣歧管壓力傳感器和低壓燃油壓力傳感器（G410）的信號均作為噴油量修正信號，加之噴油器噴口大小不變，從而使噴油器的噴油量僅取決于噴油器的通電時間。在FSI模式時，噴油量控制是根據(jù)發(fā)動機(jī)特性曲線來設(shè)定的。

圖6 噴射類型的特性曲線