電噴發(fā)動機(jī)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(jī)的形式較多，若按進(jìn)氣檢測方式來分，主要分為兩大類。一種是進(jìn)氣歧管壓力檢測式噴射裝置，也稱為D型噴射系統(tǒng)。它是由安裝在進(jìn)氣歧管內(nèi)的進(jìn)氣壓力傳感器完成對進(jìn)氣壓力的檢測，是一種速度密度的檢測方式。另一種是進(jìn)氣流量檢測式噴射裝置，也稱為L型噴射系統(tǒng)。它是由安裝在進(jìn)氣歧管前端的進(jìn)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(jìn)氣流量的檢測，是一種質(zhì)量流量檢測方式。D型噴射系統(tǒng)與L型噴射系統(tǒng)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)送來相應(yīng)的信號舊寸，燃油泵才工作。二是轉(zhuǎn)速的控制。在發(fā)動機(jī)高速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)時，燃油泵也相應(yīng)的有高速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)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(tǒng)燃油泵工作的控制原理（圖1）閉合點(diǎn)火開關(guān)，發(fā)動機(jī)起動時，主繼電器線圈得電后，其觸點(diǎn)閉合，接通燃油泵繼電器電源。隨后燃油泵繼電器內(nèi)主線圈L1得電，其觸點(diǎn)也閉合，這時燃油泵開始工作。發(fā)動機(jī)工作后，分電器內(nèi)的轉(zhuǎn)速傳感器送出轉(zhuǎn)速信號Ne到發(fā)動機(jī)電子控制器（ECU），使其內(nèi)部的三極管導(dǎo)通。這時燃油泵繼電器內(nèi)的線圈L2 經(jīng)三極管到搭鐵構(gòu)成電流回路。線圈L2產(chǎn)生磁力將保持燃油泵繼電器的觸點(diǎn)可靠閉合。當(dāng)發(fā)動機(jī)熄火時，分電器送來的轉(zhuǎn)速信號Ne消失，ECU內(nèi)的三極管截止，線圈L2失電，燃油泵繼電器的觸點(diǎn)斷開，燃油泵停止工作。這種控制燃油泵工作的特點(diǎn)是只有在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、分電器送來發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號到ECU時，燃油泵才工作。
    


    b. L型燃油噴射系統(tǒng)燃油泵工作的控制原理（圖2）閉合點(diǎn)火開關(guān)，起動發(fā)動機(jī)時，主繼電器的線圈得電，其觸點(diǎn)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(diǎn)也閉合，這時燃油泵開始工作。發(fā)動機(jī)起動后，流量傳感器在進(jìn)氣（空氣）氣流的驅(qū)動下，其葉片轉(zhuǎn)動，使觸點(diǎn)K閉合，接通燃油泵繼電器線圈L2的電路，L2產(chǎn)生的磁力將使燃油泵繼電器的觸點(diǎn)可靠地閉合。發(fā)動機(jī)停止工作時，由于進(jìn)氣（空氣）氣流的消失，進(jìn)氣流量傳感器內(nèi)的觸點(diǎn)K斷開，線圈L2失電，使燃油泵繼電器的觸點(diǎn)也斷開，燃油泵停止工作。這種控制燃油泵工作的特點(diǎn)是只有在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，流量傳感器的觸點(diǎn)K在進(jìn)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(diǎn)K也稱為燃油泵開關(guān)。
    


    1.2燃油泵轉(zhuǎn)速的控制
    為了適應(yīng)發(fā)動機(jī)在高速大負(fù)荷和低速小負(fù)荷時對供油量不同的需要，減少燃油泵不必要的機(jī)械磨損，電噴發(fā)動機(jī)均設(shè)有燃油泵轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速電阻降壓式控制電路，它增加了一個燃油泵轉(zhuǎn)速控制繼電器和一個降壓電阻。
    


    其工作原理是：閉合點(diǎn)火開關(guān)，發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，燃油泵開關(guān)K閉合，燃油泵開始供油。在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷工況時，電子控制器ECU根據(jù)檢測到的發(fā)動機(jī)工況，使其內(nèi)部的三極管導(dǎo)通，接通燃油泵轉(zhuǎn)速控制繼電器線圈電路。繼電器的觸點(diǎn)K2閉合，將降壓電阻接入燃油泵電路中，使燃油泵低速運(yùn)轉(zhuǎn)，減少泵油量。在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷工作的情況下，ECU檢測到發(fā)動機(jī)工況后，使其內(nèi)部的三極管截止，切斷燃油泵轉(zhuǎn)速控制繼電器線圈的電路。燃油泵轉(zhuǎn)速控制繼電器的觸點(diǎn)K2斷開、K1閉合，短接降壓電阻，使燃油泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)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(jī)ECU的指令，然后再控制燃油泵的轉(zhuǎn)速。在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速小負(fù)荷的工況下，發(fā)動機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)，減小泵油量。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷的工況下，發(fā)動機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)增加泵油量。當(dāng)發(fā)動機(jī)處于最低轉(zhuǎn)速（120 r/min ）時，發(fā)動機(jī)ECU判斷為要熄火停機(jī)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(jī)噴油器何時噴油，以及噴油量的大小是由發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)各傳感器送來的信號，以及信號的大小來進(jìn)行控制的，見圖5。
    


    電噴發(fā)動機(jī)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(qū)動方式。
    2.1 冷起動時的噴油控制
    由于發(fā)動機(jī)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(guān)控制的冷起動噴油電路的工作原理（圖6）閉合點(diǎn)火開關(guān)，發(fā)動機(jī)冷起動時，冷起動噴油器的線圈經(jīng)冷起動定時開關(guān)的觸點(diǎn)（冷態(tài)時閉合）得電，開始噴油。同時冷起動定時開關(guān)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(jīng)過一段時間加熱后變形，使觸點(diǎn)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(guān)觸點(diǎn)的閉合時間，觸點(diǎn)閉合時間長，噴油時間長，反之亦反。冷起動定時開關(guān)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(jī)水溫的高低。發(fā)動機(jī)起動后，水溫上升，冷起動定時開關(guān)中的熱敏雙金屬片在加熱線圈電流的熱效應(yīng)和外界溫度（水溫）的共同作用下，其變形更快，使觸點(diǎn)提前斷開，冷起動噴油器提前停止工作。當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫上升達(dá)到冷起動定時開關(guān)的設(shè)定值時，觸點(diǎn)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(jī)ECU的控制，是一種完全獨(dú)立的裝置。
    


    b.由發(fā)動機(jī)ECU控制的冷起動噴油電路的工作原理（圖7）閉合點(diǎn)火開關(guān)，主繼電器線圈得電，其觸點(diǎn)閉合，接通發(fā)動機(jī)ECU的電源。同時冷起動噴油器的線圈經(jīng)冷起動定時開關(guān)得電開始噴油。在發(fā)動機(jī)溫度很低時，由發(fā)動機(jī)ECU和冷起動定時開關(guān)共同控制冷起動噴油器的噴油。當(dāng)發(fā)動機(jī)的水溫上升到一定時，冷起動噴油器不受冷起動定時開關(guān)的控制，而由發(fā)動機(jī)ECU控制。當(dāng)發(fā)動機(jī)的水溫達(dá)到暖機(jī)狀態(tài)時，發(fā)動機(jī)ECU根據(jù)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(shù)量來分，有安裝在進(jìn)氣總管采用1只（或2只）噴油器的單點(diǎn)噴射（SPI）方式。這種噴射方式混合氣是在進(jìn)氣管內(nèi)形成（類似于傳統(tǒng)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(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性差，以及發(fā)動機(jī)廢氣中的CO、HC、NOx含量高。但它結(jié)構(gòu)簡單，控制容易（不需要判缸信號），故仍有應(yīng)用。
    現(xiàn)代多數(shù)電噴發(fā)動機(jī)采用多點(diǎn)噴射（MPI）方式，它是在每一個氣缸的進(jìn)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(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性得以提高，故應(yīng)用較廣。這種多點(diǎn)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(jī)曲軸的轉(zhuǎn)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(jī)的曲軸轉(zhuǎn)角無關(guān)。
    在多點(diǎn)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(jī)同時噴射的控制電路。
    


    這種同時噴射的特點(diǎn)是：各缸的噴油器并聯(lián)連接，由曲軸位置傳感器送來基準(zhǔn)噴油信號，發(fā)動機(jī)ECU中的三極管導(dǎo)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(jī)曲軸每旋轉(zhuǎn)一周（360°），各缸同時噴油一次，發(fā)動機(jī)一個工作循環(huán)內(nèi)（720°）噴油兩次。這種早期應(yīng)用的同時噴射的缺點(diǎn)是各缸的噴油時刻不是很準(zhǔn)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(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性。但它的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，不需要判缸信號，幾故仍有應(yīng)用。
    b.分組噴射圖9是一個4缸發(fā)動機(jī)分組噴射的控制電路。
    


    這種分組噴射的特點(diǎn)是：對于4缸發(fā)動機(jī)來說，把氣缸分為兩組，每一組的噴油器并聯(lián)工作。發(fā)動機(jī)每旋轉(zhuǎn)兩周一個工作循環(huán)內(nèi)（720°）， ECU中的三極管各導(dǎo)通一次，使兩組噴射器各噴油一次。即發(fā)動機(jī)每轉(zhuǎn)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(zhǔn)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(jī)順序噴射的控制電路。
    


    這種順序噴射的特點(diǎn)是：發(fā)動機(jī)ECU分別控制各缸的噴油器工作，并按各缸的點(diǎn)火順序來進(jìn)行噴油。四行程發(fā)動機(jī)工作循環(huán)中有2個活塞同時到達(dá)上止點(diǎn)的位置，噴油應(yīng)在排氣行程氣缸活塞的上止點(diǎn)前進(jìn)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(jī)ECU根據(jù)曲軸位置傳感器送來的發(fā)動機(jī)曲軸位置信號，通過計算．知道有2個氣缸的活塞己運(yùn)行到上止點(diǎn)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(nèi)的同步信號傳感器產(chǎn)生的。它送人發(fā)動機(jī)ECU后，由ECU通過計、算就可分辨出同時到達(dá)上止點(diǎn)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(jī)ECU再結(jié)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(diǎn)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(zhǔn)確，能提高發(fā)動機(jī)的動力性和經(jīng)濟(jì)性，同時還能減少發(fā)動機(jī)的排污。缺點(diǎn)是它的控制電路較為復(fù)雜，需要判缸和正時2個信號，兩者缺一發(fā)動機(jī)將不可起動。目前順序噴射在電噴發(fā)動機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。
    為了適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)動機(jī)工作的需要和適應(yīng)環(huán)保的需要，電噴發(fā)動機(jī)中采用一種更新的缸內(nèi)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(diǎn)噴射方式相似，它是電噴發(fā)動機(jī)的發(fā)展趨勢。  
    2.3噴油器的驅(qū)動控制電路
    噴油器有高阻和低阻（線圈電阻）之分，所以，其驅(qū)動控制電路也有電流和電壓驅(qū)動2種形式。電流驅(qū)動型電路只能用于低阻型（0.5～3Ω）的噴油器。電壓驅(qū)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(qū)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(shí)際噴油時要滯后一段時間。為了解決此問題，應(yīng)盡量減少噴油器線圈的匝數(shù)，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(jìn)行解決。電壓驅(qū)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(diǎn)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(qū)動型控制電路（圖12）為了改善電壓驅(qū)動型電路的不足，采用一種低內(nèi)阻的（0.5～3Ω）噴油器。工作時，發(fā)動機(jī)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(dāng)流經(jīng)噴油器線圈中的電流過大時，發(fā)動機(jī)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(qū)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(diǎn)是控制電路復(fù)雜，應(yīng)用電路不如電壓驅(qū)動型靈活，即只能用于低阻型（0.5～3Ω）的噴油器。