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

?

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、噴油脈寬的計算等方面進(jìn)行研究,使發(fā)動機(jī)排放達(dá)到國家法規(guī)要求。

【關(guān)鍵詞】

發(fā)動機(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啟動工況

在發(fā)動機(jī)冷啟動時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速慢，吸入的空氣量不多，此時檢測精度較低，導(dǎo)致了進(jìn)氣量信號有較大誤差，所以此時的噴油量不能由空氣流量計的信號作為控制信號。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。

同時由冷啟動噴油器額外噴入一部分多余的燃油，以改善因為燃油冷凝造成的混合氣過稀的情況。值得一說的是，汽油發(fā)動機(jī)在冷啟動時，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)動機(jī)運轉(zhuǎn)正常后若高溫熄火，此時，若再啟動發(fā)動機(jī)，由于高溫的發(fā)動機(jī)對燃油揮發(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，會受到來自行駛中風(fēng)力的強(qiáng)冷卻作用，汽油溫度不會太高，一般不超過 50℃，因此在高溫行駛時不用對噴油量進(jìn)行修正。

1.2正常運轉(zhuǎn)噴油控制

發(fā)動機(jī)正常運轉(zhuǎn)時，電子控制單元主要根據(jù)空氣流量計的信號和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號來得到基本噴油量，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，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)動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的最高轉(zhuǎn)速時，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，ECU會自動中斷燃油噴射，直到發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降到設(shè)定的轉(zhuǎn)速又開始噴油。

減扭矩斷油控制：在裝有自動升檔器的自動變速器的汽車中，電控單元會控制個別缸的噴油器暫時中斷噴油，減少發(fā)動機(jī)的輸出扭矩，減輕換檔沖擊。

2　理想空燃比的反饋控制

隨著人們對排放法規(guī)和環(huán)保意識的增強(qiáng)，有效控制汽車上的有害氣體排放量，汽車上都會配置三元催化轉(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)動機(jī)運行噴油量都是設(shè)定的固定值，即多次試驗得到的均衡值。但發(fā)動機(jī)在實際工作時，由于自身的制造和裝配誤差，零部件的性能會在運行過程中發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致實際結(jié)果和試驗結(jié)果存在一定的偏差，實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行前設(shè)置自動調(diào)節(jié)修正值的參數(shù)，達(dá)到對噴油量（噴油時間）的全面修正。

2.2噴油正時控制

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

2.3點火時刻控制

點火時刻控制指的是控制點火的提前角?；谄渌麄鞲衅魉鶄鬟f的信號及相關(guān)修正參數(shù)，電子控制單元可基本確定點火的提前角，之后再按照曲軸的實際位置，確定活塞的適當(dāng)位置，使火花塞點火。

3　基本噴油脈寬的確定

在發(fā)動機(jī)工作過程中，ECU從進(jìn)氣壓力和空氣流量兩個傳感器獲得的信息，計算出噴油量大小，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，形成特定指令對其進(jìn)行控制。根據(jù)此信號，ECU可實現(xiàn)信號時刻以及脈寬進(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：計算公式為a（目標(biāo)）=a（基本量） 十a(chǎn)（校正量） 。為使程序的計算過程更加靈活方便，一般情況下求得基本量所對應(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）實現(xiàn)對a（基本量）的確定。

3.2基本噴油脈寬的計算

基于空氣流量傳感器產(chǎn)生的信號，ECU計算進(jìn)氣量，然后結(jié)合發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，計算基本噴油時間。控制噴油持續(xù)時間包括兩種按方法：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)時間，即噴油量大小。

4　小結(jié)

本文主要對汽油發(fā)動機(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)】

[1]夏勝枝.新型脈動式電控燃油噴射系統(tǒng)噴射定時優(yōu)化.內(nèi)燃機(jī)工程.2003,24（1）;65-70.

[2]竇慧莉.電控噴射稀燃天然氣發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].吉林:吉林大學(xué),2004.

[3]周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

[4]馮康.數(shù)值計算方法[M].北京:國防工業(yè)出版社,1978,89-100.

【作者簡介】

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。