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车用汽油机电控喷油系统(EFI)

车用汽油机电控喷油系统(EFI)

点击数:7605 次   录入时间:03-04 12:01:58   整理:http://www.55dianzi.com   电动车-摩托车-汽车

  燃油电控喷射技术代替传统的化油器。英文称为ELECTRONICFUELINJECTED,缩写为EFI,意为电控燃油喷射。
  
  电控燃油喷射系统是汽车电子技术的一个重要内容,它用电子电路控制喷油器的喷油量,与传统化油器相比,具有多方面的优越性。综合的电子控制系统不仅控制喷油量,而且点火控制、废气再循环、空燃比及怠速转速等综合内容,后来称之为发动机集中控制系统。由于它明显的优势,越来越多的汽车厂家采用了发动机电子控制技术。
  
  传统的化油器供油方式,由于自身在结构方面的原因,不可避免地存在着如下缺点:
  
  1、不能对发动机的各种不同的工况提供准确的空气-燃油比,为了保证发动机的动力性,原则上都“宁浓勿稀”,结果是浪费了燃油并恶化了排放污染;
  
  2、无法动态跟踪发动机的动态工况,如发动机在大幅度加速时,特别是在持续加速时,不能提供相应的燃油变化量,虽然化油器的“加速泵”可提供加速的油量,但一来极不准确,二来不具备持续性。这就是驾驶化油器车时常大幅度加油门反而加不起来的原因;
  
  3、没有温度一油量补偿,冷车时化油器是通过“阻风门”来减少供气时来提高混合气的浓度的。大大降低了发动机的功率。因此化油器车在冷车时发动困难。发动后有一段“热车”时间,在此段时间内,基本不能行驶。
  
  4、各种不同的燃油燃烧时对空气的需求量不同,即需不同的空气.燃料比,化油器不能适应多种燃料的使用,而EFI系统可在电脑中设置多套数据而适用于多种燃料,如:汽油、酒精、甲醇等。
  
  总之,汽油发动机采用EFI系统,不单单是为了改善排放,同时还大大改善了发动机的多项性能。
  
  相当多的人甚至不少汽车行业的专业人员也误认为EFI系统仅仅是为了改善排放而设置的,其实这是极大的误解。
  
  关于“单点”与“多点”
  
  EFI系统在结构上分为“节流阀体喷油”(俗称单点喷射)和“进气支管分缸喷油”(俗称多点喷射)两种,“单点”与“多点”在技术上及难度上没有区别,而且各有优缺点。
  
  “单点”除了价格相对低廉外,还有燃油气化过程长,空气与燃油混合均匀的优点,这点在低温起动、低温运行时尤为明显。但“单点”也存在着各缸分配不均的缺点。这点在化油器中同样存在。
  
  “多点”的明显优点是各缸分配均匀,结果是效率提高,发动机的最大功率可提高5%左右,但“多点”的喷油位置在进气支管的未端,汽化过程较短,在低温起动及运行时,由于汽化过程较短,大部分的燃油来不及汽化。因此要特别加大此时的喷油量,相应的排放中HC也较高。好在此过程一般不长,约数分钟到十余分钟。
  
  有许多说法,认为“单点”是过时、过度产品,只有“多点”才是完美,还有的说“单点”达不到“欧Ⅱ”的排放标准,其实都是对EFI系统没有深入了解而得出的结论。采用“单点”的形式,各缸分配不均匀度小于3%(一般都能达到)时,只要控制总体空燃比在14.7:1左右,在三元催化器的配合下,同样可以达到“欧Ⅱ”的排放标准。理论与实践上都证明了这点。目前欧洲、日本不少新生产的小排量的汽车,生产商出于各种考虑,也是采用“单点”系统。例如日本丰田新近生产的1.8升排量的“基仙达”汽车,就采用了单点喷油的“4S”型号发动机,同样达到了“欧Ⅱ”排放标准。
  
  对于我国的北方地区,如果你的车常作短距离运行,常在低温下运行,刚升到正常温度不久就停止运行,停一段时间,车冷后才又一次起动运行的使用状况,使用“单点”就会比“多点”即省油,排放又好得多。
  
  控制方法简介  
  
  目前主要存在三种办法进行燃油喷射控制,第一种是速度流量法,用空气功流量计测出空气流量,除以发动机转速得出每冲程的空气量,再根据各种工况所要求的空燃比算出喷油量;第二种是速度密度法,即用进气管绝对压力传感器测出空气密度,再由转速传感器测出的发动机转速间接地算出每冲程的空气量,再算出喷油量;第三种是α/N法,即用节气门位置传感器和转速传感器,检测节气门开度和发动机转速(N)两个参数,通过ECU推算出进气量。三种方法进行比较,第一种低速控制精度高,但高速时控制精度低,成本较高,安装复杂;第二种方法成本低,安装性简单,稳定性好,控制精度高,为目前大多数新型汽车所采用;第三种方法结构最简单,但空燃比的控制精度较差,一般用于摩托车。
  
  无论使用那种方式,都要经过大量的台架试验。从怠速空转,到全转速全负荷,转速上每步50~100转/分,负荷上每步1~5牛顿米,作数千点到数万点的运行优化试验,得出发动机的所有工况下的最优化数据。把这些优化了的数据写入到MCU里,就成了一个最优化的MCU了。各种不同型号的发动机,都要分别优化,并没有一种通用的程序可用。优化后所得的数据,用图表示,就成为了一种所谓三维脉谱图,图三就是我们为某种型号发动机所优化后所得的三维脉谱图。
  
  由于各设计者对最优化的看法不全一样,因此各家公司的MCU都有不同的风格。并非那家公司的MCU要好一些。但应当指出,笔者见过国外的一家有名的大公司,编写MCU的控制程序用的是高级语言,借助了大量的软件工具,这不单使硬件的成本大大提高,而且由于不能跟踪软件的运行过程。因此其可靠性也大大降低了。
  
  实际应用中还必须根据具体要求,满负荷、不同的水温、气温、加减速、怠速稳定、限速等情况,适当进行修正补偿。
  
  为了进一步净化排气,可以在排气管后加装一项或两项以上的净化处理装置,常用的有二次  空气供给装置、热反应器、三元催化反应器,废气再循环等装置。用得较广泛且效果较好的是三元催化反应器,它能将NOX中的氧转入HC、CO中,生成N2、CO2和H2O,从而使CO、HC和NOX三种有害成分都得到净化。
  
  三元催化反应器的净化效率与空燃比密切相关,在空燃比为理论空燃比附近时,净化效果最好(可将90%以上NOX还原)。偏稀或偏浓时,NOX及HC、CO的净化效果就大大下降,因此使用三元催化反应器时,必须装氧传感器和空燃比反馈控制系统,具有空燃比闭环控制功能。氧传感器反映了空燃比的浓稀情况,控制系统可以根据变化相应地修正空燃比反馈系数,修正喷油量,以保证空燃比维持在理论空燃比(14.7:1)附近。
  
  关于喷油器
  
  喷油器亦称喷油嘴,实际上是一个高速电磁阀,是EFI系统中的执行部件,要求其一致性、稳定性好。是除MCU外最重要的部件。其制造过程包括精密加工、电磁材料的选用,精密装配等各方面的工艺。我们经过多次试验后已经定型,目前正在制作相关的模具及工具设备。即将批量投产。
  
  关于氧传感器
  
  氧传感器是安装于排气管中的一个传感器。我国已有数家厂家能生产了。当空气过量系数为1时,氧传感器输出电压为0.7V,当空  。气过量系数大于1时(过稀),输出电压小于0.7V,当空气过量系数小于1时(过浓),其输出电压大于0.7V。此输出的,电压反馈到MCU中,作为微量调整的根据,形成了闭环控制系统,严格控制空气过量系数为l。

  一、发动机电控系统

发动机电控系统

  二、发动机数据采集及优化系统
  
  HC、CO、空燃比、气温、水温、节气门位置、转速、进气歧管空气密度

发动机数据采集及优化系统




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