燃油喷射系统

1、第二章 电控汽油喷射系统基础2.1 电控汽油喷射系统的基本组成汽油发动机电控燃油喷射系统通常由空气供给系统、燃油供给系统、点火系统和电子控制系统四部分组成。电子控制系统是核心。电子控制系统主要由传感器、电子控制单元（ECU）和执行器三大部分组成，如图 所示。传感器可将发动机各种状态的物理量转换成相应的电量送给ECU，ECU综合处理这些电量信号后，送出控制数据，执行器将ECU送出的控制数据转换成物理或机械动作，以改变发动机的工作状态。燃油喷射技术发展至今，已有多种类型。2.2 电控汽油喷射系统的分类1.按空气量的检测方式分类按空气量的检测方式可分为直接与间接两大类。直接检测方式称之为质量流量计检

2、测方式。间接检测方式又分为两种：一种是利用惊奇管压力和发动机转速，测定吸入空气量，计算燃油量的方式，称之为速度密度方式；另一种是以节气门开度和发动机转速测定吸入空气量，并计算燃油量，称之为节流速度方式。1）质量流量计方式质量流量计方式是利用空气流量计直接计量吸入的空气流量。目前，占有主流地位的非连续喷射方式所必需的信号时每一工作循环的吸入空气量，也就是每一计量单位时间吸入空气量与循环周期数之比。一般而言，使用空气流量与发动机转速之比作为使用值，以这一数值为基础计算燃油喷射量。2）速度密度方式速度密度方式是利用发动机转速与进气管压力测定每一循环中吸入发动机的空气量，再以这一空气量为基础，测定燃油

3、喷射量。如果以燃油调节量来讲，因为发动机的燃油量的变化范围约80倍，装束变化范围约10倍，所以燃油调节范围约8倍，因此具有燃油调节量精度高这一优点。但是，其缺点是进气管压力与吸入空气量并不是检点的函数关系，需要修正检测过度状态的吸入空气流量。其次，作为降低排放的废气再循环（EGR）时，由于进气管压力的变化，也不易测定吸入空气量。3）节流速度方式节流速度方式是按照节气门开度与发动机转速测定每一循环吸入发动机的空气量，以这一空气量为基础，测定燃油喷射量。由于直接检测节气门的开度，因此过度响应性能良好，广泛应用于赛车上。上述三种方式的空燃比控制系统如图 所示。2.3按燃油喷射位置分类按燃油喷射位置不

4、同，燃油喷射系统可分为缸外喷射和缸内喷射。（1）缸外喷射是指进气歧管内喷射或进气门前喷射。该方式中喷油器被安装于进气歧管内或进气门附近，故燃油在进气过程中被喷射后于空气混合形成可燃混合气再进入气缸内。理论上，喷射时刻设计在各缸排气行程上止点前70°左右为佳。喷射方式可以是连续喷射或间歇喷射。由于缸外喷射方式汽油的喷油压力不高（0.1MPao.5Mpa），且结构简单，成本较低，应用较为广泛。（2）缸内喷射是指喷油器将燃油直接喷射到汽缸燃烧室内，因此需要较高的喷油压力（3.0MPa4.0MPa）。由于喷油压力较高，可实现稀薄燃烧，有利于提高经济性和排放指标，但对供油系统的要求较高，成本也

5、相应较高。3.按燃油喷射方式分类根据燃油喷射方式不同，燃油喷射系统可分为连续喷射和间歇喷射。1）连续喷射连续喷射又称为稳定喷射，在发动机整个工作过程中连续喷射燃油。连续喷射都是喷到进气道内，而且大部分的燃油是在进气门关闭时喷射的，因此大部分的燃油是在进气道内蒸发的，由于连续喷射系统无需考虑发动机的工作顺序和喷射时机，故控制系统结构较为简单，多应用于机械式或机电结合式燃油喷射系统中。2）间歇喷射又可称为脉冲喷射或同步喷射，喷射是以脉动的方式在某一段时间内进行的，因此喷射都有一定能够的喷油持续期。其特点是喷油频率与发动机转速同步，且喷油量只取决于喷油器的开启时间（喷油脉冲宽度）。故ECU可根据各种

6、传感器所获得的发动机运行参数动态变化的情况，精确计量发动机所需喷油量，再通过控制喷油脉宽来控制发动机各种工况下的可燃混合气的空燃比。由于间歇喷射方式的控制精度较高，故被现代发动机集中控制系统广泛采用。间歇喷射按喷油时序又可细分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种形式，如图所示。同时喷射是指发动机在运行期间，各缸喷油器同时开启且同时关闭，又计算机的统一喷油指令控制多余喷油器同时动作；分组喷射是将喷油器按发动机每工作循环分成若干组交替进行喷射；顺序喷射则是指喷油器按发动机的工作顺序依次进行喷射，它具有喷油正时，又计算机根据曲轴位置传感器提供的信号，判断各缸的进气行程适时发出各缸的喷油脉冲信号，以实现

7、顺序喷射的功能。相比而言，由于顺序方式可在最佳喷油时刻向各缸喷射所需的喷油量，故有利于改善发动机的燃油经济性。但要求系统能对待喷油的汽缸进行识别，同时要求喷油器驱动回路与汽缸的数目相同，故电路较为复杂。4.按喷油器的数目分类在发动机电子控制系统中，按喷油器数目进行分类，可分为单点喷射（Single Point Injection, SPI）和多点喷射（MultiPoint Injection, MPI）两种形式，如图 所示。1）单点喷射单点喷射是在进气管的节气门体上或稳压箱内安装一个中央喷射装置，用一只或两只喷油器集中向进气歧管喷射，形成可燃混合气，在发动机进气行程时被吸入气缸内，故这种喷射系

8、统可称为节气门体喷射系统或中央喷射系统。单点喷射系统可采用更低的喷油压力（0.1MPa），虽然其性能逊于多点喷射系统，但结构简单、成本低、故障率低、工作可靠，对发动机改动少，且维修方便，故在20世纪90年代的小排量普通轿车上曾得到广泛应用，目前已趋于淘汰。2）多点喷射多点喷射系统是在每个汽缸进气门附近安装一个喷油器，所以各缸之间的空燃比混合较均匀，而且在设计进气管时可以充分利用空气惯性的增压效应以实现高功率化设计。5.按喷射装置的控制方式分类按喷射装置的控制方式不同，燃油喷射系统可分为机械式、机电混合式和电子控制式三种。1）机械式燃油喷射系统机械式燃油喷射系统早在20世纪五六十年代就运用于汽车

9、上，采用连续喷射方式。Bosch公司的K-Jetronic系统属于此类型，可简称K系统。图 所示为机械式燃油喷射系统，其喷油量是通过空气计量板直接控制汽油流量调节柱塞来控制的，该系统中设有冷启动喷油器、暖车调节器、空气阀及全负荷加浓器等装置，以便根据不同工况对基本喷油量进行修正。2）机电混合式燃油喷射系统机电混合式燃油喷射系统如图 所示，Bosch公司的KE-Jetronic系统即属于此类型，可简称KE系统，是在K系统的基础上改进后的产品。其特点是增加了一个ECU。ECU可根据水温、节气门位置传感器的输入信号来控制电液式压差调节器的动作，以此实现对不同工况下的空燃比进行修正的目的。3）电子控制

10、式燃油喷射系统电子控制式燃油喷射系统（Electronic Fuel Injection, EFI），其构成如图 所示。在20世纪六七十年代大多只汽油喷射，80年代开始与点火控制一起构成发动机集中控制系统。电子控制单元通过各种传感器来检测发动机运行参数的变化，再由ECU根据输入信号和数学模型来确定所需的燃油喷射量，并通过控制喷油器的开启时间来控制喷入气缸内的每循环喷油量，进而实现对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制的目的。最佳点火时刻也用同样的方法计算，修正后送给点火电子组件，控制点火时刻。此外根据发动机的要求，计算机还可控制怠速（ISC）和废气再循环（EGR）等其他系统。由于电子控制式燃油

11、喷射系统在发动机各种工况下均能精确计量所需的燃油喷射量，且使用精度高，稳定性好，能实现发动机的优化设计和优化控制。因此，在汽车 燃油喷射系统中得到广泛应用。6.按电子控制系统的控制模式分类在发动机电子控制系统中，按电子控制系统的控制模式进行分类，可分为开环控制和闭环控制两种类型。1）开环控制系统开环控制，是把根据实验确定的发动机各种运行工况所对应的最佳供油量的数据事先存入计算机中，发动机在实际运行过程中，主要根据各个传感器的输入信号，判断发动机所处的运行工况，再找出最佳供油量，并发出控制信号。控制信号经功率放大器放大后，再驱动电磁喷油器动作，以此精确地控制混合气的空燃比，使发动机最佳运行，因此

12、开环控制系统只受发动机运行工况参数变化的控制，按事先设定在计算机ROM中的实验数据流工作。其优点是简单易行，缺点是其精度直接依赖于所设定的基准数据的精度和电磁喷油器调整标定的精度。但当喷油器及传感器系统电子产品性能变化时，混合气就不能正确地保持在原预定的空燃比数值上。因此，它对发动机及控制系统的各个组成部分的精度要求高，系统本身抗干扰能力较差，而且当使用工况超出预定范围时，就不能实现最佳控制。2)闭环控制系统闭环控制系统在排气管上加装了氧传感器，可根据排气中氧含量的变化，测出吸入发动机燃烧室内混合气的空燃比值，并把它输入到计算机中再与设定的目标空燃比值进行比较，将误差信号经放大器放大后控制电磁

13、喷油器，使空燃比值保持在设定的目标值附近。因此闭环控制可以达到较高的空燃比精度，并可消除产品差异和磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，抗干扰能力强。2.4 电控汽油喷射系统的控制方法2.4.1 喷油器目标喷油量的确定2.4.1.1目标喷油量在电子控制汽油喷射中，空然比的控制是ECU根据发动机不同工况实际所测量的进入汽缸的空气量和对应该工况的目标空然比求出对应的燃油喷射量，由此确定控制参数并向喷油器发出相应的控制指令，即喷射持续时间（喷油脉宽），以控制该工况所需的燃油。目标空然比是根据发动机的动力性、响应性、排气净化特性以及燃油消耗率等特性来确定的。到目前，在以多点喷射为住的电子控制汽油喷射系统

14、中，考虑到利用三元催化转换器同时净化CO、HC和NOx排放物，以适应日趋严格的排放法规的要求，将目标空然比严格控制在理论空燃比上；而以缸内直接喷射式电子控制汽油喷射系统（GDI）的目标空燃比，则取决于所能达到的稀薄燃烧控制技术水平。喷油器的控制脉宽，即喷油量是根据一个进气行程中进入气缸的空气质量来计算的。不同汽油喷射方式对进入汽缸的空气量的确定方法不同。质量流量方式是通过空气流量计直接测量计入气缸的空气的质量流量，然后根据发动机转速换算出一个进气行程进入汽缸的空气量。其他的速度密度方式和节气门速度方式分别根据进气压力传感器、进气温度传感器信号，节气门开度和发动机转速信号，推算出一个进气行程进入

15、汽缸的空气量。求出进入汽缸的实际空气量以后，根据目标空燃比，可确定该循环燃烧所需要的目标喷油量。即 （5-1）式中，Gf为每循环燃烧所需的燃油量（g）；Ga为一个进气行程进入汽缸的空气质量(g)；（A/F）T为目标空燃比。2.4.1.2喷油器的控制脉宽喷油器的喷油量取决于喷油器喷孔直径、喷油器针阀升程、喷射压力和喷油器的通电时间。当喷油器结构已确定，并通过燃料供给系统保证喷射压力为常数以后，喷油器的喷射量就与喷油器的通电时间T1成正比。所以，根据发动机工况的变化，ECU实际上是通过调节通电时间T1来控制喷射量的。一般除启动等过度工况以外，喷油器的通电时间（控制脉宽）是由在标准试验条件下进入汽缸

16、的空气质量和目标空然比确定的基本喷射时间及其用来补偿实际工作条件和标准试验条件差别的修正系数，以及无效喷射时间来表示的。即TI=TP×FC+TV （5-2）式中，TI为喷油器通电时间（ms）；TP为基本喷射时间（ms）；FC为基本喷射时间的修正系数；TV为喷油器的无效喷射时间（ms）。基本喷射时间TP式实现目标空燃比所需要的喷射时间，而修正系数FC式用来补偿由TP确定的空燃比偏离目标值的修正量。所以，空燃比的控制实质上就是根据进入汽缸的空气质量和发动机的运行工况，确定基本喷射时间TP和修正系数FC，由此控制喷油器的通电时间TI。所以喷油器的任务就是通过控制喷油器通电时间TI，确定燃油

17、喷射量Gf。当以进入汽缸的监控器质量流量为计算喷射时间的依据时，修正系数FC主要考虑以下5个方面的因数。即FC=f（FET，FAD，FO，FL，FH） （5-3）式中，FET为发动机温度有关的修正系数；FAD为加减速修正系数；FO为理论空燃比反馈控制修正系数；FL为学习控制修正系数；FH为高负荷、高转速修正系数。可见，实际上发动机常用运行工况下的喷射时间TI是由TP和上述5个修正系数来确定的。由于发动机在启动时和启动后正常运行工况时计入汽缸的空气流量信息不同，所以喷油器的通电时间可分为基于进入汽缸的空气质量信息确定的启动后的喷射时间和与进入汽缸的空气质量信息无关的启动时的喷射时间两大类。启动后

18、的喷射时间又根据喷射定时分为同期喷射和非同期喷射。同期喷射是与发动机转速同步，在确定的曲轴转角位置上进行喷射的方式；而非同期喷射是急加速等工况下对同期喷射量进行修正的与曲轴转角位置无关的临时性喷射。2.4.2 质量流量式喷射方式喷油量的控制汽车从启动到稳定车速运行或加减速工况运行等实际行驶过程中，汽油机根据不同工况喷油器的喷射方式，采用同期喷射和非同期喷射两种方式。同期喷射时喷油器的喷射时刻在各种转速下始终对应每循环确定的曲轴转角位置，所以与发动机转速始终同步喷射；而非同期喷射的喷射时刻与曲轴转角位置无关，是按一定频率进行喷射的。在稳定工况下采用同期喷射方式，在启动工况时一般采用非同期喷射，而

19、加减速工况时则在同期喷射的基础上通过非同期喷射的方式来修正加减速过程中同期喷射喷油量偏离目标值的部分，以保证加减速过度性能稳定。2.4.2.1 同期喷射量的确定启动后的同期喷射时间T1是根据式（5-2）确定的。其中，基本喷射时间TP和修正系数FC的确定方式是根据不同喷射方式采用不同的计算公式。（1）基本喷射时间的确定 质量流量式喷射方式的汽油喷射系统，是基于通过空气流量计直接测量得到的进入汽缸的空气质量流量为依据计算基本喷射时间。由于测量用空气流量计的不同，这种方式的基本喷射时间的求法也有所不同。1）热线式空气流量计。由于热线式空气流量计可直接测量进入汽缸的空气质量流量，故不需要进气温度和大气

20、压力的修正。所以，与经空气流量计测量的进入汽缸的空气质量流量相对应的基本喷射时间，可按下式确定。即 （5-4）式中，qm为空气的质量流量（g/s）；n为发动机转速（r/min）；qm/n为发动机每一转进入汽缸的空气质量（g/r）；（A/F）T为目标空燃比；K1为由喷油器结构尺寸、喷射方式以及汽缸数确定的常数。由于热线式空气流量计的输出信号响应特性好，故会受到进气脉动的影响。所以，为了提高控制精度，需要以比进气脉动频率更开的采样速度对空气流量计的输出信号进行A/D转换，并按点火间隔时间进行平均化处理，以求得进气行程中的平均输出信号。热线式空气流量计的输出电压随空气质量流量的变化关系是非线性的，所

21、以需要先进行线性化处理，然后再求出基本喷射时间。设线性化处理后的空气质量流量信号为qmL，则基本喷射时间TP可用下式表示。即 （5-5）式中，K为常数，取K=1/K1(A/F)T。2）卡门涡旋式空气流量计。卡门涡旋式空气流量计输出的卡门涡旋频率与进气流速呈正比，所以空气体积流量与卡门涡旋频率之间有以下关系式。即qV=C1Af (5-6)式中，C1为常数；A为卡门涡旋测量处的流通截面积；f为卡门涡旋频率。由于卡门涡旋式空气流量计是体积流量计，所以相对进入汽缸的空气体积流量的基本喷射时间设为TP，则 （5-7）式中，K1为由喷油器结构尺寸、喷射方式以及汽缸数确定的常数；C=C1A.为了求得相对质量

22、流量的基本喷射时间TP，需要对进气温度及压力进行修正。设在标准大气状态（293K,101kPa）下的质量流量为qms，而在任意温度T和压力p下的质量流量为qm，则二者之比为 （5-8）式中，qVs，s分别为标准状态下的空气体积流量和密度；qv，分别为任意状态下的空气体积流量和密度。由于卡门涡旋产生的频率与进气温度及压力状态无关，所以，qV=qVs。式（5-8）可改写为 （5-9）又，由理想气体的状态方程式=p/(RT),所以 （5-10）故，进气温度和大气压力的修正量分别为 （5-11） （5-12）图5-3所示为进气温度和大气压力的修正图。根据式（5-7）、式（5-11）、式（5-12），可

23、求得相对质量流量的基本喷射时间Tp。即 （5-13）式中，K=CK1（A/F）T。（2）修正系数的确定 由式（5-3）可知，质量流量式电控汽油喷射协调的基本喷射时间的修正系数主要考虑一下几个方面的因素。1）与发动机温度有关的修正系数FET。温度修正系数FET主要考虑不同的温度影响燃料喷射无话质量而造成的对混合气形成过程的影响。特别是在低温启动时，由于燃料雾化蒸发不良，造成混合气过稀，甚至使发动机熄火；当发动机温度过高时，汽油在输送管路中易蒸发，减小实际喷射量，特别是在高温启动时很容易产生“气阻”现象而影响正常启动。这就是说，发动机在高、低温下，按基本喷射时间Tp喷射的燃油量均使混合气过稀，所以

24、必须进行加浓修正，否则易发生怠速不稳、高温再启动时易熄火以及游车等现象。根据发动机实际运行状态，温度修正主要有以下三方面：a启动后增量修正系数Fg。发动机在低温下启动时，着火后的数十秒内要进行增量修正。在启动过程中发动机的温度越低，燃料蒸发条件越差，所以燃料增量修正量越，修正时间就更长。这是因为刚启动时进气门、汽缸内壁等表面温度比较低，所以喷油器喷射后在其表面上形成的油膜蒸发气化作用不足，引起混合气浓度变稀，所以需要加浓修正。F g就是考虑进气门及汽缸壁等表面温度低而影响其油膜蒸发程度的喷射量增量修正系数。在ECU中的修正过程如图5-4所示，先由启动时的发动机冷却液温度tw确定修正初值Fg0，

25、启动后以此修正喷射时间。随发动机的转速，冷却液温度升高，启动修正系数Fg从初值Fg0开始逐渐减小。b怠速暖车增量修正系数FI。FI主要用来启动后进气门、汽缸壁的表面温度以及冷却液温度tw随时间升高的过程中进气管及气门处的油膜蒸发汽化作用不足而造成混合气偏稀得部分。与启动增量修正系数Fg同样，FI的修正值也随冷却液温度tw的降低而增加（图5-5），并与Fg同事进行修正。但是，前者Fg是在启动后数十秒内修正过程就结束；而后者FI则一直修正到tw达到规定的咪表温度为止。c高温修正系数FT。高温修正工况是指汽车在大负荷告诉下行驶后停车1030min，然后再启动的23min时间内。高温修正的原因是，汽车

26、在告诉行驶时，由于迎面风的冷却作用，一般燃油温度低于50。但一旦停车后，发动机作为热源而向四周散发热量，此时发动机也停机故无冷却风，所以发动机室内的温度升高，使燃油温度达到80100，因此喷油器内的燃料沸腾，产生“汽泡”现象。燃料产生汽泡后，即使喷油器的喷射时间（开启时间）Ti一定，但喷射时因含汽泡而实际喷射量明显减少，造成空燃比加大，混合气变稀，故需要修正。修正方法是检测冷却液温度tw，当tw100时进行修正（图5-6）。也有直接测量燃油温度进行修正的方法。2）加减速修正行驶FAD。以相对进气管压力高250300kPa的喷射压力进行喷射的大部分燃油，都附在进气门及附近的进气管内壁表面形成油膜

27、。这种油膜的蒸发速度受进气压力和油膜附着部分表面温度的影响。当发动机加速运行时，随着节气门开度增大，进气量增加，进气压力也增大，使得进气管内壁表面附着的油膜汽化速度降低，造成混合气变稀；而在减速时，随节气门开度的减小进气量减少，进气压力也随之降低，使进气管内壁表面附着的油膜汽化速度加快，造成混合气变浓；当油膜附着部分的表面温度越低，油膜蒸发速度越慢，所以也影响汽缸内的混合气浓度。因此，当发动机加减速运行时只靠基本喷射量，空燃比就会偏离目标值，使发动机产生回火、车辆前后方向振动（游车），而且排气中的有害成分也增加，因此必须进行修正。在进行加减速修正时，首先要正确、快速地判断加减速工况。一般加减速

28、工况是通过节气门开度信号变化率来判断。如由ECU每80ms读入节气门开度信号，并在该时间内的节气门开度变化率超过 规定值时，判定为加减速状态。a加速修正系数FAC。加速工况时的修正系数主要考虑发动机负荷（FDL1）和冷却液温度（FTHW1）两个方面的影响因素。即FAC=FDL1FTHW1 （5-14） 式中，FDL1为对应负荷变化量的修正系数，主要修正进气压力升高时，汽化速度降低所造成的汽化不足的部分，负荷可用每进气行程进入的空气量qV/n或节气门开度表示；FTHW1为对应冷却液温度的修正系数，主要修正燃油油膜附着部分的表面温度降低时，汽化速度降低所造成的汽化不足的部分。图5-7所示为FDL1

29、随负荷变化量qV/n的变化特性。在一定的时间间隔内，当负荷的变化量qV/n超过某一设定值就判定为加速修正工况，qV/n越大，意味着进气压力变化量越大，对应的修正系数随之也增加。图5-8所示为FTHW1随冷却液温度的变化特性。说明即使是负荷变化量相同的加速工况，如果冷却液温度状态不同修正值也不一样，在相同负荷变化条件下的加速工况，如果冷却液温度越低，则加速修正系数值就越大。b减速修正系数FDC。与加速修正系数FAC相反，当减速时节气门开度减小，负荷降低，进气压力随进气量的将少而降低，所以油膜表面压力减轻，其汽化速度加快，使混合气变浓。减速时的修正系数也考虑负荷和冷却液温度两份因素的影响。即FDC

30、=FDL2FTHW2 （5-15）式中，FDL2为负荷变化量有关的修正系数；FTHW2为对应冷却液温度的修正系数。图5-9所示为减速时FDL2随负荷变化的特性，其方向与加速修正过程相反。图5-10所示为FTHW2随冷却液温度变化的特性。3）理论空燃比反馈修正系数FO。为了有效地降低汽车有害气体的排放，以适应日趋严格的排放法规，保护环境清洁，一般汽油车均采用三元催化器。这种装置是在理论空燃比下，才能对NOx、CO、HC三项有害排放物同时进行有效净化。空燃比的开环控制不能满足理论空燃比的控制精度。所以，必须在排气管中安装氧传感器，以获得排气中氧含量的反馈信息，由此检测实际燃烧过程的空燃比，并对基本

31、喷射时间进行反馈修正，实现理论空燃比的反馈控制。另一方面，在发动机实际工作过程中，当氧传感器的温度过低时，不能准确地检测空燃比。所以，在启动过程以及启动后冷却液温度tw还比较低的一段时间内停止反馈控制。 此外，当发动机全负荷高转速运行时，要求发动机输出最大转矩，此时为了保证汽车的大负荷行驶特性，将空燃比设定在较浓的功率混合气状态，所以也要停止空燃比的反馈控制。图5-11所示为氧传感器的输出特性，在理论空燃比附近，其输出电压急剧变化。ECU根据氧传感器的这种输出特性按图5-12所示的顺序进行空燃比的反馈控制。首先，ECU将氧传感器的输出电压与理论空燃比的基准电压进行比较，判断混合气是浓还是稀。当

32、混合气比理论空燃比浓时，降低反馈修正信号；反之，增加反馈修正信号。反馈控制信号是按阶梯型变化，其目的就是改善反馈修正的响应特性，提高理论空燃比的空寂精度。4）学习控制修正系数FL。在实际使用过程中，随着使用时间的延长，一些零部件的磨损等原因引起反馈控制的空燃比偏离目标值的现象。为了提高理论空燃比的反馈控制精度，使反馈控制量的中心回到理论空燃比的位置上，一般均实施学习修正控制。所谓学习控制，主要由以下三个部分构成：首先，求出相对理论过量空气系数的偏差量，这一步在学习控制过程中称为学习阶段；其次，求出修正该偏差量的修正系数，并寄存，即记忆过程；然后将所记忆的学习修正量直接反映在现行工况下的喷射时间

33、里，完成学习控制过程。5）大负荷高转速的增量修正系数FH。一般发动机在部分负荷下运行时，空燃比的控制主要考虑在保证排放性能的前提下，尽量提供经济混合气，以得到最低燃油消耗量。但当汽车在节气门输出最大的转矩。对应最大转矩的空燃比一般是a=12.5(过量空气系数为=0.80.9)左右。在实际空气过程中，ECU是根据节气门位置传感器的信息判断是否全负荷状态，并采用开环控制方法实现大负荷修正控制。此时，一般在基本喷射时间的基础上乘以系数1.18就可以实现大负荷增量修正。在实施大负荷控制时，必须停止氧传感器的反馈控制。当发动机在高转速运行即汽车高速行驶时，与大负荷行驶时一样将空燃比a控制在12.5附近。

34、另外，当空燃比减小时，由于燃油的汽化潜热作用和燃烧效率的降低，使燃烧温度下降，所以排气温度也下降。当在空燃比a=12.5下运行时，如果排气系统部件的温度超过许用温度，则将空燃比设定得更小些，由此降低排气温度。（3）无效喷射时间Tv 无效喷射时间是与喷射方式无关的用来修正喷油器针阀工作滞后时间。喷油器在喷射过程中，由于存在针阀的惯性质量，从接通喷油器电源开始到喷油器针阀开启第一次达到最大升程为止，有一个滞后时间To。同样，从切断喷油器的驱动电源开始到喷油器针阀关闭为止，也存在滞后时间Tc。一般，针阀开启时的滞后时间To大于关闭时的滞后时间Tc。令Tv=To-Tc，在整个喷射是假内Tv这一段时间喷

35、油器部喷油，称Tv为无效喷射时间，对每一个喷油器都存在无效喷射时间，所以ECU在演算基本喷射时间的基础上，有必要加上这一段无效喷射时间进行修正。一般无效喷射时间由蓄电池电压来修正。图5-15所示为无效喷射时间随蓄电池电压的变化规律。将蓄电池电压分别设定为7V、8V、9V、10V、12V、14V、16V、18V时所对应的无效喷射时间寄存在存储器中，由ECU根据检测蓄电池的实际电压进行线性插值修正，并将线性插值法球的的对应于实际电源电压的无效喷射时间Tv直接反映在基本喷射时间里。2.4.2.2 非同期喷射非同期喷射是指与曲轴转角位置无关的临时性喷射，也有启动后的非同期喷射和启动时的非同期喷射两种。

36、启动喷射已如前所述。这里主要介绍启动后非同期喷射原理。启动后的非同期主要用来修正急加速等过度工况时同期喷射方式的供油不足的部分。如图5-16所示，当发动机急加速时，同期喷射时间TA是按节气门开度变化之前的进气量qmA1进行计算得到的，所以只能实现与qmA1相应的目标空燃比。但在急加速时节气门突然开大，因此第一缸实际进入汽缸的空气质量流量为qmA2=qmA1+qmA1 (5-17)所以，对发火顺序为1-3-4-2的4缸发动机，第一缸相当于qmA1部分的空气量缺油，混合气变稀；而第三缸发火时实际进入汽缸的空气质量流量为qmA3=qmA1+qmA2 (5-18)相当于qmA2 （qmA1 ）部分的空

37、气量缺油，所以造成加速工况车辆振动加剧直接影响加速性能。为此需采取非同期喷射的方法来进行修正。非同期喷射时间TB就是用来修正qmA1 、qmA2 这一部分所缺的喷油量，以保证加速过程中的目标空燃比。为了精确地确定非同期喷射量，需要尽快地检测出发动机加速状态。表示发动机加速状态的最好参数就是节气门开度的变化量。所以，非同期喷射量是按一定时间间隔（1020ms）内的节气门开度变化量THA来界定的。即当THA 超过某一设定值时， 就判定为加速状态，并同时进行如图5-17所示的非同期喷射修正。节气门看似度变化量越大，非同期喷射量就越多。非同期喷射量根据节气门开度的变化量以脉谱形式设定，并寄存在储存器中

38、。2.4.2.3 质量流量式电控汽油喷射系统控制原理1控制单元图5-18所示为一种电子控制汽油喷射控制单元的结构图，2采用单片机。由于控制时计算处理信息较多，而且通过喷油器直接控制燃料量，所以要求单片机具有高的时间分辨率。因此，所采用的单片机的特点是：内藏2个16位的专用计数器；具有可待机的RAM，可通过供给微小电源记忆数据；具有16位处理功能和8位×8位的乘法运算指令。冷却液温度传感器、氧传感器、进气压力传感器等表示发动机运行状态的模拟信号，在输入到ECU之前先通过输入电镀消除噪声，然后进过A/D转换器进行模/数转换等前期处理。A/D转换器进行模/数转换时，相对模拟信号的基准电压U

39、REF具有保持比例关系不变的性能，即模拟电压信号Uin变化时，如果与基准电压UREF之比Uin/UREF一定，则A/D中的结果不变。所以当电源电压变化时也能精准地进行模/数转换。另一方面，有ECU发出的各项控制信号，是通过输出电路进行A/D转换和增幅处理后再去驱动各执行器的。向微机提供直流5V电源的电路中，通过设有看门狗和复位功能的定电压集成电路IC，保证在宽广的车用输入电压范围(616V)和温度范围（-30+80）内使微机稳定工作。表5-1所示为卡门涡旋式电控汽油喷射系统控制空燃比的修正项目。表5-1 卡门涡旋式电控汽油喷射系统控制空燃比的修正项目修正项目有关传感器及输入信息修正内容冷却液温

40、度修正冷却液温度传感器增加发动机冷态时的喷射量进气温度修正进气温度传感器空气流量传感器为体积流量计，故需修正空气密度启动增量点火开关冷却液温度传感器启动时进行燃料增量的修正反馈修正氧传感器监视排气中的氧浓度进行空燃比反馈控制，以保持理论空燃比加速增量节气门位置传感器加速时增加燃料量，以提高响应性减速减量怠速开关，发动机转速减速时减少燃料量，降低油耗，同时保护催化剂蓄电池电压修正蓄电池电压修正由喷油器两端电压变动而引起的空燃比变化2控制原理图5-19及图5-20所示分别为CPU的主控制流程图和空燃比控制系统框图。控制单元一旦接通电源就立即复位，复位解除后就开始执行程序。发动机转速时通过在中断处理电路上所测量的点火周期信号来进行计算的；ECU根据发动机转速判定发动机是否处于停止状态，若发动机处于停止状态（n=0）时，就关闭燃油泵的