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標題: [教學] 燃油喷射装置工作原理 [打印本頁]

作者: carwing 時間: 2010-12-9 12:18 PM 標題: 燃油喷射装置工作原理

为了努力跟上排放和燃油效率相关法规的发展步伐，这些年来，现代汽车中所用的燃油系统做了很多改进。1990年的斯巴鲁Justy是在美国出售的最后一款装配化油器的汽车；随后的Justy车型开始装配燃油喷射装置。但实际上燃油喷射装置在20世纪50年代就已面世，大约从1980年开始，电子燃油喷射装置就已在欧洲的汽车上广泛应用。现在，所有在美国出售的汽车都装配燃油喷射装置。在本文中，我们将了解燃油如何进入发动机气缸，以及诸如“多点燃油喷射”和“节气门体燃油喷射”之类术语的含义。我们还将了解性能芯片是如何提高发动机功率的。

自內燃機诞生以来的大部分时间里，化油器一直是向内燃机提供燃油的设备。在其他许多机器，诸如割草机、链锯等上，现在仍在使用化油器。但随着汽车工业的发展，为满足所有运行要求，化油器变得越来越复杂。例如，为了处理某些任务，化油器需要有五个不同回路：

主回路——提供正好足够的燃油，以提高匀速前进时的燃油效率
怠速回路——提供正好足够的燃油，以保持发动机怠速
油门泵——在一开始踩下油门踏板时，快速提供额外的燃油，减少发动机加速之前的喘振
动力增强回路—— 当汽车爬坡或拖曳拖车时提供更多的燃油
阻风门——当发动机低温时提供更多的燃油，使其起动

  为了满足更严格的排放要求，人们引入了催化轉換器。要让催化转化器有效地工作，需要非常仔细地控制空气与燃油的比率。氧傳感器监视排放气体中氧的含量，发动机控制单元 (ECU) 使用此信息来实时调节空气与燃油的比率。这称为闭环控制——化油器无法实现此控制。采用燃油喷射装置之前，曾经有一段时期，使用的是电控化油器，但这些电控化油器甚至比纯粹的机械化油器还要复杂。
  刚开始，人们用节气门体燃油喷射装置（也称为单点或中央燃油喷射系统）来代替化油器，其中集成了电控燃油喷射阀。这几乎就是整体取代了化油器，因此汽车制造商无需对发动机设计做任何大的改动。
  渐渐地，随着新发动机的出现，节气门体燃油喷射又被多点燃油喷射（也称为进气道、多点或顺序燃油喷射）代替。在这些系统中，每个气缸都有一个燃油喷射器，其位置正好可以使它将燃油准确地喷向进气阀。这些系统的燃油测量更精确，反应更迅速。

汽车中的油门踏板连接到节气阀，节气阀调节进入发动机的空气量。因此油门踏板实际上是空气踏板。

[size=-1]部分打开的节气阀

当您踩下油门踏板时，节气阀打开更大，从而放入更多的空气。发动机控制单元（ECU），是用来控制发动机上所有电子部件的计算机觉察到节气阀打开后，预料会有更多的空气进入发动机内，于是增加燃油流速。一旦节气阀打开，必须马上增加燃油流速；否则，当踩下油门踏板后，空气进入气缸，由于燃油不足，发动机会出现喘振现象。
传感器监视进入发动机的空气量，以及排放气体中氧的含量。ECU使用此信息精确地调节燃油提供量，保持合适的油气比。

燃油喷射器只是一个电控阀而已。车内的燃油泵为它提供增压燃油，它每秒能打开和关闭很多次。

[size=-1]燃油喷射器的内部构造

喷射器被激发后，電磁鐵会移动柱塞，打开喷射器阀门，使增压燃油通过一个很小的喷嘴喷出。该喷嘴可令燃油雾化——油雾尽可能微小，从而更易于燃烧。

[size=-1]正在喷油的燃油喷射器

提供给发动机的燃油量取决于燃油喷射器保持打开的时间。这称为脉冲宽度，由ECU控制。

[size=-1]发动机进气歧管内安装的燃油喷射器

喷射器安装在进气歧管中，因此它们可以将燃油直接喷入进气阀。燃油导轨向所有喷射器提供增压燃油。

[size=-1]在此图中，您可以看到三个喷射器。左边的那个就是燃油导轨。

为了提供适量的燃油，发动机控制单元装配了大量的传感器。让我们观察一下其中的一些传感器。

为了在各种工作条件下提供适量的燃油，发动机控制单元(ECU)必须监控大量的输入传感器。下面是其中的一些：

空气流量传感器——告诉ECU进入发动机的空气的量。
氧傳感器--监视排放气体中的氧的含量，以便ECU能够确定燃油混合物中空气是否适量，从而进行相应地调整。
节气门位置传感器——监视节气阀的位置（该位置决定进入发动机的空气量），以便ECU能快速对变化做出响应，必要时增加或减小燃油流速。
冷却剂温度传感器——使ECU确定发动机何时达到合适的工作温度。
电压传感器——监视汽车内的系统电压，以便ECU在电压下降（表示电气负载较高）时能提高怠速。
歧管绝对压力传感器——监视进气歧管内空气的压力，被吸入发动机的空气量能显示出发动机产生多大的功率；进入发动机的空气越多，歧管的压力越小，因此，该读数用来衡量产生的功率。
发动机转速传感器——监视发动机转速，发动机转速是用来计算脉冲宽度的因素之一。

多点系统主要有两种控制方式：所有燃油喷射器可以同时打开，也可以每个燃油喷射器正好在其气缸的进气阀打开之前打开（这称为顺序多点燃油喷射）。顺序燃油喷射的好处是，如果驾驶员的操作发生突变，系统就可以更快地反应，因为从发生突变时开始，它只需等到下一个进气阀打开，而无需等到发动机的下一次完整旋转。

控制发动机的算法十分复杂。软件必须让汽车在160,900千米的里程内满足排放要求，满足EPA（美国环保署）对燃油经济性要求，并预防发动机发生使用不当。另外还要满足其他几十种要求。 发动机控制单元使用一个公式和大量查找表，为给定的运行条件确定脉冲宽度。该公式由许多相乘的因子组成。其中许多因子都来自查找表。我们举一个简化的计算燃油喷射器脉冲宽度的例子。例子中，我们的公式只有三个因子，而实际的控制系统可能有一百或更多个因子。
脉冲宽度=（基准脉冲宽度）×（因子A）×（因子B）为了计算脉冲宽度，ECU首先在查找表中查找基准脉冲宽度。基准脉冲宽度是发动机转速（转/分）和负载（可以从歧管绝对压力计算得出）的函数。假设发动机转速是2,000转/分，负载是4。我们查找2,000和4交叉处的数字，为8毫秒。
[tr] [/tr]

转/分	负载
转/分	1	2	3	4	5
1,000	1	2	3	4	5
2,000	2	4	6	8	10
3,000	3	6	9	12	15
4,000	4	8	12	16	20

在接下来的例子中，A和B是来自传感器的参数。假设A是冷却剂温度，B是氧含量。如果冷却剂温度等于100，氧含量等于3，查找表告诉我们，因子A=0.8，因子B=1.0。

A	因子 A	B	因子 B
0	1.2	0	1.0
25	1.1	1	1.0
50	1.0	2	1.0
75	0.9	3	1.0
100	0.8	4	0.75

  所以，既然我们知道了基准脉冲宽度是负载和转/分的函数，又知道脉冲宽度=（基准脉冲宽度）×（因子A）×（因子B），例子中的总脉冲宽度就等于：
8x0.8x1.0=6.4毫秒  从这个例子中，您可以看到控制系统是如何进行调节的。参数B为排放气体中氧气的含量，B的查找表表示排放气体中氧气过量（按发动机设计值）的点；此时ECU将切断油路。
  真实的控制系统可能有超过100个参数，每个参数都有自己的查找表。某些参数甚至会随时间变化，以便针对诸如催化轉換器之类的发动机部件的性能变化做出相应补偿。根据发动机转速不同，ECU每秒可能要执行超过一百次这样的计算。
  [size=+1]性能芯片
  下面将进入对性能芯片的讨论。在我们略微理解了ECU中控制算法的工作原理之后，就可以理解性能芯片制造商为了让发动机输出更大功率而采取的措施。
  性能芯片由零部件公司制造，用于增大发动机功率。ECU内有一个用来保存所有查找表的芯片；性能芯片取代了该芯片。性能芯片中的表包含的值是在某些驾驶条件下，较高燃油速率情况下生成的值。例如，它们可以在每种发动机转速下节气门全开时，供应更多燃油。它们还可以更改火花正時（也有相应的查找表）。由于性能芯片制造商不关心诸如稳定性、里程和排放控制等汽车制造商所关心的问题，因此它们在性能芯片燃油图中使用了更为激进的设计。

作者: bananass 時間: 2010-12-11 02:09 PM

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