本篇文章將談論電子燃油噴射系統,會關注傳感器與執行器,和它們在ECM上的輸入、輸出信號。本文章談論的是多點噴射系統,單點噴射以后會涉及到。
概要
多點噴射與單點噴射的工作原理非常相似,有個機電操作的噴油嘴,噴油嘴的開啟時間(噴油嘴脈沖寬度)早已預設好。噴油嘴脈沖寬度由ECM決定,依賴于發動機溫度、發動機負載和氧氣(lambda)傳感器信息。燃油由油箱輸出,經過過濾器,由調節器控制燃油的壓力。供給發動機的燃油要精確,多數情況下燃油噴入進氣歧管等待氣門開啟,然后隨著進氣進入燃燒室。
燃油箱
很明顯解釋整個系統要從油箱開始。與化油器式汽車不同,燃油箱是密封的。打開油箱蓋,可以聽到燃油氣泄漏的聲音。
燃油泵
這種高壓油泵(圖1.0)被稱為滾子泵。燃油進入泵體內被滾子壓縮,迫使燃油以高壓通過油泵。這種泵可產生8 bar (120 psi)壓力,每分鐘傳輸4到5升燃油。在泵里面有一個壓力釋放閥,如果過濾器或管路或其它地方阻塞,壓力到8 bar時離開閥座,釋放壓力。燃油泵的另一端(輸出端)是有一個止回閥,當切斷燃油泵的電壓,關閉燃油回路,保持管道的油壓。系統正常的工作壓力大概是2 bar (30 psi),此時燃油泵的電流是3到5安培。燃油通過油泵轉子會遭受火花與電�。贿@聽起來好危險,但由于沒有氧氣,所以是不會爆炸的!
圖 1.0 |
現在大多數燃油泵都安裝在油箱里面,被稱為“潛”油泵。油泵的結構是內部和外部齒輪垂直組裝裝置,稱為“內齒輪油泵”。整個油泵通過螺絲和橡膠墊或鎖緊環牢牢固定住。有些汽車,有兩個油泵,“潛水”泵將燃油輸送給外部的滾子泵。
圖 1.1 |
圖1.1 顯示來自轉向器每個扇區的電流。多數轉向器有6到8個扇區,如波形有重復點意味著有磨損等故障。上圖可以看出一個扇區有一個低電流點,且油泵每旋轉720°重復一次。上圖例子旋轉一周有8個扇區。
圖 1.2 |
圖1.2 顯示用Pico示波器電流鉗附件檢測燃油泵電流的方法。
燃油泵的電流取決于燃油壓力,但不應該高于8安培。
燃油供給
傳統的“供油和回油”系統,燃油供給油管,過多的燃油會通過壓力調節器流回油管。壓力調節器約束系統里的工作壓力。
無回油管燃油系統
這種系統已被幾個汽車制造廠所采用,它不同于傳統的燃油系統,它只有一條燃油供給管,而沒有回油管通往油箱。
無回油燃油系統,不管是機械式還是電子式的,是排放法規所要求的。沒有被加熱過的燃油回到油箱,減少了燃油蒸發的數量,同時燃油管比較短,減少了制造成本。
機械式無回油管燃油系統
無回油管系統與平常的系統不一樣,它的壓力調節器是安裝在燃油箱里面的。當燃油泵被激勵,燃油流往系統管道,直到達到所需求的壓力;“過多”的燃油流過壓力調節器回到燃油箱。
“供油和回油”系統的壓力調節器有一個真空連接,在加速時進氣歧管的真空度下降,壓力調節器會增加燃油壓力,提供更多燃油。
無回油管燃油系統沒有影響燃油壓力的機械部件,燃油壓力保持高于普遍的 44 到 50 psi。增加輸油壓力,ECM 調節噴油寬度來供應精確的燃油,不受發動機負載影響,也不用燃油壓力補償。
電子式無回油管燃油系統
這種系統需要的所有部件都安裝在“潛”油泵體內。它包含微粒過濾器、泵、電子壓力調節器、油位傳感器和聲音隔離系統。電子壓力調節器在加速狀態下增加燃油壓力,泵的燃油輸出可調節到適應發動機的燃油需要。這可延長油泵的壽命,因為油泵不再會提供過量的燃油。
ECM 提供所要求的壓力信息,燃油泵輸出信號為數字方波。改變方波的占空因數就可改變燃油泵的燃油輸出。
為了補償由于燃油溫度造成的燃油粘度的變化,會在油管上安裝一個溫度傳感器。也會在油管前部分或里面安裝一個脈沖消除裝置。
噴油嘴
噴油嘴是個電子裝置,從燃油噴射繼電器或 ECM 供以 12 伏的電。只有當發動機起動或運轉中噴油嘴才會有電壓,因為這個電壓是由轉速繼電器控制的。噴油嘴的脈沖寬度取決于 ECM 所讀取的輸入信號;輸入信號來自各種各樣的發動機傳感器,冷機起動和暖機期間不同的補償,當發動機暖機到工作溫度初始的脈沖寬度會變窄。噴油脈沖寬度在加速下會擴張,而在輕負載下會收縮。
圖 1.3 |
多點噴油嘴可以是次序或同時噴射。同時噴射系統4個噴油嘴同時噴油,每個周期(曲軸旋轉720°)每個汽缸收到2個噴油脈沖。次序系統每一個周期只收到1個噴油脈沖,時間與進氣門開門一致。粗略估計,怠速時發動機工作溫度正常下的噴油脈沖寬度大概為同時系統2.5ms,次序系統3.5ms。
因為在針閥被抬升離開閥座前需要建立一定的磁場,所以機電式的噴油嘴需要短時間來反應。這時間被稱為“電磁反應時間”。監測這延遲是非常重要的,且有時候這延遲會占總脈沖寬度的三分之一。下面圖1.4顯示的是噴油嘴開啟延遲的一個好例子。
清楚地看到波形被“分開”成兩個區域。第一個區域的波形負責的是電磁力抬升針閥,在這個例子里花費大概0.6 ms。針閥保持開啟過程,我們可以看到這一點電流在再次上升前下降。有了這電流下降,噴油嘴保持打開的總時間未必與測量到的時間相等。然而,這是不可能計算噴油嘴彈簧完全關閉噴油嘴和切斷燃油所用的時間。
這個測試對識別噴油嘴有一個不可接受的慢電磁反應時間,非常理想。例如噴油嘴沒有按要求的燃油數量供油和問題汽缸燃燒過稀。
圖 1.4 |
圖 1.5同時顯示噴油嘴電壓和電流。
圖 1.5 |
所有例子都是用Pico汽車示波器來檢測的。其它廠家的設備會有不同的電壓范圍,但結果波形應該是相似的。請記得使用更高的電壓量程,會讓結果波形看起來幅值會更小,但總體電壓是一樣的。
下一個教程,我們將學習控制噴油脈沖寬度的ECM輸入信號。
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