3.3 燃油喷射控制
问题链接：
1.喷油顺序是如何确定的？
2.哪一种喷油顺序最经济呢？
3.喷油量是如何确定的？
电控燃油喷射系统的功能是对喷油顺序、喷油量、燃油停供进行控制。
3.3.1 喷油器顺序的控制
3.3.1.1 连续喷射（KE-Jecronic控制）
喷油器在燃油压力的作用下开启，并在整个发动机工作期间一直保持开启状态。喷油器连续不停地喷油。通过改变系统压力来改变喷油量。
3.3.1.2 间歇喷射
在电磁力的作用下，喷油器只开启很短的时间，一旦喷完计算出的喷油量，喷油器就关闭。通过改变喷油器的开启时间来改变喷油量。
根据ECU控制喷油器的方式不同，间歇喷射有四种类型：同时喷射、分组喷射、顺序喷射、特定气缸喷射。
（1）同时喷射
发动机的所有喷油器都同时动作。对各个气缸来说，燃油蒸发时间不同。因此，为了获得尽可能成分均匀的混合气和实现充分燃烧，曲轴每转一圈，喷射燃烧所需油量的一半，如图3-33所示。
图3-33 同时喷射
（2）分组喷射
每个做功循环，1、3气缸喷油器或2、4气缸喷油器各喷油一次。在每种情况下，整个喷油量都被喷在关闭的进气门之前，这些燃油的蒸发时间不同，如图3-34所示。
图3-34 分组喷射
（3）顺序喷射
就是在进气行程之前，各气缸喷油器按照点火顺序一个接一个地将相同数量的总喷油量喷入进气歧管。这就促进了最佳混合气的形成，并改善了发动机内的冷却效果，如图3-35所示。
图3-35 顺序喷射
（4）特定气缸喷射（CSI）
这种喷射也是一种顺序喷射。由于传感器技术的进步，控制复杂程度的提升，ECU能够给每一个气缸单独分配特殊的喷油量，如图3-36所示。
图3-36 特定气缸喷射
上述同时喷射、分组喷射和顺序喷射的喷油顺序都与曲轴转角相位有一定的对应关系，称为“同步喷射”。有些EFI系统在开始冷机起动时给出一个初始喷油脉冲，该脉冲与曲轴转角相位无一定联系，称为“异步喷射”，特定喷射就是异步喷射。有些系统则在急加速时增加几次异步喷射，以更快地增加喷油量。还有一种使用异步喷射的情况，就是当喷油器在发动机一个工作循环期间喷油次数多，以至于怠速工况每次喷油量小于该喷油器的许用最小喷油量时，EFI系统就只能改变怠速时的每循环喷油次数，或者改用每秒喷几次油的异步喷射方式。
3.3.2 喷油量（喷油脉宽）控制
EFI系统通过控制喷油器电磁阀的通电持续时间（喷油触发脉冲宽度）来控制喷油量，通常可以实现以下的控制内容。
喷油量控制可分为同步喷油量控制和异步喷油量控制。同步控制又分为发动机起动时的喷油量控制和发动机起动后的喷油量控制。
3.3.2.1 起动时的喷油量控制
在发动机起动时，其转速很低（50r/min左右）且波动较大，无论是D型电控燃油喷射系统中的进气歧管绝对压力传感器，还是L型电控燃油喷射系统中的空气流量传感器，都不能精确地确定进气量，也就无法确定合适的基本喷油时间。起动控制采用开环控制，喷油量的控制过程为：当点火开关接通起动档位时，ECU的STA端便接收到一个高电平信号，此时ECU再根据曲轴位置传感器信号和节气门位置传感器信号判定是否处于起动状态，以便决定是否按起动程序控制喷油。
起动控制程序：发动机起动时ECU根据冷却液的温度信号THW，由内存的冷却液温度—喷油时间曲线来确定基本喷油时间，如图3-37所示。再根据进气温度信号THA和蓄电池电压+B信号进行修正，得到起动时的喷油持续时间，如图3-38所示。电压修正是因为喷油器的实际喷油时刻比ECU发出喷油指令的时刻晚，即存在一段滞后时间，使喷油器喷油的实际时间比ECU确定出的喷油时间短，导致喷油量不足使实际空燃比高于发动机要求的空燃比。蓄电池电压越低，滞后时间越长，因此ECU需根据蓄电池电压适当延长喷油时间，以提高喷油量控制的精度。
图3-37 起动时喷油控制
图3-38 起动时冷却液温度修正曲线
如果曲轴位置传感器信号表明发动机转速低于300r/min，且节气门位置传感器信号表明节气门处于关闭状态，则判定发动机处于起动状态并控制运行起动程序。在燃油喷射系统具有“清除溢流”功能的汽车上，当发动机转速低于300r/min时，如果节气门开度大于80%，那么ECU将判定为“清除溢流”控制，喷油器将停止喷油。
3.3.2.2 发动机起动后的喷油量控制
发动机起动后转速超过预定值时，ECU确定的喷油持续时间为：
喷油持续时间=基本喷油持续时间+喷油修正值+电压修正值
式中喷油修正值是各种修正值的总和。
在D型电控燃油喷射系统中，ECU根据发动机转速信号（Ne）和进气歧管绝对压力信号（PIM）、进气温度信号（THA）及内存的基本喷油时间三维图确定基本喷油时间。
L型电控燃油喷射系统中，ECU则根据发动机转速信号（Ne）和空气流量传感器信号（VS信号）确定基本喷油时间。这个基本喷油时间是实现预定空燃比（理论空燃比14.7:1）的喷射时间。
发动机起动后的各工况下，ECU在确定基本喷油时间的同时，还必须根据各种传感器输送来的发动机运行工况信息对基本喷油时间进行修正。
1.起动后加浓修正
发动机完成起动后，点火开关由“STA”（起动）位置转到“ON”（点火）位置，或发动机转速已达到或超过预定值，ECU额外增加喷油量，使发动机保持稳定运转。喷油量的初始修正值在起动后这一瞬间最高，根据冷却液温度的变化，然后以一个固定速度下降，逐步达到正常，如图3-39所示。
2.暖机加浓修正
发动机温度较低时燃油蒸发性差，为使发动机迅速进入最佳工作状态，必须供给较浓的混合气。
发动机起动后，在达到正常工作温度（50～80℃）之前，ECU根据冷却液温度信号（THW信号）对喷油时间进行修正，修正系数的确定如图3-39所示。
暖机加速还受怠速信号（IDL信号）控制，当节气门位置传感器中的怠速触点接通或断开时，根据发动机转速不同，ECU使喷油时间有少量变化。
发动机ECU处于失效保护模式，如故障码为P0115时，ECU提供设定的冷却液温度信号，通常为80℃。
3.进气温度修正
发动机进气温度影响进气密度，ECU根据进气温度传感器提供的进气温度信号（THA信号），对喷油时间进行修正。通常以20℃为进气温度信息的标准温度，低于20℃时，空气密度大，ECU适当增加喷油时间，使混合气不至于过稀；进气温度高于20℃时，空气密度减小，适当减少喷油时间，以防混合气偏浓。进气温度修正系数的确定如图3-40所示，增加或减少的最大修正量约为10%。
图3-39 起动后加浓和暖机冷却液温度修正曲线
图3-40 进气温度修正曲线
发动机ECU处于失效保护模式，如故障码为P0110时，ECU提供设定的进气温度信号，通常为20℃。
4.稳定工况喷油量修正
稳定工况（含热机怠速工况和部分负荷工况）都实行空燃比反馈闭环控制，使空燃比保持在理论空燃比附近的一个很窄的范围内。
（1）怠速稳定闭环控制
能够定量输出功率，以确保维持怠速工况的稳定。转速降低时增加输出功率，而在转速升高时降低功率输出。系统在识别到一些影响因素，如空调压缩机起动或自动变速器换档的时候，将会相应地增加功率输出。在低温情况下，由于要克服摩擦损失或维持更高的怠速转速，输出转矩必须增大。怠速闭环控制详见第2单元。
（2）部分负荷工况λ闭环控制
详见本书第6单元。
5.大负荷工况喷油量修正
发动机在大负荷工况下运转时，要求使用较浓的混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷修正喷油时间。
ECU可根据进气歧管绝对压力传感器信号（PIM信号）或空气流量传感器信号（VS、KS、VG信号）以及节气门位置传感器输送的全负荷信号（PSW信号）或节气门开度信号（VTA信号），判断发动机负荷状况，大负荷时适当增加喷油时间。大负荷的加油量约为正常喷油量的10%～30%，有些发动机大负荷加浓量还与冷却液温度信号相关。
6.加速喷油量修正
发动机加速初始运行时，会出现燃油供应滞后于进入气缸内的空气快速变化量，空燃比变小，为获得良好的动力性、经济性和响应性，需要适当延长喷油时间。根据进入的空气量而增加喷油量以防止可燃混合气偏稀。加速加浓的大小取决于节气门开启角度的变化速度。
加速时在稳定工况基本喷油脉宽的基础上进行加浓修正，修正量与冷却液温度、节气门开度变化率等有关，并随时间减少，如图3-41所示。
7.断油控制
所谓断油控制就是发动机ECU在某些特殊情况下，暂时中断燃油喷射，以满足发动机运行的特殊要求。断油控制包括发动机超速断油控制、减速断油控制、清除溢流控制和减转矩断油控制等几个方面。
（1）超速断油控制
发动机在运行中，ECU随时都将曲轴位置传感器测得的发动机实际转速与存储器中存储的极限转速进行对比。当实际转速达到极限转速或超过极限转速80～100r/min时，ECU就会发出停止喷油的指令，控制喷油器停止喷油。当发动机转速下降至低于极限转速80～100r/min时，ECU将控制喷油器恢复喷油，如图3-42所示。
图3-41 加速喷油量修正
图3-42 超速断油控制曲线
（2）减速断油控制
当汽车在高速行驶中突然松开加速踏板减速时，发动机将在惯性力的作用下高速旋转。由于此时节气门已经关闭，进入气缸的空气量很少，若不停止供油，混合气将会很浓而导致燃烧不完全，排气中的有害气体成分将急剧增加。ECU将根据节气门关闭、发动机转速高于某一转速、冷却液温度正常信息，判断减速断油。当发动机转速降低到燃油重新复供转速后，ECU立即发出指令，控制喷油器恢复供油，如图3-43所示。
图3-43 减速时修正曲线
（3）清除溢流控制
发动机起动时，喷油系统将向发动机供给很浓的混合气。如果多次起动未能成功，那么残留在气缸内的未燃燃油就会浸湿火花塞，造成“淹缸”现象。清除溢流控制就是将发动机加速踏板踩到底，接通点火开关起动发动机，ECU自动控制喷油器中断喷油，以便排出气缸内的燃油蒸气。可见起动电控发动机时，不必踩下加速踏板，直接接通起动开关即可，否则电控系统可能处于清除溢流控制状态而使发动机无法起动。
（4）减转矩断油控制
在配装电控自动变速器的汽车上，当行驶中变速器自动升档时，变速器ECU会向发动机ECU发出一个减转矩信号。发动机ECU会暂时中断个别气缸的喷油，从而降低发动机转速，以便换档。待换档结束后，再恢复正常供油。
8.电压校正
电压校正同起动时的控制一样。
9.废气再循环修正
发动机ECU需要确定废气再循环到进气歧管中的废气量，以准确测量进入气缸的空气总量。各种车辆都设计有用于此计算的参数，包括以下一项或多项。
1）EGR阀枢轴位置。
2）EGR通道温度传感器。
3）EGR通道中的压差。
图3-44是将发动机起动后喷油控制过程的汇总。
图3-44 发动机起动后喷射控制过程的汇总
3.3.2.3 异步喷油量控制
发动机起动或加速时的异步喷油量一般是固定的，即各气缸喷油器以一个固定的喷油持续时间同时向各气缸增加一次喷油。