第二节　燃油喷射控制

电子控制燃油喷射（EFI或EGI）系统，以一个电子控制装置（又称电脑或ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位上的各种传感器，测得发动机的各种工作参数，按照在电脑中设定的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。燃油供给系统是电控燃油喷射系统（EFI）的重要组成部分，主要作用是为发动机提供一定压力的燃油，保持油压恒定，并在发动机控制电脑（ECU）的控制下，适时地向进气歧管或气缸内喷入适量的汽油，与进气形成良好的混合。

此外，电子控制燃油喷射系统通过电脑中的控制程序，还能实现启动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能，满足发动机特殊工况对混合气的要求，使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。

电子控制燃油喷射系统的喷油压力是由电动燃油泵提供的，电动燃油泵装在油箱内，浸在燃油中。油箱内的燃油被电动燃油泵吸出并加压，压力燃油经燃油滤清器滤去杂质后，被送至发动机上方的分配油管。分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。电控喷油器是一个电磁阀，ECU（行车电脑）通过传感器检测曲轴位置控制其电磁阀线圈的电流通断（接地线的通断）来控制喷油器的工作。当有电流通过时，喷油器柱塞被吸引，针阀上升，即实现燃油喷射，压力燃油以雾状喷入进气歧管内，与空气混合，在进气行程中被吸进气缸。分配油管的末端装有燃油压力调节器，用来调整分配油管中燃油的压力，使燃油压力保持某一定值，多余的燃油从燃油压力调节器上的回油口返回燃油箱。

进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。节气门开度不同，进气量也不同，进气歧管内的真空度也不同。在同一转速下，进气歧管真空度与进气量成一定的比例关系。进气管压力传感器可将进气歧管内真空度的变化转变成电信号的变化，并传送给电脑，电脑根据进气歧管真空度的大小计算出发动机进气量，再根据曲轴位置传感器测得信号计算出发动机转速。根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量。电脑根据进气压力和发动机转速控制各缸喷油器，通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。喷油持续时间越长，喷油量就越大。一般每次喷油的持续时间为2～10ms。各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由电脑根据安装于离合器壳体上的发动机转速（曲轴位置）传感器测得某一位置信号来控制。这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发动机每个工作循环中喷油两次，喷油是间断进行的，属于间歇喷射方式。

一、喷油器的控制

喷油器体内有一个电磁线圈，喷油器头部的针阀与衔铁结合成一体。电控单元以电脉冲的形式向喷油器输出控制电流。当电控单元送来电流信号时，电磁线圈通电，产生电磁力，吸起铁芯与针阀，将燃油通过精确设计的轴针头部环形间隙喷出，在喷油器头部前端将燃油粉碎雾化，与空气混合，在发动机进气行程中被吸入气缸。

二、喷油量的控制

发动机在不同工况下运转，对混合气浓度的要求也不同。特别是在一些特殊工况下（如启动、急加速、急减速等），对混合气浓度有特殊的要求。电脑要根据有关传感器测得的运转工况，按不同的方式控制喷油量。喷油量的控制方式可分为启动控制、运转控制、断油控制和反馈控制。

（一）启动控制

启动时，发动机由启动电动机带动运转。由于转速很低，转速的波动也很大，因此这时空气流量传感器所测得的进气量信号有很大的误差。基于这个原因，在发动机启动时，电脑不以空气流量传感器的信号作为喷油量的计算依据，而是按预先给定的启动程序来进行喷油控制。电脑根据启动开关及转速传感器的信号，判定发动机是否处于启动状态，以决定是否按启动程序控制喷油。当启动开关接通，且发动机转速低于300r/min时，电脑判定发动机处于启动状态，从而按启动程序控制喷油。

在启动喷油控制程序中，电脑按发动机水温、进气温度、启动转速计算出一个固定的喷油量。这一喷油量能使发动机获得顺利启动所需的浓混合气。冷车启动时，发动机温度很低，喷入进气道的燃油不易蒸发。为了能产生足够的燃油蒸气，形成足够浓度的可燃混合气，保证发动机在低温下也能正常启动，必须进一步增大喷油量。由电脑控制，通过增加各缸喷油器的喷油持续时间或喷油次数来增加喷油量。所增加的喷油量及加浓持续时间完全由电脑根据进气温度传感器和发动机水温传感器测得的温度高低来决定。发动机水温或进气温度越低，喷油量就越大，加浓的持续时间也就越长。这种冷启动控制方式不设冷启动喷油器和冷启动温度开关。

（二）运转控制

在发动机运转中，电脑主要根据进气量和发动机转速来计算喷油量。此外，电脑还要参考节气门开度、发动机水温、进气温度、海拔高度及怠速工况、加速工况、全负荷工况等运转参数来修正喷油量，以提高控制精度。

由于电脑要考虑的运转参数很多，为了简化电脑的计算程序，通常将喷油量分成基本喷油量、修正量、增量三个部分，并分别计算出结果。然后再将三个部分叠加在一起，作为总喷油量来控制喷油器喷油。

　　1.基本喷油量

基本喷油量是根据发动机每个工作循环的进气量，按理论混合比（空燃比14.7∶1）计算出的喷油量。

　　2.修正量

修正量是根据进气温度、大气压力等实际运转情况，对基本喷油量进行适当修正，使发动机在不同运转条件下都能获得最佳浓度的混合气。修正量包括进气温度修正、大气压力修正和蓄电池电压修正（电压变化时，自动对喷油脉冲宽度加以修正）。

　　3.增量

增量是在一些特殊工况下（如暖机、加速等），为加浓混合气而增加的喷油量。加浓的目的是为了使发动机获得良好的使用性能（如动力性、加速性、平顺性等）。加浓的程度可表示如下。

（1）启动后增量　发动机冷车启动后，由于低温下混合气形成不良及部分燃油在进气管上沉积，造成混合气变稀。为此，在启动后一段短时间内，必须增加喷油量，以加浓混合气，保证发动机稳定运转而不熄火。启动后增量比的大小取决于启动时发动机的温度，并随发动机的运转时间增长而逐渐减小为零。

（2）暖机增量　在冷车启动结束后的暖机运转过程中，发动机的温度一般不高。在这样较低的温度下，喷入进气歧管的燃油与空气的混合较差，不易立即汽化，容易使一部分较大的燃油液滴凝结在冷的进气管道及气缸壁面上，结果造成气缸内的混合气变稀。因此，在暖机过程中必须增加喷油量。暖机增量比的大小取决于水温传感器所测得的发动机温度，并随着发动机温度的升高而逐渐减小，直至温度升高至80℃时，暖机加浓结束。

（3）加速增量　在加速工况时，电脑能自动按一定的增量比适当增加喷油量，使发动机能发出最大扭矩，改善加速性能。电脑是根据节气门位置传感器测得的节气门开启的速率鉴别出发动机是否处于加速工况的。

（4）大负荷增量　部分负荷工况是汽车发动机的主要运行工况。在这种工况下的喷油量应能保证供给发动机的混合气具有最经济的成分，通常应稀于理论混合比。在大负荷及满负荷工况下，要求发动机能发出最大功率，因而喷油量应比部分负荷工况大，以提供稍浓于理论混合比的功率混合气。大负荷信号由节气门开关内的全负荷开关提供，或由电脑根据节气门位置传感器测得的节气门开度来决定。当节气门开度大于70度时，电脑按功率混合比计算喷油量。

（三）断油控制

断油控制是电脑在一些特殊工况下，暂时中断燃油喷射，以满足发动机运转中的特殊要求。它包括以下几种断油控制方式。

　　1.超速断油控制

超速断油是在发动机转速超过允许的最高转速时，由电脑自动中断喷油，以防止发动机超速运转，造成机件损坏，也有利于减小燃油消耗量，减少有害排放物。超速断油控制过程是由电脑将转速传感器测得的发动机实际转速与控制程序中设定的发动机最高极限转速（一般为6000～7000r/min）相比较，当实际转速超过此极限转速时，电脑就切断送给喷油器的喷油脉冲，使喷油器停止喷油，从而限制发动机转速进一步升高；当断油后发动机转速下降至低于极限转速约100r/min时，断油控制结束，恢复喷油。

　　2.减速断油控制

汽车在高速行驶中突然松开油门踏板减速时，发动机仍在汽车惯性的带动下高速旋转。由于节气门已关闭，进入气缸的混合气数量很少，在高速运转下燃烧不完全，使废气中的有害排放物增多。减速断油控制就是当发动机在高转速运转中突然减速时，由电脑自动中断燃油喷射，直至发动机转速下降到设定的低转速时再恢复喷油。其目的是为了控制急减速时有害物的排放，减少燃油消耗量，促使发动机转速尽快下降，有利于汽车减速。

减速断油控制过程是由电脑根据节气门位置、发动机转速、水温等运转参数，作出综合判断，在满足一定条件时，执行减速断油控制。这些条件如下。

①节气门位置传感器中的怠速开关接通。

②发动机水温已达正常温度。

③发动机转速高于某一数值。

该转速称为减速断油转速，其数值由电脑根据发动机水温、负荷等参数确定。通常水温越低，发动机负荷越大（如使用空调时），该转速越高。当上述三个条件都满足时，电脑就执行减速断油控制，切断喷油脉冲。上述条件只要有一个不满足（如发动机转速已下降至低于减速断油转速），电脑就立即停止执行减速断油，恢复喷油。

　　3.溢油消除

启动时汽油喷射系统向发动机提供很浓的混合气。若多次转动启动电动机后发动机仍未启动，淤集在气缸内的浓混合气可能会浸湿火花塞，使之不能跳火。这种情况称为溢油或淹缸。此时驾驶员可将油门踏板踩到底，并转动点火开关，启动发动机。电脑在这种情况下会自动中断燃油喷射，以排除气缸中多余的燃油，使火花塞干燥。电脑只有在点火开关、发动机转速及节气门位置同时满足以下条件时，才能进入溢油消除状态。

①点火开关处于启动位置。

②发动机转速低于500r/min。

③节气门全开。

因此，电子控制汽油喷射式发动机在启动时，不必踩下油门踏板，否则有可能因进入溢油消除状态而使发动机无法启动。

　　4.减扭矩断油控制

装有电子控制自动变速器的汽车在行驶中自动升挡时，控制变速器的电脑会向汽油喷射系统的电脑发出减扭矩信号。汽油喷射系统的电脑在收到这一减扭矩信号时，会暂时中断个别气缸（如2、3缸）的喷油，以降低发动机转速，从而减轻换挡冲击。

（四）反馈控制

汽油喷射系统进行反馈控制的传感器是氧传感器，使用氧传感器的发动机必须使用无铅汽油。反馈控制（闭环控制）是在排气管上加装氧传感器，根据排气中氧含量的变化，测定出进入发动机燃烧室混合气的空燃比值，把它输入计算机与设定的目标空燃比值进行比较，将误差信号经放大器控制电磁喷油器喷油量，使空燃比保持在设定目标值附近。因此，闭环控制可达到较高的空燃比控制精度，并可消除因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。但是，为了使三元催化装置对排气净化处理达到最佳效果，闭环控制的汽油喷射系统只能运行在理论空燃比14.7附近很窄的范围内。因此对特殊的运行工况，如启动、暖机、怠速、加速、满负荷等需加浓混合气的工况，仍需采用开环控制，使电磁喷油器按预先设定的加浓混合气配比工作，充分发挥发动机的动力性能，所以采用开环和闭环相结合的控制方式。

三、喷油正时的控制

喷油正时控制是指ECU对喷油开始时刻的控制。在连续汽油喷射系统中，喷油器在发动机运行期间连续不断地喷射燃油，这种喷射方式不需要考虑喷油定时和各缸的喷油顺序。在间歇汽油喷射系统中，喷油正时控制有同步喷射和异步喷射两种控制方式。

同步喷射方式的喷射开始时刻与曲轴转角位置有关，ECU根据曲轴的转角位置信号输出喷油脉冲信号，在固定的曲轴转角开始喷油。同步喷射方式按喷油时序不同，又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射。

异步喷射方式的喷射开始时刻与曲轴转角位置无关，ECU根据需要进行异步喷射的信号或过程输出喷油脉冲信号。因此，异步喷射方式是一种临时的补偿性喷射，是同步喷射的补充。

四、电动喷油泵的控制

电控燃油喷射发动机喷油器的燃油是由电动燃油泵提供的，电动燃油泵的工作也是受控制的。在装有EFI系统的发动机上，电动燃油泵只有在发动机启动或运转时才工作，发动机不转动，即使点火开关闭合，燃油泵也不工作。现用的许多发动机为了控制泵油量，还根据发动机的负荷和转速等情况，对燃油泵的转速进行控制。

（一） 机械式控制汽油泵继电器回路

早期丰田汽车采用翼子板流量计，内部装有油泵开关。其汽油泵继电器内置双线圈，属于中间继电器，即电磁线圈中有电流通过时，由于电生磁作用，触点开关闭合，如图1-18所示。

燃油泵控制电路的控制原理如下。

启动时，点火开关的ST端子向汽油泵继电器L2线圈供电，使继电器常开触点闭合，汽油泵工作电路构成回路，汽油泵开始泵油。

正常运行时，如果发动机顺利启动，翼子板流量计内的油泵开关受进气气流的作用而闭合，汽油泵继电器继续吸合，汽油泵一直接通，直到关闭发动机时为止。

（二） 发动机电脑控制汽油泵继电器负极

　　1.ECU直接控制汽油泵继电器负极

最常见就是这种，ECU直接控制汽油泵继电器负极构成回路，如图1-19所示。ECU根据启动和CKP等信号确定是否控制汽油泵工作，当条件符合时，提供搭铁给汽油泵继电器构成回路使汽油泵工作。

　　2.装载惯性开关

（1）惯性开关作用　神龙富康汽车上装载燃油惯性开关，惯性开关在右前避震处，有红色软帽识别标示，从图1-20中可以看到，惯性开关是串联在继电器控制回路中，当发生碰撞或撞击时，惯性开关中的常闭触点断开，中断汽油泵继电器控制回路，汽油泵停止工作，安装燃油惯性开关可以减少汽车发生火灾的可能性，增加驾驶员的逃生的概率。

（2）惯性开关原理　惯性开关有3个端子，内部有一个常开触点和常闭触点，常闭触点串联在油泵继电器控制回路中，惯性开关起作用时常闭触点变为“常开触点”，中断油泵的控制回路。常开触点变为“常闭触点”，中华尊驰充分利用这一点，将这一信号送至BCM。BCM检测到惯性开关工作后，BCM控制开启中控锁，打开双闪灯，意在告知其他车辆该车有故障。

（三）发动机电脑控制汽油泵继电器正极

　　1.发动机电脑直接控制汽油泵继电器正极

有不少发动机控制电脑通过控制汽油泵继电器的搭铁构成回路，使汽油泵工作。但是还有另类汽车厂家用发动机控制电脑控制汽油泵继电器的正极使汽油泵工作。别克君威汽油泵继电器控制电路图如图1-21所示。君威采用这种控制方式控制汽油泵可以避免汽车在发生交通事故时汽油泵继电器控制线路短路，减少汽油泵不受控制导致发生火灾的概率。君威有“提前”“延后”两种供油方式，保证燃油系统有足够油压便于启动。当点火开关从LOCK位转至OFF位时，PCM控制汽油泵工作2SED，这种提前供油方式，可以迅速建立油压，供启动时有足够的油压；当点火开关关闭时，PCM控制汽油泵继续运转约3SED，这种延后供油可保证下次启动时燃油系统有足够的油压。

　　2.机油压力开关辅助控制方式

雪佛兰鲁米那装载3.3LV6发动机，该车的汽油泵继电器装在右大灯后方，也属于控制继电器正极方式。其具有双保险控制，即发动机控制电脑和机油压力开关同时控制。机油压力开关的主要作用，一是减轻汽油泵继电器的负荷，增长汽油泵继电器的使用寿命；二是假如汽油泵继电器或控制回路有问题，有机油压力开关顶着，不影响发动机继续运行。但是，当只有机油压力开关工作时，在下一个点后循环时会出现不好着车现象，是因为机油压力不足，汽油泵不工作所致。

（四） 无汽油泵继电器控制方式

　　1.独立的油泵电脑控制

雷克萨斯IS300的汽油泵控制由油泵ECU输出定量电压控制。油泵ECU安装在右C柱下方，在中低速时发动机的动力性要求不高，主要考虑燃油经济性。发动机ECU经旁通电路输出0V电压给油泵ECU，油泵ECU输出9V左右的直流电直接控制汽油泵低速运转，这样可以增长油泵的使用寿命。发动机ECU根据CKP、TPS、VSS等信号综合处理，判定是否需提高功率。发动机ECU输出5V电压，油泵ECU经旁通电路接收后，油泵ECU输出电源电压，使油泵高速运转保证发动机的强劲动力，如图1-22所示。

　　2.脉冲（PWM）控制

新宝马750Li、E65采用多种通信方式。汽油泵由SBSR（右侧B柱卫星式传感器）直接控制，汽油泵的控制示意图如图1-23所示。其控制流程是DME（发动机电脑）发送燃油量所需信号，经PT CAN传输至ZGM（车身电脑），ZGM经Bytefilht传输至网关SIM，SIM再将燃油量需求信号传输至SBSR，SBSR经规定译码程序解译后，通过PWM方式控制汽油泵的转速。SBSR不断对油泵的工作状态进行检测和修正，如果传输信号丢失或总线有故障，SBSR无法确定DME所需燃油量信号时，SBSR采取失效保护措施，即接通15号电源，SBSR控制汽油泵高速运转，以提供足够的燃油量，使发动机继续运行。SBSR具有故障检测功能，DTC记录在SBSR中，用诊断仪可以进入SBSR进行读取。