汽油机燃油控制系统的作用(汽油发动机EFI与柴油发动机ECD电控燃油喷射系统的差异)

为了适应严格的汽车排放标准，降低燃油消耗率，限制噪声，汽车汽油发动机和柴油发动机越来越多地采用了电控燃油喷射方式。

在汽油发动机电控燃油喷射系统中，通常采用EFI来表示其电控系统，EFI为英文Electronic Fuel Injection首字母。

在柴油发动机电控燃油喷射系统中，通常采用ECD来表示其电控系统，ECD为英文Electronic Control Diesel首字母。

基本构成示意图：

1. EFI电控系统对汽油喷射和点火控制的方式

在EFI电控系统中，汽油喷射包括喷油量和喷射正时的控制，点火控制包括点火时刻、闭合角控制以及防止爆震控制。

（1）EFI电控系统对汽油喷射的控制方式

控制目标：

◆EFI电控系统对汽油喷射的控制目标包括理论空燃比控制与稀薄燃烧控制。电控单元（ECU）根据空气流量传感器（或进气歧管压力传感器）和发动机转速传感器输送来的反映进气量的电信号计算出基本喷油量；同时，还接收冷却液温度、进气温度、节气门位置等传感器检测到的表征发动机运行工况的信息作为喷油量的校正信号，以使发动机获得该工况下运行的最佳空燃比。

◆在电控间歇喷射系统中，当采用与发动机转动同步的顺序独立喷射方式时，电控单元（ECU）不仅要控制喷油量，还会根据发动机各自的点火顺序，把喷射时间控制在最佳时刻。

喷油器控制：

EFI电控系统使用的喷油器为电磁式，喷油器的通、断电均由电控单元（ECU）控制。ECU以电脉冲方式向喷油器输出控制电流。当电脉冲从零升起时，喷油器因通电而开启；当电脉冲回落到零时，喷油器又因断电而关闭。ECU利用控制指令信号持续时间的长短，来控制喷油嘴的喷油量。

（2） EFI电控系统对点火的控制方式

ESA含义：ESA是英文Electronic Spark Advance的首字母，其含义为电子点火提前控制，是汽油机点火系统的重要控制功能。

点火提前角控制：电子点火提前控制功能是将发动机各运行工况下的最佳点火正时数据存储在ECU中，ECU根据发动机的转速与负荷情况，来确定基本电子点火提前角，同时也依据其他信号对其进行修正，控制点火正时，以便得到最佳的点火提前角。

闭合角控制：为了保证点火线圈初级电路具有足够大的断开电流，以便产生足够高的次级电压，同时也要防止通电时间过长而造成点火线圈过热损坏，ECU会根据蓄电池电压和转速等信号，控制点火线圈初级电路的通电时间，也就是对闭合角进行控制。

爆震控制：一旦ECU接收到爆震传感器输送来的爆震信号后，立即将点火时间推迟（通过点火电子组件），以避免爆震；在没有爆震的情况下，ECU采用提前角反馈控制方式。安装了废气涡轮增压器的发动机上常采用这种控制方式。

2. ECD电控系统对柴油供油量和供油时刻的控制方式

在ECD电控系统中，对柴油的喷射主要是供油时刻与供油量的控制。

（1）ECD电控系统对柴油供油时刻的控制方式

控制方式：ECU根据柴油机转速与加速踏板位置等传感器输送来的信号，经计算初步确定一个供油时刻，然后依据冷却液温度、进气压力等传感器的信号和起动机信号进行修正，最后确定理想的供油时刻（也就是喷油提前器活塞目标位置）。ECU将喷油提前器活塞的实际位置和目标位置进行比较，并对控制信号进行调整，也就是按喷油提前器活塞位置传感器信号进行反馈修正之后，确定最佳供油时刻。

反馈控制：下图所示为喷油提前器反馈控制示意图。ECU根据最后确定的供油时刻，输出控制信号给供油正时控制电磁阀线圈，当电磁阀工作后产生的电磁力吸引可动铁芯→弹簧被压缩向右移动→喷油提前器由高压腔通往低压腔的油路被打开，使喷油提前器活塞两侧的压差缩小→活塞向右移动→供油时刻被推迟，供油提前角减小。

（2） ECD电控系统对柴油供油量的控制方式

反馈控制：下图所示为供油量调节电磁阀反馈控制示意图。ECU将修正后的结果作为控制信号传送给供油量控制电磁阀，电磁阀工作后产生的电磁力吸引可动铁芯。控制信号电流越大，磁场就越强，在电磁力的作用下，可动铁芯克服弹簧力向左移动，通过杠杆把供油量调节套筒推向右方，以使供油量增加。

控制过程：

◆ 在ECD电控系统中，ECU根据加速踏板位置传感器与柴油机转速传感器输送来的信号，先计算出基本喷油量（基本喷油量用来保证发动机具有整体优良的动力性、经济性、排放性能及调速性能），然后依据冷却液温度、进气温度、进气压力等传感器信号以及起动机信号，来对基本喷油量进行修正，最后计算出供油量调节套筒的目标位置。

◆ 一旦ECU计算出供油量调节套筒的目标位置后，就会将该数据与调节套筒的实际位置进行比较，并对输送给供油量控制电磁阀的电流进行调整，也就是按供油量调节套筒位置传感器的信号进行反馈修正之后，精确地确定柴油机在各种环境下运转的最佳供油量。

3. 汽油EFI与柴油ECD电控系统的差异

汽油EFI与柴油ECD电控系统的组成和工作情况基本相同，均是以各种传感器输送来的信号提供给ECU，来确定并修改油量，以提供最佳的油量。但由于两者结构、性能等方面的不同，故EFI与ECD系统在传感器、控制功能、反馈控制和经济性等方面有一定的差异。

（1）传感器

EFI系统：以空气流量传感器（或进气歧管压力传感器）与发动机转速传感器提供给ECU的、反映空气量的电信号作为控制基础，依据空气量，确定喷油量，为汽油机各个工况提供最佳空燃比。理论空燃比控制在14.7（有的厂家为14.8）附近，稀薄燃烧空燃比通常控制在20左右。采用爆震传感器是为了尽量不降低涡轮增压发动机的压缩比。

ECD系统：电控单元（ECU）根据加速踏板位置与柴油机转速等传感器输送来的信号，作为供油量的控制基础，然后依据其他传感器的信号，对基本喷油量进行修正。加速踏板位置传感器仅是将驾驶员的意图提供给ECU，驾驶员并不直接操纵供油量。因柴油机的平均过量空气系数α>1，故用空气量作为控制基础不精确。同时，柴油机排气中残留的氧气量较多，氧传感器的控制灵敏度不够（α=1附近最灵敏），所以ECD系统没有设置氧传感器。

（2）控制功能

① 由于汽油机和柴油机的工作原理不同，从而决定了柴油机没有点火系统，故柴油机没有点火正时的控制，也没有设置爆震传感器。

② 如同汽油机点火正时的控制，柴油机具有供油时刻的控制，它是通过定时器位置传感器，也就是喷油提前器活塞位置传感器信号进行反馈修正之后，来控制最佳供油提前角的。

（3）反馈控制

EFI系统：喷油器采用闭环控制方式，氧传感器设置在排气管中，输出一个废气中含氧量信号反馈给ECU，由ECU修正并通过喷油器喷油，将空燃比控制在理论空燃比附近，并配合使用三元催化转化器后处理装置，使排气中的有害成分CO、HC、NOx等大幅度降低。

ECD系统：通过喷油泵供油量调节电磁阀进行反馈控制，对供油量进行修正。由喷油提前角反馈控制修正供油时刻。

（4）经济性

由于不受爆震的限制，以及柴油自燃的需要，柴油机的压缩比很高，热效率和经济性均好于汽油机。和汽油机相比，柴油机高达45%的工作效率是汽油机可望而不可即的，这是柴油机省油的根本原因。