第五节 发动机点火与燃油喷射集成控制系统
上一章和本章分别介绍了点火系统和燃油喷射系统,由于两者从软件到硬件都存在着密切联系,只有在控制上互相配合才能使发动机取得良好的性能。实际系统是两者或更多系统的集成。图2-48是典型的发动机点火与燃油喷射控制程序图,不同型号的发动机程序可能不同。
图2-48 点火与燃油喷射控制程序图
图2-49 轴针式喷油器
一、喷油器
喷油器是发动机控制单元的重要执行器,负责完成按时按量向进气管喷射燃油的任务。对喷油器的要求是动态流量范围大、雾化性能好,抗堵塞抗污染能力强。现有喷油器一般都是按电磁原理工作的,如图2-49所示,以轴针式喷油器为例说明如下。
在喷油器上有两个接线端子,喷油器内部电磁线圈的两端分别与这两个接线端子相连。在电磁线圈的中央装有个可动铁心,可动铁心阀体的下方装有一个阀座,上方装有一个弹簧。通过可动铁心,阀体被弹簧紧压在阀座上,起密封作用以防止燃油泄漏。当接通点火开关时,在喷油器的一个接线端子上就会被加上12V电压,喷油器的另一个接线端子与ECU相连。当ECU将此接线端子接地时,电流经喷油器电磁线圈流至连接ECU的接地端。喷油器电磁线圈通电后,产生的磁场将可动铁心和阀体吸起,燃油从喷油器的喷孔喷入进气门前的管道内或节气门上方的气流中。
1.喷油器分类和结构
电磁喷油器按运动偶件不同分为:轴针式、球阀式和片阀式,其中最常用的是轴针式。如果喷油器阀口外的护套上开着两个分流孔,则称为双孔式喷油器。单点喷射系统一般将喷油器作为节气门体或中央喷射单元的一个部件考虑,其结构有一定特点。电磁喷油器按进油方式不同又可分为顶部供油方式和底部供油方式。
(1)轴针式喷油器 如图2-49所示,轴针式喷油器主要由壳体、针阀、套在针阀上的衔铁和电磁线圈等组成。电磁线圈无电流时,喷油器内的针阀被回位弹簧压在喷油器出口处的密封锥形阀座上。电磁线圈通电时,产生磁场吸动衔铁上移,衔铁带动针阀从其座面上升约0.1mm,燃油从精密环形间隙中流出。为使燃油充分雾化,针阀前端磨出一段喷油轴针。喷油器针阀上升及下降时间约为1~1.5ms。桑塔纳、红旗、富康、本田雅阁以及丰田皇冠等轿车一般采用这种喷油器。
(2)球阀式喷油器 如图2-50所示,它与轴针式喷油器的主要区别在于阀的结构。球阀是用激光束将钢球、短空心导杆和衔铁焊接在一起制成的,其质量只有轴针的一半。为了保证密封,轴针必须有较长的导向杆,而球阀具有自动定心作用,无须较长的导向杆,如图2-51所示。赛欧以及捷达轿车EA113发动机就采用过这类喷油器。
图2-50 球阀式喷油器
(3)片阀式喷油器 如图2-52所示,片阀式喷油器采用质量较轻的阀片和孔式阀座,属于平面密封,所以不仅具有较大的动态流量范围,而且抗堵塞能力较强;但是对阀片和阀座的材料和加工要求很高,否则很难密封。图2-53描述了片阀式喷油器的工作过程。
(4)双孔式喷油器 双孔式喷油器主要用于四气门发动机。如图2-54所示,与轴针式不同,其阀口外装有导流套。导流套上开有和两个进气门严格相对应的导流孔,以扩大其动态流量范围,提高抗阻塞能力。
(5)节气门体喷射单元(中央喷射单元)前面所述的喷油器用于进气门前燃油喷射系统,安装于各气缸进气门前的进气歧管上,分别供给各气缸工作所需的燃油。而对于节气门体喷射系统,它是将一只或两只喷油器、压力调节器、进气温度传感器、节气门位置传感器、怠速控制阀、节气门轴及拉杆机构等安装在节气门体上,其总成通常被称之为节气门体喷射单元或中央喷射单元,如图2-55所示。
图2-51 同样条件下两种阀的比较
图2-52 片阀式喷油器
图2-53 片阀工作过程
a)阀片静止在阀座上 b)阀片抬离阀座直至抵住挡圈 c)阀片离开挡圈落座 1—挡圈 2—弹簧 3—铁心 4—阀片 5—阀座
节气门体喷射单元被安装在进气总管的上方,其安装位置与化油器在化油器式发动机上的安装位置相同。在四缸发动机上装有一个节气门体喷射单元,而在V6或V8发动机上装有两个节气门体喷射单元,这两个节气门体喷射单元共用一根节气门轴,如图2-56所示。
从燃油泵泵出的燃油经输油管路和滤清器后到达节气门体喷射单元。喷油器侧面有几个进油孔,在这些进油孔内侧都装有滤网以去除燃油中的杂质。喷油器头部的检测孔可多达6个,但也有的只有一个检测孔。喷油器常用针阀式和球阀式阀体结构。德国皮尔堡(Pierburg)公司开发的节气门体喷射单元以及国内奇瑞轿车、金杯汽车采用的就是针阀式结构,而德国博世公司的低压节气门体喷射单元则采用球阀式喷油器,如图2-57所示。
图2-54 双孔式喷油器与轴针式喷油器比较
图2-55 节气门体喷射单元或中央喷射单元
图2-56 双节气门体喷射单元
1—进气管 2—喷射单元和节气门 3—节气门体 4—怠速进气道
图2-57 博世公司低压节气门体喷射单元采用的球阀式喷油器
回油管两端分别与节气门体和燃油箱相连,它能使多余的燃油返回燃油箱内,如图2-58所示。
在节气门的上方、下方或节气门处铸有许多气口。这些气口可为进气歧管绝对压力传感器以及在排放控制系统中所用的诸如EGR阀和炭罐清污系统等装置提供真空度信号。
1)燃油压力调节器。当燃油进入节气门体的进油口时,喷油器周围便始终充满燃油。使用O形密封圈将所有的喷油器都密封在节气门体内,O形密封圈可防止燃油从喷油器的上部或下部泄漏。燃油从喷油器处经过一个通道流向燃油压力调节器,如图2-59所示。在燃油压力调节器内装有一个由膜片及调压阀组成的总成。膜片的一侧为燃油压力,膜片的另一侧为大气压力,在调压弹簧的作用下调压阀保持在关闭状态。当燃油压力达到设定值时,油压迫使膜片向上运动,将调压阀打开,从而将多余的燃油返回燃油箱。当调压阀打开时,燃油压力稍有下降,在调压弹簧的作用下调压阀关闭。而调压阀关闭又会使燃油压力升高,并再次打开调压阀。这样在发动机任何负荷和转速下,燃油压力调节器都能使作用在喷油器上的燃油油压保持恒定。在大多数节气门体喷射系统中,燃油压力调节器将燃油压力控制在70~172kPa。燃油压力必须足够高以避免燃油在系统中汽化。否则,喷油器喷出的将是燃油与燃油蒸气,会使空燃混合气变稀,从而导致发动机乏力,加速不畅。如果压力调节器的压力过高,发动机在过浓的空燃混合气下运行,这时发动机就会发出强烈的燃油味,油耗和排放都会增加。
2)节气门体温度传感器。在某些发动机的节气门体喷射单元上装有节气门体温度传感器(图2-60),当节气门温度达到燃油的沸点时,温度传感器向计算机发送信号以提供稍长一些的喷油脉宽这样将补偿因从喷油器喷出燃油蒸气而导致燃油喷射量不足的现象。
在装有温度传感器的克莱斯勒公司TBI总成内的燃油压力分别被设定为100kPa和270kPa,这些系统被称为低压TBI系统(有黑色标志)和高压TBI系统(有白色标志)。高压TBI系统因为系统内的燃油压力较高,消除了燃油蒸发现象,因而不再需要节气门体温度传感器了。
图2-58 TBI系统中的节气门体喷射单元
1—燃油压力调节器 2—进油管 3—回油管 4—燃油滤清器 5—燃油箱
图2-59 燃油压力调节器
1—燃油流入 2—膜片 3—调压弹簧 4—大气压 5—通向燃油箱的回油管
图2-60 节气门体温度传感器
(6)中央多点喷射系统(CMFI)使用的喷油器 该系统兼具节气门体喷射系统和进气门前喷射系统的许多特点,如图2-61、图2-62所示,使用一个中央喷油器对流向多个提升式喷油器的燃油进行控制。喷油器总成由燃油检测体、压力调节器、一个中央喷油器、和气缸数目相同的提升式喷油器以及密封垫组成。通过一个多孔分配垫片分配经过检测的燃油。该垫片在中央喷油器以及分别与多个提升喷油器相连的多根燃油油管之间进行密封。中央喷油器和节气门体喷油器相似,在每个提升式喷油器内都装有个由一个单向球阀、阀座和一个拉伸弹簧组成(它们被固定在一起)的总成来调节燃油流量。当高压燃油作用在单向阀上时,喷油器打开,将雾化的燃油送到各个气缸。当喷油器被ECU控制时,可以实现顺序喷射。中央多点喷射系统多用于大排量发动机。
图2-61 中央喷射系统的喷油器布置和连接
1—中央喷油器总成 2—进水孔 3—分隔壁 4—气缸进排气口 5—尼龙管 6—提升式喷油器7—排水孔 8—下半部分进气歧管
图2-62 中央喷射系统喷油器
1—电线接柱 2—电磁线圈 3—提升式喷油器 4—中央喷油器 5—回位弹簧
图2-63 喷油器的顶部供油方式和底部供油方式
(7)喷油器的供油方式 多数喷油器都有顶部和底部两种供油方式,如图2-63所示。顶部供油式喷油器无回油,不喷油时,燃油在喷油器及其供油管内是静止的,所以容易被加热而出现“气堵”。主要用于需要较高燃油压力的进气门前喷射系统。底部供油式喷油器,无论喷油器是否喷油,燃油始终在喷油器内及其供油管内流动,因此能保持较低的油温和使用较低的喷油压力。主要用于节气门体喷射系统,燃油压力可低至0.07MPa。有些多点喷射式发动机为了改善热起动性能,也采用底部供油方式。
喷油器在燃油喷射技术的发展过程中,一直备受关注,从结构和性能上做了多方面的改进和完善。如通过改进磁路设计和减小阀体质量而扩大了动态流量范围;采用底部供油冷却喷油器改善了高温环境条件下的热起动性能;采取多孔检测板提高抗堵塞的能力等。
2.喷油器的工作特性
如图2-64所示,喷油器从通电到断电阀体的动作过程和称为喷油器工作特性的ECU喷油控制脉冲与针阀升程曲线。由于喷油器针阀的机械惯性和电磁线圈的磁滞性,从发动机控制单元接通喷油器的接地回路到喷油器阀体达到最大升程,需要一定的时间,即存在喷油器的开阀时间To。同理从ECU切断喷油器回路到针阀落座回到关闭状态也需要一定的时间,即存在喷油器的关阀时间Tc。所以,喷油器喷油(阀体行程)滞后于ECU喷油控制脉冲。通常情况下,喷油器的开阀时间To比关阀时间Tc长,(To-Tc)是喷油器没有喷油的时间,称为无效喷油时间。
图2-64 喷油器从通电到断电阀体的动作过程与驱动脉冲
a)针阀全关时 b)针阀全开时 1—喷油器线圈电流输入 2—调整垫3—针阀凸缘4—针阀升程5—ECU喷油控制脉冲 6—针阀升程曲线 7—针阀全开位置 8—针阀全关位置
喷油器的开阀时间To除受喷油器衔铁的质量、电磁线圈匝数的多少影响外,还受到蓄电池电压的影响,即蓄电池的电压越高,喷油器的开阀时间To越短,而喷油器的关阀时间Tc则几乎与蓄电池的电压无关。
3.喷油器的燃油喷射量特性
喷油器的燃油喷射量特性是指喷射量随喷油器电磁线圈通电时间的变化规律。
喷射量包括静态喷射量和动态喷射量。
(1)喷油器的静态喷射量 喷油器的静态喷射量是指喷油器在规定的喷油压力和喷油背压下,使针阀保持在最大开度位置时单位时间内喷射的燃油量,单位是cm3/min或mL/min,表示喷油器的理论喷射能力。
(2)喷油器的动态喷射量 喷油器的动态喷射量是指某一通电时间内喷油器的实际燃油喷射量(mm3)。(常以通电时间为2.5ms时喷油器的喷射量来表示),其单位是mm3/str(立方毫米/行程)。所以喷油器的动态喷射量特性反映了喷油器的实际供油过程。
4.喷油器的驱动方式
对于ECU内部的喷油器驱动电路,根据喷油器电磁线圈电阻不同分为电压驱动和电流驱动两种形式。电流驱动方式只适用于低阻喷油器;而电压驱动方式既适用于低阻喷油器,又适用于高阻喷油器。
低阻喷油器的电阻值为2~3Ω;
高阻喷油器的电阻值在12~17Ω。
(1)电压驱动型电路 如图2-65所示,在打开点火开关或发动机工作时,EFI继电器闭合,向喷油器电磁线圈提供正极电源(+B),而喷油器是否通电喷油则取决于发动机控制单元是否提供接地。
低阻喷油器电磁线圈匝数较少,电感小,因此喷油器的响应较快。但流经线圈电流增加,线圈易发热烧坏。所以与低阻喷油器配合使用时,应在+B端加入附加电阻。为降低成本,几个喷油器可以共用一个附加电阻,但附加电阻的加入又抵消了低阻喷油器的优点。所以从减少故障源和降低成本方面考虑,电压驱动型电路与高阻喷油器配合使用较为有利。
由于在发动机控制单元切断喷油器的接地回路时,喷油器电磁线圈两端会产生很高的感应电动势,此反向电压与电源电压一起加在发动机控制单元的功率晶体管上,可能会将其击穿而损坏。因此,为了保护发动机控制单元,通常在喷油器的驱动回路中设有消弧回路。
图2-65 电压驱动型喷油器控制电路
图2-66 电流驱动型控制电路
(2)电流驱动型电路 电流驱动型电路中没有附加电阻,如图2-66所示,低阻喷油器直接与蓄电池连接,因而回路阻抗小,当发动机控制单元向喷油器提供接地信号后,喷油器电磁线圈内的电流很快上升,针阀便快速打开。如果喷油器长时间大电流通电,就有可能烧损喷油器的电磁线圈,因而在电流驱动型回路中,增加了电流控制回路。当ECU发出的喷油脉宽上沿使VT1闭合初期,大电流使喷油器迅速开启,同时流经检测电阻的电流产生的电压降达到设定值时,电流控制回路将以高频脉冲控制VT1通断,使电流下降至能够维持喷油器开启的水平上直到该次喷油结束。如某喷油器开启电流为8A,而维持电流只需2~3A,如图2-67所示。
图2-67 喷油器驱动参数与喷油器针阀行程的关系
5.冷起动喷油器与温度时间开关
如前所述,冷起动喷油器一般安装在节气门之后,进气总管上,其工作原理和一般喷油器相同,结构特点如图2-68所示,出油孔常用旋流式喷嘴,能将燃油散成细油雾。
温度时间开关如图2-69所示,安装在能感知发动机温度的位置上,一般在冷却液管道上。开关内有一个外绕加热线圈的双金属片,当双金属片受热到一定程度时,触点便张开,使通往冷起动喷油器的电路断开,冷起动喷油器就不再喷射附加燃油。冷起动喷油器的开启持续时间取决于温度时间开关的受热。以奔驰600SEL为例,冷车起动时,当喷油时间超过8s或冷却液温度超过35℃,温度时间开关触点断开,使冷起动喷油器停止喷油。在发动机处于热状态下时,温度时间开关一直处于断开状态,冷起动喷油器不喷射燃油。
图2-68 冷起动喷油器
图2-69 温度时间开关控制冷起动喷油器
二、电动燃油泵
电动燃油泵是供油系统的基本部件之一。它一般由小型直流电动机驱动,其作用是把燃油从油箱中吸出、加压后输送到管路中,和燃油压力调节器配合建立合适的系统压力。
1.电动燃油泵的分类与结构
多数发动机将燃油泵装在油箱里面,如图2-70所示,如红旗、富康、桑塔纳等,安装在油箱内部的电动燃油泵,浸泡在燃油里,可以防止产生气阻和燃油泄漏且噪声小。某些发动机将油泵装在油箱外部且主要采用吸油能力较强的滚柱式燃油泵,如某些奔驰汽车的电动燃油泵。置于油箱内的电动燃油泵,常采用涡轮式燃油泵。电动燃油泵可以和燃油表传感器(液位仪)装在一起,也可以和燃油压力调节器装在一起,组成无回油供油系统(按需供油)。
图2-70燃油箱内置的电动燃油泵
1—电接头 2—供油管路 3—油箱安装凸边 4—燃油箱中的燃油泵 5—回油管路 6—回油管单向阀 7—供油管单向阀 8—油泵进口滤清器
图2-71 滚柱泵
电动燃油泵有四种类型:膜片式、柱塞式、膜盒式和叶轮式(或称旋转式)。装在燃油箱里的一般是旋转式燃油泵。其他三种:膜片式、柱塞式和膜盒式,通常用于专用发动机。
旋转式燃油泵按照其转轮形式又分为:涡轮泵、齿轮泵和滚柱泵。不论何种燃油泵都有一些共同的特点。如电动机通电即带动泵轮旋转,燃油经过滤器(进油口)被吸入到油气分离器将气体分离并进入泵轮增压,然后流经并冷却电枢后,顶起单向阀从出油口流出。
安全阀可以避免燃油管路出现阻塞时压力过高而造成油管破裂或燃油泵损坏。
单向阀是为了在发动机熄火后防止管路中的燃油倒流,使管路中的燃油保持一定压力,以便发动机下次起动(特别是热起动)更加容易。
(1)滚柱泵 如图2-71所示,滚柱泵由转子、滚柱和定子组成。转子偏心地置于定子内,转子运转时,由于离心力的作用使滚柱向外侧移动而与定子内壁接触,由转子、滚柱和定子围成的腔室将随转子的转动而产生容积大小变化,在容积由小变大一侧燃油被吸入,在容积由大变小的一侧燃油被压出。桑塔纳轿车就采用滚柱式燃油泵。
(2)齿轮泵 齿轮泵的工作原理与滚柱泵相似。它由带外齿的主动齿轮、带内齿的从动齿轮和泵体组成,如图2-72所示,后二者与主动齿轮偏心。主动齿轮带动从动齿轮一起旋转,在啮合过程中,由内外齿和泵体所围合的腔室容积大小将发生变化,若合理地设置进出油口的位置,即可利用这种容积的变化将燃油以一定的压力泵出。图2-73所示为德国奥迪A6轿车的齿轮泵剖视图。
图2-72 齿轮泵
图2-73 奥迪A6轿车的齿轮泵
齿轮泵与滚柱泵相比较,在相同的外形尺寸下,泵油腔室的数目较多,因此,齿轮泵输出燃油的流量和压力波动比较小。
(3)涡轮泵 涡轮泵以完全不同于前两种泵的方式工作,泵的燃油输送和压力升高完全是由液体分子之间动量转换实现的。涡轮泵的特点是燃油输出脉动小,其结构非常简单,如图2-74所示。当叶轮与电动机一起转动时,由于转子的外圆有很多齿槽,将动能传给燃油。这种泵效率较高,所需转矩较小,所以可以使用薄型叶轮。噪声较低不需消声器,所以可以小型化,因此使用较广泛。大众捷达、本田雅阁轿车都采用这类燃油泵。
由于燃油泵工作时温度升高,使燃油更容易汽化,这必将使泵油量减少,导致输油压力不足和压力波动。为此,现在一般采用双级泵的形式,如图2-75所示,即将两个泵轮串联起来,由同一电动机驱动。一级泵轮一般采用涡轮泵,用以油气分离,提高吸入能力;二级泵轮一般采用齿轮泵或涡轮泵,起增压作用。
同机械燃油泵相比,电动燃油泵具有更多的优点。它可以提供稳定的燃油压力,这有助于起动和减少气阻的问题。虽然燃油泵可能产生的火花接近汽油是有危险的,但是在燃油箱内没有氧气可提供燃烧,所以在燃油箱内置燃油泵是安全的。
图2-74 涡轮泵
图2-75 双级泵
1—出油单向阀 2—蒸气分离器组件 3—压力释放球阀 4—涡轮式燃油泵
2.无回油供油系统
一些发动机使用无回油燃油供给系统,如图2-76所示,该系统自上到下由燃油滤清器、燃油压力调节器、燃油泵及燃油表传感器等组成的总成安装在燃油箱内,燃油压力调节器和燃油滤清器组件装在这个总成的最上部。一条燃油油管将发动机罩下的燃油油轨与这个总成(与燃油滤清器)连接起来。燃油通过燃油压力调节器和燃油滤清器中央的输油管进入滤清器,如图2-77所示,燃油压力作用在压力调节器的调压阀上,调压阀在调压弹簧的作用下落座。当燃油压力达到某个值时,调压阀克服调压弹簧阀的作用力向下移动,燃油便通过调压阀和阀座之间的间隙流入调压弹簧所在的油室内再返回燃油箱,当燃油压力降低时,调压阀落座。在无回油供油系统中,流经燃油滤清器的燃油量仅仅是发动机所需要的燃油量,因此燃油滤清器的体积可以更小一些。
3.燃油泵的控制
对燃油泵控制的基本要求是:只有在发动机正常起动和运转时才工作,如果点火开关接通后发动机并没有运转,或运转时ECU连续监测不到火花塞点火信号,ECU将停止喷油器喷油。燃油泵常见的控制特点有:
①某些发动机燃油泵有高、低两档转速可自动调整。
图2-76 无回油供油系统及其燃油泵和其他组件
1—供油管 2—燃油脉冲减振器 3—燃油总管 4—燃油压力调节器 5—电动燃油泵 6—滤清器 7—燃油箱
图2-77 无回油供油系统的燃油压力调节器
1—阀座控制弹簧 2—压力调节器阀座 3—纸质滤清器 4—流出通道 5—油箱安装索环
②许多发动机为能顺利起动,在打开点火开关时(起动前),燃油泵会有短暂运行,以建立系统油压。
③一些发动机当控制油泵的继电器失效时,可以通过机油压力开关接通油泵电源,继续使油泵工作。但是起动时如果机油压力偏低,即使接通点火开关,油泵也不能运转,发动机不会工作。
④一些新型发动机采用无回油供油系统,没有回油管,燃油泵和燃油压力调节器等组成按需供油装置。
⑤某些汽车前端装有撞击传感器(惯性开关),其信号可以切断燃油泵电源。
燃油泵的一般控制方法是:ECU或触发开关控制继电器,继电器再控制燃油泵电机电源电路。
(1)采用油泵开关控制油泵 在安装翼板式空气流量传感器的燃油喷射系统(如L型EFI)中,通常使用置于空气流量传感器内的油泵开关来控制燃油泵的运行,其电路如图2-78所示。
图2-78 采用油泵开关控制油泵
起动时,点火开关的ST端接通,开路继电器内线圈L2通电,继电器触点闭合,电源向油泵电机供电,油泵工作。起动后,点火开关复位主继电器接通,发动机的吸气使空气流量传感器内的翼板转动,带动油泵开关闭合,开路继电器线圈L1通电,以维持触点闭合。当发动机由于某种原因停止转动时,空气流量传感器(MAF)内的翼板复位使油泵开关断开,燃油泵停止工作。
检查插接器和油泵检查开关的作用是,为诊断燃油泵及其控制电路的故障提供方便。
(2)采用发动机控制单元控制油泵 如图2-79所示,仅仅用ECU内的晶体管开关代替上述油泵开关。ECU根据转速信号(Ne)判断发动机是否起动,如果起动,则使晶体管VT导通,开路继电器线圈L1通电,油泵工作,否则任何情况使发动机停转,燃油泵都将停止工作。
(3)燃油泵的自动调速 发动机在中小负荷下工作时,需要的供油量较少,此时油泵应低速运转,这样可减少油泵的磨损、噪声以及不必要的电能消耗;发动机在大负荷下工作时,需要的供油量较大,此时油泵应高速运转。其高低速控制方法有:
图2-79 采用发动机控制单元控制油泵
1)用限流电阻控制油泵转速。如图2-80所示,主要是在上述油泵控制电路中,增设一个电阻和一个两触点的油泵控制继电器(旁路继电器)。发动机工作时,控制单元根据发动机转速和负荷,对油泵控制继电器进行控制,通常情况下触点接通B端,油泵低速运转;大负荷时切换到A端,油泵高速运转。
图2-80 用限流电阻控制油泵转速
2)用燃油泵控制模块(油泵ECU)控制油泵的转速。如图2-81所示,发动机起动或在大负荷下工作时,发动机控制单元向油泵控制模块的FPC端输入一个高电位信号,此时油泵控制模块的FP端向油泵电动机供应较高的电压(相当于蓄电池电压),使油泵高速运转。
发动机起动后,在怠速或小负荷下工作时,发动机控制单元向油泵控制模块的FPC端输入一个低电位信号,此时油泵控制模块的FP端向油泵电动机供应低于蓄电池的电压(约9V),使油泵低速运转。
当发动机的转速低于最低转速(如120r/min)时,发动机控制单元FPC端不向油泵控制模块输出任何信号,断开油泵电路,油泵控制模块将断开油泵电源电路,使油泵停止工作。图中DI电路,为油泵控制模块的故障诊断信号线路。
(4)用发动机控制单元和燃油压力开关控制燃油泵 在某些通用汽车上的燃油泵中,当发动机的点火开关接通时,发动机控制单元给燃油泵继电器的线圈通电,使继电器触点闭合并通过触点接通了内置于燃油箱里的燃油泵,如图2-82所示。当发动机转动时,燃油泵始终工作。若点火开关接通2s而发动机并没有起动,ECU就会停止向燃油泵继电器供电,继电器的触点断开而停止泵油。
如果点火开关在接通位置而燃油管路因为事故损坏,ECU和燃油泵继电器具有防止燃油从损坏的管路喷出的安全装置。有个燃油压力开关与燃油泵继电器触点并联在一起。如果继电器失效,电压将通过燃油压力开关触点加到燃油泵上,使燃油泵和发动机继续运转。在寒冷的天气下,如果燃油泵的继电器失效,燃油压力不会立即建立,发动机将会起动困难。
(5)用惯性开关控制油泵 在福特公司的汽车上,在燃油泵线路上串联了一个惯性开关。开关中一个磁铁体将钢球固定在固定位置上。当发生碰撞时,钢球会克服磁力的吸附向上冲并碰上目标盘而断开开关上的触点,惯性开关这种作用断开了燃油泵电路而使燃油泵停止工作,如图2-83所示。
在惯性开关的顶部有个复位按钮,这个按钮必须用力才能关闭和复位,燃油泵才能再工作,在大多数福特车上,惯性开关位于主线路中。
图2-81 用燃油泵控制模块(油泵ECU)控制油泵的转速
图2-82 用发动机控制单元和燃油压力开关控制燃油泵
1—燃油泵熔丝 2—燃油泵继电器 3—燃油压力开关接头 4—燃油压力开关 5—燃油泵 6—喷油器 7—ECU接继电器触点端8、9—ECU控制端
(6)用自动切断继电器控制包括油泵在内的燃油喷射系统和点火系统 在克莱斯勒公司的电子燃油喷射系统中,有一个燃油泵继电器即自动切断(ASD)继电器,如图2-84所示。当点火开关在接通的位置时,ECU将燃油泵继电器线圈的接地线接地,使继电器触点闭合,通过自动切断继电器触点,向燃油泵、点火初级线圈正极、氧传感器加热器和喷油器供电。
图2-83 用惯性开关控制油泵
1—开关关闭位置 2—偏置弹簧 3—电触头 4—插头 5—开关开启位置 6—杠杆 7—球 8—磁体
图2-84 用自动切断继电器控制EFI和点火系统
在克莱斯勒汽车的发动机上,发动机必须在ECU给ASD继电器线圈接地前转动。最先进的ECU是在点火开关接通位置,和继电器保持闭合的同时,也就是发动机正在起动或运转时将ASD继电器线圈接地。如果点火开关在接通位置持续0.5s而发动机并没有转动,ECU将断开ASD继电器线圈接地电路。这样,ASD继电器触点打开不再向燃油泵、初级线圈正极接头、喷油器和氧传感器的加热器供电。在最新的克莱斯勒汽车的发动机上,燃油泵已从ASD继电器控制中分离出来,有专门的燃油泵继电器控制。