'汽油發動機EFI與柴油發動機ECD電控燃油噴射系統的差異'

為了適應嚴格的汽車排放標準，降低燃油消耗率，限制噪聲，汽車汽油發動機和柴油發動機越來越多地採用了電控燃油噴射方式。

在汽油發動機電控燃油噴射系統中，通常採用EFI來表示其電控系統，EFI為英文Electronic Fuel Injection首字母。

在柴油發動機電控燃油噴射系統中，通常採用ECD來表示其電控系統，ECD為英文Electronic Control Diesel首字母。

基本構成示意圖：

1. EFI電控系統對汽油噴射和點火控制的方式

在EFI電控系統中，汽油噴射包括噴油量和噴射正時的控制，點火控制包括點火時刻、閉合角控制以及防止爆震控制。

（1）EFI電控系統對汽油噴射的控制方式

控制目標：

◆EFI電控系統對汽油噴射的控制目標包括理論空燃比控制與稀薄燃燒控制。電控單元（ECU）根據空氣流量傳感器（或進氣歧管壓力傳感器）和發動機轉速傳感器輸送來的反映進氣量的電信號計算出基本噴油量；同時，還接收冷卻液溫度、進氣溫度、節氣門位置等傳感器檢測到的表徵發動機運行工況的信息作為噴油量的校正信號，以使發動機獲得該工況下運行的最佳空燃比。

◆在電控間歇噴射系統中，當採用與發動機轉動同步的順序獨立噴射方式時，電控單元（ECU）不僅要控制噴油量，還會根據發動機各自的點火順序，把噴射時間控制在最佳時刻。

噴油器控制：

EFI電控系統使用的噴油器為電磁式，噴油器的通、斷電均由電控單元（ECU）控制。ECU以電脈衝方式向噴油器輸出控制電流。當電脈衝從零升起時，噴油器因通電而開啟；當電脈衝回落到零時，噴油器又因斷電而關閉。ECU利用控制指令信號持續時間的長短，來控制噴油嘴的噴油量。

（2） EFI電控系統對點火的控制方式

ESA含義：ESA是英文Electronic Spark Advance的首字母，其含義為電子點火提前控制，是汽油機點火系統的重要控制功能。

點火提前角控制：電子點火提前控制功能是將發動機各運行工況下的最佳點火正時數據存儲在ECU中，ECU根據發動機的轉速與負荷情況，來確定基本電子點火提前角，同時也依據其他信號對其進行修正，控制點火正時，以便得到最佳的點火提前角。

閉合角控制：為了保證點火線圈初級電路具有足夠大的斷開電流，以便產生足夠高的次級電壓，同時也要防止通電時間過長而造成點火線圈過熱損壞，ECU會根據蓄電池電壓和轉速等信號，控制點火線圈初級電路的通電時間，也就是對閉合角進行控制。

爆震控制：一旦ECU接收到爆震傳感器輸送來的爆震信號後，立即將點火時間推遲（通過點火電子組件），以避免爆震；在沒有爆震的情況下，ECU採用提前角反饋控制方式。安裝了廢氣渦輪增壓器的發動機上常採用這種控制方式。

2. ECD電控系統對柴油供油量和供油時刻的控制方式

在ECD電控系統中，對柴油的噴射主要是供油時刻與供油量的控制。

（1）ECD電控系統對柴油供油時刻的控制方式

控制方式：ECU根據柴油機轉速與加速踏板位置等傳感器輸送來的信號，經計算初步確定一個供油時刻，然後依據冷卻液溫度、進氣壓力等傳感器的信號和起動機信號進行修正，最後確定理想的供油時刻（也就是噴油提前器活塞目標位置）。ECU將噴油提前器活塞的實際位置和目標位置進行比較，並對控制信號進行調整，也就是按噴油提前器活塞位置傳感器信號進行反饋修正之後，確定最佳供油時刻。

反饋控制：下圖所示為噴油提前器反饋控制示意圖。ECU根據最後確定的供油時刻，輸出控制信號給供油正時控制電磁閥線圈，當電磁閥工作後產生的電磁力吸引可動鐵芯→彈簧被壓縮向右移動→噴油提前器由高壓腔通往低壓腔的油路被打開，使噴油提前器活塞兩側的壓差縮小→活塞向右移動→供油時刻被推遲，供油提前角減小。

（2） ECD電控系統對柴油供油量的控制方式

反饋控制：下圖所示為供油量調節電磁閥反饋控制示意圖。ECU將修正後的結果作為控制信號傳送給供油量控制電磁閥，電磁閥工作後產生的電磁力吸引可動鐵芯。控制信號電流越大，磁場就越強，在電磁力的作用下，可動鐵芯克服彈簧力向左移動，通過槓桿把供油量調節套筒推向右方，以使供油量增加。

控制過程：

◆ 在ECD電控系統中，ECU根據加速踏板位置傳感器與柴油機轉速傳感器輸送來的信號，先計算出基本噴油量（基本噴油量用來保證發動機具有整體優良的動力性、經濟性、排放性能及調速性能），然後依據冷卻液溫度、進氣溫度、進氣壓力等傳感器信號以及起動機信號，來對基本噴油量進行修正，最後計算出供油量調節套筒的目標位置。

◆ 一旦ECU計算出供油量調節套筒的目標位置後，就會將該數據與調節套筒的實際位置進行比較，並對輸送給供油量控制電磁閥的電流進行調整，也就是按供油量調節套筒位置傳感器的信號進行反饋修正之後，精確地確定柴油機在各種環境下運轉的最佳供油量。

3. 汽油EFI與柴油ECD電控系統的差異

汽油EFI與柴油ECD電控系統的組成和工作情況基本相同，均是以各種傳感器輸送來的信號提供給ECU，來確定並修改油量，以提供最佳的油量。但由於兩者結構、性能等方面的不同，故EFI與ECD系統在傳感器、控制功能、反饋控制和經濟性等方面有一定的差異。

（1）傳感器

EFI系統：以空氣流量傳感器（或進氣歧管壓力傳感器）與發動機轉速傳感器提供給ECU的、反映空氣量的電信號作為控制基礎，依據空氣量，確定噴油量，為汽油機各個工況提供最佳空燃比。理論空燃比控制在14.7（有的廠家為14.8）附近，稀薄燃燒空燃比通常控制在20左右。採用爆震傳感器是為了儘量不降低渦輪增壓發動機的壓縮比。

ECD系統：電控單元（ECU）根據加速踏板位置與柴油機轉速等傳感器輸送來的信號，作為供油量的控制基礎，然後依據其他傳感器的信號，對基本噴油量進行修正。加速踏板位置傳感器僅是將駕駛員的意圖提供給ECU，駕駛員並不直接操縱供油量。因柴油機的平均過量空氣係數α>1，故用空氣量作為控制基礎不精確。同時，柴油機排氣中殘留的氧氣量較多，氧傳感器的控制靈敏度不夠（α=1附近最靈敏），所以ECD系統沒有設置氧傳感器。

（2）控制功能

① 由於汽油機和柴油機的工作原理不同，從而決定了柴油機沒有點火系統，故柴油機沒有點火正時的控制，也沒有設置爆震傳感器。

② 如同汽油機點火正時的控制，柴油機具有供油時刻的控制，它是通過定時器位置傳感器，也就是噴油提前器活塞位置傳感器信號進行反饋修正之後，來控制最佳供油提前角的。

（3）反饋控制

EFI系統：噴油器採用閉環控制方式，氧傳感器設置在排氣管中，輸出一個廢氣中含氧量信號反饋給ECU，由ECU修正並通過噴油器噴油，將空燃比控制在理論空燃比附近，並配合使用三元催化轉化器後處理裝置，使排氣中的有害成分CO、HC、NOx等大幅度降低。

ECD系統：通過噴油泵供油量調節電磁閥進行反饋控制，對供油量進行修正。由噴油提前角反饋控制修正供油時刻。

（4）經濟性

由於不受爆震的限制，以及柴油自燃的需要，柴油機的壓縮比很高，熱效率和經濟性均好於汽油機。和汽油機相比，柴油機高達45%的工作效率是汽油機可望而不可即的，這是柴油機省油的根本原因。