摘要：电磁喷油器是汽油机电控燃油喷射系统中的关键执行器。它担负着定量喷射和雾化燃油的任务，其工作性能的好坏对发动机的动力性、经济性、运转平稳性和工作可靠性影响极大。因此，在实际使用中要求喷油器必须动作准确可靠，且具有良好的流量特性、良好的雾化能力和合适的喷雾形状。
关键词：点火控制系统；基本概念
引言：喷射系统已经成功地应用于气道喷射的四冲程汽油机摩托车上。摩托车的道路测试和台架测试实验，都表明了很好的动力性和加速性能，它们已经比化油器式发动机更具竞争力。喷射和点火时刻的定时、喷油器型式和位置以及高压模型的进一步优化，将对其性能的进一步提高提供更大的潜力。
一、电子点火系统
FAI电子点火系统由电子组件、点火线圈、火花塞以及高压线圈组成。点火方式由原化油器车的交流CDI点火改为直流CDI点火，ECU电控单元根据曲轴位置角标信号和转速、节气门开度及变化速率等信号计算出点火时刻，将此计算结果送至无进角直流点火器，由无进角直流点火器控制点火线圈的初级电路接通和断开，使火花塞点火。在本文的双缸发动机点火系统中，由于此直列双缸发动机的凸轮相位相差360度，因此不需要判缸信号，只要从曲轴位置角标信号中判断出上止点信号，两个高压点火线圈同时放电，即在点火时两个气缸都处于上止点位置，不同的是其中一个缸处于压缩行程末期，点火有效，而另一缸处于排气行程末期，点火无效。
FAI系统采用了ECU-CDI点火系统，发动机在不同工况下都会有一个最佳的点火提前角，该点火提前角可以根据发动机转速和节气门开度进行任意设定。发动机转速越高，最佳点火提前角越大。这是因为发动机转速越高，在同一时间内，活塞移动的距离就越大，曲轴相应转过的角度也增大。如果混合气受扰流的影响，其燃烧速率也有所增加，但其增长速率较低且随转速增加逐渐减少。因此最佳点火提前角随转速增长呈凹曲线形增长。最佳点火提前角还受节气门开度的影响，FAI电喷系统中最佳点火提前角主要由转速和节气门开度确定。因为FAI系统能够根据发动机转速和节气门开度对点火提前角进行任意设定，发动机各个工况的点火提前角非常接近最佳点火提前角，因此能轻易实现节油型车辆或者低排放型车辆的设计，甚至可以实现最常用工况节油但又满足工况法排放法规要求的最优化设计。由于点火提前角控制非常方便，还可以用提前角来控制发动机的怠速转速。
1.1控制系统
FAI电子控制系统主要指电子控制单元ECU。其主要功能是通过对发动机运行工况各种参数的测量，根据内部存储的程序确定最佳喷油量，由电磁喷油器喷出，达到对各种工况最佳空燃比的目的。随着电子技术的发展和发动机电控技术的不断进步，电子控制单元的功能也已远远超出了对喷油量控制的范围。现在FAI电喷的ECU除了对喷油量的控制精度要求不断提高外，还对点火系统、怠速运行系统进行自动控制，另外，ECU的功能还扩展到自动诊断等方面。
ECU 是一种电子控制装置。它由输入信号处理电路、输出信号处理电路和单片机系统构成。输入信号处理电路把传感器输入的各种信号进行放大、滤波、整形、变换等一系列的处理，转换为计算机可以识别的标准信号。输出信号处理电路把计算机发出的控制指令信号，经放大、变换等处理转换成可以驱动各执行器工作的电信号。
应用于本文中的 FAI 电子控制系统的传感器部分包括：曲轴角标传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器、蓄电池电压信号等部分组成。曲轴角标传感器又称为转速传感器，检测活塞上止点位置，故也称为上止点位置传感器。曲轴角标传感器包括检测用于控制点火的上止点信号和喷油的上止点信号。曲轴角标传感器主要有三种类型：电磁感应式、霍尔效应式和光电式。本文采用的是电磁感应式的曲轴角标传感器。曲轴角标传感器在FAI 电喷系统中是很重要的传感器，如果曲轴角标传感器无信号，那么发动机就不点火，因此发动机就不能进行工作。节气门位置传感器安装在节气门体上，用来检测发动机的不同工况（怠速、加速、减速和全负荷等）。电子控制单元 ECU可根据节气门位置传感器的开度信号检测到发动机的这些工况，进而控制不同的喷油量。
发动机废气中氧含量直接反映了发动机的空燃比，因而检测发动机废气中的氧含量是控制混和气空燃比的有效手段。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆本文中采用氧传感器进行闭环控制，氧传感器的作用就是检测排气中的氧气含量，并将检测结果及时反馈给 ECU，以便对喷油器的喷油量进行调控。
二、匹配标定的基本概念
汽油机电子控制技术的广泛应用给电子控制系统与汽油机的匹配技术带来了新课题。如前所述，发动机管理系统分为硬件和软件两大部分，硬件主要由电子控制单元(ECU),传感器、执行器及线束四部分组成，而软件由程序和标定参数(数据)组成。从理论上讲一个电控系统只要改变其软件部分的标定参数部分，就可用于相近的发动机。若进一步对硬件和软件程序部分稍加改动，一个电控系统原则上就可配用于各种不同的发动机。但不管怎样匹配，在一个电控系统的数学模型和硬件模式基本确定的前提下，能不能使匹配的发动机发挥出最好的性能，就取决于软件部分的最佳标定参数，这个取得最佳标定参数的过程，就是匹配工作的主要任务。
电控系统与发动机的匹配试验始终是电控汽油机研制开发的重要环节，直接影响系统开发周期的长短及发动机性能的优劣。从广义上说，匹配是指为使一车型配装电控系统后能满足各种性能要求，而对整车、发动机、电控系统进行选型、再设计、改造、适配、标定的整个过程。狭义上讲，所谓ECU与汽油机的匹配，是指通过对安装了电子控制系统的汽油机进行喷油特性、点火提前特性、怠速特性以及瞬态过渡工况各参数的综合试验，使整个系统在试验中获得最佳控制数据，从而使在电控系统精确控制下的汽油机在动力性、经济性和排放等方面均获得令人满意的结果，即通常所说的标定。
标定是指根据整车的各种性能要求(动力性、经济性和排放等)，调整、优化和确定电控系统的运行参数和控制参数的过程。它包括所有为此而进行的开发、台架和试验室的试验、转鼓试验、道路试验、验证等过程。软件中的一些主要运行参数往往表现为三维图(MAP)的形式。具体地说，MAP是指在由发动机的转速和扭矩控制量构成的二维平面上(工况平面)，加上第三维控制量(喷油量、点火提前角等)而形成的发动机运行三维控制图。
对于电控发动机的控制来说，最基本的控制MAP是喷油MAP和点火MAP。基准三维图优化是标定过程中的一项重要内容，也是匹配标定的基础。它是指按电控系统软件所定义的工况节点，在稳定条件下，根据动力性、经济性和排放三项性能指标，综合优化电控系统喷油量、点火提前角等三维控制参数的过程。基准三维图一般采用多参量交叉组合法制取。在可控制的发动机试验台架上，在MAP的每一个工况节点上分别改变喷油量、点火提前角等主动控制量，同时测量记录所有控制量、性能、排放数据和环境状态数据。在每个工况节点上都要进行多次交叉组合试验，然后对所测得的数据进行比较寻优，取得最佳控制量。这样，整个MAP平面上的试验次数则多达上千次。完成了基准MAP试验，就可得到各节点上对应功率最佳、经济性最佳和排放最佳的不同的控制参数，为整个标定过程打下了重要的参考基准。然而，基准MAP图并不是ECU中的最后控制数据。按照综合的优化控制目标确定各节点上的优化控制参数，得到优化后的MAP图； ECU再根据模 型推算出稳态的工况参数，才初步完成了稳态工况参数的标定。
三维图中的工况节点是指电控系统软件中为控制发动机运行而划分的工况控制节点。发动机工况由发动机发出的功率和发动机的转速来定义，电控系统中工况节点由转速和电控系统中的扭矩控制量来定义。对于不同的电控系统，扭矩控制量也不尽相同，可能是绝对压力、空气流量、节气门位置等。本文的电控系统中采用的是节气门位置来作为扭矩控制量的。显然，三维图节点的数量与试验的次数成正比，所以三维图工况节点的确定是三维图试验的一个重要步骤。电控发动机通过有限的工况节点来控制发动机在整个工况平面上的运行，节点之间的控制则通过节点控制量的线性插值来实现。控制节点数多，控制精度将提高，但标定工作量也随之增大。工况节点的选择要考虑两个因素：一是发动机各控制量的变化趋势，变化趋势大的区域节点应选得密一些；二是考虑使用频度，使用频度高的区域，节点应选得密一些，这样可提高控制精度。
结束语：
电控技术具有良好的市场前景，维修人员应充分掌握电控技术在控油系统的具体应用，熟知电控燃油喷射系统的功能及其组成，在工作实践中，熟练运用正确的处理方法对电控燃油喷射系统故障进行维修。
参考文献：
[1]龙付军:《摩托车单双缸发动机的对比》2016.10
[2]王卉：《2006 年摩托车出口市场春光明媚》2017.02
[3]苑绪军：《简述摩托车欧洲认证要求》2015.06
论文作者:劳富勇
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
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