燃油喷射系统概述汽车发动机电控及修复

1.燃油喷射系统介绍

（1）燃油喷射的基本概念 传统的化油器式发动机工作时，汽油和空气通过化油器形成可燃混合气，再进入气缸燃烧，该系统不能精确地控制可燃混合气的空燃比。随着电子工业的发展，尤其是微型电子计算机出现以后，微型计算机控制技术在汽车上的广泛应用有效地解决了汽车动力性、经济性和排放性等之间的矛盾。

电控燃油喷射系统（Electronic Fuel Injection，EFI），是以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，测出发动机在不同工况下的工作参数，按照汽车制造厂在ECU存储器中设定的控制程序，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较佳浓度的混合气，从而使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，同时也提高了汽车的使用性能。

（2）燃油喷射的发展过程 燃油喷射技术在20世纪30年代首先应用于航空发动机，1934年德国研制成功第一架装有汽油喷射发动机的军用战斗机。20世纪50年代德国、美国开始研究在汽车发动机上应用汽油喷射技术。1967年，德国BOSCH（博世）公司研制成功K-Jetronic机械式汽油喷射系统，后来经改进发展成KE-Jetronic汽油喷射系统。该系统是在K-Jetronic机械式汽油喷射系统的油量分配器上增设了一个电液式压差调节器，用以控制计量槽前后的压差，从而能快速、大幅度地调节燃油量，提高了操纵的灵活性，并增加了控制功能。

20世纪70年代后半期迅速发展起来的以微型计算机控制为基础的车用电控汽油喷射系统是世界汽车工业同时解决节油和排放净化两大难题在技术上的重大突破。1967年，德国BOSCH（博世）公司开始批量生产用进气管绝对压力控制空燃比的D-Jetronic模拟式电控汽油喷射系统。1973年，德国BOSCH（博世）公司开在D-Jetronic电控汽油喷射系统的基础上，经过改进发展成为L-Jetronic电控汽油喷射系统，采用翼片式空气流量计直接测量进气过程中的空气体积流量来控制空燃比，相比D-Jetronic电控汽油喷射系统而言，精度和稳定性都得到了提高。

1981年，L-Jetronic电控汽油喷射系统又进一步改进发展成LH-Jetronic电控汽油喷射系统，用热线式空气流量计直接测量进气空气的质量流量，无须附加专门装置来补偿大气压力和温度变化的影响。为了在满足排放法规的前提下实现最佳的燃油经济性指标，采用单项电控装置远远达不到要求。

1979年，德国BOSCH（博世）公司开始生产集电子点火和电控汽油喷射于一体的Motronic数字式发动机电控系统。这种汽油喷射装置和点火装置集中由一个ECU控制的系统称为发动机集中控制系统；若两者分别由各自的ECU控制，则称为发动机单独控制系统。同一时期，美国和日本各大汽车公司也研制成功了与各自车型配套的数字式发动机集中控制系统。这种集中控制系统能对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环等多方面进行综合控制，控制精度越来越高，控制功能日趋完善。

（3）燃油喷射系统的优点 与传统的化油器式燃油供给系统相比，使用燃油喷射系统的发动机具有以下优点：

1）能实现空燃比的高精度控制。采用多点喷射方式独立向各缸喷油，使各缸空燃比偏差减小；通过闭环控制系统中氧传感器的反馈控制，可以精确地控制空燃比；在气压、温度、空气密度、变化或加、减速行驶过渡运转工况时，空燃比可以得到及时的修正；点火控制和怠速控制等辅助控制系统的采用，使各种工况都有最佳的空燃比。

2）在进气系统中，没有像化油器那样的喉管部位，进气压力损失小，只要合理设计进气管道，就可以充分利用吸入空气的惯性增压作用增大充气量、提高输出功率、增加动力。

3）在汽车加、减速行驶的过渡阶段，燃油喷射系统响应速度快，使汽车加、减速反应灵敏。

4）起动容易，暖机性能好。在发动机起动时，ECU根据起动工况增加起动时的喷油量；溢流消除功能可以有效地防止发动机多次起动但不着车，导致起动时气缸内燃油过多的现象，并且使发动机顺利地过渡到暖机运转。

5）节油和排放净化效果明显能提供各种运行工况下最佳空燃比的混合气，燃油雾化好，各缸分配均匀，燃烧效率提高，降低了排放物的污染。

6）减速断油功能降低了排放，节省燃油。在燃油喷射系统中，当节气门关闭而发动机转速超过预定转速时，喷油就会停止，使排气中HC的含量减少，并可降低燃油的消耗。

2.燃油喷射系统的分类

（1）按喷油器安装部位和数量的不同分类

1）多点喷射系统（MPI）。多点喷射系统是指在每一个气缸的进气门前均安装一个喷油器，喷油器适时喷油，空气和汽油在进气门附近形成可燃混合气。

2）单点喷射系统（SPI）。单点喷射系统是指在节流阀体上安装一个或两个喷油器，向进气歧管中喷油形成可燃混合气，在进气行程时可燃混合气被吸入气缸内。

（2）按喷射控制装置形式的不同分类

1）机械式。空气计量器与燃油分配器组合在一起，空气计量器检测空气流量的大小后，靠连接杆传动操纵燃油分配器的柱塞动作，以燃油计量槽开度的大小控制喷油量，从而达到控制混合气空燃比的目的。

2）机电一体混合式。在燃油分配器上安装了一个由ECU控制的电液式压差调节器，ECU根据冷却液温度传感器和节气门位置传感器等的输入信号控制电液式压差调节器动作，以调节燃油供给量。

3）电子控制式。根据各种传感器送至ECU的发动机运行状况的信号，由ECU运算后，发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令，实现多种机能的控制。

（3）按喷射方式的不同分类

1）间歇喷射系统。在发动机运转期间，汽油间歇喷射是在进气过程中的某时间段内进行的，喷油量大小取决于喷油器持续开启时间，即ECU指令的喷油脉冲宽度。

2）连续喷射系统。燃油喷射的时间占有全部工作循环的时间，连续喷射都是喷在进气道内，大部分燃油是在进气门关闭后喷射。

（4）按喷射位置的不同分类 按喷射位置的不同分类如图3-1所示。(www.xing528.com)

图3-1 按喷射位置的不同分类

a）缸内喷射 b）进气道喷射

1）进气道喷射式。喷油器安装在进气歧管上，把燃油喷射到进气门前方。进气道喷射都采用低压喷射装置，是目前汽油喷射发动机上常用的喷射方式。

2）缸内直喷式。喷油器安装在气缸盖上，把燃油直接喷入气缸内，配合气缸内组织的气体流动形成可燃混合气。这种喷射方式容易实现分层燃烧和稀混合气燃烧，进一步改善了汽车发动机的排放性与燃油经济性。

（5）按喷射时序的不同分类 按喷射时序的不同分类如图3-2所示。

1）同时喷射。同时喷射是指发动机在运转期间，各缸喷油器同时开启且同时关闭，由ECU的同一个喷油指令控制所有的喷油器同时动作，如图3-2c所示。

2）分组喷射。分组喷射是指将喷油器分成两组交替喷射，ECU发出两路喷油指令，每路指令控制一组喷油器，如图3-2b所示。

3）顺序喷射。顺序喷射是指喷油器按发动机各缸进气行程的顺序轮流喷射，它具有喷射正时，由ECU根据曲轴位置传感器提供的信号辨别各缸的进气行程，适时地发出各缸的喷油脉冲信号，以实现顺序喷射的功能，如图3-2a所示。

（6）按空气量的检测方式分类

1）进气管绝对压力式（D型EFI系统）。将进气管压力和转速信号输送到ECU，由ECU根据该信号计算出进气量，再产生与之相对应的喷油脉冲宽度，从而控制喷油器喷射适量的燃油，如图3-3所示。

图3-2 按喷射时序的不同分类

图3-3 进气管绝对压力计量式电控燃油喷射系统（D型EFI系统）

1—喷油器 2—冷起动喷油器 3—汽油压力调节器 4—ECU 5—节气门位置传感器 6—怠速空气调节器 7—进气管压力传感器 8—汽油泵 9—汽油滤清器 10—冷却液温度传感器 11—热限时开关

2）叶片式和卡门旋涡式。其计量方式属于体积流量型，即通过计量气缸进气的体积，将物理量转变成电信号输送至ECU，ECU计算出与该体积的空气相适应的喷油量以控制混合气空燃比，如图3-4所示。

图3-4 叶片式电控汽油喷射系统（L型EFI系统）

1—冷却液温度传感器 2—节气门位置传感器（开关型） 3—喷油器 4—汽油压力调节器 5—空气流量计 6—汽油滤清器 7—汽油箱 8—汽油泵 9—ECU 10—辅助空气阀

3）热线式和热膜式。此电控汽油喷射系统直接测量进入气缸内空气的质量（质量流量），将该空气的质量转换成电信号，输送给ECU，由ECU根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量，以控制空燃比在最佳值。图3-5所示为德国BOSCH（博世）公司Motronic M3.8.2系统，该系统采用热膜式空气流量计测量进气量、微型计算机控制无分电器电控点火系统、节气门直动式怠速进气控制和全计算机控制冷起动喷油。

图3-5 热膜式电控汽油喷射系统

1—冷却液温度传感器 2—节气门位置传感器（开关型） 3—氧传感器 4—喷油器 5—汽油压力调节器 6—热膜式空气流量计 7—汽油箱 8—电动汽油泵 9—汽油滤清器 10—怠速控制阀