2.2 電控燃油噴射系統(tǒng)的基本組成

發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)主要由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)組成，如圖2.16和圖2.17所示。

2.2.1 空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)用于向發(fā)動機提供新鮮空氣，并測量進入氣缸的空氣量。按怠速進氣量的控制方式不同，空氣供給系統(tǒng)分為旁通空氣式和直接供氣式兩種，如圖2.18所示。

桑塔納GLi、桑塔納2000GLi型轎車及切諾基吉普車采用了旁通式空氣供給系統(tǒng)；桑塔納2000GSi型轎車、捷達系列轎車和紅旗轎車采用了直接供氣式空氣供給系統(tǒng)。

1．旁通空氣式空氣供給系統(tǒng)

旁通空氣道的空氣供給系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量傳感器、進氣軟管、旁通空氣道、怠速控制閥、進氣歧管、動力腔、節(jié)氣門位置傳感器、進氣溫度傳感器等組成。

(ECU)

發(fā)動機正常工作時，空氣流通路線：進氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進氣管→節(jié)氣門→動力腔→進氣歧管→進氣門→氣缸。

發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，空氣流通路線：進氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進氣管→節(jié)氣門前端的旁通空氣道入口→怠速控制閥→節(jié)氣門后端的旁通空氣道出口→動力腔→進氣歧管→進氣門→氣缸。

2．直接供氣式空氣供給系統(tǒng)

直接供氣式空氣供給系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量傳感器、進氣軟管、進氣歧管、動力腔、節(jié)氣門位置傳感器、進氣溫度傳感器等組成。采用節(jié)氣門直接控制的發(fā)動機控制系統(tǒng)，沒有設(shè)置旁通空氣道。

發(fā)動機正常工作和怠速運轉(zhuǎn)時的空氣流通路線完全相同：進氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進氣軟管→節(jié)氣門體→動力腔→進氣歧管→進氣門→氣缸。空氣經(jīng)濾清器濾清后，經(jīng)節(jié)氣門體流入動力腔，再分配給各缸進氣歧管。進入氣缸的空氣量多少，由ECU根據(jù)安裝在進氣道上的空氣流量傳感器檢測的進氣量信號確定。

3．空氣供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點

發(fā)動機空氣供給系統(tǒng)的進氣道較長且設(shè)有動力腔，以充分利用進氣管內(nèi)的空氣動力效應(yīng)，增大各種工況下的進氣量，提高發(fā)動機的動力性。

氣流慣性效應(yīng)是指在進氣管內(nèi)高速流動的氣流在活塞到達進氣行程的下止點之后，仍可利用進氣氣流的慣性繼續(xù)充氣一段時間，從而增加充氣量。因為適當(dāng)增加進氣管的長度，能夠充分利用氣流的慣性效應(yīng)來增加充氣量，所以燃油噴射式發(fā)動機都采用了較長的進氣管，并將進氣歧管制成具有較大弧度，以便充分利用氣流的慣性效應(yīng)來提高充氣量。

氣流壓力波動效應(yīng)是指各個氣缸周期性、間歇性的進氣，而導(dǎo)致進氣管內(nèi)產(chǎn)生一定幅度的氣流壓力波動。氣流壓力波動會沿著進氣管以音速傳播并往復(fù)反射。如果進氣管的形狀有利于壓力波反射并產(chǎn)生一定的共振，就能利用共振后的壓力波提高充氣量。

為了利用氣流壓力波動效應(yīng)，大多數(shù)燃油噴射式發(fā)動機在進氣管中部設(shè)置有一個動力腔或在進氣管的旁邊設(shè)置有一個與進氣管相通的諧振腔，利于進氣管內(nèi)壓力波的共振提高充氣量。

2.2.2 燃油供給系統(tǒng)

1．燃油供給系統(tǒng)的組成

燃油供給系統(tǒng)向發(fā)動機提供混合氣燃燒所需的燃油，主要由油箱、電動汽油泵、輸油管、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、燃油分配管（亦稱燃油導(dǎo)軌）、噴油器和回油管等組成，如圖2.19所示。

2．燃油壓力調(diào)節(jié)器

噴油器的噴油量取決于噴油器的噴孔截面、噴油時間和噴油壓差。在EFI系統(tǒng)中，ECU通過控制噴油器的噴油時間來實現(xiàn)對噴油量的控制，因此要保證燃油噴射量的精確控制，在噴油器的結(jié)構(gòu)尺寸一定時，必須保持恒定的噴油壓差。

噴油器將燃油噴入進氣管內(nèi)，噴油壓差就是指燃油分配管內(nèi)燃油壓力與進氣管內(nèi)氣體壓力的差值，一般為300kPa左右。而進氣管內(nèi)的氣體壓力是隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化而變化的，要保持恒定的噴油壓差，必須根據(jù)進氣管內(nèi)壓力的變化來調(diào)節(jié)燃油壓力。

壓力調(diào)節(jié)器的功用就是調(diào)節(jié)燃油壓力，使噴油壓差保持恒定。

燃油壓力調(diào)節(jié)器通常安裝在燃油分配管的一端（圖2.20），其結(jié)構(gòu)如圖2.21所示，主要由膜片、彈簧和回油閥等組成。膜片將調(diào)節(jié)器殼體內(nèi)部分成兩個室，即彈簧室和燃油室。膜片上方的彈簧室通過軟管與進氣管相通，膜片與回油閥相連，回油閥控制回油量。

發(fā)動機工作時，燃油壓力調(diào)節(jié)器的膜片上方承受的壓力為彈簧的彈力和進氣管內(nèi)氣體的壓力之和，膜片下方承受的壓力為燃油壓力，當(dāng)膜片上、下承受的壓力相等時，膜片處于平衡位置不動。

當(dāng)進氣管內(nèi)氣體壓力下降（真空度增大）時，膜片向上移動，回油閥開度增大，回油量增多，使燃油分配管內(nèi)燃油壓力也下降；反之，當(dāng)進氣管內(nèi)的氣體壓力升高時，則膜片帶動回油閥向下移動，回油閥開度減小，回油量減少，使燃油分配管內(nèi)燃油壓力也升高。

由此可見，在發(fā)動機工作時，燃油壓力調(diào)節(jié)器通過控制回油量來調(diào)節(jié)燃油分配管內(nèi)燃油壓力，從而保持噴油壓差恒定不變。

發(fā)動機工作時，由于燃油泵的供油量遠(yuǎn)大于發(fā)動機消耗的油量，所以回油閥始終保持開啟，使多余燃油經(jīng)過回油管流回油箱。發(fā)動機停止工作（燃油泵停轉(zhuǎn)）時，隨燃油分配管內(nèi)燃油壓力下降，回油閥在彈簧作用下逐漸關(guān)閉，以保持燃油系統(tǒng)內(nèi)有一定的殘余壓力。

進入發(fā)動機氣缸的燃油流經(jīng)路線：油箱→電動汽油泵→輸油管→燃油濾清器→燃油分配管→噴油器。當(dāng)電動汽油泵泵入供油系統(tǒng)的燃油增多、油路中的油壓升高時，油壓調(diào)節(jié)器將自動調(diào)節(jié)燃油壓力，保證供給噴油器的油壓基本不變。供油系統(tǒng)過剩的燃油經(jīng)回油管流回油箱。

壓力調(diào)節(jié)器不能維修，若工作不良時，應(yīng)進行更換。拆卸時注意應(yīng)先釋放燃油系統(tǒng)壓力。

3．燃油壓力脈動阻尼器

在一些電控燃油噴射系統(tǒng)的電動燃油泵或燃油導(dǎo)軌上，安裝有燃油壓力脈動阻尼器，其作用是降低噴油器噴油時引起的燃油壓力波動并降低噪聲。

燃油壓力脈動阻尼器的結(jié)構(gòu)如圖2.22所示，主要由膜片、回位彈簧和外殼等組成。發(fā)動機工作時，燃油經(jīng)過脈動阻尼器膜片下方進入輸油管，當(dāng)燃油壓力瞬時增大時，膜片受壓上移，膜片下方的空間增大，油壓減小；當(dāng)燃油分配管的燃油壓力瞬時減小時，膜片受彈簧回復(fù)力作用下移，膜片下方的空間減小，油壓增大。通過燃油壓力脈動阻尼器膜片下方的容積變化，起到穩(wěn)定燃油系統(tǒng)油壓的作用。

燃油壓力脈動阻尼器一般不會發(fā)生故障。需進行拆卸時，注意應(yīng)首先釋放燃油系統(tǒng)壓力。

2.2.3 電子控制系統(tǒng)

發(fā)動機燃油噴射電子控制系統(tǒng)由信號輸入裝置、ECU和執(zhí)行器3部分組成，如圖2.23所示。

1．信號輸入裝置

信號輸入裝置包括各種傳感器和開關(guān)。發(fā)動機傳感器安裝在發(fā)動機的不同部位，用于檢測發(fā)動機運行狀態(tài)的各種參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換成計算機能夠識別的電信號輸入ECU。發(fā)動機傳感器及開關(guān)信號的主要功用如下所述。

（1）空氣流量傳感器（Air Flow Sensor, AFS）或歧管壓力傳感器（Manifold Absolute Pressure Sensor, MAP）：用于檢測吸入發(fā)動機氣缸的進氣量。AFS能直接檢測發(fā)動機的進氣量，MAP只能間接測量發(fā)動機的進氣量。

（2）曲軸位置傳感器（Crankshaft Position Sensor, CPS）：用于檢測發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，控制噴油提前角和點火提前角。

（3）凸輪軸位置傳感器（Camshaft Position Sensor, CPS）：用于檢測活塞上止點位置，控制開始噴油時刻和開始點火時刻，故又稱為氣缸識別傳感器（Cylinder Identification Sensor, CIS）。部分汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)中，曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器制成一體，統(tǒng)稱為曲軸位置傳感器，并用CPS表示。

（4）節(jié)氣門位置傳感器（Throttle Position Sensor, TPS）：用于檢測節(jié)氣門開度大小，如節(jié)氣門關(guān)閉、部分開啟和全開等。此外，ECU通過計算節(jié)氣門位置傳感器信號的變化率，便可得到汽車加速或減速信號。

（5）冷卻液溫度傳感器（Coolant Temperature Sensor, CTS）：又稱為水溫傳感器，用于檢測發(fā)動機冷卻液溫度。

（6）進氣溫度傳感器（Intake Air Temperature Sensor, IATS）：用于檢測吸入發(fā)動機氣缸的空氣的溫度。

（7）氧傳感器或O2傳感器（Exhaust Gas Oxygen Sensor, EGOS）：用于檢測排氣管排出廢氣中氧的含量，來反映可燃混合氣的A/F。

（8）車速傳感器（Vehicle Speed Sensor, VSS）：用于檢測汽車行駛速度。

（9）點火開關(guān)信號（Ignition Switch, IGN）：當(dāng)點火開關(guān)接通“點火（IG）”擋位時，向ECU輸入一個高電平信號。

（10）起動開關(guān)信號（Starting Switch, STA）：當(dāng)點火開關(guān)接通“起動（ST）”擋位時，向ECU輸入一個高電平信號。

（11）空調(diào)開關(guān)信號（Air Conditioning Switch, A/C）：當(dāng)空調(diào)開關(guān)接通時，向ECU提供接通空調(diào)的信號。

（12）電源電壓信號（U-Battery, UBAT）：向ECU提供蓄電池端電壓信號。

（13）空擋起動開關(guān)信號（Neutral Start Switch, NSW）：在選裝自動變速器的汽車上，用于檢測自動變速器的擋位選擇開關(guān)是否處于空擋位置。

2．ECU

ECU又稱為電子控制單元或電子控制組件，俗稱計算機（圖2.24）。ECU用于接收各種傳感器和控制開關(guān)輸入的發(fā)動機工況信號，根據(jù)ECU內(nèi)部預(yù)先編制的控制程序和存儲的試驗數(shù)據(jù)，通過數(shù)學(xué)計算和邏輯判斷確定適應(yīng)發(fā)動機工況的噴油時間和點火提前角等參數(shù)，并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號控制各種執(zhí)行元件動作，從而使發(fā)動機保持最佳運行狀態(tài)。

ECU還具有故障自診斷測試功能和應(yīng)急處理功能（后備功能）。在ECU對發(fā)動機運行狀態(tài)進行控制的同時，還對傳感器傳輸?shù)男盘栠M行監(jiān)測與鑒別，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某傳感器傳輸?shù)男盘枀?shù)超出規(guī)定值范圍或沒有傳輸信號時，ECU將判定該傳感器或相關(guān)線路發(fā)生故障，并將故障信息編成代碼儲存在存儲器中，以便維修時調(diào)用，與此同時，立即啟用后備功能使發(fā)動機進入故障應(yīng)急狀態(tài)運行。

3．執(zhí)行器

執(zhí)行器又稱為執(zhí)行元件，是電控系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)。執(zhí)行器用于接受ECU的控制指令，完成具體的控制動作。發(fā)動機電控燃油噴射系統(tǒng)常用的執(zhí)行器主要功用如下所述。

（1）電動汽油泵：給發(fā)動機電控系統(tǒng)提供規(guī)定壓力的燃油。

（2）油泵繼電器：控制電動汽油泵電路的接通與切斷。

（3）噴油器：接收ECU發(fā)出的噴油脈沖信號，并計量燃油噴射量。

（4）氧傳感器加熱器：加熱氧傳感器的檢測部件，使傳感器盡快投入工作。

在汽車電控系統(tǒng)中，還設(shè)有一個故障診斷插座（故障測試儀接口）。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障或需要了解控制系統(tǒng)的工況參數(shù)時，利用測試儀通過故障診斷插座可以調(diào)取所需信息和參數(shù)。