2.4 電控燃油噴射系統(tǒng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理

發(fā)動機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)常用的執(zhí)行器主要有噴油器、電動汽油泵和氧傳感器加熱器等。

2.4.1 噴油器

1．噴油器的作用與分類

電磁噴油器簡稱噴油器，俗稱噴嘴（圖2.60），用于向氣缸或進(jìn)氣道內(nèi)噴射適量的、霧化的燃油。

按結(jié)構(gòu)不同，噴油器可分為軸針式、球閥式和片閥式3種。目前，主要采用球閥式噴油器。按噴油器電磁線圈電阻值大小，噴油器可分為高電阻型（13～18Ω）和低電阻型（1～3Ω）兩種。

2．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）軸針式噴油器。噴油器安裝在燃油分配管上，主要由燃油濾網(wǎng)、線束插座、電磁線圈、針閥閥體、閥座、復(fù)位彈簧、O形密封圈等組成，如圖2.61所示。

O形密封圈起密封作用，密封圈2防止燃油泄漏，密封圈6防止漏氣。濾網(wǎng)用于過濾燃油中的雜質(zhì)。軸針制作在針閥閥體上，閥體上端安裝有一根螺旋彈簧，當(dāng)噴油器停止工作時，彈簧彈力使閥體復(fù)位，針閥關(guān)閉，軸針壓靠在閥座上起到密封作用，防止燃油泄漏。在燃油分配管上，設(shè)有噴油器專用的安裝支座，支座為橡膠成型件，起隔熱作用，防止噴油器中的燃油產(chǎn)生氣泡，有助于提高發(fā)動機(jī)的熱起動性能。

（2）球閥式噴油器。球閥式噴油器結(jié)構(gòu)與軸針式噴油器基本相同，主要區(qū)別在于閥體結(jié)構(gòu)不同。球閥式噴油器的閥體由球閥、導(dǎo)桿和彈簧座組成，其導(dǎo)桿為空心結(jié)構(gòu)，如圖2.62所示。

軸針式閥體采用針閥，以確保閥體軸向移動不發(fā)生偏移和閥門密封良好，而有較長的導(dǎo)桿，制成實(shí)心結(jié)構(gòu)，因此質(zhì)量較大；球閥式噴油器的球閥具有自動定心作用，無需較長導(dǎo)桿，因此質(zhì)量較小，具有較好的密封性能。

（3）片閥式噴油器。結(jié)構(gòu)與軸針式噴油器大致相同，其主要區(qū)別也是閥體有所不同，片閥式噴油器的閥體由質(zhì)量較輕的片閥、導(dǎo)桿和帶孔閥座組成，如圖2.63所示。片閥式噴油器不僅具有較大的動態(tài)流量，而且具有較強(qiáng)的抗堵塞能力。

3．工作原理

當(dāng)噴油器電磁線圈通電時，線圈中產(chǎn)生電磁吸力吸引針閥閥體。當(dāng)電磁吸力大于復(fù)位彈簧的彈力時，閥體使彈簧壓縮而上升（上升行程很小，一般為0.1～0.2mm）。

閥體上升時，針閥（球閥或片閥）隨閥體一同上升，針閥（球閥或片閥）離開閥座時，針閥被打開，燃油便從噴孔噴出，噴出燃油的形狀為小于35°的圓錐霧狀。由于燃油壓力較高，因此噴出的燃油為霧狀。

當(dāng)噴油器的電磁線圈電流切斷時，電磁吸力消失，閥體在復(fù)位彈簧的彈力作用下復(fù)位，針閥（球閥或片閥）回落到閥座上將閥門關(guān)閉，噴油停止。

2.4.2 電動汽油泵

1．電動汽油泵的作用與分類

電控燃油噴射系統(tǒng)均采用電動汽油泵（圖2.64），用于向噴油器提供油壓高于進(jìn)氣歧管壓力250～300kPa的燃油。

因?yàn)槿加褪菑挠拖鋬?nèi)泵出，經(jīng)壓縮或動量轉(zhuǎn)換將油壓提高后，再經(jīng)輸油管送到噴油器，所以油泵的最高輸出油壓需要450～600kPa，其供油量比發(fā)動機(jī)最大耗油量大得多，多余的燃油將從回油管返回油箱。

按汽油泵結(jié)構(gòu)不同，電動汽油泵可分為葉片式（圖2.65）、滾柱式、齒輪式、渦輪式和側(cè)槽式5種。目前常用的有滾柱式、葉片式和齒輪式3種汽油泵。

按汽油泵安裝方式不同，電動汽油泵可分為內(nèi)裝式（圖2.66）和外裝式兩種。內(nèi)裝式安裝在油箱內(nèi)，外裝式安裝在油箱外的輸油管路中。目前，大多數(shù)汽車都采用內(nèi)裝式汽油泵。內(nèi)裝式汽油泵不易產(chǎn)生氣阻和泄漏，有利于汽油泵電動機(jī)的冷卻，且噪聲較小。

2．結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電動汽油泵主要由永磁式直流電動機(jī)、油泵、限壓閥、單向閥和泵殼等組成，如圖2.67所示。電動機(jī)由永久磁鐵、電樞、換向器和電刷等組成。油泵由泵轉(zhuǎn)子和泵體組成。泵轉(zhuǎn)子固定在電動機(jī)軸上，隨電動機(jī)轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。

當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通時，直流電動機(jī)電路接通，電樞受電磁力的作用而開始轉(zhuǎn)動，泵轉(zhuǎn)子便隨電動機(jī)一同轉(zhuǎn)動，將燃油從油箱經(jīng)輸油管和進(jìn)油口泵入汽油泵。當(dāng)油泵內(nèi)油壓超過單向閥彈簧壓力時，燃油便從出油口經(jīng)輸油管泵入供油總管，再分配給各個噴油器。

當(dāng)油泵停止工作時，在油泵出口單向閥彈簧壓力作用下，單向閥將阻止汽油回流，使供油系統(tǒng)中保存的燃油具有一定壓力，以便于發(fā)動機(jī)再次起動。

當(dāng)油泵中的燃油壓力超過規(guī)定值（一般為320kPa）時，油壓克服泵體上限壓閥彈簧的壓力將限壓閥頂開，部分汽油返回到進(jìn)油口一側(cè)，使油壓不致過高而損壞油泵。

點(diǎn)火開關(guān)一旦接通，電動汽油泵則工作1～2s。此時，如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速高于30r/min，電動汽油泵才連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，如果發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速低于30r/min，即使點(diǎn)火開關(guān)接通，電動汽油泵也會停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3．電動汽油泵的控制

在電控燃油噴射系統(tǒng)中，只有發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，電動汽油泵才工作（即使點(diǎn)火開關(guān)接通，發(fā)動機(jī)未轉(zhuǎn)動，電動汽油泵也不工作）。電動汽油泵的控制有開關(guān)控制和轉(zhuǎn)速控制兩種方式。

（1）開關(guān)控制型。速度-密度型電控燃油噴射系統(tǒng)的電動汽油泵開關(guān)控制原理如圖2.68所示。當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時，點(diǎn)火開關(guān)與起動端子ST接通，繼電器線圈L2通電，繼電器觸點(diǎn)閉合，電動汽油泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)。

與此同時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號（Ne）輸入ECU，功率晶體管Tr通，繼電器的線圈L1通電。因此只要發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動汽油泵就保持運(yùn)轉(zhuǎn)。

質(zhì)量-流量型電控燃油噴射系統(tǒng)的電動汽油泵開關(guān)控制原理如圖2.69所示。在某些質(zhì)量-流量型電控燃油噴射系統(tǒng)中，電動汽油泵由空氣流量傳感器中的電動汽油泵開關(guān)控制。

當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時，點(diǎn)火開關(guān)與ST端子接通，繼電器的線圈L2通電，繼電器觸點(diǎn)閉合，電動汽油泵通電工作。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動后，吸入發(fā)動機(jī)的空氣流經(jīng)空氣流量計(jì)，使空氣流量計(jì)的測量板轉(zhuǎn)動，電動汽油泵開關(guān)接通，繼電器的線圈L1通電，因此只要發(fā)動機(jī)工作，繼電器觸點(diǎn)總是閉合的。

（2）轉(zhuǎn)速控制型。對于大排量的發(fā)動機(jī)，尤其是增壓發(fā)動機(jī)，在不同工況下供油量差別非常大。發(fā)動機(jī)在高速、大負(fù)荷下工作需要的供油量大，在低速、小負(fù)荷下工作，需要的供油量小。

為了保證在最大油量供給的同時，減少小油量工況電動汽油泵的磨損及不必要的電能消耗，ECU對電動汽油泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。

如圖2.70所示，發(fā)動機(jī)在低速、中小負(fù)荷工況工作時，觸點(diǎn)B閉合，因電路中串有電阻器，電動汽油泵工作轉(zhuǎn)速低。

當(dāng)ECU信號切斷電動汽油泵控制繼電器，發(fā)動機(jī)處于高速、大負(fù)荷工況下運(yùn)轉(zhuǎn)時，觸點(diǎn)A閉合，電動汽油泵直接與電源相通，工作轉(zhuǎn)速高。