第一節(jié) 概述

燃油噴射就是將燃油直接噴射到發(fā)動機(jī)的節(jié)氣門體內(nèi)或進(jìn)氣門前，如圖2-1所示。與化油器靠進(jìn)氣真空將燃油吸入節(jié)氣門體內(nèi)方式相比，燃油噴射提高了所有工況下對進(jìn)入氣缸燃油的控制能力，從而改善了燃油經(jīng)濟(jì)性，減少了排氣污染，提高了發(fā)動機(jī)的效率和功率。

圖2-1 將燃油噴射到發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣門前

一、燃油噴射系統(tǒng)的基本功能

燃油噴射系統(tǒng)（EFI）的基本功能是：通過對電磁噴油器（簡稱噴油器）燃油噴射脈沖寬度和脈沖開始時刻的控制，實現(xiàn)對噴油量和噴油正時的控制。

（1）噴油量控制 在保持噴油器噴油壓力與噴油器出口真空度壓力差一定，或者噴油壓力一定的條件下，計算機(jī)通過控制電磁噴油器的起動和關(guān)閉時刻來實現(xiàn)對燃油噴射量的控制。這其中的噴射時間被稱為噴油脈沖寬度，簡稱為噴油脈寬。

圖2-2所示為決定噴油脈寬的空燃比的三維數(shù)據(jù)圖（λ代表空燃比），這些信息存儲在ECU的計算機(jī)的只讀存儲（ROM）芯片內(nèi)。計算機(jī)需要針對發(fā)動機(jī)不同工況下的負(fù)荷信號（空氣流量傳感器信號或進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器信號）和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號，在其內(nèi)存中檢索出相應(yīng)的空燃比，計算出燃油基本噴油脈寬后，再用適合該工況下的其他傳感器信號（如蓄電池電壓、冷卻液溫度、節(jié)氣門位置等信號）對基本噴油脈寬進(jìn)行修正，得出實際噴油脈寬，由發(fā)動機(jī)控制單元（ECU）輸出，以控制噴油器的噴射時間從而控制燃油噴射量。

圖2-2 決定噴油脈寬的空燃比的三維數(shù)據(jù)圖

與發(fā)動機(jī)爆燃時的點火提前角控制類似，在發(fā)動機(jī)某些穩(wěn)定工況下，空燃比進(jìn)入閉環(huán)控制狀態(tài)。例如，發(fā)動機(jī)暖機(jī)后如果汽車不起步并且負(fù)荷也比較穩(wěn)定，為了控制怠速下的排放，噴油脈寬由裝在排氣管上的氧傳感器的反饋信號所決定。

（2）燃油噴射正時的控制

發(fā)動機(jī)希望燃油噴射最好是在進(jìn)氣行程中完成，所以和點火提前角控制類似，ECU的計算機(jī)一般也需要曲軸（凸輪軸）位置傳感器信號和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號以便決定噴油器的噴射順序和啟動時刻。

二、燃油噴射系統(tǒng)的組成

通常，燃油噴射系統(tǒng)（EFI）由燃油供給系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，如圖2-3所示。本章從燃油噴射系統(tǒng)的原理和組成角度介紹上述內(nèi)容，并深入討論燃油供給和燃油噴射部件。其他內(nèi)容將在后面有關(guān)章節(jié)中深入講述。

圖2-3 燃油噴射系統(tǒng)框圖

（1）燃油供給系統(tǒng) 圖2-4和圖2-5分別是典型發(fā)動機(jī)燃油供給系統(tǒng)的組成圖和布置圖。發(fā)動機(jī)燃油供給系統(tǒng)由燃油箱、油路、燃油濾清器、燃油脈動衰減器、燃油壓力調(diào)節(jié)器和燃油泵等組成。安裝在燃油箱內(nèi)的電動油泵將燃油從燃油箱中泵入供油管，通過清除臟物和雜質(zhì)的濾清器，經(jīng)燃油脈動衰減器穩(wěn)壓后進(jìn)入燃油導(dǎo)軌，燃油壓力調(diào)節(jié)器將燃油導(dǎo)軌內(nèi)燃油壓力（噴油壓力）與噴油器出口處的真空壓力（對節(jié)氣門體噴射來說是大氣壓力）之差調(diào)節(jié)到系統(tǒng)設(shè)定值（不隨發(fā)動機(jī)工況變化），多余的燃油經(jīng)回油管返回燃油箱。安裝在燃油導(dǎo)軌上的噴油器的噴嘴插在燃燒室的進(jìn)氣門前，噴嘴和氣缸蓋之間靠O形橡膠圈密封。發(fā)動機(jī)型號不同，燃油壓力調(diào)節(jié)器所設(shè)定的壓力差可能不同。對于低壓噴射系統(tǒng)，如節(jié)氣門中央噴射系統(tǒng)燃油噴射壓力可低至0.01MPa，對于高壓噴射系統(tǒng)，某些系統(tǒng)可高達(dá)0.36MPa，一般系統(tǒng)為0.2～0.3MPa。

圖2-4 燃油供給系統(tǒng)組成圖

圖2-5 燃油供給系統(tǒng)布置圖

（2）進(jìn)氣系統(tǒng) 進(jìn)氣系統(tǒng)的作用是根據(jù)駕駛?cè)说囊鈭D控制空氣供給并測量供給的空氣，以滿足不同工況下空燃比對空氣的需求。該系統(tǒng)主要由空氣濾清器、空氣流量傳感器（進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器）、節(jié)氣門總成、怠速閥（或空氣閥）和進(jìn)氣歧管等組成，如圖2-6所示。

圖2-6 進(jìn)氣系統(tǒng)布置圖

1—空氣濾清器 2—空氣流量傳感器 3—連接管 4—節(jié)氣門

空氣通過空氣濾清器進(jìn)入進(jìn)氣歧管并由空氣流量傳感器（或位于節(jié)氣門后的進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器）測量，空氣流量是由節(jié)氣門及其安裝在它上面的怠速閥（或空氣閥）來控制的。空氣流量傳感器既影響進(jìn)氣系統(tǒng)，更是ECU決定噴油脈寬和點火提前角的主要輸入傳感器，此內(nèi)容將在第六章專門介紹。節(jié)氣門體上的怠速控制部件、巡航控制部件將在第三章進(jìn)氣控制系統(tǒng)中介紹。本章進(jìn)氣系統(tǒng)主要介紹與節(jié)氣門體噴射有關(guān)的內(nèi)容。

（3）控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)主要由各種傳感器、發(fā)動機(jī)控制單元、有關(guān)執(zhí)行器（包括繼電器）、電路和電源組成。控制單元和傳感器在第六章介紹；本章主要介紹EFI系統(tǒng)的組成和一般控制方法。圖2-7給出了典型EFI控制系統(tǒng)的組成。

注意，對于燃油噴射來說，系統(tǒng)中最重要的兩個傳感器是轉(zhuǎn)速傳感器和負(fù)荷傳感器（空氣流量傳感器或進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器），發(fā)動機(jī)的基本噴油脈寬決定于這兩個傳感器信號；其次是曲軸（凸輪）位置傳感器，這些信號可以用來決定各缸的噴射順序和噴射開始的時刻。

ECU除了依賴負(fù)荷、轉(zhuǎn)速信號以外，還要依賴系統(tǒng)內(nèi)其他的許多傳感器產(chǎn)生的輸入信號才能工作。其他傳感器產(chǎn)生的信號可用來進(jìn)一步修正噴油脈寬以使其與發(fā)動機(jī)的工況相匹配，還可以將發(fā)動機(jī)的工況告知計算機(jī)。

（1）冷卻液溫度傳感器 冷卻液溫度傳感器向ECU發(fā)送信號，告訴ECU發(fā)動機(jī)需要冷機(jī)加濃的時刻，正如在暖機(jī)期間一樣，這樣就使噴油脈寬在基本噴油脈寬的基礎(chǔ)上有所增加，但是隨著發(fā)動機(jī)的上升，增加的噴油脈寬逐漸減小至零。

（2）節(jié)氣門位置傳感器 在節(jié)氣門關(guān)閉時，向ECU發(fā)送信號告訴ECU需要怠速加濃；在節(jié)氣門突然開啟或接近全開時，告訴ECU需要加速加濃或全負(fù)荷加濃。

（3）起動加濃開關(guān) 在發(fā)動機(jī)起動甚至是在熱機(jī)起動時，起動機(jī)電路會向ECU發(fā)送燃油加濃信號。此信號與冷起動加濃信號無關(guān)。

（4）高原補(bǔ)償傳感器（大氣壓力傳感器）當(dāng)車輛運(yùn)行在高海拔地區(qū)時，所在地區(qū)的海拔越高，空氣就越稀薄，所需燃油也就越少。在燃油噴射系統(tǒng)中安裝一個能監(jiān)測大氣壓力的傳感器便可實現(xiàn)高原補(bǔ)償功能。這個傳感器產(chǎn)生的信號被傳送到ECU以減小噴油脈寬，即減少噴油量。

（5）滑行斷油信號 在很多控制系統(tǒng)里都能見到滑行斷油傳感器。它能改善燃油經(jīng)濟(jì)性、降低HC和CO的排放。對斷油所采取的控制方法取決于變速器的類型（手動或自動）。ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器或怠速開關(guān)輸入的節(jié)氣門全關(guān)信號，或者根據(jù)點火模塊發(fā)出的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號作出滑行斷油的決定。當(dāng)ECU檢測不到再需要能量來維持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時，便關(guān)閉噴油直到再次需要輸出功率時為止。

圖2-7 典型EFI控制系統(tǒng)的組成

（6）其他信息輸入傳感器 另外一些傳感器也被用來提供與發(fā)動機(jī)工況有關(guān)的信息。

在此只列出常見的傳感器：

①爆燃傳感器。

②進(jìn)氣溫度傳感器。

③空調(diào)運(yùn)行傳感器。

④變速桿位置傳感器。

⑤蓄電池電壓傳感器。

⑥車速傳感器。

⑦氧傳感器。

⑧EGR閥位置傳感器。