第二章 燃油噴射電子控制系統

第一節 燃油噴射電子控制系統概述

一、燃油噴射電子控制系統的工作方式及特點分析

⒈燃油噴射式發動機的工作方式

（1）混合氣的形成方式

燃油噴射控制系統是將具有一定壓力的燃油直接噴射到進氣歧管或氣缸內（圖2-1），與進入的空氣混合而形成適當濃度的可燃混合氣。

（2）空燃比的控制方式

燃油噴射控制系統由電子控制器根據發動機當前的工況與狀態確定最佳的噴油量，并通過控制噴油器的噴油時間，精確地控制噴油量。這種空燃比（空氣與燃油的比例）控制方式，可使發動機在任何工況、狀態下均有一個最佳的混合氣濃度。

2. 燃油噴射式發動機特點分析

（1）化油器發動機混合氣形成方式

化油器發動機混合氣的形成方式如圖2-2所示。

化油器喉管處通道的截面積減小，可以提高空氣的流速、降低空氣的壓力，以便于通過主噴管將浮子室中的汽油吸出，并與空氣混合，形成可燃混合氣。主量孔的作用是根據進氣量來調節空燃比，以使混合氣的濃度能適應發動機轉速與負荷變化的需要。化油器的這種混合氣的形成與調節方式的主要問題是：由于喉管處截面積減小，進氣阻力增大，使發動機的充氣效率低，動力性下降；主噴管噴口與浮子室之間的壓差小，汽油從主噴管噴口噴出的霧化效果差；主量孔對混合氣空燃比的調節只能粗略地滿足發動機轉速與負荷變化的需要。

總之，化油器使發動機的動力性、經濟性及排放指標均不能適應現代汽車的要求，早已被電噴技術全面取代。

（2）燃油噴射式發動機的特點

1）進氣阻力小。與化油器相比，進氣管中沒有了喉管的節流作用，使發動機的充氣效率得以提高，從而有效地提高了發動機的動力性。

2）汽油霧化良好。一定壓力的汽油從噴油器噴射而出，汽油的霧化效果良好，有助于形成空燃比適當、各缸均勻的混合氣，可使發動機各缸均有良好的燃燒效果，充分發揮汽油的效能，降低油耗和排氣污染。此外，由于汽油噴射可使汽油在發動機低溫、低速時仍有良好的霧化性，因而也改善了冷起動性能和爬坡性能。

3）供油滯后性小。由于汽油是以一定的壓力直接噴射在進氣門處，供油的滯后性小，因而對節氣門（加速踏板）的響應快，發動機的加速性能好。

4）空燃比控制精度高。電子控制燃油噴射技術可實現非線性的空燃比控制，在發動機的各種工況下均有最佳的基本供油量控制，還可根據發動機的溫度、廢氣中的氧含量等情況對供油量作出修正控制，可使發動機在各種工況下始終處于最佳的空燃比。

5）可實現汽車減速斷油控制。電子控制燃油噴射系統很容易實現在汽車減速時斷油，從而降低汽車減速時燃油的消耗和排放污染。

6）可實現與其他電子控制系統的協調性控制。汽車各個電子控制系統的協調控制，可使汽車的安全性、舒適性、動力性及經濟性進一步提高。

3. 燃油噴射技術發展概況

燃油噴射技術最早是用在航空發動機上，最初的燃油噴射技術采用機械控制的缸內噴射方式。在20世紀50年代，這種燃油噴射技術開始應用于賽車的二沖程汽油發動機；1954年，德國奔馳公司在其生產的300BL四沖程汽油發動機上也使用了燃油噴射技術，并在1958年推出了缸內噴射的220SE發動機。這種機械控制式缸內噴射式燃油噴射技術與柴油機的噴射系統相似，由發動機驅動的噴射泵來實現汽油噴射，其最大的缺點是安裝性差、性能提高有限、成本高。

1972年，博世公司又推出了L-Jetronic電控燃油噴射裝置和K-Jetronic機械控制燃油噴射裝置。1980年，美國通用公司和福特公司又推出了單點噴射式電子控制汽油裝置（SPI）。這些電子控制和機械控制的燃油噴射技術均為缸外噴射，成本較低，使發動機的動力性和經濟性有了較大的提高，并有效控制了排放污染。

20世紀90年代，國外一些汽車公司已經開始研究與開發性能更好、技術要求也更高的缸內噴射式電子控制燃油噴射技術。如今，這種缸內噴射式電子控制燃油噴射技術已經在汽車上得到了廣泛應用。

二、燃油噴射電子控制系統結構類型

燃油噴射裝置有多種形式，下面按不同的分類方法予以歸類。

⒈按噴油和供油量的控制方式不同分

（1）機械控制方式

機械控制方式通過油路中的壓力油頂開噴油器實現噴油，由空氣流量傳感器的信號，根據進氣管空氣流量的大小做出相對應的動作，通過柱塞式比例閥的聯動來控制噴油量。這種機械控制方式在工作過程中噴油器連續噴油，通過控制噴射流量來調節供油量（空燃比）。

（2）機電混合控制方式

機電混合控制方式是機械控制方式的改進型，在機械控制方式的基礎上增設了一個由電子控制器控制的電液流量調節器，使其適應性和控制功能得以提高。

（3）電子控制方式

電子控制方式的組成與原理如圖2-3所示。電子控制器根據發動機各傳感器輸入的信號產生噴油控制脈沖，控制電磁閥式噴油器噴出適量的燃油。電子控制方式的噴油器為間歇噴油，控制器通過控制噴油器的噴油時間（噴油控制脈沖的寬度）來控制噴油量。

2. 按噴油器的位置不同分

（1）缸內噴射式

噴油器安裝在發動機氣缸蓋上，燃油直接噴射到氣缸內（圖2-1b）。這種噴射方式噴油壓力高，噴射時間控制也很嚴格，且噴油器要承受缸內的高溫、高壓，因而其技術要求較高。一汽-大眾邁騰等汽車發動機上采用的是缸內噴射式電子控制燃油噴射裝置，這種燃油噴射方式可使發動機的動力性、經濟性和排放控制水平都得到提高。

（2）缸外噴射式

缸外噴射式又分單點噴射（SPI）和多點噴射（MPI）兩種形式，如圖2-4所示。

1）單點噴射（SPI）。汽油噴射裝置有一個或兩個噴油器，安裝在節氣門體處，因此也被稱之為節氣門體式燃油噴射裝置。SPI的控制精度稍低于MPI，但執行機構簡單、成本較低、工作可靠性相對較高。在20世紀80年代，SPI在一些汽車上得到了應用。

2）多點噴射（MPI）。燃油噴射裝置的噴油器與發動機氣缸數相等，安裝在進氣門處的進氣歧管上。這種噴射方式燃油的控制精度、噴油變化靈敏度等均優于單點噴射，得到了廣泛用。多點噴射又有同時噴射、分組噴射和單獨噴射等控制方式（圖2-5）。

同時噴射：按發動機轉動節拍各缸噴油器同一時刻噴油，各噴油器共用一個驅動電路驅動。控制器的驅動電路結構簡單，但空燃比的控制精度相對較低。

分組噴射：將噴油器分成兩組（四缸發動機）或三組（六缸發動機），按發動機轉動節拍，各組交替同時噴油。控制精度有所提高，但相比同時噴射方式控制器增加了一倍數量的噴油器驅動電路，且需要分組氣缸識別信號，控制電路也相對復雜一些。

獨立噴射：各缸的噴油器按照發動機氣缸的工作順序單獨噴油，這種噴射方式可針對各缸每次燃燒所需的噴油量各自設定一個最佳的噴射時刻。因此，順序單獨噴油可以展寬稀薄空燃比界限，進一步降低油耗。獨立噴射方式需要氣缸識別信號及與氣缸數相等的噴油器驅動電路，因此其控制電路的結構最復雜。