第二章 燃油喷射电子控制系统

第一节 燃油喷射电子控制系统概述

一、燃油喷射电子控制系统的工作方式及特点分析

⒈燃油喷射式发动机的工作方式

（1）混合气的形成方式

燃油喷射控制系统是将具有一定压力的燃油直接喷射到进气歧管或气缸内（图2-1），与进入的空气混合而形成适当浓度的可燃混合气。

（2）空燃比的控制方式

燃油喷射控制系统由电子控制器根据发动机当前的工况与状态确定最佳的喷油量，并通过控制喷油器的喷油时间，精确地控制喷油量。这种空燃比（空气与燃油的比例）控制方式，可使发动机在任何工况、状态下均有一个最佳的混合气浓度。

2. 燃油喷射式发动机特点分析

（1）化油器发动机混合气形成方式

化油器发动机混合气的形成方式如图2-2所示。

化油器喉管处通道的截面积减小，可以提高空气的流速、降低空气的压力，以便于通过主喷管将浮子室中的汽油吸出，并与空气混合，形成可燃混合气。主量孔的作用是根据进气量来调节空燃比，以使混合气的浓度能适应发动机转速与负荷变化的需要。化油器的这种混合气的形成与调节方式的主要问题是：由于喉管处截面积减小，进气阻力增大，使发动机的充气效率低，动力性下降；主喷管喷口与浮子室之间的压差小，汽油从主喷管喷口喷出的雾化效果差；主量孔对混合气空燃比的调节只能粗略地满足发动机转速与负荷变化的需要。

总之，化油器使发动机的动力性、经济性及排放指标均不能适应现代汽车的要求，早已被电喷技术全面取代。

（2）燃油喷射式发动机的特点

1）进气阻力小。与化油器相比，进气管中没有了喉管的节流作用，使发动机的充气效率得以提高，从而有效地提高了发动机的动力性。

2）汽油雾化良好。一定压力的汽油从喷油器喷射而出，汽油的雾化效果良好，有助于形成空燃比适当、各缸均匀的混合气，可使发动机各缸均有良好的燃烧效果，充分发挥汽油的效能，降低油耗和排气污染。此外，由于汽油喷射可使汽油在发动机低温、低速时仍有良好的雾化性，因而也改善了冷起动性能和爬坡性能。

3）供油滞后性小。由于汽油是以一定的压力直接喷射在进气门处，供油的滞后性小，因而对节气门（加速踏板）的响应快，发动机的加速性能好。

4）空燃比控制精度高。电子控制燃油喷射技术可实现非线性的空燃比控制，在发动机的各种工况下均有最佳的基本供油量控制，还可根据发动机的温度、废气中的氧含量等情况对供油量作出修正控制，可使发动机在各种工况下始终处于最佳的空燃比。

5）可实现汽车减速断油控制。电子控制燃油喷射系统很容易实现在汽车减速时断油，从而降低汽车减速时燃油的消耗和排放污染。

6）可实现与其他电子控制系统的协调性控制。汽车各个电子控制系统的协调控制，可使汽车的安全性、舒适性、动力性及经济性进一步提高。

3. 燃油喷射技术发展概况

燃油喷射技术最早是用在航空发动机上，最初的燃油喷射技术采用机械控制的缸内喷射方式。在20世纪50年代，这种燃油喷射技术开始应用于赛车的二冲程汽油发动机；1954年，德国奔驰公司在其生产的300BL四冲程汽油发动机上也使用了燃油喷射技术，并在1958年推出了缸内喷射的220SE发动机。这种机械控制式缸内喷射式燃油喷射技术与柴油机的喷射系统相似，由发动机驱动的喷射泵来实现汽油喷射，其最大的缺点是安装性差、性能提高有限、成本高。

1972年，博世公司又推出了L-Jetronic电控燃油喷射装置和K-Jetronic机械控制燃油喷射装置。1980年，美国通用公司和福特公司又推出了单点喷射式电子控制汽油装置（SPI）。这些电子控制和机械控制的燃油喷射技术均为缸外喷射，成本较低，使发动机的动力性和经济性有了较大的提高，并有效控制了排放污染。

20世纪90年代，国外一些汽车公司已经开始研究与开发性能更好、技术要求也更高的缸内喷射式电子控制燃油喷射技术。如今，这种缸内喷射式电子控制燃油喷射技术已经在汽车上得到了广泛应用。

二、燃油喷射电子控制系统结构类型

燃油喷射装置有多种形式，下面按不同的分类方法予以归类。

⒈按喷油和供油量的控制方式不同分

（1）机械控制方式

机械控制方式通过油路中的压力油顶开喷油器实现喷油，由空气流量传感器的信号，根据进气管空气流量的大小做出相对应的动作，通过柱塞式比例阀的联动来控制喷油量。这种机械控制方式在工作过程中喷油器连续喷油，通过控制喷射流量来调节供油量（空燃比）。

（2）机电混合控制方式

机电混合控制方式是机械控制方式的改进型，在机械控制方式的基础上增设了一个由电子控制器控制的电液流量调节器，使其适应性和控制功能得以提高。

（3）电子控制方式

电子控制方式的组成与原理如图2-3所示。电子控制器根据发动机各传感器输入的信号产生喷油控制脉冲，控制电磁阀式喷油器喷出适量的燃油。电子控制方式的喷油器为间歇喷油，控制器通过控制喷油器的喷油时间（喷油控制脉冲的宽度）来控制喷油量。

2. 按喷油器的位置不同分

（1）缸内喷射式

喷油器安装在发动机气缸盖上，燃油直接喷射到气缸内（图2-1b）。这种喷射方式喷油压力高，喷射时间控制也很严格，且喷油器要承受缸内的高温、高压，因而其技术要求较高。一汽-大众迈腾等汽车发动机上采用的是缸内喷射式电子控制燃油喷射装置，这种燃油喷射方式可使发动机的动力性、经济性和排放控制水平都得到提高。

（2）缸外喷射式

缸外喷射式又分单点喷射（SPI）和多点喷射（MPI）两种形式，如图2-4所示。

1）单点喷射（SPI）。汽油喷射装置有一个或两个喷油器，安装在节气门体处，因此也被称之为节气门体式燃油喷射装置。SPI的控制精度稍低于MPI，但执行机构简单、成本较低、工作可靠性相对较高。在20世纪80年代，SPI在一些汽车上得到了应用。

2）多点喷射（MPI）。燃油喷射装置的喷油器与发动机气缸数相等，安装在进气门处的进气歧管上。这种喷射方式燃油的控制精度、喷油变化灵敏度等均优于单点喷射，得到了广泛用。多点喷射又有同时喷射、分组喷射和单独喷射等控制方式（图2-5）。

同时喷射：按发动机转动节拍各缸喷油器同一时刻喷油，各喷油器共用一个驱动电路驱动。控制器的驱动电路结构简单，但空燃比的控制精度相对较低。

分组喷射：将喷油器分成两组（四缸发动机）或三组（六缸发动机），按发动机转动节拍，各组交替同时喷油。控制精度有所提高，但相比同时喷射方式控制器增加了一倍数量的喷油器驱动电路，且需要分组气缸识别信号，控制电路也相对复杂一些。

独立喷射：各缸的喷油器按照发动机气缸的工作顺序单独喷油，这种喷射方式可针对各缸每次燃烧所需的喷油量各自设定一个最佳的喷射时刻。因此，顺序单独喷油可以展宽稀薄空燃比界限，进一步降低油耗。独立喷射方式需要气缸识别信号及与气缸数相等的喷油器驱动电路，因此其控制电路的结构最复杂。