五、汽油发动机电控燃油喷射系统介绍

1.汽油发动机电控燃油喷射系统的发展历史

汽油喷射技术早在20世纪30年代就用于军用飞机上，1954年德国奔驰公司在奔驰300SL上装了机械式汽油喷射系统（K型），到20世纪50年代末期，大多数赛车都已经采用了汽油喷射作为燃油输送系统。

20世纪60年代，德国博世公司在K型喷射系统的基础上发展了机电组合式汽油喷射系统（KE型）。1967年博世公司又推出D型模拟式汽油喷射系统。1973年博世公司将D型喷射系统改进发展成为L型汽油喷射系统，该系统由于采用了测量空气流量的方法控制喷油量，提高了控制精度。

1979年，博世公司推出了集点火与喷油于一体的Motronic数字式发动机综合电子控制系统，实现了对发动机喷油及点火正时的精确控制。1981年，博世公司将L型喷射系统改进成为LH型喷射系统。在这期间美国GM公司的DEFI、FORD公司的EEC、丰田公司的TCCS纷纷出场，这些都是综合控制的电子系统。1995年，美国在轿车上全部采用了电控汽油喷射系统，90%以上的欧洲轿车采用了汽油喷射系统。

目前，汽车工业发达的国家在汽油车上均采用汽油喷射系统，以满足日益严格的排放要求。

2.汽油发动机电控燃油喷射系统的优点

汽油发动机电控燃油喷射系统（EFI系统）利用安装在发动机不同部位上各种传感器所测得的工作情况参数和使用条件参数，按电子控制单元中设定的控制程序，通过对喷油器通电时间的控制来调节喷油量，从而改变混合气的浓度，使发动机在各种工况和使用条件下都能获得与之相匹配的最佳空燃比。汽油发动机电控燃油喷射系统的发动机由于精确地控制了混合气的浓度，与化油器式发动机相比有如下优点：

（1）进气效率高。由于进气管中没有像化油器中的喉管，减少了进气阻力，提高了充气系数，因此在不增加发动机排量的条件下，功率可提高10%以上。

（2）混合气分配均匀。在多点喷射系统中，每个气缸分别有一个喷油器在进气门前喷油，其喷油量由电子控制单元（ECU）根据来自各种传感器的信息精确控制，使各缸获得均匀一致的混合气。

（3）实现了对发动机空燃比及点火提前角的精确控制。通过ECU对发动机空燃比及点火提前角进行精确控制，可使发动机在各种工况下处于最佳状态。

（4）减少废气排放的污染。采用燃油喷射，可提高汽油的雾化质量，加快了汽油的蒸发，使燃烧更完全，降低了燃油消耗，减少了废气排放污染。

（5）可采用较高的压缩比。由于电控燃油喷射系统进气温度较低，燃烧时不易产生爆燃，故可适当提高压缩比。

3.汽油发动机电控燃油喷射系统的分类

（1）按喷射装置的控制方式分类。汽油发动机电控燃油喷射系统按喷射装置的控制方式可分为机械控制、机电混合控制和电子控制三种方式。

①机械控制式。机械控制方式的燃油喷射系统，其特点是喷油器由供油管路中的油压控制，而供油管路中的油压由进气管中空气计量器承压板的机械作用来控制。该系统采用连续喷油的方式，其喷油量的多少取决于供油管路中油压的高低。

②机电混合控制式。机电混合控制的燃油喷射系统，为了提高对喷油量控制的精确度和灵活性，在K型的基础上增设了一个电控单元。该系统仍然采用连续喷油的方式，其喷油量的多少仍取决于供油管路中油压的高低。

③电子控制式。电子控制的燃油喷射系统，其特点是采用间歇喷油的方式，喷油器靠电磁驱动，喷油量的多少取决于喷油器的通电时间长短，而喷油器的通电时间完全由电子控制单元（ECU）控制。

（2）按喷油器的安装部位分类。汽油发动机电控燃油喷射系统按喷油器的安装部位可分为缸内喷射和进气管喷射两种，如图5-1-6所示。

①缸内喷射。该系统将喷油器直接安装在气缸盖上，汽油直接喷入气缸。与柴油发动机的喷油器类似，这种喷射压力较高，所以对供油装置要求也比较高，成本相应也比较高。(www.xing528.com)

②进气管喷射。该系统将喷油器安装在进气总管或进气歧管上，是目前采用较广泛的方式。汽油被喷入进气总管或进气歧管内，在进气总管或进气歧管内与空气混合形成可燃混合气，在进气行程时被吸入气缸。

（3）按喷油器的布置方式分类。汽油发动机电控燃油喷射系统按喷油器的布置方式可分为单点喷射和多点喷射两种方式，如图5-1-7所示。

图5-1-6　按喷油器的安装部位分

图5-1-7　按喷油器的布置方式分

①单点喷射方式（SPI），是指在进气道节气门的上方安装1～2个喷油器集中喷射。单点喷射又称节气门体喷射，这种喷射也存在各缸混合气分配浓稀不均的问题。

②多点喷射方式（MPI），是指每一个气缸设置一个喷油器或每两个气缸合用一个喷油器，这种系统可以保证各缸的混合气浓度的一致性和分配的均匀性。

（4）按喷油器工作的时间分类。汽油发动机电控燃油喷射系统按喷油器工作的时间可分为连续喷射和间歇喷射两种方式。

①连续喷射。喷油器在发动机工作时连续不断地喷油，大部分汽油是在进气门关闭时喷射的，喷入的汽油大部分在进气管内蒸发，进气门打开时被吸入气缸，机械控制式和机电混合控制的汽油喷射装置都采用连续喷射方式。

②间歇喷射。间歇喷射又称脉冲喷射，其喷油压力是恒定的，汽油喷射以脉冲方式进行，汽油在某一时间段内喷入进气管，喷油时间的长短直接控制了喷油量的多少。电控燃油喷射系统都采用间歇喷射方式。

间歇喷射方式按各缸喷油器工作顺序的不同，又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种，如图5-1-8所示。

图5-1-8　按各缸喷油器工作顺序的不同分

第一，同时喷射。发动机曲轴每旋转一周，所有气缸的喷油器同时喷油一次，发动机一个工作循环喷油两次。由于所有气缸的喷油都是同时进行的，因此喷油正时与发动机的工作过程没有关系，也不需要进行气缸和活塞位置的判断。

第二，分组喷射。把发动机喷油器分成几组，同一组的同时喷射，由电子控制单元控制，组与组之间以均匀的曲轴转角间隔依次喷油。分组喷射方式与同时喷射方式相比，在各缸混合气质量和浓度的控制精确度上有较大的提高。

第三，顺序喷射。顺序喷射方式也称独立喷射方式，喷油器按各缸的工作顺序，依次把汽油喷入各进气歧管。顺序喷射可使每一个气缸都有一个较佳的喷油时刻和进气效率，这对提高混合气质量大有益处，其能够提高燃油经济性，减少有害物的排放。因此，现在大多数燃油喷射系统都采用顺序喷射方式。

（5）按空气量的测量方式分类。汽油发动机电控燃油喷射系统按空气量的测量方式可分为直接测量方式和间接测量方式两种。

①直接测量方式（L型喷射系统），该方式利用空气流量传感器直接测量吸入进气管的空气量。电子控制单元根据测得的空气流量除以发动机转速算出每一循环的空气量，并由此确定每一循环的基本喷油量。这种测量方式测量精度比较高，可对空燃比实行较精确的控制。

②间接测量方式，该方式利用其他参数的测量值进行处理计算而获得的每一循环的空气量。间接测量方式又可分为速度-密度方式（D型喷射系统）和节流-速度方式两种。采用速度-密度方式的常用流量计为进气歧管绝对压力传感器，它通过测量进气歧管的真空度来间接测量空气流量。采用节流-速度方式的流量计通过测量节气门的开度来间接测得空气进气量，由于这种测量方式精度不够，因此很少采用。