汽油喷射系统概述
目前所说的车用电控发动机实际上是电控内燃机，指电控汽油发动机和电控柴油发动机。电控汽油发动机的方案相对成熟，应用也比较广泛。近年来，电控柴油机的研究成果斐然。最早是在直列式柱塞泵上附加控制齿条或拉杆的位置电控装置；后来在分配泵上加上电控系统进行控制。高压喷射技术的发展，又开发出泵—喷嘴、共轨式等电控柴油喷射系统，特别是电控共轨式柴油喷射系统，能达到欧洲EEC—Ⅳ的排放标准，其应用前景乐观。本章介绍电控汽油发动机的有关知识，电控柴油发动机部分见本书第五章。
一、发动机汽油喷射的发展过程
二次大战后，汽油喷射技术才逐渐应用汽车发动机。1952年，德国DAIMEI—BENZ 300L型赛车装用了博世公司（Bosch）生产的第一台机械式汽油喷射装置，它采用气动式混合气调节器控制空燃比，向气缸内直接喷射。1958年，德国Mercedes—Bens 220S型轿车装备了博世公司和Kugerfischer公司共同研制和生产的带油量分配器的进气管汽油喷射装置。二十世纪60年代以前，车用汽油喷射装置大多数采用机械式柱塞喷射泵，其结构和工作原理与柴油机喷油泵十分相似，控制功能也是借助于机械装置实现的，结构复杂，价格昂贵，因此发展缓慢，技术上无重大图破，应用范围也仅仅局限于赛车和为数不多的追求高速和大功率的豪华型轿车上。在车用汽油发动机领域内化油器仍占有绝对优势。1967年，博世公司研制成功K—JETRONIC机械式汽油喷射系统，由电动汽油泵提供0.36Mpa低压汽油，经汽油分配器输往各缸进气管上的机械式喷油器,向进气口连续喷射，用挡流板式空气流量计操纵油量分配中的计量槽来控制空燃比。后来，经改进发展成为机电结合式的KE—Jetronic汽油喷射系统（在K—Jetronic系统的油量分配器上增设一只电液式压差调节器）。1976年, 博世公司开始批量生产用进气管绝对压力控制空燃比的D—Jetronic模拟式电子控制汽油喷射系统。1973年经改进发展成为L—Jetronic电控汽油喷射系统，用叶片式空气流量计直接测进气空气体积流量来控制空燃比，比用进气管绝对压力间接控制的方式精度高，稳定性好。1981年，L—Jetronic系统又进一步改进发展成为LH—Jetronic系统 ，用新颖的热线式空气流量计代替机械式空气流量计，可直接测出进气空气的质量流量，无需附加专门装置来补偿大气压力和温度变化的影响，并且进气阻力小，加速响应快。1979年，博世公司开始生产集电子点火和电控汽油喷射于一体的MOTRONIC数字式发动机集中控制系统。与此同时，美国和日本各大汽车公司也竟相研制成功与各自车型配套的数字式发动机集中控制系统，例如：美国通用汽车公司（General Motors Corporation，简称GM）DEFI系统、福特汽车公司（FORD ）EEC—Ⅲ系统，以及日本日产汽车公司ECCS系统、丰田汽车公司TCCS系统等。这些系统能够对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环等多方面进行综合控制，控制精度愈来愈高，控制功能也日趋完善。
价格低廉的单点电控汽油喷射系统一度在普通车上广泛被采用。1980年美国通用公司首先研制成功一种结构简单，节流阀体喷射系统（TBI）。1983年博世公司推出了汽油压力只有0.1Mpa的MONO—Jetronic低压中央喷射系统。中央喷射（单点喷射）系统在进气管原先安装化油器的部位仅用一只电磁喷油器集中喷射，能迅速地输送汽油通过节流阀，在节流阀上方没有或极少发生汽油附着管壁的现象，因而消除了由此引起的混合气燃烧的延迟，缩短了供油和空燃比信息反馈之间的时间间隔，提高了控制精度，排放效果得以改善。同时，采用节气门转角和发动机转速来控制空燃比的所谓A/R控制方式，省去了空气流量计，结构和控制方式均较简单，兼顾了发动机性能和成本，对发动机结构的影响又较小。因此，随着废气排放法规日益严格，这种单点喷射系统在排量小于2升的普通轿车上得到了迅速的推广应用。
二、汽油发动机电控系统的基本组成及功用
汽油发动机电控系统主要由空气供给系统、汽油供给系统和ECU组成。
1．空气供给系统
空气供给系统为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气。空气经空气过滤器、空气流量计（D系统无此装置）、节气门、进气总管、进气歧管进入各缸（图6-1）。
一般行驶时，空气的流量由通道中的节气门来控制（节气门由油门踏板操作）。踩下油门踏板时，节气门打开，进入的空气量多。怠速时，节气门关闭，空气由旁通道通过。怠速转速的控制是由怠速调整螺钉和怠速空气调整器调整流经旁通道的空气量来实现的。
怠速空气调整器一般由ECU控制。在气温低发动机暖机时，怠速空气调整器的通路打开，以供给暖机时必须的空气量给进气歧管，此时，发动机转速较正常怠速高，称为快怠速。随着发动机冷却液温度升高，怠速空气调整器使旁通道开度逐渐减小，旁通空气量亦逐渐减小，发动机转速逐渐降低至正常怠速。
2．汽油供给系统
汽油供给系统由汽油泵、汽油过滤器、汽油压力脉动减振器、喷油器、汽油压力调节器及供油总管等组成（图6-2）。汽油由汽油泵从油箱中泵出，经过汽油过滤器，除去杂质及水分后，再送至汽油脉动减振器，以减少其脉动。这样具有一定压力的汽油流至供油总管，再经各供油歧管送至各缸喷油器。喷油器根据ECU的喷油指令，开启喷油阀，将适量的汽油喷于进气门前，待进气行程时，再将可燃混合气吸入气缸中。装在供油总管上的汽油压力调节器是用以调节系统油压的，目的在于保持喷油器内与进气歧管内的压力差为250kPa。
此外，有些车辆在进气歧管上安装了一个冷起动喷油器，用于改善发动机低温起动性能，冷起动喷油器的喷油时间由热限时开关或者ECU控制。
3．电控系统
电子控制系统如图6-3所示。
电子控制系统的功用是根据各种传感器的信号，由计算机进行综合分析和外理，通过执行装置控制喷油量等，使发动机具有最佳性能。
ECU根据空气流量计或进气歧管压力传感器和转速传感器的信号确定空气流量，再根据空燃比要求及进气量信号就可以确定每一个循环的基本供油量。然后根据各种传感器的信号进行点火提前角、冷却液温度、节气门开度、空燃比等各种工作参数的修正，最后确定某一工况下的最佳喷油量。
通过控制车辆每一时刻的行驶情况，ECU将汽油喷射、发动机怠速、汽油泵控制在最佳状态，降低汽油消耗，减少尾气排放污染，同时又保障足够的动力性，这样就能大大提高发动机性能。控制发动机的基本方法是事先将各种工况下的最佳控制数值输入到控制模块ECU中。它通过传感器检测发动机状态，并根据传感器发回的信号从事先存储在控制模块中的数据里选择最优化值。它也会向执行器发出信号来控制其工作。
三、电控汽油喷射系统分类
汽油喷射技术从六、七十年代以来，得到长足的发展和广泛的应用。欧、美、日的一些著名汽车公司都相继开发研制并实际应用了许多类型不同、档次各异的汽油喷射系统，即使是同一类型的汽油喷射系统，应用于不同汽车公司生产的汽车上又有不同的名称。因此，对于使用和维修人员来说，总觉得其品种繁多，有应接不暇的感觉。为此，我们不妨将现代汽油喷射系统按一定的方式分类归纳，以便有一个较全面的了解和认识。
汽油喷射系统的分类方法有多种，下面介绍几种常用的分类方法。
1．按有无反馈分类
1）开环控制
该控制是指在发动机运行中，ECU检测发动机的各输入信号，并查出发动机ECU中固有的相应的控制参数，输出控制信号。它不检测控制结果，对控制结果的好坏不作分析和处理。
2）闭环控制
该控制是指ECU控制的结果反馈给ECU，ECU再根据发动机实际运行状况决定控制量的增减。反馈控制的采用是为了有效地控制排放、降低污染、提高效率。例如：用氧传感器来检测排放废气中的氧浓度，ECU根据它的反馈信号就可以判断出混合气燃烧的完全程度，并及时调整供油量，达到最佳空燃比。
2．按喷油器安装部位分类
电子控制汽油喷射系统可分为单点汽油喷射系统和多点汽油喷射系统。
单点汽油喷射系统是指在节气阀体上安装一只或两只喷油器（图6-4a），向进气歧管中喷油形成汽油混合气，进气行程时，汽油混合气被吸入气缸内。这种喷射系统因喷油器位于节流阀上集中喷射，故又称节流阀喷射系统或集中喷射系统。如GM公司EFI系统、FORD公司CFI系统和Bosch公司MONO—Jetronic系统等。
多点汽油喷射系统是指在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器（图6-4b），喷油器适时喷油。空气和汽油在进气门附近形成混合气，这种喷射系统能较好地保证各缸混合气的均匀。如Bosch公司L—Jetronic系统、GM公司EFI系统和日产公司EGI系统、ECCS系统等。
3．按汽油的喷射方式分类
1）缸内喷射
该喷射方式是将汽油直接喷射到气缸内。因喷油器直接安装在发动机缸盖上，其本身必须能够承受燃气产生的高温、高压且受到发动机结构制约，目前这种型式的应用尚较少。
2）进气管喷射
该喷射方式是目前普遍采用的喷射方式。根据喷油器和安装位置的不同又可分为两种：一种是在进气管的集合部有1~2个喷油器的单点节气门体喷射方式；另一种是在各气缸的进气歧管上各安装有一个喷油器的多点喷射方式。对于节气门体喷射，由于采用的喷油器少，易于实现计算机控制，成本比多点喷射方式低，但存在各缸燃料分配不均和供油滞后等缺点。与缸内喷射比较，喷油器不受缸内高温、高压的直接影响，喷油器的设计和发动机结构的改动都简单些。
4．按进气量的检测方式分类
1）直接式检测方式
该方式是由空气流量计直接测量进入歧管的空气量，这种方式也称为质量控制型，K型和L型汽油喷射系统均属于这种类型。
2）间接式检测方式
该方式不是直接检测空气量，而是根据发动机转速及其它参数，推算出吸入的空气量，现在采用的有两种方式：一种是根据进气管压力和发动机转速，推算出吸入的空气量，并计算适量的燃料量的速度密度，这种方式也称为速度密度控制型，例如D型汽油喷射系统。这种控制方式因受进气管内空气压力波动的影响。进气量的测量精度不高，但是其进气阻力小，充气效率高。另一种是根据测量节气门开度和发动机转速，推算吸入的空气量，并计算燃料量的节流速度，这种方式也称为节流速度控制型。这种方式由于空气量与节气门开度和发动机转速之间的换算关系很复杂，不易测量吸入的空气量，所以现在已不采用，只有某些赛车中才能见到。
5．按喷射时序分类
汽油喷射系统按喷射时序可分为同时喷射、顺序喷射和分组喷射。如图6-5所示，同时喷射是指发动机在运转期间，各缸喷油器同时开启且同时关闭，由于ECU的同一个喷油指令控制所有的喷油器同时工作。顺序喷射是指喷油器按发动机各缸进气行程的顺序轮流喷射，ECU根据曲轴位置传感器提供的信号，辨识各缸的进气行程，适时发出各缸的喷油脉冲信号（喷射正时信号）以实现顺序喷射的功能。分组喷射是将喷油器分成两组交替喷射，ECU发出两路喷油指令，每路指令控制一组喷油器。
6．按结构分类
按喷射系统的结构可分为机械控制式和电子控制式两种。这种分类方法运用较广，具体分类如表6-1所示。
机械式汽油喷射系统早在五六十年代就运用于汽车上，其空气计量器与汽油分配器组合在一起（图6-6），空气计量器检测空气流量的大小后，靠连接杆传动操纵汽油分配器的柱塞动作，以汽油计量槽开度的大小控制喷油量，以达到控制混合气空燃比的目的。如Bosch公司的K—Jetronic系统即属此类。
机电结合式汽油喷射系统是在机械式汽油喷射系统的基础上加以改进的产品，它与机械式汽油喷射系统的主要区别在于：在汽油分配器上安装了一个由ECU控制的电液式压差调节器（图6-7），ECU根据冷却液温度、节气门位置等传感器的输入信号控制电液式压差调节器动作，通过改变汽油分配器汽油计量槽进出口油压差，以调节汽油供给量，达到对不同工况混合气空燃比修正的目的。如Bosch公司的KE—Jetronic系统即属此类。
电控式汽油喷射系统在二十世纪六、七十年代大多只控制汽油喷射，二十世纪八十年代开始与点火控制一起构成发动机电子集中控制系统。它根据各种传感器送至ECU的发动机运行状况的信号，由ECU运算后，发出控制喷油量和点火时刻等多种指令，实现了多种机能的控制。如Bosch公司Motronic系统（图6-8）即为发动机电子集中控制系统，其汽油喷射系统为电控式。
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