第三節(jié) 汽油噴射的分類

一、按噴油器數(shù)量分

1.多點(diǎn)噴射

多點(diǎn)噴射系統(tǒng)中，每個(gè)氣缸有一個(gè)專用的噴油器用于為該氣缸提供汽油（圖1-2）。屬于多點(diǎn)噴射（Multi Point Injection，縮寫為MPI）的有博世公司的L-Jetronic，Motronic等系統(tǒng)。

2.單點(diǎn)噴射

單點(diǎn)噴射系統(tǒng)中，幾個(gè)氣缸共用一個(gè)噴油器生成混合氣（圖1-3）。單點(diǎn)噴射（Single Point Injection，縮寫為SPI）因噴油器在節(jié)氣門體上噴油而得名節(jié)氣門體噴射（Throttle Body Injection，縮寫為TBI），又因各缸由一個(gè)噴油器集中供油，故又稱集中噴射或中央噴射（Central Fuel Injection，縮寫為CFI）。屬于此類的有博世公司的Mono-Jetronic和Mono-Motronic等系統(tǒng)。

圖1-2 多點(diǎn)汽油噴射

1—汽油 2—空氣 3—節(jié)氣門 4—進(jìn)氣歧管 5—噴油器 6—發(fā)動(dòng)機(jī)

圖1-3 單點(diǎn)汽油噴射

1—汽油 2—空氣 3—節(jié)氣門 4—進(jìn)氣歧管 5—噴油器 6—發(fā)動(dòng)機(jī)

二、按噴油地點(diǎn)分

1.噴入氣缸

與柴油機(jī)一樣，直接將燃油噴入氣缸。這種燃油噴射又稱為直接噴射（Direct Injection，縮寫為DI），如圖1-4所示。雖然同是直接往缸內(nèi)噴燃油，但汽油直接噴射和柴油直接噴射有根本區(qū)別。這種區(qū)別在20世紀(jì)30年代主要表現(xiàn)在噴油時(shí)刻不同——汽油機(jī)直接噴射發(fā)生在壓縮沖程開(kāi)始前或剛開(kāi)始時(shí)，而柴油機(jī)直接噴射發(fā)生在壓縮沖程將要結(jié)束時(shí)。由此引出以下幾點(diǎn)區(qū)別：

①直接噴射汽油機(jī)有較長(zhǎng)的時(shí)間用于生成混合氣。

②直接噴射汽油機(jī)噴油時(shí)缸內(nèi)充量的溫度和壓力較低。

③直接噴射汽油機(jī)仍需要火花塞點(diǎn)火。

2.噴在進(jìn)氣門前

噴油器裝在進(jìn)氣管上，燃油噴在進(jìn)氣門前，又稱進(jìn)氣口噴射（Port Fuel Injection，縮寫為PFI），如圖1-5所示。

顯然，只有多點(diǎn)噴射才能采用上述兩種噴射方式。

圖1-4 噴入氣缸（直接噴射）

1—汽油 2—空氣 3—節(jié)氣門 4—進(jìn)氣歧管 5—噴油器 6—發(fā)動(dòng)機(jī)

圖1-5 噴在進(jìn)氣門前

1—?dú)飧咨w 2—進(jìn)氣門 3—噴油器 4—進(jìn)氣歧管

3.噴在節(jié)氣門上

噴油器裝在節(jié)氣門體上，燃油噴在節(jié)氣門閥板上，用于單點(diǎn)噴射，如圖1-3所示。

后兩種噴射方式又稱間接噴射（InDirect In-jection，縮寫為IDI）。

三、按噴油的連續(xù)性分

1.連續(xù)噴射

連續(xù)噴射方式也稱穩(wěn)定噴射方式。連續(xù)噴射方式的特點(diǎn)是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，噴油器的噴油是連續(xù)進(jìn)行的。這種噴射方式不需要考慮噴油定時(shí)和各缸的噴油順序，因此控制非常簡(jiǎn)單，但混合氣的均勻性、空燃比控制精度及汽油發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)過(guò)渡工況的響應(yīng)特性都較差。

在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中連續(xù)不斷地噴油，如博世公司的K-Jetronic和KE-Jetronica。連續(xù)噴射不能用于直接噴入氣缸。

2.間歇噴射

間歇噴射方式也稱脈沖噴射方式。間歇噴射方式的特點(diǎn)是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，噴油器按一定的規(guī)律以間歇工作的方式，把汽油噴入各缸的進(jìn)氣歧管內(nèi)，電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)全部采用間歇噴射方式。間歇噴射方式按各缸噴油器的噴射時(shí)序控制方式，可分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射3種方式。

此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中只在一定的曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)噴油。間歇噴射既可用于多點(diǎn)噴射，又可用于單點(diǎn)噴射；既可用于噴入氣缸，也可用于噴在進(jìn)氣門前或噴在節(jié)氣門上。

四、多點(diǎn)間歇噴射按各缸噴油相位分

1.同時(shí)噴射

各缸噴油器同時(shí)噴油，此時(shí)各缸噴油相位不同，顯然不能用于直接噴射。

同時(shí)噴射方式中，各缸噴油器開(kāi)始噴油和停止噴油的時(shí)刻完全相同，為了減小各缸混合氣形成時(shí)間上的差異，一般發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，各缸噴油器同時(shí)噴油一次，發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)所需的油量，分兩次噴入進(jìn)氣歧管，因此這種噴射方式也稱同時(shí)雙次噴射方式。各缸噴油器的噴油正時(shí)及工作情況如圖1-6所示。

對(duì)于同時(shí)噴射方式，由于所有氣缸的噴油是同時(shí)進(jìn)行的，噴油正時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)各缸的工作過(guò)程沒(méi)有關(guān)系，因此各缸混合氣形成的時(shí)間長(zhǎng)短不一，造成各缸在混合氣均勻性上存在較大差異。但是，同時(shí)噴射方式具有不需氣缸判別信號(hào)、用一個(gè)控制電路就能控制所有的噴油器、電路與控制軟件簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此早期的電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都采用這種噴射時(shí)序控制方式。

圖1-6 同時(shí)雙次噴射方式

a）噴射噴油器工作情況 b）噴油正時(shí)圖 A—噴油 B—點(diǎn)火 1—電控單元

2.成組噴射

各缸噴油器分成若干組，同組噴油器同時(shí)噴油，組與組之間以均勻的曲軸轉(zhuǎn)角間隔噴油。

分組噴射方式把汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的全部氣缸分成2組（四缸機(jī)）或3組（六缸機(jī)），電控系統(tǒng)用2個(gè)或3個(gè)控制電路控制各組氣缸的噴油器。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，各組氣缸的噴油器按組依次噴射，同組內(nèi)2個(gè)噴油器按同時(shí)噴射方式工作，每個(gè)工作循環(huán)各組噴油器都噴射一次。分組噴射方式各組噴油器的噴油正時(shí)和工作情況如圖1-7所示。

分組噴射方式的控制電路雖然比同時(shí)噴射方式復(fù)雜，但各缸混合氣的均勻性及空燃比控制精度都有了較大的提高，廣泛應(yīng)用于以滿足國(guó)Ⅱ排放法規(guī)要求為目標(biāo)的中低檔轎車電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中。

圖1-7 分組噴射方式

a）噴油器工作情況 b）噴油正時(shí)圖 A—噴油 B—點(diǎn)火 1—電控單元

3.順序噴射

各缸噴油器都在各自固定的曲軸相位噴油，效果最佳，目前盛行。在連續(xù)噴射的場(chǎng)合不存在噴油相位的問(wèn)題。

順序噴射方式也稱獨(dú)立噴射方式。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，各缸噴油器按各缸的工作順序，依次把汽油噴入各缸的進(jìn)氣歧管，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，各缸噴油器按各缸點(diǎn)火順序依次噴油一次，如圖1-8所示。由于順序噴射方式是按各缸的工作順序進(jìn)行噴油，為此在電控系統(tǒng)中，必須設(shè)置檢測(cè)基準(zhǔn)氣缸活塞所處工作行程的傳感器，由此得到判缸信號(hào)，據(jù)此控制各缸噴油器的工作順序。各缸噴油開(kāi)始時(shí)刻固定不變，一般在排氣行程上止點(diǎn)前60°～70°曲軸轉(zhuǎn)角。

順序噴射方式需要有與噴油器數(shù)目相同的控制電路，在控制程序中需增加基準(zhǔn)氣缸判別、正時(shí)計(jì)算、噴油時(shí)序控制等內(nèi)容，因此硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)都比分組噴射控制復(fù)雜。但是，順序噴射方式可以使每個(gè)氣缸都具有相同的最佳噴油正時(shí)，對(duì)提高各缸混合氣的品質(zhì)，保證各缸混合氣質(zhì)量的一致性，具有十分重要的意義?，F(xiàn)在，以滿足國(guó)Ⅲ排放法規(guī)要求為目標(biāo)的轎車電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，都已采用順序噴射時(shí)序的控制方式。

圖1-8 順序噴射方式

a）噴油器工作情況 b）噴油正時(shí)圖 A—噴油 B—點(diǎn)火 1—電控單元

五、按汽油噴射控制方式分

1.機(jī)械控制

通過(guò)機(jī)械裝置將發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、大氣壓力等信息傳遞給噴油裝置以實(shí)現(xiàn)燃油定量控制。博世公司的K-Jetronic是一種機(jī)械控制的汽油噴射系統(tǒng)。

2.電子控制

利用傳感器采集發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、冷卻液溫度等信息，利用電子控制單元對(duì)這些信息進(jìn)行分析處理，最終由電子控制單元發(fā)出指令，通過(guò)電動(dòng)燃油泵、噴油器等執(zhí)行器控制燃油定量。

現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽油噴射裝置都是電子控制的。

六、電子控制按負(fù)荷信息傳感方法分

1.間接傳感

用轉(zhuǎn)速—密度法或轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)角法確定每循環(huán)吸氣量。

（1）轉(zhuǎn)速—密度法 轉(zhuǎn)速—密度方式所需測(cè)量的參數(shù)是進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。由于進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與進(jìn)氣量之間的函數(shù)關(guān)系比較復(fù)雜，特別在過(guò)渡工況和采用廢氣再循環(huán)時(shí)，由于進(jìn)氣歧管內(nèi)絕對(duì)壓力波動(dòng)較大，在這些工況點(diǎn)計(jì)算得到的進(jìn)氣量誤差較大，影響空燃比控制精度，因此需要對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行修正。

早期采用轉(zhuǎn)速—密度方式的典型電控系統(tǒng)是博世公司的D-Jetronic系統(tǒng)，現(xiàn)在已全部升級(jí)為D-Motronic系統(tǒng)，如圖1-9所示。轉(zhuǎn)速—密度方式測(cè)量方法簡(jiǎn)單，噴油量精度容易調(diào)整和控制，因此在國(guó)產(chǎn)轎車中應(yīng)用比較廣泛，如上海大眾的桑塔納99系列、廣州本田的雅閣，以及上海通用的雪佛蘭、凱越及賽歐等采用或曾經(jīng)采用過(guò)這種進(jìn)氣量測(cè)量方式。

圖1-9 D-Jetronic電控汽油噴射系統(tǒng)

1—噴油器 2—冷起動(dòng)噴油器 3—壓力調(diào)節(jié)器 4—電控單元 5—電動(dòng)汽油泵 6—節(jié)氣門位置傳感器 7—怠速空氣調(diào)節(jié)器 8—汽油濾清器 9—進(jìn)氣歧管壓力傳感器 10—溫度傳感器 11—熱控正時(shí)開(kāi)關(guān)

（2）轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)角法 轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)角法所需測(cè)量的參數(shù)是節(jié)氣門開(kāi)度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。采用轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)角法的電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)具有較好的過(guò)渡工況響應(yīng)特性，因此一些賽車采用這種測(cè)量方式。

但是節(jié)氣門開(kāi)度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與進(jìn)氣量之間的函數(shù)關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，進(jìn)氣量的精確計(jì)算比較困難，因此空燃比控制精度相對(duì)較差。在一般的電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)角法僅作為其他空氣計(jì)量方式的備用方式，當(dāng)主要空氣計(jì)量裝置出現(xiàn)故障時(shí)，電控系統(tǒng)可以采用這種方式對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。

2.直接傳感

用空氣流量傳感器直接測(cè)定單位時(shí)間吸氣量，再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速算出每循環(huán)吸氣量。

直接測(cè)量方式電控系統(tǒng)采用空氣流量計(jì)，直接測(cè)出單位時(shí)間汽油發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣的質(zhì)量流量或體積流量，然后根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)每一工作循環(huán)吸入的空氣量。在所用的直接測(cè)量方式電控系統(tǒng)中，按空氣流量的量綱特征，可分為體積流量方式和質(zhì)量流量方式。

（1）體積流量方式 體積流量方式采用翼片式空氣流量計(jì)或卡門旋渦式空氣流量計(jì)，測(cè)量汽油發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間吸入的空氣體積，即空氣的體積流量。電控系統(tǒng)根據(jù)測(cè)得的空氣體積流量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算出每一工作循環(huán)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣體積，然后根據(jù)進(jìn)氣壓力和溫度，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量。體積流量方式與間接測(cè)量方式相比，測(cè)量精度較高，有利于提高空燃比的控制精度。

體積流量方式測(cè)出的是空氣體積，而電控系統(tǒng)計(jì)算循環(huán)噴油量所需的是空氣質(zhì)量，因此測(cè)出空氣體積后，還需要根據(jù)進(jìn)氣壓力和溫度，換算成對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量。因此，系統(tǒng)構(gòu)成、程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理相對(duì)都比較復(fù)雜，現(xiàn)在這種測(cè)量方式已全部改為質(zhì)量流量方式。采用體積流量方式的典型電控系統(tǒng)是博世公司的L-Jetronic系統(tǒng)，如圖1-10所示。

圖1-10 博世公司L-Jetronic電控汽油噴射系統(tǒng)

1—噴油器 2—壓力調(diào)節(jié)器 3—翼片式空氣流量計(jì) 4—怠速輔助空氣閥 5—汽油濾清器 6—電動(dòng)汽油泵 7—節(jié)氣門位置傳感器 8—電控單元 9—冷卻液溫度傳感器

（2）質(zhì)量流量方式 質(zhì)量流量方式采用熱線式或熱膜式空氣流量計(jì)測(cè)量汽油發(fā)動(dòng)機(jī)單位時(shí)間吸入的空氣質(zhì)量，即空氣的質(zhì)量流量。電控系統(tǒng)根據(jù)測(cè)出的空氣質(zhì)量流量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，計(jì)算出每一工作循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣質(zhì)量。質(zhì)量流量方式具有測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)緊湊以及不需要進(jìn)行質(zhì)量換算的突出優(yōu)點(diǎn)。

早期采用質(zhì)量流量方式的典型電控系統(tǒng)是博世公司的LH-Jetronic系統(tǒng)，現(xiàn)在已全部升級(jí)為L(zhǎng)H-Motronic系統(tǒng)，如圖1-11所示。

國(guó)產(chǎn)轎車中，上海通用的別克和君威、一汽大眾捷達(dá)王和奧迪、二汽的神龍富康，以及上海大眾的2000型、3000型桑塔納和帕薩特等都采用這種進(jìn)氣量測(cè)量方式。

圖1-11 博世公司LH-Jetronic電控汽油噴射系統(tǒng)

1—氧傳感器 2—噴油器 3—壓力調(diào)節(jié)器 4—熱線式空氣流量計(jì) 5—汽油濾清器 6—電動(dòng)汽油泵 7—怠速空氣調(diào)節(jié)器 8—電控單元 9—節(jié)氣門位置傳感器 10—冷卻液溫度傳感器

七、電子控制按信息處理方式分

1.模擬式

采用模擬電路處理數(shù)據(jù)（信息），早期用于D-Jetronic和L-Jetronic，現(xiàn)已淘汰。

2.數(shù)字式

采用數(shù)字電路處理數(shù)據(jù)，目前為電子控制汽油噴射所普遍采用，如L3-Jetronic，Motronic，Mono-Jetronic等。傳感器輸出的模擬信號(hào)先經(jīng)模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換，然后送往數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，得到的結(jié)果用于推動(dòng)執(zhí)行器工作。