第一章　汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制裝置

第一節(jié)　汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子噴射系統(tǒng)

一、汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的英文名是Engine Electronic Control System（EECS或EEC系統(tǒng)）。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)（EECS）的主要功能是控制燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比和點(diǎn)火時(shí)刻。除此之外，還有控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、怠速轉(zhuǎn)速、排氣再循環(huán)、閉缸工作、二次空氣噴射、進(jìn)汽增壓、爆震、發(fā)電機(jī)輸出電壓、電動(dòng)燃油泵和系統(tǒng)自診斷等輔助功能。

自從1967年博世公司研制開(kāi)發(fā)成功了K型機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)以來(lái)，汽油噴射系統(tǒng)經(jīng)歷了K型系統(tǒng)、K-E型系統(tǒng)（機(jī)械與電子混合控制）、EFI（電控燃油噴射系統(tǒng)）的發(fā)展過(guò)程。

目前除少數(shù)汽車仍在采用K或K-E系統(tǒng)外，大多數(shù)都采用了EFI（電控燃油噴射系統(tǒng)）。SPI單點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)因其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，只用一個(gè)噴油器，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)在化油器式的基礎(chǔ)上變動(dòng)較少，成本較低，故國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在已經(jīng)迅速推廣應(yīng)用在低排量的普通轎車甚至載貨汽車上。大排量的轎車大多采用MPI多點(diǎn)噴射。

目前代表國(guó)際中級(jí)轎車頂尖水平的第5代車型，如奧迪A6和帕薩特（PASSAT）B5等都是采用了多點(diǎn)電控噴射。而且它們還采用了德國(guó)大眾集團(tuán)獨(dú)有的領(lǐng)先于世界的三大技術(shù)，即5氣門(mén)技術(shù)、可變配氣相位技術(shù)和可變進(jìn)氣管技術(shù)。以前汽車都是采用每氣缸1進(jìn)氣門(mén)1出氣門(mén)的2氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)代轎車上多數(shù)采用了2進(jìn)2出的4氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)，而5氣門(mén)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是采用3進(jìn)2出的方法，在每個(gè)燃?xì)馐矣?個(gè)氣門(mén)，使燃?xì)饣旌细臁⒏鶆颍艢庖哺杆佟⒏鼜氐祝紵业目臻g可以得到更充分的利用。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性將得到提高，廢氣排放將大大減少。可變凸輪軸通過(guò)改變進(jìn)排氣門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間（可變配氣相位），使發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速工況下獲得盡可能高的功率，在低轉(zhuǎn)速的情況下極大地降低了燃燒不平穩(wěn)性，提高轉(zhuǎn)矩。采用可變通的通道進(jìn)氣管，即隨發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷改變進(jìn)氣路徑長(zhǎng)短，高轉(zhuǎn)速時(shí)，通道變短，減少流動(dòng)損失，提高高速功率。低轉(zhuǎn)速時(shí)，進(jìn)氣通道變長(zhǎng)，提高進(jìn)氣流速，增加轉(zhuǎn)矩。

日本日立（HITACHI）公司近年來(lái)開(kāi)發(fā)了一種MSI（Multi Stream Injection）系統(tǒng)，即所謂單點(diǎn)多方向噴射系統(tǒng)。它采用一個(gè)噴油器同時(shí)向各缸的進(jìn)氣歧管噴射，因此性能比SPI強(qiáng)，成本比MPI低。且發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量輕，它的質(zhì)量約為2kg，比SPI的3.4kg及MPI的5kg都要小。雖然排放性能比MPI差，但還是可以達(dá)到歐洲3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。目前正將該系統(tǒng)推廣應(yīng)用在小排量的3缸普及型轎車和微型車上。

近年來(lái)，高檔豪華轎車有采用DI（Direct Injection）系統(tǒng)，即采用直噴系統(tǒng)的趨勢(shì)。該系統(tǒng)最早由日本三菱公司研制開(kāi)發(fā)，它是將噴油器安裝在每個(gè)氣缸的燃油室上方，燃油直接噴入氣缸內(nèi)進(jìn)行混合燃燒，一般噴射系統(tǒng)的噴射壓力為250kPa，而DI系統(tǒng)的噴射壓力將達(dá)到5MPa以上。由于壓力增大，因而燃燒更充分，效率更高，可以節(jié)約燃料20%以上，并能滿足2005年開(kāi)始實(shí)施的歐洲4號(hào)排放規(guī)定。但是，由于它必須使用低硫汽油，其目前的應(yīng)用還受到一定限制，汽油直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)成功為制造出更節(jié)能、更干凈的汽車提供了良好的開(kāi)端。缸內(nèi)直噴特別是四沖程汽油機(jī)缸內(nèi)直噴是當(dāng)前轎車汽油噴射中的前沿技術(shù)，電控燃油直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)將成為21世紀(jì)汽車的主流。桑塔納2000型電控燃油噴射系統(tǒng)見(jiàn)圖1-1。

二、汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

汽油噴射系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)就是一種新型的汽油供油系統(tǒng)。化油器利用空氣流動(dòng)時(shí)在節(jié)氣門(mén)上方的喉管處產(chǎn)生負(fù)壓，將浮子室的汽油連續(xù)吸出，經(jīng)過(guò)霧化后輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油噴射系統(tǒng)則是通過(guò)采用大量的傳感器感受各種工況，根據(jù)直接或間接檢測(cè)的進(jìn)氣信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)判斷和分析，計(jì)算出燃燒時(shí)所需的汽油量，然后將加有一定壓力的汽油經(jīng)噴油器噴出，以供發(fā)動(dòng)機(jī)使用。

電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)取消了化油器供油系中的喉管，噴油位置在節(jié)氣門(mén)下方，直接在進(jìn)氣門(mén)負(fù)極或缸內(nèi)，有計(jì)算機(jī)控制噴油器精確供油。與化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，汽油噴射系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)。

①提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣系數(shù)，從而增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和扭矩。這是因?yàn)槠蛧娚湎到y(tǒng)沒(méi)有化油器的喉管，減少了進(jìn)氣壓力的損失；汽油噴射是在進(jìn)氣歧管附近，只有空氣通過(guò)歧管，這樣可以增加進(jìn)氣歧管的直徑，增加進(jìn)氣歧管的慣性作用，提高充氣效率。

②能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，精確控制混合氣的空燃比，適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況，使汽油燃燒充分，降低油耗，減少排氣污染，而且響應(yīng)速度快。

③可均勻分配各缸燃油，減少了爆震現(xiàn)象，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性。同時(shí)，也降低了廢氣排放和噪聲污染。

④提高了汽車駕駛性能。在寒冷的季節(jié)里，化油器主噴油管的附近容易結(jié)冰，會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不足，而汽油噴射供油不經(jīng)過(guò)節(jié)氣門(mén)和進(jìn)氣歧管，所以沒(méi)有結(jié)冰現(xiàn)象，從而提高了冷啟動(dòng)性能；另外，汽油噴射是高壓供油，噴出的汽油霧滴比較小，汽油不經(jīng)過(guò)進(jìn)氣歧管，所以，當(dāng)突然加速時(shí)，霧滴較小的汽油能與空氣同時(shí)進(jìn)入燃燒室混合，因而比化油器供油的響應(yīng)速度快，加速性能好。

與傳統(tǒng)的化油器相比，電控汽油噴射系統(tǒng)可以使汽車燃油消耗率降低5%～15%，廢氣排放量減少20%左右，發(fā)動(dòng)機(jī)功率提高5%～10%。電控汽油噴射系統(tǒng)無(wú)論是從燃油經(jīng)濟(jì)性、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性，還是從排氣和噪聲污染等方面，都具有化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)越性。電控汽油系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于價(jià)格偏高、維修要求高。

三、電控汽油噴射系統(tǒng)的組成

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。

（一）空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)簡(jiǎn)稱供氣系統(tǒng)。其作用是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供必要的空氣。一般由空氣濾清器、節(jié)氣門(mén)體、節(jié)氣門(mén)、空氣閥、進(jìn)氣總管、進(jìn)氣歧管等部分組成。另外，為了隨時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，進(jìn)氣系統(tǒng)中還設(shè)置了進(jìn)氣量的檢測(cè)裝置，見(jiàn)圖1-2。

燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒需要一定數(shù)量的空氣，空氣供給系統(tǒng)的任務(wù)就是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供必要的空氣，并測(cè)量出進(jìn)入氣缸的空氣量。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的控制方式不同，供給空氣的進(jìn)氣道分為有旁通空氣道和無(wú)旁通空氣道兩種。設(shè)有旁通空氣道的空氣供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-3所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，空氣通道為進(jìn)氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進(jìn)氣管→節(jié)氣門(mén)→動(dòng)力腔→進(jìn)氣歧管→發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)→發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空氣通道為進(jìn)氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進(jìn)氣管→節(jié)氣門(mén)前端的旁通空氣道入口→怠速轉(zhuǎn)速控制閥→節(jié)氣門(mén)后端的旁通空氣道出口→動(dòng)力腔→進(jìn)氣歧管→發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)→發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，如圖1-4所示。

捷達(dá)AT、GTX以及桑塔納2000GSi型轎車的怠速轉(zhuǎn)速采用節(jié)氣門(mén)直接控制方式，空氣供給系統(tǒng)沒(méi)有設(shè)置旁通空氣道，這種供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示，主要由空氣濾清器、空氣流量傳感器、進(jìn)氣軟管、進(jìn)氣歧管、動(dòng)力腔、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器等組成。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作（包括怠速）時(shí)，空氣通道為進(jìn)氣口→空氣濾清器→空氣流量傳感器→進(jìn)氣軟管→節(jié)流閥體→動(dòng)力腔→進(jìn)氣歧管→發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)。

空氣經(jīng)濾清器后，由節(jié)流閥體進(jìn)入動(dòng)力腔，再分配給各缸進(jìn)氣歧管。進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸空氣量的多少由電控單元（ECU）根據(jù)安裝在進(jìn)氣道上的空氣流量傳感器檢測(cè)的進(jìn)氣量信號(hào)求得。捷達(dá)AT、GTX與桑塔納2000GSi型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)供氣系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣量為2.0～5.0g/s。

L型和D型EFI系統(tǒng)框圖如圖1-6所示。在L型EFI系統(tǒng)中，采用裝在空氣濾清器后的空氣流量計(jì)（空氣流量傳感器）直接測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的進(jìn)氣量。其測(cè)量的準(zhǔn)確度高于D型EFI系統(tǒng)，可以精確地控制空燃比。“L”是德文“空氣”的第一個(gè)字母。

D型EFI系統(tǒng)是根據(jù)進(jìn)氣歧管壓力傳感器進(jìn)行檢測(cè)。由于進(jìn)氣管內(nèi)的空氣壓力在波動(dòng)，所以控制的測(cè)量精度稍微差些。“D”是德文“壓力”的第一個(gè)字母。

空氣閥只是在發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低時(shí)用來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速。

節(jié)氣門(mén)總成包括控制進(jìn)氣量的節(jié)氣門(mén)通道和怠速運(yùn)行的空氣旁通道。節(jié)氣門(mén)位置傳感器與節(jié)氣門(mén)軸相連接，用來(lái)檢測(cè)節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度。

　　1.空氣濾清器

空氣濾清器的作用是清除進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣中的塵土、砂粒和雜質(zhì)，以減少氣缸、活塞和活塞環(huán)的磨損。

桑塔納2000型電控燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)上的空氣濾清器是由空氣濾清和溫度調(diào)節(jié)兩部分組成。主要由濾清器殼、濾清器蓋、濾芯、進(jìn)氣軟管、熱空氣軟管、熱空氣收集板及溫度調(diào)節(jié)器等組成，如圖1-7所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，冷、熱空氣從濾清器殼體下部進(jìn)入，經(jīng)濾芯過(guò)濾后，干凈空氣從空氣濾清器蓋上的出口通過(guò)軟管進(jìn)入進(jìn)氣道。當(dāng)流經(jīng)空氣濾清器的空氣溫度較低時(shí)，熱空氣收集板的熱空氣，經(jīng)熱空氣軟管進(jìn)入空氣濾清器。當(dāng)流經(jīng)空氣濾清器的空氣溫度較高時(shí)，冷空氣直接進(jìn)入空氣濾清器。總之，都是由溫度調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入的冷、熱空氣量，使進(jìn)入進(jìn)氣道的空氣溫度相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)因環(huán)境溫度的變化而過(guò)低或過(guò)高。

　　2.節(jié)氣門(mén)體

節(jié)氣門(mén)體的作用是控制進(jìn)氣通道截面積的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的控制。節(jié)氣門(mén)體位于空氣濾清器與穩(wěn)壓箱之間，與加速踏板相聯(lián)動(dòng)。

節(jié)氣門(mén)體是由節(jié)氣門(mén)及裝在殼體上的一些部件，如節(jié)氣門(mén)位置傳感器、節(jié)氣門(mén)緩沖器、怠速旁通氣道和怠速調(diào)整螺釘?shù)冉M成，如圖1-8所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，駕駛員通過(guò)操縱加速踏板使節(jié)氣門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)控制進(jìn)氣通道截面積的變化，即控制進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的進(jìn)氣量，從而達(dá)到控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的目的。

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，節(jié)氣門(mén)關(guān)閉，怠速時(shí)所需的空氣經(jīng)旁通氣道進(jìn)入進(jìn)氣總管。在旁通通路中，裝有可改變旁通通路截面積的調(diào)整螺釘，可進(jìn)行怠速調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)怠速的自動(dòng)控制，在怠速旁通通道中還設(shè)置了能夠改變通道面積的步進(jìn)電機(jī)。

（二）燃油供給系統(tǒng)

燃油供給系統(tǒng)簡(jiǎn)稱供油系統(tǒng)，其功用是向發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)氣缸供給混合氣燃燒所需的燃油量。燃油供給系統(tǒng)通常由電動(dòng)汽油泵、汽油濾清器、壓力調(diào)節(jié)器、脈動(dòng)阻尼器、噴油器和冷啟動(dòng)噴油器組成。如圖1-9所示，在電控汽油噴射系統(tǒng)中，汽油由電動(dòng)汽油泵從油箱中泵出，經(jīng)汽油濾清器等輸送到電磁噴油器和冷啟動(dòng)噴油器調(diào)節(jié)器與噴油器并聯(lián)，保證供給電磁噴油器內(nèi)的汽油壓力與噴射環(huán)境的壓力之差（噴油壓差）保持不變。

燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1-10所示，主要由汽油箱、電動(dòng)燃油泵、輸油管、汽油濾清器、油壓調(diào)節(jié)器、燃油分配管、噴油器和回油管等組成。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，汽油泵工作，將油箱內(nèi)的燃油泵入供油系統(tǒng)，供油系統(tǒng)的油壓由油壓調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，一般控制在高于進(jìn)氣管壓力300kPa左右。噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃油流過(guò)的路徑為汽油箱→汽油泵→輸油管→汽油濾清器→燃油分配管→噴油器。噴油器將燃油噴射在進(jìn)氣門(mén)附近（缸內(nèi)噴射系統(tǒng)則直接噴入氣缸）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作、進(jìn)氣門(mén)大開(kāi)時(shí)再吸入氣缸燃燒做功。

當(dāng)汽油泵泵入供給系統(tǒng)的燃油增多、油路中的油壓升高時(shí)，油壓調(diào)節(jié)器將自動(dòng)調(diào)節(jié)燃油壓力，保證供給噴油器的油壓基本不變。供油系統(tǒng)過(guò)剩的燃油由回油管流回油箱，回油路徑為：汽油箱→汽油泵→輸油管→汽油濾清器→燃油分配管→油壓調(diào)節(jié)器→回油管→油箱，如圖1-11所示。

　　1.電動(dòng)燃油泵

電動(dòng)燃油泵的作用是在規(guī)定的壓力下，供給燃油系統(tǒng)足夠的燃油。它將燃油從燃油箱內(nèi)吸出，經(jīng)壓縮將油壓提高到調(diào)節(jié)器控制的規(guī)定值，然后通過(guò)壓力系統(tǒng)將燃油送到發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油器中。

電動(dòng)燃油泵有外裝式和內(nèi)裝式兩種。外裝式是將燃油泵安裝在燃油箱外面的輸油管中，而內(nèi)裝式是將燃油泵安裝在燃油箱內(nèi)。與外裝泵相比，內(nèi)裝泵不易產(chǎn)生氣阻和燃油泄漏，而且噪聲小。目前多數(shù)EFI采用內(nèi)裝泵。桑塔納2000型轎車的電動(dòng)燃油泵屬內(nèi)裝式滾柱泵。其結(jié)構(gòu)如圖1-12所示。電動(dòng)機(jī)與泵軸制成一體，安裝在泵體內(nèi)，帶有滾柱的轉(zhuǎn)子偏心地裝在泵體內(nèi)。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，永磁電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子凹槽內(nèi)的滾柱在離心力的作用下壓在泵體的內(nèi)表面上，從而在兩個(gè)相鄰的滾柱之間形成一個(gè)空腔。隨著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，一部分空腔的容積不斷增大成為低壓空腔，將燃油從進(jìn)油口吸入，而另一部分空腔的容積則不斷減小成為高壓油腔，將燃油從出油口泵出。在進(jìn)油端內(nèi)設(shè)有限壓閥，當(dāng)泵腔內(nèi)油壓過(guò)高超過(guò)油壓界限時(shí)，泵腔內(nèi)燃油便頂開(kāi)限壓閥倒流回進(jìn)油口。在出油端設(shè)有單向閥，以防電動(dòng)燃油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)供油管中的燃油倒流回泵腔，保持供油管路中有一定的剩余壓力，以便下次發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)能迅速泵油。

　　2.汽油濾清器

汽油濾清器的作用是清除燃油中的粉塵、鐵銹等固體雜質(zhì)，防止供油系統(tǒng)堵塞，減少機(jī)械磨損，提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性。汽油濾清器安裝在電動(dòng)燃油泵出口一側(cè)的高壓油路中。其結(jié)構(gòu)與組成如圖1-13所示。濾芯采用菊花形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是單位體積內(nèi)過(guò)濾面積大。濾清器內(nèi)經(jīng)常承受200～300kPa的燃油壓力，因此，要求濾清器殼體及油管的耐壓強(qiáng)度應(yīng)在500kPa以上。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃油從濾清器的進(jìn)口進(jìn)入濾芯外圍，通過(guò)濾芯后從出口出去。如果濾清器堵塞，將使油壓降低、輸油量減少，發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作，應(yīng)及時(shí)更換濾芯。

　　3.油壓調(diào)節(jié)器

油壓調(diào)節(jié)器的作用是控制供油系統(tǒng)的油壓，使燃油壓力相對(duì)大氣壓力或進(jìn)氣管負(fù)壓都能保持恒定。

油壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)與組成如圖1-14所示。在殼體上有真空管通口、燃油入口和出口。膜片將油壓調(diào)節(jié)器的內(nèi)腔分成彈簧室和燃油室兩部分，彈簧室與進(jìn)氣管相通，燃油室與供油管道相通。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電動(dòng)燃油泵將燃油泵入并充滿油壓調(diào)節(jié)器的燃油室，燃油頂動(dòng)膜片將球閥打開(kāi)，使油壓與彈簧力相平衡，多余的燃油從出口流回汽油箱。當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度增大使進(jìn)氣管內(nèi)負(fù)壓減小時(shí)，彈簧使膜片下移而關(guān)閉球閥，使油壓上升；當(dāng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度減小使進(jìn)氣管內(nèi)負(fù)壓增大時(shí)，彈簧室真空吸力克服彈簧張力使膜片向上拱曲而開(kāi)啟球閥，燃油室內(nèi)部分燃油流回燃油箱，使油壓下降。通過(guò)球閥的開(kāi)閉，使噴油壓力始終恒定在約250kPa。

　　4.噴油器

桑塔納2000型轎車發(fā)動(dòng)機(jī)使用的噴油器是電磁式的，通過(guò)絕緣墊裝在進(jìn)氣管上。它的作用是根據(jù)電控單元的指令將燃油以霧狀噴入進(jìn)氣管內(nèi)。

電磁噴油器由濾網(wǎng)、電磁線圈、磁芯、針閥、閥體、螺旋彈簧、調(diào)整墊等組成，如圖1-15所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電控單元的噴油控制信號(hào)將噴油器的電磁線圈與電源回路接通。電磁線圈有電流通過(guò)便產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁芯被吸引，同磁芯為一體的針閥向右移動(dòng)碰到調(diào)整墊時(shí)，針閥全開(kāi)，燃油從噴口噴出。當(dāng)沒(méi)有電流通過(guò)電磁線圈時(shí)，在彈簧的作用下，使針閥左移壓在閥座上并起密封作用。

（三）電子控制系統(tǒng)

電子控制系統(tǒng)的功能是根據(jù)各種傳感器的信號(hào)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析和處理，通過(guò)執(zhí)行裝置控制噴油量等，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有最佳性能。如圖1-16所示，從控制原理來(lái)看，電控汽油噴射系統(tǒng)由傳感器、ECU和執(zhí)行器三大部分組成。傳感器是感知信息的部件，功能是向ECU提供汽車的運(yùn)行狀況和發(fā)動(dòng)機(jī)工況。ECU接收來(lái)自傳感器的信息，經(jīng)信息處理后發(fā)出相應(yīng)的控制指令給執(zhí)行器。執(zhí)行器即執(zhí)行元件，其功用是執(zhí)行ECU的專項(xiàng)指令，從而完成控制目的。ECU根據(jù)空氣流量計(jì)（L型）、進(jìn)氣歧管壓力傳感器（D型）和轉(zhuǎn)速傳感器的信號(hào)確定空氣流量，再根據(jù)傳感比要求即進(jìn)氣量信號(hào)就可以確定每一個(gè)循環(huán)的基本供油量，然后根據(jù)各種傳感器的信號(hào)進(jìn)行點(diǎn)火提前角、溫度、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、空燃比等各種工作參數(shù)的修正，最后確定某一工況下的最佳噴油量。

　　1.傳感器

傳感器是一種信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部位，其功用是檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的各種電量參數(shù)、物理量和化學(xué)量等，并將這些參量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的電量信號(hào)輸入電控單元（ECU）。

傳感器的種類有空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、爆震傳感器、冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器（或O₂傳感器）、車速傳感器、空擋安全開(kāi)關(guān)信號(hào)、點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信號(hào)、空調(diào)A/C（Air Conditioning Switch）選擇與請(qǐng)求信號(hào)、蓄電池電壓信號(hào)UBAT。

　　2.電子控制器

電子控制器又稱為電控單元（ECU），俗稱電腦，是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的核心部件。其功用是根據(jù)各種傳感器和控制開(kāi)關(guān)輸入的信號(hào)參數(shù)，對(duì)噴油量、噴油時(shí)刻和點(diǎn)火時(shí)刻等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。

　　3.執(zhí)行器

執(zhí)行器包括電動(dòng)燃油泵、電磁噴油器、冷啟動(dòng)噴油器及熱限時(shí)開(kāi)關(guān)、怠速控制閥ISC或ISCV、活性炭罐及其電磁閥。

四、電控汽油噴射系統(tǒng)的分類

　　1.按汽油的噴射方式分類

按汽油的噴射方式分類，電控汽油噴射系統(tǒng)可以分為缸內(nèi)噴射、進(jìn)氣管噴射兩大類。

（1）缸內(nèi)噴射　該噴射方式是將噴油器安裝在缸蓋上直接向缸內(nèi)噴油。因此，要求噴油器閥體能承受燃?xì)猱a(chǎn)生的高溫高壓。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，需保留噴油器發(fā)生的安全位置。缸內(nèi)噴射是近幾年來(lái)燃油噴射技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

（2）進(jìn)氣管噴射　該噴射方式是目前普遍采用的噴射方式。

　　2.按噴油器和安裝位置的不同分類

按噴油器和安裝位置的不同分類，電控汽油噴射系統(tǒng)可以分為單點(diǎn)噴射和多點(diǎn)噴射兩大類。

（1）單點(diǎn)噴射　單點(diǎn)噴射系統(tǒng)（SPI）是把噴油器安裝在化油器所在的節(jié)氣門(mén)段，它的外形也有一點(diǎn)兒像化油器，通常用一個(gè)噴油器將燃油噴入進(jìn)氣流，形成混合氣進(jìn)入進(jìn)氣歧管，再分配到各缸中。因此，單點(diǎn)噴射又可以理解為把化油器換成節(jié)流閥體噴射裝置（TBI），也稱為中央燃油噴射（CFI）。單點(diǎn)噴射系統(tǒng)由于在氣流的前段（節(jié)氣門(mén)段）就將燃油噴入氣流，因此屬于前段噴射。

（2）多點(diǎn)噴射　多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是在每缸進(jìn)氣口處裝有一個(gè)噴油器，由電控單元（ECU）控制進(jìn)行分缸單獨(dú)噴射或分組噴射，汽油直接噴射到各缸的進(jìn)氣門(mén)前方，再與空氣一起進(jìn)入氣缸形成混合氣。多點(diǎn)噴射又稱為多氣門(mén)噴射（MPI）或順序燃油噴射（SFI），或單獨(dú)燃油噴射（IFI）。由于多點(diǎn)噴射系統(tǒng)是直接向進(jìn)氣門(mén)前方噴射，因此，多點(diǎn)噴射是在氣流的后段將燃油噴入氣流，屬于后段噴射。多點(diǎn)噴射是目前最普遍的噴射系統(tǒng)。

　　3.按空氣量的檢測(cè)方式分類

按空氣量的檢測(cè)方式分類，電控汽油噴射系統(tǒng)可以分為直接式檢測(cè)、間接式檢測(cè)兩大類。

（1）直接式檢測(cè)　該方式是由空氣流量計(jì)（MAF）直接測(cè)量進(jìn)入進(jìn)氣歧管的空氣量。這種方式稱為質(zhì)量流量控制型，K型和L型汽油噴射系統(tǒng)均屬于這種類型。

（2）間接式檢測(cè)　該方式不是直接檢測(cè)空氣量。而是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和其他參數(shù)，推算出吸入的空氣量。現(xiàn)在采用的有兩種方式：一種是根據(jù)測(cè)量進(jìn)氣管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，推算出吸入的空氣量，并計(jì)算出燃油流量的速度密度，這種方式也稱為速度密度控制型。例如D型控制系統(tǒng)。這種控制方式由于受到進(jìn)氣管空氣壓力波動(dòng)的影響，進(jìn)氣量的測(cè)量精度并不高，但是其進(jìn)氣阻力小，充氣效率高。另一種是根據(jù)測(cè)量節(jié)氣門(mén)開(kāi)度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，推算吸入的空氣量，并計(jì)算出燃料量的節(jié)流速度，這種方式也稱為節(jié)流速度控制型，由于這種控制方式換算比較復(fù)雜，只在賽車中才有使用的例子。

　　4.按有無(wú)反饋分類

按有無(wú)反饋分類，電控汽油噴射系統(tǒng)可以分為開(kāi)環(huán)控制、閉環(huán)控制兩大類。

（1）開(kāi)環(huán)控制　開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)只給主系統(tǒng)發(fā)出指令，不能檢查或控制主系統(tǒng)的實(shí)際輸出情況。它是把根據(jù)實(shí)驗(yàn)決定的發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況的最佳供油參數(shù)輸入微機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)微機(jī)根據(jù)各傳感器的輸入信號(hào)，確定噴油量，從而決定空燃比，使發(fā)動(dòng)機(jī)良好運(yùn)行。這種控制系統(tǒng)是單向的。這樣，一個(gè)磨損的噴油器的實(shí)際噴油量就有可能比微機(jī)所控制噴出的噴油量要多，而微機(jī)卻以為噴油量是理想的，這就使得該系統(tǒng)的各部件的精度要求較高，只有這樣才能與輸入微機(jī)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)保持一致。

（2）閉環(huán)控制　閉環(huán)控制是通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)的檢測(cè)并利用反饋信號(hào)，對(duì)輸入進(jìn)行調(diào)整，使輸出滿足要求。如在排氣管上加裝氧傳感器，根據(jù)排氣中的含氧量來(lái)測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的工況，并把信號(hào)反饋到微機(jī)與原來(lái)給定的信號(hào)進(jìn)行比較，將燃油量與空燃比進(jìn)行修正。因此，閉環(huán)控制可達(dá)到較高的控制精度，可消除產(chǎn)品差異和磨損等形成的性能變化。

　　5.按結(jié)構(gòu)分類

按噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類，電控汽油噴射系統(tǒng)可以分為機(jī)械控制式和電子控制式兩大類，一般采用電子控制式。

五、汽油噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

電控燃油噴射系統(tǒng)采用各種傳感器，它們將發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、加速、減速、吸入空氣流量和溫度、冷卻水溫度等變化情況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后把這些電信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)［電子控制器（ECU）］，ECU根據(jù)這些信號(hào)與存儲(chǔ)的信號(hào)進(jìn)行精確計(jì)算后，輸出一個(gè)控制信號(hào)去控制噴油閥的開(kāi)啟時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，從而供給發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸最佳油量，如圖1-17所示。

電控汽油噴射系統(tǒng)根據(jù)對(duì)進(jìn)氣檢測(cè)機(jī)構(gòu)的不同有D型和L型兩種。D型系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)進(jìn)氣歧管的真空度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，由ECU根據(jù)進(jìn)氣管確定噴油量。L型系統(tǒng)是采用空氣流量計(jì)直接測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，因此控制精度要比D型系統(tǒng)更高。L型系統(tǒng)控制方法又稱為質(zhì)量流量控制法，大部分結(jié)構(gòu)與D型系統(tǒng)相似。工作時(shí)電動(dòng)汽油泵按80～120L/h的泵油量供油。燃油壓力調(diào)節(jié)器使管道內(nèi)油壓維持在200kPa，為噴油器提供穩(wěn)定的噴油壓力。噴油器在距發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門(mén)10～15cm處噴射到進(jìn)氣歧管。燃油被電動(dòng)燃油泵從油箱中泵出后送往濾清器，清潔的燃油一部分經(jīng)壓力調(diào)節(jié)器調(diào)壓后送往噴油器和冷啟動(dòng)閥，多余的燃油則由壓力調(diào)節(jié)器返回油箱。噴油器噴油時(shí)，油路中油壓會(huì)有微小變化，因此需要有脈動(dòng)阻尼器調(diào)整，以減少油壓變化。脈動(dòng)阻尼器可安裝在回油道或者是電動(dòng)汽油泵上。

空氣先流經(jīng)空氣濾清器，被空氣溫度傳感器測(cè)量溫度后流經(jīng)節(jié)流閥體（當(dāng)?shù)∷贂r(shí)，空氣由節(jié)流閥上的旁通氣道流經(jīng)進(jìn)氣歧管；當(dāng)冷啟動(dòng)時(shí)，一部分進(jìn)氣由旁通空氣閥為發(fā)動(dòng)機(jī)提供額外的進(jìn)氣），流經(jīng)節(jié)流閥后的進(jìn)氣被進(jìn)氣歧管壓力傳感器測(cè)壓后流入進(jìn)氣歧管。

ECU根據(jù)傳感器信號(hào)進(jìn)行處理，形成一個(gè)脈沖信號(hào)去操縱噴油器的開(kāi)啟，從而控制噴油量。對(duì)于噴油量的控制需要很多傳感器進(jìn)行工作，通常是發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門(mén)開(kāi)度信號(hào)提供一個(gè)基本噴油量，在空氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、爆震傳感器、氧傳感器等傳來(lái)的信號(hào)給ECU經(jīng)過(guò)計(jì)算修正后得出實(shí)際噴油量，按照實(shí)際噴油量，ECU控制噴油器電磁閥的開(kāi)啟時(shí)間，從而使噴油器噴射燃油。

下面對(duì)D型燃油噴射裝置與L型燃油噴射裝置控制電路的總圖、各主要傳感器的連接電路、電子控制器（ECU）的控制作用作說(shuō)明，如表1-1所示。