3.1 電控燃油噴射系統(tǒng)概述

現(xiàn)代點燃式發(fā)動機都使用電子燃油噴射系統(tǒng)（EFI），其噴油器靠電磁線圈操作。EFI系統(tǒng)是間接加壓噴射系統(tǒng)。

燃油噴射的作用是將霧化的燃油噴入進氣系統(tǒng)中。在噴油過程中，混合氣的量及其空燃比必須與工況相適應(yīng)。

在燃油噴射系統(tǒng)中，借助于噴油器以及燃油泵所產(chǎn)生的燃油壓力，將燃油以霧狀噴入空氣中。這樣，燃油顆粒表面積增加，汽化速度更快，空氣和燃油混合更充分，燃燒更完全，排氣更潔凈。

在間接、缸外噴射系統(tǒng)中，通過噴油器的布置，能將燃油噴射到進氣歧管內(nèi)或節(jié)氣門體內(nèi)。在直接、缸內(nèi)噴射系統(tǒng)中，也是通過噴油器的布置，能將燃油噴射到燃燒室內(nèi)。

在新型發(fā)動機上，通過對燃油噴射系統(tǒng)實現(xiàn)電子控制，用質(zhì)調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)空燃比控制，或用量調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)混合氣數(shù)量控制，目的是與發(fā)動機工況匹配，實現(xiàn)下列目標：

1）提高發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。

2）提高發(fā)動機功率。

3）改善發(fā)動機性能曲線。

4）降低燃油消耗。

5）降低廢氣排放。

本書主要介紹電控燃油噴射式發(fā)動機。電控燃油噴射系統(tǒng)的分類如下：

1.按噴射方式分類

（1）連續(xù)噴射

它是在發(fā)動機運行過程中連續(xù)不斷地噴油，如德國博世的K型和KE型燃油噴射發(fā)動機。連續(xù)噴射不能用于直接噴射發(fā)動機。

（2）間歇噴射

發(fā)動機在一個工作循環(huán)內(nèi)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噴射，又可用于單點噴射；既可用于噴入氣缸，又可用于噴在進氣門前或噴在節(jié)氣門上。目前生產(chǎn)的燃油噴射裝置幾乎都采用間歇噴射。

間歇噴射按各氣缸噴射相位分為：

● 同時噴射 各氣缸噴油器同時噴射，此時各氣缸噴油相位相同，顯然不能用于直接噴射，見圖3-1。

● 分組噴射 各氣缸噴油器分成若干組，同組噴油器同時噴油。組與組之間以均勻的曲軸轉(zhuǎn)角間隔噴油，見圖3-1。

● 順序噴射 各氣缸噴油器都在各自固定的曲軸相位噴油（圖3-1），效果最佳，目前盛行。

● 特定氣缸噴射 這種噴射也是一種順序噴射。ECU能給每一個單個氣缸分配特殊的噴油量。

2.按噴射位置分類

（1）缸內(nèi)噴射

見圖3-2，該噴射方式是將噴油器安裝在氣缸蓋上直接向氣缸內(nèi)噴油，這種燃油噴射又稱為直接噴射（簡稱DI）。汽油直接噴射和柴油直接噴射有根本區(qū)別，這種區(qū)別主要表現(xiàn)在：噴油時刻不同。汽油發(fā)動機直接噴射發(fā)生在壓縮行程開始前或剛開始時，而柴油發(fā)動機直接噴射發(fā)生在壓縮行程將要結(jié)束時。

直接噴射的燃油噴射系統(tǒng)也屬于多點噴射系統(tǒng)，燃油壓力最高可達12MPa，空氣和燃油在缸內(nèi)行程均質(zhì)或非均質(zhì)混合氣。

直接噴射消除了像壁面油膜和燃油分配不均這樣的不利影響，但對電子控制提出了極高的要求。

（2）進氣管噴射

見圖3-3，該噴射方式是目前普遍采用的噴射方式。根據(jù)噴油器和安裝位置的不同又可分為兩種：

單點噴射（SPI）方式是幾個氣缸共用一個噴油器生成混合氣，因噴油器在節(jié)氣門體上噴油，所以又得名節(jié)氣門體噴射（TBI），也稱為中央燃油噴射（CFI），見圖3-4b。單點噴射系統(tǒng)由于在氣流的前段（節(jié)氣門段）將燃油噴入氣流，因此屬于前段噴射。

多點噴射（MPI）方式是在每個氣缸進氣口處裝有一個噴油器（圖3-5），由電控單元（ECU）控制進行分氣缸單獨噴射（也稱為順序燃油噴射SFI）或分組噴射，汽油直接噴射到各氣缸的進氣門前方，再與空氣一起進入氣缸形成混合氣。多點噴射又稱為多單獨燃油噴射（IFI）。由于多點噴射系統(tǒng)是直接向進氣門前方噴射，因此，多點噴射屬于在氣流的后段將燃油噴入氣流，屬于后段噴射。多點噴射是目前最普遍的噴射系統(tǒng)。

3.按對空氣量的計量方式分類

按空氣量的檢測方式來分，電控燃油噴射系統(tǒng)可以分為直接式檢測方式、間接式檢測方式兩大類。前面已經(jīng)闡述。

4.按有無反饋信號分類

電控燃油噴射系統(tǒng)按有無反饋信號可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)（無氧傳感器）

它是將通過試驗確定的發(fā)動機各工況的最佳供油參數(shù)，預(yù)先存入電腦。在發(fā)動機工作時，電腦根據(jù)系統(tǒng)中各傳感器的輸入信號，判斷自身所處的運行工況，并計算出最佳噴油量。通過對噴油器噴射時間的控制，來控制混合氣的濃度，使發(fā)動機優(yōu)化運行。

開環(huán)控制系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定在電腦中的控制規(guī)律工作，只受發(fā)動機運行工況參數(shù)變化的控制，簡單易行。但其精度直接依賴于所設(shè)定的基準數(shù)據(jù)和噴油器調(diào)整標定的精度。噴油器及發(fā)動機的產(chǎn)品性能存在差異，或由于磨損等引起性能參數(shù)變化時，就不能使混合氣準確地保持在預(yù)定的濃度（空燃比）上。因此，開環(huán)控制系統(tǒng)對發(fā)動機及控制系統(tǒng)各組成部分的精度要求高，抗干擾能力差，當使用工況超出預(yù)定范圍時，不能實現(xiàn)最佳控制。

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)（有氧傳感器）

在該系統(tǒng)中，發(fā)動機排氣管上加裝了氧傳感器，根據(jù)排氣中含氧量的變化，判斷實際進入氣缸的混合氣空燃比，再通過電腦與設(shè)定的目標空燃比值進行比較，并根據(jù)誤差修正噴油器噴油量，使空燃比保持在設(shè)定的目標值附近。

總之，開環(huán)控制ECU并不能獲取執(zhí)行器執(zhí)行指令后的實際效果，而閉環(huán)控制時ECU通過氧傳感器監(jiān)測指令執(zhí)行后的某一特定參數(shù)的變化，并將該參數(shù)的實測值與設(shè)定值對比，在兩者不一致時調(diào)整指令使之達到一致。閉環(huán)控制系統(tǒng)可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產(chǎn)品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。但是，為了使排氣凈化達到最佳效果，只能運行在理論空燃比14.7:1附近。對起動、暖機、加速、怠速、滿負荷等特殊工況，仍需采用開環(huán)控制，使噴油器按預(yù)先設(shè)定的加濃混合氣配比工作，以滿足發(fā)動機特殊工況的工作要求。所以，目前普遍采用開環(huán)和閉環(huán)相結(jié)合的控制方案。