3.1 電控燃油噴射系統概述

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

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

在燃油噴射系統中，借助于噴油器以及燃油泵所產生的燃油壓力，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、缸外噴射系統中，通過噴油器的布置，能將燃油噴射到進氣歧管內或節氣門體內。在直接、缸內噴射系統中，也是通過噴油器的布置，能將燃油噴射到燃燒室內。

在新型發動機上，通過對燃油噴射系統實現電子控制，用質調節方式實現空燃比控制，或用量調節方式實現混合氣數量控制，目的是與發動機工況匹配，實現下列目標：

1）提高發動機轉矩。

2）提高發動機功率。

3）改善發動機性能曲線。

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動機。電控燃油噴射系統的分類如下：

1.按噴射方式分類

（1）連續噴射

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

（2）間歇噴射

發動機在一個工作循環內只在一定的曲軸轉角范圍內噴油。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氣門上。目前生產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別，這種區別主要表現在：噴油時刻不同。汽油發動機直接噴射發生在壓縮行程開始前或剛開始時，而柴油發動機直接噴射發生在壓縮行程將要結束時。

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

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，因噴油器在節氣門體上噴油，所以又得名節氣門體噴射（TBI），也稱為中央燃油噴射（CFI），見圖3-4b。單點噴射系統由于在氣流的前段（節氣門段）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。

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。前面已經闡述。

4.按有無反饋信號分類

電控燃油噴射系統按有無反饋信號可分為開環控制系統和閉環控制系統。

（1）開環控制系統（無氧傳感器）

它是將通過試驗確定的發動機各工況的最佳供油參數，預先存入電腦。在發動機工作時，電腦根據系統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，使發動機優化運行。

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

（2）閉環控制系統（有氧傳感器）

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

總之，開環控制ECU并不能獲取執行器執行指令后的實際效果，而閉環控制時ECU通過氧傳感器監測指令執行后的某一特定參數的變化，并將該參數的實測值與設定值對比，在兩者不一致時調整指令使之達到一致。閉環控制系統可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩定性好，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，仍需采用開環控制，使噴油器按預先設定的加濃混合氣配比工作，以滿足發動機特殊工況的工作要求。所以，目前普遍采用開環和閉環相結合的控制方案。