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第三章 电控燃油喷射系统
第一节 电控燃油喷射系统的分类与结构
目录
电控燃油喷射系统的功能及分类
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电控燃油喷射系统的结构
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第一节 电控燃油喷射系统的分类与结构
第三章 电控燃油喷射系统
电控燃油喷射系统(ⅢI)能够实现混合气浓度(空燃比)的高精度控制,比化油器式汽油机燃油供给系统和K型、田型汽油喷射系统有明显优势。其电控系统能够根据发动机运行工况和环境的变化,如起动、暖机、怠速、加速、满负荷、部分负荷、滑行、环境湿度、海拔和燃油品质等,实现最佳空燃比控制及最佳点火控制(电控点火系统),从而得到良好的节油和排气净化效果。通常EFI由燃油供给系统、空气供给系统和电控系统三大部分组成。
学习目标：
◇了解电控燃油喷射系统的分类与结构
◇掌握燃油供给系统的相关知识
◇掌握空气供给系统的相关知识
◇掌握电控系统的相关知识
一、电控燃油喷射系统的功能及分类
一、电控燃油喷射系统的功能及分类
(一) 电控燃油喷射系统的功能
电控燃油喷射系统主要有喷油正时控制、喷油量控制、燃油停供控制和燃油泵控制四大功能。
1. 喷油正时控制
喷油器喷油可分为同步喷射和异步喷射两种类型。同步喷射是指根据发动机各缸工作循环，在既定的曲轴位置开始喷油，其规律性较强。异步喷射是指与发动机的工作不同步，无规律性的喷油过程。异步喷射一般是在同步喷油的基础上额外增加的喷油，目的是改善某些特殊工况的发动机性能，如起动异步喷油和加速异步喷油等。
一、电控燃油喷射系统的功能及分类
注意：喷油正时控制的目标是控制开始喷油的时刻和结束喷油的时刻。
(1) 同步喷射正时控制 同步喷油正时控制的特点是在以最先进人做功行程的缸为基准，在该缸的排气上止点位置前某一位置，ECU输出指令信号，使某个(组)气缸喷油器电磁线圈开始通电，控制喷油正时。
1) 顺序喷射正时控制。顺序喷射控制特点是：喷油器驱动回路数目与气缸数目相等，喷油顺序与做功顺序一致。其电路与正时关系如图3-1所示。
图3-1 多点燃油顺序喷射控制电路与正时关系
(一) 电控燃油喷射系统的功能
一、电控燃油喷射系统的功能及分类
提示：在顺序喷射系统中，发动机工作一个循环(曲轴转两周720°)，各缸喷油器轮流喷油一次，且像点火系统跳火一样，按照特定的顺序依次进行喷射。
2) 分组喷射正时控制。分组喷射控制特点是：喷油器驱动回路数目与气缸分组数目相等，做功顺序应符合分组特点，且分组与发动机做功顺序有一定联系。其电路及正时关系如图3-2所示。
提示：多点燃油分组喷射一般将四缸发动机分成两组，六缸发动机分成三组，八缸发动机分成四组。发动机工作时,由ECU控制各组喷油器轮流喷油。发动机每转一圈，只有一组喷油器喷油，每组喷油器喷油时连续喷射1~2次。
图3-2 多点燃油分组喷射控制电路与正时关系
(一) 电控燃油喷射系统的功能
(二) 电控燃油喷射系统的分类
3) 同时喷射正时控制。同时喷射控制特点是：各缸喷油器由ECU的一个指令控制同时喷油或停油，与发动机做功顺序及缸数无关。其电路及正时关系如图3-3所示。
提示∶多点燃油同时喷射就是将各缸喷油器并联在一起，电磁线圈电流由一只功率管ⅤT驱动控制。
图3-3 多点燃油同时喷射控制电路与正时关系
(一) 电控燃油喷射系统的功能
(2) 异步喷油正时控制
1) 起动时异步喷油正时控制：起动开关(STA)处于接通状态时，ECU接收到第一个凸轮轴位置传感器信号(G信号)后，接收到第一个曲轴位置传感器信号(Ne信号)时，开始进行起动时的异步喷油。其目的是改善发动机的起动性能。
2) 加速时的异步喷油正时控制：ECU根据节气门位置传感器从接通到断开时的怠速信号(IDL信号)，依次增加固定量的喷油。其目的是改善发动机的加速性能。
2. 喷油量控制
影响电控燃油喷射系统喷油量的因素主要是：喷油压差、喷油器孔径及数量、喷油时间。喷油量控制一般是对喷油器的通电时间进行控制。
(1) 起动喷油量控制 起动时的喷油量=起动时的同步喷油量+起动时的异步喷油量，其控制过程如图3-4所示。当汽车起动开关处于接通状态时，冷却液温度传感器决定起动时同步喷射的基本喷油量，再依据曲轴位置传感器、节气门控制部件、进气温度传感器等信号因素对其进行修正。同时加上固定量的异步喷射喷油量，即为起动时的喷油量。
图3-4 起动时的喷油量控制
(一) 电控燃油喷射系统的功能
图3-5 起动后的喷油量控制
(2) 起动后的喷油量控制 起动后的总喷油量=基本喷油量+喷油修正量+喷油增量，其控制过程如图3-5所示。 '
由曲轴位置传感器及空气流量计（或进气歧管绝对压力传感器）信号决定基本喷油量。进气温度传感器、氧传感器、蓄电池电压、冷却液温度传感器信号等决定喷油修正量。节气门控制部件信号等决定喷油增量。
(一) 电控燃油喷射系统的功能
3. 燃油停供控制
燃油停供的控制过程如图3-6所示。它主要有减速断油控制和限速断油控制两种。汽车行驶过程中，驾驶员快收加速踏板使汽车减速时，ECU将会切断燃油喷射控制电路停止喷油，这个过程叫做减速断油控制；发动机加速时，当发动机转速超过安全转速或超出汽车设定的最高车速时，ECU将切断燃油喷射控制电路，这个过程叫做限速断油控制。
图3-6 燃油停供控制
(一) 电控燃油喷射系统的功能
4. 燃油泵控制
在某些中高级轿车的电控燃油喷射系统中装用的电动燃油泵有高、低两个转速挡控制。其控制电路可根据发动机转速和负荷的变化，通过燃油泵继电器改变燃油泵供电线路，从而控制燃油泵工作转速。当发动机在高速、大负荷运转工况下耗油较多时，燃油泵以高速运转；当发动机在低速、中小负荷工况下工作时，燃油泵以低速运转。图3-7所示为丰田雷克萨斯LM400轿车燃油泵高、低两速控制电路。
图3-7 丰田雷克萨斯LS400轿车燃油泵高、低两速控制电路
(二) 电控燃油喷射系统的分类
(二) 电控燃油喷射系统的分类
电控燃油喷射系统形式多样，有多种分类方法。
1. 按照喷射方式分类
按照喷射方式不同,燃油喷射系统可以分为连续喷射和间歇喷射。
连续喷射是指在发动机运转期间，汽油连续不断地喷射在进气道内。目前，此种喷射方式已经不采用。
间歇喷射是指在发动机运行期间，将汽油间歇地喷人进气道内。这种喷射方式在目前的汽车上应用非常广泛。按各缸喷油规律不同又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种类型，分别如图3-8a、b、c所示。
图3-8 间歇喷射的常见类型
a) 同时喷射 b) 分组喷射 c) 顺序喷射
(二) 电控燃油喷射系统的分类
2. 按对空气量的计量方式分类
按对空气量的计量方式进行分类，电控燃油喷射系统可分为D型和L型。D型电控燃油喷射系统是利用进气歧管压力传感器，检测进气管的压力和发动机的转速推算出发动机的进气量，再依据进气量和发动机转速确定基本喷油量；L型电控燃油喷射系统通过空气流量计直接测量发动机的进气量，ECU不必进行推算，分别如图3-9a、b所示。
图3-9 D型及L型电控燃油喷射系统原理示意图
a) D型电控燃油喷射系统 b) L型电控燃油喷射系统
(二) 电控燃油喷射系统的分类
3. 按喷射位置分类
按喷射位置不同，电控燃油喷射系统可分为缸内直接喷射和进气管喷射两种类型，分别如图3-10a、b所示。缸内直接喷射喷油器装在气缸盖上，把燃油直接喷人气缸内。目前只有部分车型采用，如保时捷车系。
图3-10 缸内直喷及进气管喷射
a) 缸内直喷 b) 进气管喷射
(二) 电控燃油喷射系统的分类
进气管喷射又可以分为单点喷射系统及多点喷射系统，如图3-11所示。
图3-11 单点喷射系统和多点喷射系统
a)单点喷射系统 b)多点喷射系统
(二) 电控燃油喷射系统的分类
4. 按有无反馈信号分类
电控燃油喷射系统按有无反馈信号可以分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统对发动机及控制系统的精度要求高,控制精度低。开环控制系统无氧传感器，将实验室确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入ECU。在发动机工作时，ECU根据系统中各传感器的输入信号，判断自身所处的运行工况，并计算出最佳喷油量。其精度直接依赖于所设定的基准数据和喷油器调整标定的精度。当使用工况超出预定范围时，就不能实现最佳控制。开环控制示意图如图3-12所示。
图3-12 开环控制示意图
(二) 电控燃油喷射系统的分类
闭环控制系统装有氧传感器，可达到较高的空燃比控制精度。在系统中，发动机排气管上加装了氧传感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进人气缸的混合气空燃比，再通过ECU与设定的目标空燃比进行比较，并根据误差修正喷油量。空燃比控制精度较高。闭环控制示意图如图3-13所示。
图3-13 闭环控制示意图
提示：大多数发动机采用开环与闭环控制相结合的方式进行控制。如果汽车在某些特殊工况,如起动、加速、怠速等工况则使用开环控制，中速行驶时则使用闭环控制。
二、电控燃油喷射系统的结构
如图3-14所示，电控燃油喷射系统一般由燃油供给系统、空气供给系统及电控系统三大部分组成。
图3-14 电控燃油喷射系统组成
二、电控燃油喷射系统的结构
D型及L型电喷系统总体结构组成及原理示意图分别如图3-15和图3-16所示。
图3-15 D型电控燃油喷射系统的总体结构及原理示意图
二、电控燃油喷射系统的结构
图3-16 L型电控燃油喷射系统的总体结构及原理示意图
二、电控燃油喷射系统的结构
1.燃油供给系统
燃油供给系统的作用是供给喷油器一定压力的燃油，并通过喷油器按ECU指令向发动机喷油。图3-17所示为电控燃油喷射系统供油原理图。电动燃油泵将汽油自燃油箱吸出，经燃油滤清器过滤后，由燃油压力调节器调压，通过油管输送压力燃油给喷油器。喷油器根据ECU指令向进气管喷油(缸外喷射)或向气缸喷油(缸内喷射)。
图3-17 电控燃油喷射系统供油原理图
二、电控燃油喷射系统的结构
2. 空气供给系统
空气供给系统的功用是向发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量。图3-18和图3-19所示分别为D型及L型电控燃油喷射系统进气原理图。发动机工作时 空气经空气滤清器过滤后通过进气歧管压力传感器(D型)或空气流量计(L型)、节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各缸。
图3-18 D型电控燃油喷射系统进气原理图
图3-19 L型电控燃油喷射系统进气原理图
二、电控燃油喷射系统的结构
3. 电控系统
电控燃油喷射系统中，喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容，其控制原理如图3-20所示。ECU根据空气流量计信号(或进气歧管压力传感器)和发动机转速信号确定基本喷油时间，再根据其他传感器对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，使喷油器喷油或断油。
图3-20 电控系统工作原理图
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