第八节汽油喷射系统 、汽油喷射系统概述 (一)汽油喷射的基本概念: 汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到汽缸 或进气歧管中,与进入的空气混合而形成可燃混合气。其目的是为 了提高汽油的雾化质量,改善燃烧,以改善汽油机的性能。 汽油喷射按喷射位置分为进气道喷射和缸内喷射两种。前者是 低压喷射,喷射压力一般只有0.20.35MPa,是目前技术成熟的商 品化产品;后者前者是高压喷射,喷射压力约3~5MPa,日本已初 步商品化。 (二)电控汽油喷射系统的优点: 与传统化油器式发动机相比,电控汽油喷射式发动机的优点有: (1)进气管道中没有狭窄的喉管,空气流动阻力小,提高了发动 机的充气效率,从而增加了发动机的功率和扭矩(5%-10%); (2)可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制,使发动机在 任何工况下都保持最佳的工作状态(经济性、动力性、排放的最佳 折衷),尤其是对过渡工况的动态控制;
第八节 汽油喷射系统 一、汽油喷射系统概述 （1）进气管道中没有狭窄的喉管，空气流动阻力小，提高了发动 机的充气效率，从而增加了发动机的功率和扭矩（5%~10%）； （一）汽油喷射的基本概念： 汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到汽缸 或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。其目的是为 了提高汽油的雾化质量，改善燃烧，以改善汽油机的性能。 汽油喷射按喷射位置分为进气道喷射和缸内喷射两种。前者是 低压喷射，喷射压力一般只有0.2~0.35MPa，是目前技术成熟的商 品化产品；后者前者是高压喷射，喷射压力约3~5MPa，日本已初 步商品化。 （二）电控汽油喷射系统的优点： 与传统化油器式发动机相比，电控汽油喷射式发动机的优点有： （2）可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制，使发动机在 任何工况下都保持最佳的工作状态（经济性、动力性、排放的最佳 折衷），尤其是对过渡工况的动态控制；
(3)因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制,可采用较高的 压缩比; (4)发动机的冷起动性和加速性较好; (5)多点汽油喷射系统可彻底解决发动机各缸混合气的分配不均 匀问题; (6)可节省燃油(油耗降低5%~10%)并减少废气中的有害成分 (有害排放减少15%~20%),尤其是在减速滑行时可切断燃油的 供应。 (三)汽油喷射系统的分类 基本分类:机械控制汽油喷射系统和电控汽油喷射系统两大类。 30年代航空发动机最早使用的汽油喷射系统是机械控制汽油喷 射系统,德国波许公司在1973年生产的K- Jetronic(K-叶特朗尼克 系统)用在了轿车发动机上,并于1982年生产了KE- Jetronic机电混 合控制汽油喷射系统,它们都是连续多点喷射系统。应该说,现代 汽车发动机几乎都采用电控汽油喷射系统,属于间隙喷射系统,喷 射压力较低。我们只介绍电控汽油喷射系统
30年代航空发动机最早使用的汽油喷射系统是机械控制汽油喷 射系统，德国波许公司在1973年生产的K-Jetronic（K-叶特朗尼克 系统）用在了轿车发动机上，并于1982年生产了KE-Jetronic机电混 合控制汽油喷射系统，它们都是连续多点喷射系统。应该说，现代 汽车发动机几乎都采用电控汽油喷射系统，属于间隙喷射系统，喷 射压力较低。我们只介绍电控汽油喷射系统。 （3）因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制，可采用较高的 压缩比； （4）发动机的冷起动性和加速性较好； （5）多点汽油喷射系统可彻底解决发动机各缸混合气的分配不均 匀问题； （6）可节省燃油（油耗降低5%~10%）并减少废气中的有害成分 （有害排放减少15%~20%），尤其是在减速滑行时可切断燃油的 供应。 （三）汽油喷射系统的分类 基本分类：机械控制汽油喷射系统和电控汽油喷射系统两大类
表47世界各国研制的汽油喷射系统 喷射系统名称 研制公司名称 开始应用时间/年 系统特点 D-Jetronic 1967 测量进气压力计算喷油量 K-Jetronic 1973 机械式连续多点喷射 L-Jetronic 德国波许公司 1973 测量进气流量计算喷油量 M troniC I979 LH-Jetronic (Bosch) 进行喷油与点火综合控制 1981 采用热线式流量计的L型 KE-Jetronic 1982 机电混合控制连续多点喷射 Mono-Jetronic 1986 单点燃油喷射 EFI 美国通用公司 1979 电子控制多点燃油喷射 DEFI (TBD (GM) 1980 电子控制节气门喷射(单点) CFI 福特公司 1980 电子控制集中喷射(单点) EEC-IV or 1982 电子集中控制 EFI 美国克菜斯勒公司 1980 (Chrysler) 电子控制多点燃油喷射 ECCS 日本日产公司 1979 电子集中控制系统 TCCS 日本丰田公司 1980 集中控制(含自动变速控制) ECI 日本三菱公司 1980 单点喷射,涡流式流量计
(四)电控汽油喷射系统的分类: 1、按进气量的检测方法不同分为 (1)直接测量方式(流量型)-用空气流量计直接测量出进气 管的空气流量,用测得的空气流量除以发动机转速即得每一循 环的空气量,由此算出每一循环应喷射的汽油量。 Ⅰ、体积流量--L- Jetronic电控汽油喷射系统(1973年波许) 典型代表是日本丰田公司的皇冠3.0轿车电喷发动机,用摆板式 空气流量计测量进气管的空气体积流量,当然要根据进气条件 换算成空气质量流量,精度稍差一些。 IⅠ质量流量--LH- Jetronic电控汽油喷射系统(1981年波许) 采用热线式空气流量计测量进气管的空气质量流量,热线容易 断,容易氧化,可靠性、耐久性差。后来发展的空气质量流量 计是热膜式,解决了这一问题,目前广泛使用
（四）电控汽油喷射系统的分类： 1、按进气量的检测方法不同分为 （1）直接测量方式（流量型）---用空气流量计直接测量出进气 管的空气流量，用测得的空气流量除以发动机转速即得每一循 环的空气量，由此算出每一循环应喷射的汽油量。 I、体积流量----L-Jetronic电控汽油喷射系统（1973年波许）， 典型代表是日本丰田公司的皇冠3.0轿车电喷发动机，用摆板式 空气流量计测量进气管的空气体积流量，当然要根据进气条件 换算成空气质量流量，精度稍差一些。 II、质量流量----LH- Jetronic电控汽油喷射系统（1981年波许）， 采用热线式空气流量计测量进气管的空气质量流量，热线容易 断，容易氧化，可靠性、耐久性差。后来发展的空气质量流量 计是热膜式，解决了这一问题，目前广泛使用
(2)间接测量方式(压力型)--如D- Jetronic电控汽油喷射系 统(1967年波许),以速度-密度方法检测进气流量,即通过压 力传感器测出进气管的压力,再根据发动机的转速间接地推算出 进气流量,从而确定每循环喷油量。因进气压力与吸入的空气流 量不是简单的线性关系,此方法检测精度不高,但成本低。 2、按喷油器的布置方式分 (1)多点电控汽油喷射系统(MPI)-在每缸进气口处装有一个 由电控单元(ECU)控制的电磁喷油器,顺序地进行分缸单独喷射 或分组喷射,ECU复杂,尤其是分缸单独喷射,成本高。目前中 高档轿车上广泛使用。 (2)单点电控汽油喷射系统(SPI)--在进气总管节气门的前方 装一个中央喷射装置,用1-2个电磁喷油器集中喷射。形成的混合 气由进气歧管分配到各个气缸。单点喷射也可称为中央喷射(CFI 和节气门体喷射(TBI)。由于成本低,目前广泛应用在经济型轿 车上
2、按喷油器的布置方式分 （1）多点电控汽油喷射系统（MPI）----在每缸进气口处装有一个 由电控单元（ECU）控制的电磁喷油器，顺序地进行分缸单独喷射 或分组喷射，ECU 复杂，尤其是分缸单独喷射，成本高。目前中 高档轿车上广泛使用。 （2）单点电控汽油喷射系统（SPI）----在进气总管节气门的前方 装一个中央喷射装置，用1-2个电磁喷油器集中喷射。形成的混合 气由进气歧管分配到各个气缸。单点喷射也可称为中央喷射（CFI） 和节气门体喷射（TBI）。由于成本低，目前广泛应用在经济型轿 车上。 （2）间接测量方式（压力型）----如D- Jetronic电控汽油喷射系 统（1967年波许），以速度-密度方法检测进气流量，即通过压 力传感器测出进气管的压力，再根据发动机的转速间接地推算出 进气流量，从而确定每循环喷油量。因进气压力与吸入的空气流 量不是简单的线性关系，此方法检测精度不高，但成本低
3、按电子控制过程分 (1)开环控制方式--测出发动机所在工作状态,按最佳发动 机性能、排放等要求所需的事先已实验确定好的数据(编写在 程序中)调整喷油量、点火提前角等。如果发动机在使用中由 于机械磨损发生了变化,或生产出的发动机由于制造精度的差 异而不同,则无法保证发动机的性能等指标最优 (2)闭环控制方式--电控单元(ECU)采用自学习系统,即 使用了能测出发动机被控制目标变化的传感器,如氧传感器, 可测出混合气成分的变化趋势(对最佳混合气成分而言,属于 偏浓或偏稀),因此可以不断修正喷油量,使其在发动机运转 的大部分时间内控制在=1±0.05左右,此时,三元催化转化 效率最佳(排放中有害成分最少),发动机燃油经济性也最佳
3、按电子控制过程分 （1）开环控制方式---测出发动机所在工作状态，按最佳发动 机性能、排放等要求所需的事先已实验确定好的数据（编写在 程序中）调整喷油量、点火提前角等。如果发动机在使用中由 于机械磨损发生了变化，或生产出的发动机由于制造精度的差 异而不同，则无法保证发动机的性能等指标最优。 （2）闭环控制方式----电控单元（ECU）采用自学习系统，即 使用了能测出发动机被控制目标变化的传感器，如氧传感器， 可测出混合气成分的变化趋势（对最佳混合气成分而言，属于 偏浓或偏稀），因此可以不断修正喷油量，使其在发动机运转 的大部分时间内控制在=±0.05左右，此时，三元催化转化 效率最佳（排放中有害成分最少），发动机燃油经济性也最佳
过渡工况的混合气浓度控制不考虑三元催化器的作用,即 开环控制。 另外,爆震传感器的采用也可以对点火提前角的电控闭环 化:没有爆震现象,则ECU使点火提前角提前一个角度增量 Δθ1可以继续,因为实际点火提前角如能提前,则燃油经济性 改善;出现爆震现象,则ECU使点火提前角推迟一个角度增 Δ量θ2,直至爆震现象消失。 由此可见,闭环控制方式就是负反馈方式,可使发动机始 终处于最佳状态,使生产产品质量稳定,而且,不需要代价昂 贵、时间很长的的发动机台架性能试验
过渡工况的混合气浓度控制不考虑三元催化器的作用，即 开环控制。 另外，爆震传感器的采用也可以对点火提前角的电控闭环 化：没有爆震现象，则ECU使点火提前角提前一个角度增量 1可以继续，因为实际点火提前角如能提前，则燃油经济性 改善；出现爆震现象，则ECU使点火提前角推迟一个角度增 量 2，直至爆震现象消失。 由此可见，闭环控制方式就是负反馈方式，可使发动机始 终处于最佳状态，使生产产品质量稳定，而且，不需要代价昂 贵、时间很长的的发动机台架性能试验。
、电子控制汽油喷射系统 (一) L-Jetronic系统: 特点 1)采用摆板式空气流量计,以空气流量为控制的基础。 2)以空气流量与发动机转速作为控制基本喷油量的因素。 3)还接受节气门位置、冷却水温、空气温度等传感器检测到的表 征发动机运行工况信号作为喷油量的校正,使发动机运转稳定。 2、组成:主要由燃油供给系统、空气供给系统和控制系统等三部 分组成。 (1)燃油供给系统:燃油从燃油箱经电动汽油泵以一定的压力流 经燃油滤清器,滤去杂质后,进入燃油分配管(又称燃油轨)。在 分配管的后端有一个压力调节器,它使喷油器内燃油压力与进气管 内气体压力之差保持恒定的0.25MPa,这样,喷油量只由喷油器通 电时间确定,过量的压力油将通过压力调节器流回油箱。调节后的 025MPa的压力油,通过分配管的支管分送到各喷油器,接受电控 单元的指令,燃油喷至进气门的上方,受气门等加热辅助汽化。当 进气门打开时,才将燃油蒸气与空气一起吸入气缸中
二、电子控制汽油喷射系统 （一） L-Jetronic系统： （1）燃油供给系统：燃油从燃油箱经电动汽油泵以一定的压力流 经燃油滤清器，滤去杂质后，进入燃油分配管（又称燃油轨）。在 分配管的后端有一个压力调节器，它使喷油器内燃油压力与进气管 内气体压力之差保持恒定的0.25MPa ，这样，喷油量只由喷油器通 电时间确定，过量的压力油将通过压力调节器流回油箱。调节后的 0.25MPa的压力油，通过分配管的支管分送到各喷油器，接受电控 单元的指令，燃油喷至进气门的上方，受气门等加热辅助汽化。当 进气门打开时，才将燃油蒸气与空气一起吸入气缸中。 1、 特点： 1）采用摆板式空气流量计，以空气流量为控制的基础。 2）以空气流量与发动机转速作为控制基本喷油量的因素。 3）还接受节气门位置、冷却水温、空气温度等传感器检测到的表 征发动机运行工况信号作为喷油量的校正，使发动机运转稳定。 2、组成：主要由燃油供给系统、空气供给系统和控制系统等三部 分组成
5 吸入 空气 图3-29燃油供给系统 (a)系统框图;(b)系统构成图(MPI) 1.燃油箱;2.燃油泵;3.燃油滤清器;4.回油管;5.压力调节器;6.各缸进气歧管;7·喷油器; 8.输油管;9.进气总管;10.冷起劲喷油器;1.脉动阻尼器
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油箱 燃油滤清器 油管 油泵 输油管(燃油分配管) 调压器 回油管 脉动阻尼器 冷起动喷油器 喷油器 (只用于某些车型) 以消除喷油时油压 (由定时开关控制或与ECU同时控制) 产生的微小波动 图3-30油泵置于油箱内,具有脉动阻尼器的燃油供给系统
（燃油分配管） 以消除喷油时油压 （由定时开关控制或与ECU同时控制） 产生的微小波动