【正文】 第六章 汽車發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)學習目標，能正確描述電控汽油噴射系統(tǒng)中空氣供給、燃油供給、電子控制三個子系統(tǒng)的組成、主要部件結構和工作原理；2．能簡單敘述電控汽油噴射系統(tǒng)常用檢測診斷儀的使用性能、使用方法；3．能正確描述電控汽油噴射系統(tǒng)主要部件和3個子系統(tǒng)的檢修方法；4. 能正確描述電控汽油噴射系統(tǒng)常見故障排除方法。第一節(jié) 汽油噴射系統(tǒng)概述目前所說的車用電控發(fā)動機實際上是電控內燃機，指電控汽油發(fā)動機和電控柴油發(fā)動機。電控汽油發(fā)動機的方案相對成熟，應用也比較廣泛。近年來，電控柴油機的研究成果斐然。最早是在直列式柱塞泵上附加控制齒條或拉桿的位置電控裝置；后來在分配泵上加上電控系統(tǒng)進行控制。高壓噴射技術的發(fā)展，又開發(fā)出泵—噴嘴、共軌式等電控柴油噴射系統(tǒng)，特別是電控共軌式柴油噴射系統(tǒng)，能達到歐洲EEC—Ⅳ的排放標準，其應用前景樂觀。本章介紹電控汽油發(fā)動機的有關知識，電控柴油發(fā)動機部分見本書第五章。一、發(fā)動機汽油噴射的發(fā)展過程二次大戰(zhàn)后，汽油噴射技術才逐漸應用汽車發(fā)動機。1952年，德國DAIMEI—BENZ 300L型賽車裝用了博世公司（Bosch）生產(chǎn)的第一臺機械式汽油噴射裝置，它采用氣動式混合氣調節(jié)器控制空燃比，向氣缸內直接噴射。1958年，德國Mercedes—Bens 220S型轎車裝備了博世公司和Kugerfischer公司共同研制和生產(chǎn)的帶油量分配器的進氣管汽油噴射裝置。二十世紀60年代以前，車用汽油噴射裝置大多數(shù)采用機械式柱塞噴射泵，其結構和工作原理與柴油機噴油泵十分相似，控制功能也是借助于機械裝置實現(xiàn)的，結構復雜，價格昂貴，因此發(fā)展緩慢，技術上無重大圖破，應用范圍也僅僅局限于賽車和為數(shù)不多的追求高速和大功率的豪華型轎車上。在車用汽油發(fā)動機領域內化油器仍占有絕對優(yōu)勢。1967年，博世公司研制成功K—JETRONIC機械式汽油噴射系統(tǒng)，經(jīng)汽油分配器輸往各缸進氣管上的機械式噴油器,向進氣口連續(xù)噴射，用擋流板式空氣流量計操縱油量分配中的計量槽來控制空燃比。后來，經(jīng)改進發(fā)展成為機電結合式的KE—Jetronic汽油噴射系統(tǒng)（在K—Jetronic系統(tǒng)的油量分配器上增設一只電液式壓差調節(jié)器）。1976年, 博世公司開始批量生產(chǎn)用進氣管絕對壓力控制空燃比的D—Jetronic模擬式電子控制汽油噴射系統(tǒng)。1973年經(jīng)改進發(fā)展成為L—Jetronic電控汽油噴射系統(tǒng)，用葉片式空氣流量計直接測進氣空氣體積流量來控制空燃比，比用進氣管絕對壓力間接控制的方式精度高，穩(wěn)定性好。1981年，L—Jetronic系統(tǒng)又進一步改進發(fā)展成為LH—Jetronic系統(tǒng) ，用新穎的熱線式空氣流量計代替機械式空氣流量計，可直接測出進氣空氣的質量流量，無需附加專門裝置來補償大氣壓力和溫度變化的影響，并且進氣阻力小，加速響應快。1979年，博世公司開始生產(chǎn)集電子點火和電控汽油噴射于一體的MOTRONIC數(shù)字式發(fā)動機集中控制系統(tǒng)。與此同時，美國和日本各大汽車公司也竟相研制成功與各自車型配套的數(shù)字式發(fā)動機集中控制系統(tǒng)，例如：美國通用汽車公司（General Motors Corporation，簡稱GM）DEFI系統(tǒng)、福特汽車公司（FORD ）EEC—Ⅲ系統(tǒng)，以及日本日產(chǎn)汽車公司ECCS系統(tǒng)、豐田汽車公司TCCS系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)能夠對空燃比、點火時刻、怠速轉速和廢氣再循環(huán)等多方面進行綜合控制，控制精度愈來愈高，控制功能也日趨完善。價格低廉的單點電控汽油噴射系統(tǒng)一度在普通車上廣泛被采用。1980年美國通用公司首先研制成功一種結構簡單，節(jié)流閥體噴射系統(tǒng)（TBI）?！狫etronic低壓中央噴射系統(tǒng)。中央噴射（單點噴射）系統(tǒng)在進氣管原先安裝化油器的部位僅用一只電磁噴油器集中噴射，能迅速地輸送汽油通過節(jié)流閥，在節(jié)流閥上方?jīng)]有或極少發(fā)生汽油附著管壁的現(xiàn)象，因而消除了由此引起的混合氣燃燒的延遲，縮短了供油和空燃比信息反饋之間的時間間隔，提高了控制精度，排放效果得以改善。同時，采用節(jié)氣門轉角和發(fā)動機轉速來控制空燃比的所謂A/R控制方式，省去了空氣流量計，結構和控制方式均較簡單，兼顧了發(fā)動機性能和成本，對發(fā)動機結構的影響又較小。因此，隨著廢氣排放法規(guī)日益嚴格，這種單點噴射系統(tǒng)在排量小于2升的普通轎車上得到了迅速的推廣應用。二、汽油發(fā)動機電控系統(tǒng)的基本組成及功用汽油發(fā)動機電控系統(tǒng)主要由空氣供給系統(tǒng)、汽油供給系統(tǒng)和ECU組成。1．空氣供給系統(tǒng)空氣供給系統(tǒng)為發(fā)動機可燃混合氣的形成提供必需的空氣。空氣經(jīng)空氣過濾器、空氣流量計（D系統(tǒng)無此裝置）、節(jié)氣門、進氣總管、進氣歧管進入各缸。一般行駛時，空氣的流量由通道中的節(jié)氣門來控制（節(jié)氣門由油門踏板操作）。踩下油門踏板時，節(jié)氣門打開，進入的空氣量多。怠速時，節(jié)氣門關閉，空氣由旁通道通過。怠速轉速的控制是由怠速調整螺釘和怠速空氣調整器調整流經(jīng)旁通道的空氣量來實現(xiàn)的。怠速空氣調整器一般由ECU控制。在氣溫低發(fā)動機暖機時，怠速空氣調整器的通路打開，以供給暖機時必須的空氣量給進氣歧管，此時，發(fā)動機轉速較正常怠速高，稱為快怠速。隨著發(fā)動機冷卻液溫度升高，怠速空氣調整器使旁通道開度逐漸減小，旁通空氣量亦逐漸減小，發(fā)動機轉速逐漸降低至正常怠速。2．汽油供給系統(tǒng)汽油供給系統(tǒng)由汽油泵、汽油過濾器、汽油壓力脈動減振器、噴油器、汽油壓力調節(jié)器及供油總管等組成。汽油由汽油泵從油箱中泵出，經(jīng)過汽油過濾器，除去雜質及水分后，再送至汽油脈動減振器，以減少其脈動。這樣具有一定壓力的汽油流至供油總管，再經(jīng)各供油歧管送至各缸噴油器。噴油器根據(jù)ECU的噴油指令，開啟噴油閥，將適量的汽油噴于進氣門前，待進氣行程時，再將可燃混合氣吸入氣缸中。裝在供油總管上的汽油壓力調節(jié)器是用以調節(jié)系統(tǒng)油壓的，目的在于保持噴油器內與進氣歧管內的壓力差為250kPa。此外，有些車輛在進氣歧管上安裝了一個冷起動噴油器，用于改善發(fā)動機低溫起動性能，冷起動噴油器的噴油時間由熱限時開關或者ECU控制。3．電控系統(tǒng)　 電子控制系統(tǒng)如圖61所示?！　　　　　　　　　　　　D61 電子控制系統(tǒng)電子控制系統(tǒng)的功用是根據(jù)各種傳感器的信號，由計算機進行綜合分析和外理，通過執(zhí)行裝置控制噴油量等，使發(fā)動機具有最佳性能。ECU根據(jù)空氣流量計或進氣歧管壓力傳感器和轉速傳感器的信號確定空氣流量，再根據(jù)空燃比要求及進氣量信號就可以確定每一個循環(huán)的基本供油量。然后根據(jù)各種傳感器的信號進行點火提前角、冷卻液溫度、節(jié)氣門開度、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。通過控制車輛每一時刻的行駛情況，ECU將汽油噴射、發(fā)動機怠速、汽油泵控制在最佳狀態(tài)，降低汽油消耗，減少尾氣排放污染，同時又保障足夠的動力性，這樣就能大大提高發(fā)動機性能?？刂瓢l(fā)動機的基本方法是事先將各種工況下的最佳控制數(shù)值輸入到控制模塊ECU中。它通過傳感器檢測發(fā)動機狀態(tài)，并根據(jù)傳感器發(fā)回的信號從事先存儲在控制模塊中的數(shù)據(jù)里選擇最優(yōu)化值。它也會向執(zhí)行器發(fā)出信號來控制其工作。三、電控汽油噴射系統(tǒng)分類汽油噴射技術從六、七十年代以來，得到長足的發(fā)展和廣泛的應用。歐、美、日的一些著名汽車公司都相繼開發(fā)研制并實際應用了許多類型不同、檔次各異的汽油噴射系統(tǒng)，即使是同一類型的汽油噴射系統(tǒng)，應用于不同汽車公司生產(chǎn)的汽車上又有不同的名稱。因此，對于使用和維修人員來說，總覺得其品種繁多，有應接不暇的感覺。為此，我們不妨將現(xiàn)代汽油噴射系統(tǒng)按一定的方式分類歸納，以便有一個較全面的了解和認識。汽油噴射系統(tǒng)的分類方法有多種，下面介紹幾種常用的分類方法。1．按有無反饋分類1）開環(huán)控制該控制是指在發(fā)動機運行中，ECU檢測發(fā)動機的各輸入信號，并查出發(fā)動機ECU中固有的相應的控制參數(shù)，輸出控制信號。它不檢測控制結果，對控制結果的好壞不作分析和處理。2）閉環(huán)控制該控制是指ECU控制的結果反饋給ECU，ECU再根據(jù)發(fā)動機實際運行狀況決定控制量的增減。反饋控制的采用是為了有效地控制排放、降低污染、提高效率。例如：用氧傳感器來檢測排放廢氣中的氧濃度，ECU根據(jù)它的反饋信號就可以判斷出混合氣燃燒的完全程度，并及時調整供油量，達到最佳空燃比。2．按噴油器安裝部位分類電子控制汽油噴射系統(tǒng)可分為單點汽油噴射系統(tǒng)和多點汽油噴射系統(tǒng)。單點汽油噴射系統(tǒng)是指在節(jié)氣閥體上安裝一只或兩只噴油器，向進氣歧管中噴油形成汽油混合氣，進氣行程時，汽油混合氣被吸入氣缸內。這種噴射系統(tǒng)因噴油器位于節(jié)流閥上集中噴射，故又稱節(jié)流閥噴射系統(tǒng)或集中噴射系統(tǒng)。如GM公司EFI系統(tǒng)、FORD公司CFI系統(tǒng)和Bosch公司MONO—Jetronic系統(tǒng)等。多點汽油噴射系統(tǒng)是指在每一個氣缸的進氣門前均安裝一只噴油器，噴油器適時噴油。空氣和汽油在進氣門附近形成混合氣，這種噴射系統(tǒng)能較好地保證各缸混合氣的均勻。如Bosch公司L—Jetronic系統(tǒng)、GM公司EFI系統(tǒng)和日產(chǎn)公司EGI系統(tǒng)、ECCS系統(tǒng)等。3．按汽油的噴射方式分類1）缸內噴射該噴射方式是將汽油直接噴射到氣缸內。因噴油器直接安裝在發(fā)動機缸蓋上，其本身必須能夠承受燃氣產(chǎn)生的高溫、高壓且受到發(fā)動機結構制約，目前這種型式的應用尚較少。2）進氣管噴射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：一種是在進氣管的集合部有1~2個噴油器的單點節(jié)氣門體噴射方式；另一種是在各氣缸的進氣歧管上各安裝有一個噴油器的多點噴射方式。對于節(jié)氣門體噴射，由于采用的噴油器少，易于實現(xiàn)計算機控制，成本比多點噴射方式低，但存在各缸燃料分配不均和供油滯后等缺點。與缸內噴射比較，噴油器不受缸內高溫、高壓的直接影響，噴油器的設計和發(fā)動機結構的改動都簡單些。 4．按進氣量的檢測方式分類1）直接式檢測方式該方式是由空氣流量計直接測量進入歧管的空氣量，這種方式也稱為質量控制型，K型和L型汽油噴射系統(tǒng)均屬于這種類型。2）間接式檢測方式該方式不是直接檢測空氣量，而是根據(jù)發(fā)動機轉速及其它參數(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)進氣管壓力和發(fā)動機轉速，推算出吸入的空氣量，并計算適量的燃料量的速度密度，這種方式也稱為速度密度控制型，例如D型汽油噴射系統(tǒng)。這種控制方式因受進氣管內空氣壓力波動的影響。進氣量的測量精度不高，但是其進氣阻力小，充氣效率高。另一種是根據(jù)測量節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉速，推算吸入的空氣量，并計算燃料量的節(jié)流速度，這種方式也稱為節(jié)流速度控制型。這種方式由于空氣量與節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉速之間的換算關系很復雜，不易測量吸入的空氣量，所以現(xiàn)在已不采用，只有某些賽車中才能見到。5．按噴射時序分類汽油噴射系統(tǒng)按噴射時序可分為同時噴射、順序噴射和分組噴射。如圖64所示，同時噴射是指發(fā)動機在運轉期間，各缸噴油器同時開啟且同時關閉，由于ECU的同一個噴油指令控制所有的噴油器同時工作。順序噴射是指噴油器按發(fā)動機各缸進氣行程的順序輪流噴射，ECUE根據(jù)曲軸位置傳感器提供的信號，辨識各缸的進氣行程，適時發(fā)出各缸的噴油脈沖信號（噴射正時信號）以實現(xiàn)順序噴射的功能。分組噴射是將噴油器分成兩組交替噴射，CU發(fā)出兩路噴油指令，每路指令控制一組噴油器。6．按結構分類按噴射系統(tǒng)的結構可分為機械控制式和電子控制式兩種。這種分類方法運用較廣。機械式汽油噴射系統(tǒng)早在五六十年代就運用于汽車上，其空氣計量器與汽油分配器組合在一起（圖63），空氣計量器檢測空氣流量的大小后，靠連接桿傳動操縱汽油分配器的柱塞動作，以汽油計量槽開度的大小控制噴油量，以達到控制混合氣空燃比的目的。如Bosch公司的K—Jetronic系統(tǒng)即屬此類。機電結合式汽油噴射系統(tǒng)是在機械式汽油噴射系統(tǒng)的基礎上加以改進的產(chǎn)品，它與機械式汽油噴射系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：在汽油分配器上安裝了一個由ECU控制的電液式壓差調節(jié)器（圖64），ECU根據(jù)冷卻液溫度、節(jié)氣門位置等傳感器的輸入信號控制電液式壓差調節(jié)器動作，通過改變汽油分配器汽油計量槽進出口油壓差，以調節(jié)汽油供給量，達到對不同工況混合氣空燃比修正的目的。如Bosch公司的KE—Jetronic系統(tǒng)即屬此類。電控式汽油噴射系統(tǒng)在二十世紀六、七十年代大多只控制汽油噴射，二十世紀八十年代開始與點火控制一起構成發(fā)動機電子集中控制系統(tǒng)。它根據(jù)各種傳感器送至ECU的發(fā)動機運行狀況的信號，由ECU運算后，發(fā)出控制噴油量和點火時刻等多種指令，實現(xiàn)了多種機能的控制。如Bosch公司Motronic系統(tǒng)（圖65）即為發(fā)動機電子集中控制系統(tǒng)，其汽油噴射系統(tǒng)為電控式。7．按空氣量的檢測方式分類電控汽油噴射系統(tǒng)按空氣量的檢測方式可分為歧管壓力計量式、葉片式、卡門旋渦式、熱線式和熱膜式等。歧管壓力計量式的電控汽油噴射系統(tǒng)是將歧管絕對壓力和轉速信號輸送到ECU，由ECU根據(jù)該信號計算出充氣量，再產(chǎn)生與之相對應的噴油脈沖，控制電磁器噴射適量的汽油。Bosch公司D—Jetronic系統(tǒng)即為歧管壓力計量式電控汽油噴射系統(tǒng)。采用葉片式空氣流量計和卡門旋渦式空氣流量計的電控汽油噴射系統(tǒng)，其空氣流量的計量方式均屬體積流量型，即通過計量氣缸充氣的體積量，以控制混合氣空燃比在最佳值。Bosch公司將這種類型的電控汽油噴射系統(tǒng)稱為L—Jetronic系統(tǒng)(圖66)，而Bosch公司與日本幾家主要汽車公司協(xié)作生產(chǎn)的電控汽油噴射系統(tǒng)，又有各自不同的名稱。如日產(chǎn)的EGI系統(tǒng)，豐田的EFI系統(tǒng)和五十鈴的ECGI系統(tǒng)均為Bosch公司L—Jetronic系統(tǒng)的派生。由于電控汽油噴射系統(tǒng)采用體積流量型的空氣計量方式時，需要考慮大氣壓力的修正問題，且葉片式空氣流量計體積大，不便于安裝，以及加速響應慢等缺點。致使以質量流量型的空氣流量計量方法，即熱線式和熱膜式空氣流量計很快誕生。采用這種方法計量空氣的電控汽油噴射系統(tǒng)，是直接測量進入氣缸內空氣的質量，將該空氣的質量換成是信號，輸送給ECU，由ECU根據(jù)空氣的質量計算出與之相適應的噴油量，以控制混合氣的空燃比在最佳值。如Bosch公司的LH—Jetronic系統(tǒng)為熱線式電控汽油噴射系統(tǒng)，GM公司的SFI系統(tǒng)為熱膜式電控汽油噴射系統(tǒng)。四、電控汽油噴射發(fā)動機的優(yōu)點在發(fā)動機上使用化油器，帶給汽油供給裝置的最困難的問題是，如何把相同空燃比的混合氣均勻地送到每一氣缸里，因混合氣必須經(jīng)過不同長度及寬度的進氣歧管?？諝馔ㄟ^不同形狀的通道及轉角時很容易，而汽油顆粒由于其慣性的作用，要經(jīng)過