3.1 电控燃油喷射系统概述
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1.燃油喷射有哪些功能？
2.间接喷射和直接喷射各自的特点是什么？
现代点燃式发动机都使用电子燃油喷射系统（EFI），其喷油器靠电磁线圈操作。EFI系统是间接加压喷射系统。
燃油喷射的作用是将雾化的燃油喷入进气系统中。在喷油过程中，混合气的量及其空燃比必须与工况相适应。
在燃油喷射系统中，借助于喷油器以及燃油泵所产生的燃油压力，将燃油以雾状喷入空气中。这样，燃油颗粒表面积增加，汽化速度更快，空气和燃油混合更充分，燃烧更完全，排气更洁净。
在间接、缸外喷射系统中，通过喷油器的布置，能将燃油喷射到进气歧管内或节气门体内。在直接、缸内喷射系统中，也是通过喷油器的布置，能将燃油喷射到燃烧室内。
在新型发动机上，通过对燃油喷射系统实现电子控制，用质调节方式实现空燃比控制，或用量调节方式实现混合气数量控制，目的是与发动机工况匹配，实现下列目标：
1）提高发动机转矩。
2）提高发动机功率。
3）改善发动机性能曲线。
4）降低燃油消耗。
5）降低废气排放。
本书主要介绍电控燃油喷射式发动机。电控燃油喷射系统的分类如下：
1.按喷射方式分类
（1）连续喷射
它是在发动机运行过程中连续不断地喷油，如德国博世的K型和KE型燃油喷射发动机。连续喷射不能用于直接喷射发动机。
（2）间歇喷射
发动机在一个工作循环内只在一定的曲轴转角范围内喷油。间歇喷射既可用于多点喷射，又可用于单点喷射；既可用于喷入气缸，又可用于喷在进气门前或喷在节气门上。目前生产的燃油喷射装置几乎都采用间歇喷射。
间歇喷射按各气缸喷射相位分为：
● 同时喷射 各气缸喷油器同时喷射，此时各气缸喷油相位相同，显然不能用于直接喷射，见图3-1。
● 分组喷射 各气缸喷油器分成若干组，同组喷油器同时喷油。组与组之间以均匀的曲轴转角间隔喷油，见图3-1。
图3-1 喷油器按喷射相位不同的分类
● 顺序喷射 各气缸喷油器都在各自固定的曲轴相位喷油（图3-1），效果最佳，目前盛行。
● 特定气缸喷射 这种喷射也是一种顺序喷射。ECU能给每一个单个气缸分配特殊的喷油量。
2.按喷射位置分类
（1）缸内喷射
见图3-2，该喷射方式是将喷油器安装在气缸盖上直接向气缸内喷油，这种燃油喷射又称为直接喷射（简称DI）。汽油直接喷射和柴油直接喷射有根本区别，这种区别主要表现在：喷油时刻不同。汽油发动机直接喷射发生在压缩行程开始前或刚开始时，而柴油发动机直接喷射发生在压缩行程将要结束时。
直接喷射的燃油喷射系统也属于多点喷射系统，燃油压力最高可达12MPa，空气和燃油在缸内行程均质或非均质混合气。
直接喷射消除了像壁面油膜和燃油分配不均这样的不利影响，但对电子控制提出了极高的要求。
（2）进气管喷射
见图3-3，该喷射方式是目前普遍采用的喷射方式。根据喷油器和安装位置的不同又可分为两种：
图3-2 缸内喷射（直接喷射）
图3-3 进气管喷射
单点喷射（SPI）方式是几个气缸共用一个喷油器生成混合气，因喷油器在节气门体上喷油，所以又得名节气门体喷射（TBI），也称为中央燃油喷射（CFI），见图3-4b。单点喷射系统由于在气流的前段（节气门段）将燃油喷入气流，因此属于前段喷射。
多点喷射（MPI）方式是在每个气缸进气口处装有一个喷油器（图3-5），由电控单元（ECU）控制进行分气缸单独喷射（也称为顺序燃油喷射SFI）或分组喷射，汽油直接喷射到各气缸的进气门前方，再与空气一起进入气缸形成混合气。多点喷射又称为多单独燃油喷射（IFI）。由于多点喷射系统是直接向进气门前方喷射，因此，多点喷射属于在气流的后段将燃油喷入气流，属于后段喷射。多点喷射是目前最普遍的喷射系统。
图3-4 多点喷射和单点喷射示意图
a）多点喷射 b）单点喷射
1—汽油 2—空气 3—节气门 4—进气管 5—喷油器 6—燃油总管
图3-5 多点喷射系统喷油器安装位置
3.按对空气量的计量方式分类
按空气量的检测方式来分，电控燃油喷射系统可以分为直接式检测方式、间接式检测方式两大类。前面已经阐述。
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分为开环控制系统和闭环控制系统。
（1）开环控制系统（无氧传感器）
它是将通过试验确定的发动机各工况的最佳供油参数，预先存入电脑。在发动机工作时，电脑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。通过对喷油器喷射时间的控制，来控制混合气的浓度，使发动机优化运行。
开环控制系统按预先设定在电脑中的控制规律工作，只受发动机运行工况参数变化的控制，简单易行。但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。喷油器及发动机的产品性能存在差异，或由于磨损等引起性能参数变化时，就不能使混合气准确地保持在预定的浓度（空燃比）上。因此，开环控制系统对发动机及控制系统各组成部分的精度要求高，抗干扰能力差，当使用工况超出预定范围时，不能实现最佳控制。
（2）闭环控制系统（有氧传感器）
在该系统中，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，判断实际进入气缸的混合气空燃比，再通过电脑与设定的目标空燃比值进行比较，并根据误差修正喷油器喷油量，使空燃比保持在设定的目标值附近。
总之，开环控制ECU并不能获取执行器执行指令后的实际效果，而闭环控制时ECU通过氧传感器监测指令执行后的某一特定参数的变化，并将该参数的实测值与设定值对比，在两者不一致时调整指令使之达到一致。闭环控制系统可达到较高的空燃比控制精度，并可消除因产品差异和磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，抗干扰能力强。但是，为了使排气净化达到最佳效果，只能运行在理论空燃比14.7:1附近。对起动、暖机、加速、怠速、满负荷等特殊工况，仍需采用开环控制，使喷油器按预先设定的加浓混合气配比工作，以满足发动机特殊工况的工作要求。所以，目前普遍采用开环和闭环相结合的控制方案。