第四章燃油供给系

第四章燃油供给系统第一节汽油喷射系统简介化油器和汽油喷射系统有一个共同设计目标：在任何工况下都尽可能向发动机提供最佳的空气燃油混合气。

汽油喷射系统在各稳定工况和不稳工况精确控制混合气浓度优于化油器，因此可获得更好的燃油经济性、动力性和排放性。

人们环境保护意识的增强使排放控制法规越来越严格，甚至为了环保宁可稍加大点燃油的同比消耗。

我国已在2001年9月1日起禁止销售化油器，燃油喷射发动机已经普及。

目前大多数汽车应用的混合气形成系统全部都是在燃烧室外形成混合气。

缸内形成混合气，即高压汽油象柴油机一样直接喷入燃烧室，由于喷油压力高，雾化更好，缸内直喷后的混合气在缸内的流动性好。

国内早期进口的部分三菱太空4G93发动机曾采用过直喷系统，除此之外，2005年之前市面上没有其它直喷系统。

2005年以后一汽大众生产的C6A6 Audi A6 L（99年—2005年为C5A6）、2007年B6 MAGOTAN迈腾3.2L V6 发动机开始采用FSI燃油直接喷射。

由于这种系统在降低燃油消耗上的优越性能，现在正变成不可忽视的发展趋势。

虽然不是稀燃直喷，但毕竟使燃油直接喷射成为一个现实的产品。

下表4—1为汽油喷射系统的分类。

表4—1汽油喷射系统的分类这种系统的显著特征是空气燃油混合气在燃烧室外，即在进气管中形成，与化油器差不多。

只不过化油器的出油压差小，燃油喷射压差相对大，形成混合气中汽油颗粒更细，燃烧更充分。

1．单点燃油喷射单点燃油喷射以称节流阀体喷射（TBI=throttle body injection）是电子控制喷射系统早期的一种。

电磁喷油器装在节气门上部，间歇地将燃油喷入进气管。

早期凯迪拉克V8系统属于这种类型(图4—1)。

国内早期出租车里上海奇瑞SQR7160为发动机CAC480M1.6L四缸单点喷射,功率为60KW,比同排量的捷达65KW功率要低。

单点燃油喷射电脑控制四、六缸用一只喷油器，八缸则用两只喷油器。

市面上轿车单点燃油喷射早已淘汰，只有部分中型客车和货车仍采用。

129图4—1 V8发动机节流阀体燃油喷射(TBI)单点燃油喷射实际上是模拟了化油器，这样化油器的缺点仍存在。

它有两种工作压力：在低压节气门体喷射系统，正常工作压力60～90kPa，最大燃油泵压力120～140kPa。

在高压节气门体喷射系统，正常工作压力170～240 kPa，最大燃油泵压力350～500kPa。

压力调节和多点燃油喷射方法相同，即为压力调节器控制，怠速时为低值,节气门全开时为高值,低值和高值差0.5bar(怠速和节气门全开时的进气管压差约为0.5bar)。

2．多点燃油喷射多点燃油喷射是每个缸都有一只喷油器，燃油直接喷到进气门前方的位置。

多点燃油喷射又分为连续喷射和间歇喷射(1)机械喷射系统：K—Jet（K机械、Jet喷射）系统是不需要外部电控驱动装置的连续喷射系统。

此系统喷油量由燃油分配器确定，系统没有电脑，更谈不上电脑控制喷油器的开启时间来调节喷油量。

(2)机械一电子燃油喷射：以K—Jet的机械喷射为基础扩展了数据监测功能，使得发动机的各特定工况燃油喷射量更精确，便构成了KE—Jet（E=electronic电子控制）系统。

此系统有电脑，喷油量由电脑控制燃油分配器打开油路大小确定，而不是由电脑控制喷油器的开启时间来调节喷油量，即喷油器与机械喷射系统一样。

图4—2为机械喷射系统的喷油器与电控喷射系统的喷油器。

(3)多点燃油喷射(MPI=multiple point injection)系统，以电脑控制喷油器开启间为特征，实际燃油喷射量由喷油器的开启持续时间确定。

多点燃油喷射又分为同时喷射、分组喷射、顺序喷射。

130图4—2机械喷射系统的喷油器与电子喷射系统的喷油器多点燃油喷射系统怠速时为250kPa，节气门全开时正常工作压力为300～310kPa，最大燃油泵压力480～620kPa二、缸外汽油喷射发动机的优点1．启动性能好冬季起动时不用烤车或拉阻风门，可以很容易打着车。

2．消除化油器中的节流效应去掉化油器中喉管的节流，可以提高供气效率，这对全负荷运行特别有意义。

因此化油器式发动机与喷射式发动机相比在这一点上还存在一定的差距。

由于消除了化油器结冰的危险和由此而取消了化油器和进气管的加热，因而可提高供气效率。

3．进气管内燃料沉积减少化油器在节气门体处供油，部分油会在整个进气歧管内大量沉积。

缸外喷射（除单点喷）在进气门处喷油，所以进气管壁面的燃料的沉积减少。

4.进气管造型不受制约不需考虑燃料及混合气的输送而自由地进行进气管造型设计，可利用空气波动效应以提高供气效率，在全负荷时相应地提高了功率。

5．减弱了对加速力的敏感性化油器浮子室油面易受加速力的影响。

通常化油器在汽车加速时由于惯性效应提供了相对更多或更少的燃料。

6．各缸混合气分配均匀多缸发动机通过向各气缸喷油，消除了化油器供油造成各缸燃料的不均匀性。

7．精确控制各工况混合气浓度和混合气量化油器发动机只有在喉管处出现相应的真空，才供给相应燃料。

实际上只与节气门开度和发动机转速建立简单关系，不能兼顾发动机的其它相关因素。

8．滑行工况汽油切断持续下坡时关闭节气门或高速后滑行时，化油器发动机会把沉积在进气门前的汽油吸入气缸形式浓混合气，造成大量未燃HC出现。

外喷射发动机在此工况完全切断或部分切断燃料供给，除了降低油耗外，还可避免上述的未燃HC出现。

1319．降低发动机高度下吸式化油器这种结构导致化油器要高出发动机进气歧管，使发动机高度增加。

喷射式发动机允许相对自由的进气管造型，这样可以降低发动机的高度。

知识点滴：我国在2001年9月1日起禁止销售化油器车，试想现存运行的化油器车不久将在市面上全部消失。

第二节喷油正时的控制喷油正时控制就是喷油器什么时刻开始喷油的控制。

对于多点喷射发动机，按照喷油时刻可分为同步喷射与非同步喷射两类。

同步喷射与发动机旋转同步，是在固定的曲轴转角位置进行喷射。

非同步喷射与曲轴旋转角度无关，如司机猛踩下油门急加速时直接喷到进气门之前的临时性喷射。

在同步喷射发动机中，又分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种基本类型。

它们对喷油正时的要求各不相同。

我们在这里主要对同步喷射的各种情况作一介绍。

1．同时喷射早期生产的燃油喷射发动机多是同时喷射（如图4—3）。

其喷油器的控制电路和控制程序都较简单。

图4—3同时喷射控制电路如图4—4所示。

所有的喷油器并联连接，微机根据曲轴位置传感器送入的基准信号，发出喷油器控制信号，控制功率三极管的导通和截止，从而控制各喷油器电磁线圈电路同时导通和切断，使各缸喷油器同时喷油。

通常曲轴每转一转，各缸喷油器同时喷射一次。

由于在发动机的一个工作循环中喷射两次，因此有的称这种喷射方式为同时双次喷射。

两次喷射的燃油，在进气门打开时一起进入气缸。

132图4—4同时喷射电路控制图4—5为同时喷射正时图。

由于这种喷射方式是所有各缸喷油器同时喷射，所以喷油正时与发动机进气、压缩、作功、排气的工作循环没有什么关系。

其缺点是由于各缸对应的喷射时间不可能最佳，有可能造成各缸的混合气形成不一样。

国内早期从德国进口的三档液控自动变速器的捷达发动机为同时喷射，点火为霍尔电子点火，不受电脑控制，电脑只根据翼板式空气流量计控制喷油量。

这种喷射方式，不需要气缸判别信号，而且喷射驱动回路通用性好，其电路结构与软件都较简单，不过在现在电子控制要求越来越精确的今天这种喷射方式已经淘汰。

图4—5同时喷射正时图2．分组喷射分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2～4组。

四缸发动机一般把喷油器分成两组，微机分组控制喷油器，两组喷油器轮流交替喷射。

分组喷射图4—6。

133图4—6分组喷射分组喷射的控制电路如图4—7所示。

每一工作循环中，各喷油器均喷射一次或两次。

一般多是发动机每转一转，只有一组喷射。

图4—8为分组喷射的正时图。

图4—7分组喷射电路控制（通常1、3缸编一组，2、4缸编一组）图4—8分组喷射正时图3．顺序喷射顺序喷射也叫独立喷射。

曲轴每转两转，各缸喷油器都轮流喷射一次，且像点火系一样，按照特定的顺序依次进行喷射。

顺序喷射如图4—9。

134图4—9顺序喷射顺序喷射的控制电路如图4—10所示。

各缸喷油器分别由微机进行控制。

驱动回路数与气缸数目相等。

图4—10顺序喷射电路控制顺序喷射方式由于要知道向哪一缸喷油，因此采用顺序喷射控制时，应具有正时和缸序两个功能。

微机工作时，通过凸轮轴位置传感器输入的信号，可以确定向排气上止点运行的是哪一缸，可以知道活塞距离上止点前的位置，再通过曲轴转速信号相配合，这样就分清了该缸是压缩行程还是排气行程。

此时微机输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸即开始喷射。

图4—11为顺序喷射的正时图。

图4—11顺序喷射正时图135由于顺序喷射可以设立在最佳时间喷油，对混合气的形成十分有利，它对提高燃油经济性和降低有害物的排放等都有一定好处。

但是顺序喷射方式的控制系统的电路结构及软件都较复杂，然而这对日益发展的先进电子技术来讲，也是相当容易得到解决的。

※有一些车根据发动机处于不同转速和温度状态选用顺序喷射和分组喷射。

如图在丰田5A—FE和8A—FE发动机上电脑根据不同的转速和温度状态选用顺序喷射和分组喷射。

在分组喷射时，两个喷油器同时喷射。

图4—12电脑分别采用分组喷射和顺序喷射的时机三、缸内混合气形成系统直接喷射(DI=direct injection)系统利用电磁阀控制喷油器将燃油直接喷入燃烧室，在气缸内形成混合气。

图4—13燃油直接喷射(DI)每缸有一只喷油器(图4—13)，从喷油器喷出的燃油完全雾化是有效燃烧的关键所在。

DI系统吸入的只是空气，常规的喷射系统吸入的是空气和燃油的混合气。

这正是这种系统136的最大优点，它排除了在进气管通道上燃油凝结的可能性。

缸外混合气形成系统通常提供给整个燃烧室均匀的接近理论空燃比的混合气。

在缸内发动机形成的混合气有两种不同的燃烧方式。

(1)分层燃烧：即只对火花塞附近的将被点燃的混合气进行调节。

在火花塞周边较远的燃烧室其余的空间内，可以认为只有新鲜空气和残余的气体，没有燃油。

这种方式可对怠速和部分负荷工况提供整体上特别稀的混合气，从而大大地减少了燃油消耗。

(2)均质燃烧：给整个燃烧室提供均匀的空气一燃油混合气，与缸外混合气形成的状况相似。

燃烧室中所有的新鲜空气都参与燃烧。

这种工作模式亦适合WOT(节气门全开)工况。

大众汽车2005年以后在中国应用闭环控制缸内直接喷射汽油机。

现在的直喷发动机仍处于均质燃烧（进气行程喷油，压缩行程不喷油）,分层燃烧技术实现困难。

所以缸外顺序喷射正时控制方式也适用于缸内喷射。

知识点滴：缸内喷射系统高压(20.0—120.0bar)，缸内喷射系统压力值不同工况是不同的,由高压泵上的流量控制阀控制实现。