一文了解汽油机电控喷油技术

发动机分为汽油机和柴油机两种，而这两种发动机的燃油供给系统有很大是区别，所以必须分开讲解，汽油发动机基本都采用了电控燃油喷射或缸内直喷技术，本文主要讲解汽油机的电控喷油技术。

汽车燃油喷射系统

1、汽油喷射的基本概念

汽油机所用的燃料是汽油，在进入气缸之前，汽油和空气已形成可燃混合气。可燃混合气进入气缸内被压缩，在接近压缩终了时点火燃烧而膨胀作功。汽油机进入气缸的是可燃混合气，压缩的也是可燃混合气，燃烧作功后将废气排出。

电控燃油喷射系统原理图

汽油供给系的任务是根据发动机的不同情况的要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入气缸，最后还要把燃烧后的废气排出气缸。汽油机的燃油供给系统分为化油器式和电控燃油喷射式两种形式，化油器式现在已经淘汰，部分摩托车和农业机械上还有使用，汽车上已经全部使用电控燃油喷射式。

四冲程汽油发动机工作原理

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气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。

汽油喷射优点:

①提高了发动机的充气效率；
②可采用较高的压缩比；
③可使发动机燃用稀薄的可燃混合气；
④冷起动性和加速性能较好；
⑤使发动机在任何工况下都处于最佳工作状态；
⑥使各缸可燃混合气分配更加均匀；⑦可节省燃油并减少废气中的有害成分

2、汽油机电控系统的组成

汽油发动机电子控制系统（EEC或EECS，Engine Electronic Control System）又称为发动机管理系统(EMS，Engine Management System)，其主要功能是提高汽车的动力性、经济性和排放性能。电子控制系统通常简称为电控系统，其功能、控制参数和控制精度不同，采用控制部件（传感器、电控单元和执行器）的类型或数量也不相同。通过对各种控制部件进行不同的组合，便可组成若干个子控制系统。

汽油机电控系统

（1）汽油机电控系统的传感器

发动机电控系统采用的传感器有空气流量传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、怠速节气门位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、氧传感器、爆燃传感器和车速传感器等。

发动机电控系统

热膜式空气流量传感器(AFS , Air Flow Sensor）：安装在发动机空气滤清器与节气门之间的进气道上，直接检测吸入发动机气缸的进气量，以便计算确定喷油量的大小。

磁感应式曲轴位置传感器(CPS , Crankshaft Position Sensor)：安装在发动机缸体侧面，直接检测发动机曲轴的转速和转角，以便控制喷油提前角和点火提前角的大小。

霍尔式凸轮轴位置传感器(CPS , Camshaft Position Sensor)：安装在发动机凸轮轴的前端，确定开始喷油和开始点火时刻。

节气门位置传感器（TPS , Throttle Position Sensor）：安装在发动机进气道上节气门轴的一端，检测节气门开度（发动机负荷）的大小。

热敏电阻式冷却液温度传感器(CTS , Coolant Temperature Sensor）：安装在发动机缸体上，检测发动机水套内的冷却液温度，用于修正喷油量和点火提前时间。

热敏电阻式进气温度传感器(IATS , Intake Air Temperature Sensor）：安装在发动机进气歧管上，直接检测吸入发动机气缸空气的温度，用于修正喷油量。

氧化钛式氧传感器（O2或 EGO , Exhaust Gas Oxygen Sensor)：安装在距离排气歧管不超过1m的发动机排气管上，检测排气管排出废气中氧离子的含量反映可燃混合气空燃比的大小，修正喷油量并实现空燃比闭环控制。

压电式发动机爆燃传感器(EDS , Engine Detonation Sensor)：检测各气缸是否产生爆燃现象，修正点火提前角并实现点火提前角闭环控制。

舌簧开关式车速传感器(VSS , Vehicle Speed Sensor）：安装在变速器输出轴上，检测汽车行驶速度，用于判定汽车的状态，以便实现总速控制等。

（2）汽油机电控系统开关信号

发动机电控单元ECU除了采集上述传感器的信号之外，还要采集点火开关、空调开关、怠速开关F60、电源电压以及空档安全开关（对自动变速器汽车而言）等控制开关的信号，用以判断汽车运行状态并采取相应的控制措施。

发动机点火控制系统

点火开关信号（IGN , Ignition Switch)：当点火开关接通"点火( IG )"档位时，向ECU输入一个高电平信号。

起动开关信号（STA , Start Switch)：当点火开关接通"起动( ST )"档位时，向ECU输入一个高电平信号。

空调信号（A / C , Air Conditioning)：当空调开关接通时，向ECU提供接通空调系统的信号。

电源电压信号UBAT：向ECU提供蓄电池的端电压信号。

空档安全开关信号（NSW , Neutral Security Switch)：用于检测自动变速器的档位选择开关是否处于空档位置。

（3）汽油机电控系统的执行器

发动机电控系统采用的执行器有电动燃油泵、电磁喷油器、怠速控制电动机、活性炭罐电磁阀、点火控制器和点火线圈等。

发动机电控部件

电动燃油泵：供给发动机电控系统规定压力的燃油。

电磁喷油器：根据ECU发出的喷油控制指令，计量燃油喷射量。

怠速控制电动机：调节发动机的怠速转速。控制内容：一是在发动机正常怠速时稳定怠速转速；二是在发动机怠速负载增加（如接通空调器、动力转向器或液力变矩器等）时，自动提高怠速转速，防止发动机熄火。

活性炭罐电磁阀：控制发动机内部（曲轴箱、气门室、燃油箱等）燃油蒸气的回收，减少碳氢化合物的排放量。

点火控制器和点火线圈：根据ECU发出的点火控制指令，适时接通或切断点火线圈的初级电流，从而产生电火花点着可燃混合气。

3、汽油机电控喷油系统的组成

汽油机电控燃油喷射系统（Engine Fuel Injection System，EFI）：采用电控喷油技术的发动机，称为电喷发动机，发动机采用电控喷油技术的目的是：减少燃油消耗量和有害气体排放量。

燃油喷射系统（EFI）是发动机电控系统（EEC）的重要组成部分，主要由空气供给系统（供气系统）、燃油供给系统（供油系统）和燃油喷射电控系统3个子系统组成。

（1）供气系统

燃油在发动机气缸内燃烧时，需要一定数量的空气。供气系统的功用是向发动机提供混合气燃烧所需的空气，并测量出进入气缸的空气量（进气量）。根据电喷发动机怠速进气量的控制方式不同，供气系统分为旁通式和直供式两种。

(a)旁通式&(b)直供式发动机供气系统结构

（2）供油系统

供油系统的功用是向发动机提供混合气燃烧所需燃油。燃油喷射式发动机供油系统的结构主要由燃油箱、电动燃油泵、输油管、燃油滤清器、油压调节器、燃油分配管、喷油器和回油管等组成。

发动机供油系统

（3）电控系统

汽油机燃油喷射电子控制系统由传感器、电控单元（ECU）和执行器三部分组成，传感器和执行器进行不同组合，即可组成若干个子控制系统。如喷油控制系统、断油控制系统和空燃比反馈控制系统等。

喷油控制系统

汽油机电控喷油技术借鉴了飞机发动机喷油技术而诞生，并伴随着汽车油耗法规、排放法规和电子技术的进步而逐步发展到当今水平。电控燃油喷射式发动机（简称电控发动机或电喷发动机）具有卓越的动力性、经济性和排放性能，20世纪末完全取代了化油器式发动机。

研究汽油机电控喷油技术通过精确控制燃油的喷射时间、量和方式，实现更高的燃烧效率，减少燃油浪费，并降低有害气体排放，有助于满足日益严格的环保法规，减少温室气体排放，同时提升引擎性能。