三、电控汽油喷射系统的分类
发动机汽油喷射系统的分类方法较多,由于现在已不再使用早期的机械式和机电混合燃油喷射系统,目前燃油喷射控制的方式均为电子控制燃油喷射系统。燃油喷射系统的分类方式如图35所示的几种分类方法。
1.电子控制式燃油喷射系统
电子控制式燃油喷射系统是指由电控单元ECU直接控制燃油喷射的系统,如图36所示。桑塔纳GLi,2000GLi,2000GSi,3000型、捷达AT, GTX、夏利2000型轿车以及切诺基吉普车采用的燃油喷射系统均为电子控制式燃油喷射系统。
供油系统供给一定压力的燃油(一般高于进气支管压力300kPa左右)。燃油由喷油器喷入进气门附近(多点喷射)或节气门附近(单点喷射)的进气支管内或直接喷入发动机气缸内与空气混合,喷油器受电控单元(ECU)控制,ECU通过控制每次喷油持续时间的长短来控制喷油量,喷油持续时间一般为2~12ms。喷油持续时间越长,喷油量就越大。
空气流量计(空气流量传感器)检测进气量并转变为电信号输入电控单元ECU,曲轴位置传感器检测曲轴转速和转角并转变为电信号输入电控单元用以计算发动机转速,电控单元根据进气量信号和转速信号计算基本喷油量,再根据冷却液温度传感器和其他传感器信号对基本喷油量进行修正,并确定实际喷油量。除此之外,电控单元还要根据节气门位置传感器信号,在发动机不同工况下按不同的控制模式来控制喷油量。在节气门关闭、发动机处于怠速工况时,电控单元将增加喷油持续时间,提供较浓的混合气,保证发动机怠速稳定;在节气门中小开度、发动机处于部分负荷工况时,电控单元将控制提供经济空燃比的稀混合气,以便节约燃油和降低排放;在节气门接近全开或全开、发动机处于大负荷或满负荷工况时,电控单元将控制提供较浓的功率空燃比混合气,保证发动机具有良好的动力性。
根据控制方式不同,电子控制式燃油喷射系统可分为开环控制系统、闭环控制系统、自适应控制系统、学习控制系统和模糊控制系统等。
①开环式控制系统。所谓开环式燃油喷射系统,指的 ECU根据各种信号确定了喷油量并且控制喷油器喷油后,至于所喷到发动机的燃料到底是否合适,ECU是无法得知。
②闭环式控制系统。所谓闭环式燃油喷射系统,指的是在开环式的基础上,在排气系统装有一只检测上一工作循环中废气中的含氧量多少,便可得知上一工作循环中喷油器喷入缸内的燃料是多还是少以及是否正常三种状况,ECU根据氧传感器信号便可确定出下一工作循环的喷油量是减少、增多还是不增不减。
目前在电控燃油喷射系统中,基本上都使用的是闭环式燃油喷射控制系统。
2.按喷油器装配位置分配
(1)进气管喷射系统。喷油器将燃油喷射在节气门或进气门附近进气管内的燃油喷射系统称为进气管喷射系统,又称为缸外喷射系统,如图37a所示。
目前,汽车燃油喷射系统大都采用进气管喷射系统。与缸内喷射相比,进气管喷射系统对发动机机体的设计改动量较小,喷油器不受燃烧高温、高压的直接影响,设计喷油器时受到的制约较少,且喷油器工作条件大大改善。国产桑塔纳Gli, 2000G1i, 2000Gsi, 3000型、捷达AT, GTX、奥迪Audil00,Audi200、红旗CA7180E, CA7200E、夏利TJ7130E, 2000型轿车以及切诺基吉普车等均采用了进气管喷射系统。
(2)缸内喷射系统。喷油器将燃油直接喷射到气缸内部的燃油喷射系统称为缸内喷射系统,又称为缸内直接喷射系统,如图37b所示。
缸内喷射系统均为多点喷射系统,这种喷射系统将喷油器安装在气缸盖上,并以较高的燃油压力((3~4MPa)将燃油直接喷入气缸。由于汽油豁度低而喷射压力较高,且缸内工作条件恶劣(温度高、压力高),因此对喷油器的技术条件和加工精度要求较高,目前只有部分赛车采用。
根据福特汽车公司研究表明:缸内喷射的优越性在于能够实现稀薄混合气燃烧,有利于降低燃油消耗和控制排放。因此缸内喷射是发动机燃油喷射技术的发展方向,目前许多汽车公司正在致力攻克喷油器工作寿命等关键技术问题。