1、Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMu 背景知識背景知識 燃油燃油噴射系統噴射系統是指在一定的壓力下，利用噴油器噴油器將一定數量的燃料直接噴入氣缸或進氣道氣缸或進氣道內的燃油供給燃油供給裝置。根據噴射燃料種類的不同，可以分為汽油噴射系統汽油噴射系統、柴油噴射系統柴油噴射系統、氣體燃料噴射氣體燃料噴射系統系統等。而根據其控制方式的不同，可分為機械控制式、電子控制式以及機電混合控制式。 u 背景知識背景知識 發動機在不同工況下運轉，對混合氣濃度的要求也不同。特別是在一些特殊工況下（如起動、急加速、急減速等），對混合氣濃度有特殊的要求。ECU要根據有關傳感器測得的運轉工況，

2、按不同的方式控制噴油量。噴油量的控制方式可分為起動控制、運轉控制、斷油控制和反饋控制。1、起動噴油控制、起動噴油控制2、運轉、運轉控制控制3、反饋控制、反饋控制 Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMu 背景知識背景知識1、起動噴油、起動噴油控制控制 起動時，發動機由起動馬達帶動運轉。由于轉速很低，轉速的波動也很大，因此這時空氣流量傳感器所測得的進氣量信號有很大的誤差。基于這個原因，在發動機起動時，ECU不以空氣流量傳感器的信號作為噴油量的計算依據，而是按預先給定的起動程序來進行噴油控制。ECU根據起動開關及轉速傳感器的信號，判定發動機是否處于起動狀態，以決定是否按起動

3、程序控制噴油。當起動開關接通，且發動機轉速低于300轉/分時，ECU判定發動機處于起動狀態，從而按起動程序控制噴油。 在起動噴油控制程序中，ECU按發動機水溫、進氣溫度、起動轉速計算出一個固定的噴油量。這一噴油量能使發動機獲得順利起動所需的濃混合氣。冷車起動時，發動機溫度很低，噴入進氣道的燃油不易蒸發。為了能產生足夠的燃油蒸氣，形成足夠濃度的可燃混合氣，保證發動機在低溫下也能正常起動，必須進一步增大噴油量。由ECU控制，通過增加各缸噴油器的噴油持續時間或噴油次數來增加噴油量。所增加的噴油量及加濃持續時間完全由ECU根據進氣溫度傳感器和發動機水溫傳感器測得的溫度高低來決定。發動機水溫或進氣溫度愈

4、低，噴油量就愈大，加濃的持續時間也就愈長。這種冷起動控制方式不設冷起動噴油器和冷起動溫度開關。 Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMu 背景知識背景知識2、運轉控制、運轉控制 在發動機運轉中，ECU主要根據進氣量和發動機轉速來計算噴油量。此外，ECU還要參考節氣門開度、發動機水溫、進氣溫度、海拔高度及怠速工況、加速工況、全負荷工況等運轉參數來修正噴油量，以提高控制精度。 由于ECU要考慮的運轉參數很多，為了簡化ECU的計算程序，通常將噴油量分成基本噴油量、修正量、增量三個部分，并分別計算出結果。然后再將三個部分疊加在一起，作為總噴油量來控制噴油器噴油。 基本噴油量：基

5、本噴油量是根據發動機每個工作循環的進氣量，按理論混合比（空燃比14.7）計算出的噴油量。 修正量：修正量是根據進氣溫度、大氣壓力等實際運轉情況，對基本噴油量進行適當修正，使發動機在不同運轉條件下都能獲得最佳濃度的混合氣。修正量的內容為：進氣溫度修正、大氣壓力修正和蓄電池電壓修正（電壓變化時，自動對噴油脈沖寬度加以修正）。 Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMu 背景知識背景知識3、反饋控制反饋控制汽油噴射系統進行反饋控制的傳感器是熱氧傳感器，使用熱氧傳感器的發動機必須使用無鉛汽油。反饋控制（閉環控制）是在排氣管上加裝熱氧傳感器，根據排氣中氧含量的變化，測定出進入發動機

6、燃燒室混合氣的空燃比值，把它輸入ECU與設定的目標空燃比值進行比較，將誤差信號經放大器控制電磁噴油器噴油量，使空燃比保持在設定目標值附近。因此，閉環控制可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩定性好，抗干擾能力強。但是，為了使三元催化裝置對排氣凈化處理達到最佳效果，閉環控制的汽油噴射系統只能運行在理論空燃比14.7附近很窄的范圍內。因此對特殊的運行工況，如啟動、暖機、怠速、加速、滿負荷等需加濃混合氣的工況，仍需采用開環控制，使電磁噴油器按預先設定的加濃混合氣配比工作，充分發揮發動機的動力性能，所以采用開環和閉環相結合的控制方式。 Chapter 5 FUEL

7、 INJECTION SYSTEM Fuel injection systems have been used on vehicles for many years. The earliest ones were purely mechanical. As technology advanced, electronic fuel injection systems became more popular. Early mechanical and electronic fuel injection systems did not use feedback controls. As emissi

8、ons became more of a concern, feedback controls were adapted to both types of fuel injection systems.譯文：譯文：燃油噴射系統已經在汽車上運用了許多年。最早期的噴燃油噴射系統已經在汽車上運用了許多年。最早期的噴射系統都是機械式的。隨著技術的進步，電子燃油噴射射系統都是機械式的。隨著技術的進步，電子燃油噴射系統逐漸得到普及。早期機械式和電子式燃油噴射系統系統逐漸得到普及。早期機械式和電子式燃油噴射系統都沒有采用反饋控制。由于排放問題越來越得到重視，都沒有采用反饋控制。由于排放問題越來越得到重視，反

9、饋控制在這兩種系統中都得到了應用。反饋控制在這兩種系統中都得到了應用。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM Both mechanical and electronic fuel injection system can be found on gasoline engines. Diesel engines are most commonly found with mechanical type systems, although the newest generation of these engines have been using electronic fu

10、el injection (EFI).譯文：譯文：汽油發動機使用機械式或電子式燃油噴射系統。柴汽油發動機使用機械式或電子式燃油噴射系統。柴油機通常使用機械式燃油噴射系統，但是最新一代油機通常使用機械式燃油噴射系統，但是最新一代的柴油發動機也已經在使用電子式燃油噴射系統了。的柴油發動機也已經在使用電子式燃油噴射系統了。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM1.Basic Theory EFI uses solenoid valves called injectors to meter fuel delivery. Most vehicles today use 1 inj

11、ector per cylinder. When the solenoid is energized, fuel sprays out into the valve port. Fuel is delivered to the injector by a high-pressure electric pump at around 40 psi. Fuel delivery is controlled by the injectors which are cycled by the computer. 譯文：譯文：電子式燃油噴射系統使用被稱作噴油器的電磁閥來控制噴電子式燃油噴射系統使用被稱作噴油

12、器的電磁閥來控制噴油量。今天大多數汽車油量。今天大多數汽車1個氣缸使用個氣缸使用1個噴油器。電磁閥一個噴油器。電磁閥一上電，燃油就被噴射至電磁閥口。高壓電動燃油泵以大約上電，燃油就被噴射至電磁閥口。高壓電動燃油泵以大約40psi的壓力將燃油送到噴油器。噴油量是由噴油器控制的壓力將燃油送到噴油器。噴油量是由噴油器控制的，而噴油器的開啟和關閉又是被計算機控制的。的，而噴油器的開啟和關閉又是被計算機控制的。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMThe computer produces a signal to open the injectors for a certain

13、length of time depending on engine conditions relayed by sensors. The longer that the injector is open, the more fuel is injected. As engine load and rpm are increased, the injector open times are increased to match increasing airflow. This computer output signal is called the injector pulse width.

14、The longer the pulse width, the more fuel is injected.譯文：譯文：計算機根據傳感器送來的工況信號，向噴油器發送開啟以計算機根據傳感器送來的工況信號，向噴油器發送開啟以及開啟持續時間的信號。噴油器打開時間越長，噴出的燃及開啟持續時間的信號。噴油器打開時間越長，噴出的燃油越多。隨著發動機負載和轉速的增加，噴油器打開的時油越多。隨著發動機負載和轉速的增加，噴油器打開的時間也要增加來匹配進氣量的增加。計算機輸出信號被稱作間也要增加來匹配進氣量的增加。計算機輸出信號被稱作噴油器脈沖寬度。脈沖寬度越大，噴出的燃油越多。噴油器脈沖寬度。脈沖寬度越大，噴出

15、的燃油越多。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM2. Engine Requirements Stand spark ignited, 4 stroke engines require that the correct proportion of fuel be mixed with the incoming air for efficient operation. This proportion is in the range of 13 parts air to 1 part fuel for best power, 15 to 1 for best emissi

16、on and 17 to 1 for best economy. 譯文：譯文：標準四沖程點火式發動機為了獲得高的效率，要求合適標準四沖程點火式發動機為了獲得高的效率，要求合適的空燃比。為了獲得最佳動力性，空燃比是的空燃比。為了獲得最佳動力性，空燃比是13比比1，為，為了獲得最佳排放，空燃比是了獲得最佳排放，空燃比是15比比1，為了獲得最佳經濟，為了獲得最佳經濟性，空燃比是性，空燃比是17比比1。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM Most modern engines aim for a ratio of around 14.7 to 1 for the major

17、ity of cruising and medium power conditions. This is the chemically correct ratio which results in the lowest average emissions and reasonable power. A rich condition is characterized by an excess of fuel, and a lean condition is characterized by an excess of air or lack of fuel.譯文：譯文：大多數現代發動機在大多數巡航

18、工況和適中的動力性條大多數現代發動機在大多數巡航工況和適中的動力性條件下，空燃比控制目標為件下，空燃比控制目標為14.7比比1。這是化學分析上適。這是化學分析上適當的空燃比，可以獲得最低的平均排放和適當的動力性。當的空燃比，可以獲得最低的平均排放和適當的動力性。燃燒濃工況意味著燃料過多，稀工況意味著空氣過量或燃燒濃工況意味著燃料過多，稀工況意味著空氣過量或燃料不足。燃料不足。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMAs rpm is increased, up to a point, airflow also increases and fuel flow must in

19、crease to match it. As the throttle is opened at a given rpm, airflow increases to a certain point and again, fuel flow must follow airflow.譯文：譯文：當發動機轉速上升到某一點，空氣進氣量也隨之上當發動機轉速上升到某一點，空氣進氣量也隨之上升，此時進油量也必須對應隨之上升。在某一發動升，此時進油量也必須對應隨之上升。在某一發動機轉速下，當節氣門打開，空氣進氣量上升到某一機轉速下，當節氣門打開，空氣進氣量上升到某一數值下，同樣進油量必須跟隨空氣進氣量。數值下

20、，同樣進油量必須跟隨空氣進氣量。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM3. Fuel system EFI fuel system consists of a tank, pump, fuel rail, regulator, out an excess of fuel injectors and return line. Fuel is drawn from the tank by the pump which steps up pressure to around to 40 psi. Fuel pressure is controlled by the fuel

21、pressure regulator located on one end of the fuel rail by bleeding fuel back to the tank through the return line.譯文：譯文：電子噴油系統由油箱、油泵、油軌、調節器、噴油嘴和電子噴油系統由油箱、油泵、油軌、調節器、噴油嘴和回油管路組成。燃油由油泵從油箱吸出，并被加壓到大回油管路組成。燃油由油泵從油箱吸出，并被加壓到大約約40psi。油壓通過位于油軌一端的燃油調節器控制。油壓通過位于油軌一端的燃油調節器控制。燃油調節器將燃油通過回油管路放回到油箱實現對油壓燃油調節器將燃油通過回油管路放

22、回到油箱實現對油壓的控制。的控制。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMThe pump always puts out an excess of fuel so large quantities are returned back to the tank during idle and low speed conditions and less as engine demand increases. The fuel rail is essentially a tubular fuel manifold designed to carry fuel to the in

23、jectors as well as hold them in place on the intake manifold. 譯文：譯文：油泵總是泵出過多的燃油。因此，空轉或低速工況油泵總是泵出過多的燃油。因此，空轉或低速工況下，多余的燃油就返回到下，多余的燃油就返回到油油箱。隨著發動機負載的箱。隨著發動機負載的增加，返回增加，返回油油箱的燃油減小。油軌實際上就是油路箱的燃油減小。油軌實際上就是油路歧管，用來將燃油送到噴油嘴，同時把燃油存在進歧管，用來將燃油送到噴油嘴，同時把燃油存在進油歧管內。油歧管內。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMThe injectors a

24、re usually sealed with O-rings on each end. One end has the fuel entering from the rail and the other end spigots into the manifold. The injector has a 2 pin electrical plug to carry switching current to the solenoid winding. When energized, the solenoid core is pulled back which pulls back a sealin

25、g pintle, disc or ball, allowing fuel to spray out in a fine, conical pattern.譯文：譯文：通常使用通常使用O型環把噴油嘴的兩端密封。噴油嘴一端與油型環把噴油嘴的兩端密封。噴油嘴一端與油軌相連，另一端與歧管采用連接管接合。噴油嘴有一個軌相連，另一端與歧管采用連接管接合。噴油嘴有一個兩腳電子開關來承載電磁線圈的開關電流。當電磁線圈兩腳電子開關來承載電磁線圈的開關電流。當電磁線圈上電，銜鐵吸回，帶動密封軸、密封盤或密封球，從而上電，銜鐵吸回，帶動密封軸、密封盤或密封球，從而使得燃油細密呈圓錐形噴出。使得燃油細密呈圓錐形噴出

26、。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM4 Air metering and measurementThe amount of air entering the engine is controlled by a conventional butterfly valve on most engines located in a throttle body assembly.譯文：譯文：一般大多數發動機使用一個蝶形閥來控制進入到發一般大多數發動機使用一個蝶形閥來控制進入到發動機的空氣。這個閥位于節氣門體總成上。動機的空氣。這個閥位于節氣門體總成上。Chapter 5 FU

27、EL INJECTION SYSTEM4 Air metering and measurementAirflow measurement is by one of two basic methods: Mass Airflow and speed Density. The mass airflow method uses either a spring loaded flap attached to a potentiometer or a heated mire mounted in front of the throttle body to sense actual airflow. 譯文

28、：譯文：發動機進氣量的測量有兩種基本方法：空氣流量計發動機進氣量的測量有兩種基本方法：空氣流量計和速度密度法。空氣流量計法使用與電位計相連的和速度密度法?？諝饬髁坑嫹ㄊ褂门c電位計相連的彈簧接片或位于節氣門體總成前端的熱線來測量實彈簧接片或位于節氣門體總成前端的熱線來測量實際空氣流量。際空氣流量。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM4 Air metering and measurementThe position of the flap or amount of current required to keep the wire heated to a certain

29、 temperature is relayed to the computer as a voltage signal. A certain voltage equals a certain airflow rate.譯文：譯文：彈簧接片的位置或保持熱線在一定溫度下所需的電彈簧接片的位置或保持熱線在一定溫度下所需的電流被轉換為電壓信號傳給計算機。一定的電壓信號流被轉換為電壓信號傳給計算機。一定的電壓信號對應著一定的空氣進氣速率。對應著一定的空氣進氣速率。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEMThe speed density system uses a solid st

30、ate pressure transducer to measure the pressure in the intake manifold with rpm and air temperature to indirectly determine airflow. Again, a certain pressure relates to a certain voltage which is relayed to the computer.譯文：譯文：速度密度系統使用晶體管壓力傳感器測量進氣歧管速度密度系統使用晶體管壓力傳感器測量進氣歧管的壓力，并聯合發動機轉速和空氣溫度來間接確定的壓力，并聯合

31、發動機轉速和空氣溫度來間接確定進氣量。同樣，一定的壓力對應著一定的電壓信號，進氣量。同樣，一定的壓力對應著一定的電壓信號，然后被傳給電腦。然后被傳給電腦。Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM5 Sensor Inputs5.1 RPM5.2 Airflow5.3 Manifold Pressure5.4 Throttle Position5.5 Water Temperature5.6 Air TemperatureChapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM5.1 RPMMost systems measure rpm off of the ign

32、ition coil tachometer pulse or crank triggered magnetic/Hall effect sensors. Rpm is considered a primary input signal on all EFI systems. Most systems generate an injection pulse for every tach pulse so as rpm is increased, the frequency of injection pulses is also increased.Chapter 5 FUEL INJECTION

33、 SYSTEM5.1 RPMMost systems measure rpm off of the ignition coil tachometer pulse or crank triggered magnetic/Hall effect sensors. Rpm is considered a primary input signal on all EFI systems. Most systems generate an injection pulse for every tach pulse so as rpm is increased, the frequency of inject

34、ion pulses is also increased.Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：大多數燃油噴射系統實用點火線圈轉速計脈沖或曲軸觸大多數燃油噴射系統實用點火線圈轉速計脈沖或曲軸觸發磁場發磁場/霍爾效應傳感器來測量發動機轉速。發動機轉霍爾效應傳感器來測量發動機轉速。發動機轉速是所有燃油噴射系統最重要的一個輸入信號。大多數速是所有燃油噴射系統最重要的一個輸入信號。大多數系統對每一個測速脈沖信號產生一個噴射脈沖信號。因系統對每一個測速脈沖信號產生一個噴射脈沖信號。因此，隨著發動機轉速的增長，噴射脈沖信號頻率也隨著此，隨著發動機轉速的增長，噴射脈沖信號

35、頻率也隨著增長。增長。5.2 airflowChapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM5.2 airflowOn mass airflow type system, this input is also considered a primary input signal. X amount of air requires Y amount of fuel. As rpm and throttle opening is increased, airflow increases to a point.Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：對于

36、空氣流量計系統，空氣進氣量也是一個非常重要的對于空氣流量計系統，空氣進氣量也是一個非常重要的輸入信號。輸入信號。X份的空氣要求份的空氣要求Y份的燃油。隨著發動機轉份的燃油。隨著發動機轉速和節氣門開度的增加，空氣進氣量也隨之增加到一個速和節氣門開度的增加，空氣進氣量也隨之增加到一個數值點上。數值點上。5. 3 Manifold PressureChapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM5. 3 Manifold PressureOn speed density type systems, this input is essential when combined with t

37、he rpm signal to calculate airflow. As the throttle is opened, the manifold pressure increases which will require more fuel.Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：對于速度密度式系統，歧管壓力非常重要，它需要對于速度密度式系統，歧管壓力非常重要，它需要和聯合發動機轉速信號來計算空氣進氣量。當節氣和聯合發動機轉速信號來計算空氣進氣量。當節氣門打開，歧管壓力增加，這就需要更多燃油。門打開，歧管壓力增加，這就需要更多燃油。5. 4 Thrott

38、le PositionChapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM5. 4 Throttle PositionThis input is a secondary input on most systems. It is required mainly for acceleration enrichment when the throttle is rapidly opened. Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：節氣門位置信號對于大多數系統是個較為次要的信節氣門位置信號對于大多數系統是個較為次要的信號。它主要是用于當節氣門被快速打開時，

39、加快燃號。它主要是用于當節氣門被快速打開時，加快燃油濃工況的過程。油濃工況的過程。5.5Water TemperatureWater temperature is a secondary input required mainly to ensure proper starting and warm-up of the engine. When the engine is cold, the air to fuel ratio must be very rich to enable enough fuel to vaporize for proper starting.Chapter 5 FU

40、EL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：水溫信號也是一個次要輸入信號，主要用來保證發水溫信號也是一個次要輸入信號，主要用來保證發動機適當啟動和熱機。當發動機處于冷態，為了保動機適當啟動和熱機。當發動機處于冷態，為了保證發動機較好的啟動，空燃比必須變得很濃，來確證發動機較好的啟動，空燃比必須變得很濃，來確保足量的燃油被蒸發。保足量的燃油被蒸發。5.5Water TemperatureThe computer increases the injector pulse width to supply extra fuel when cold and tapers this fuel off

41、 as the water temperature increases. Once the water warms past 120 degrees or so, the computer does not need to add any extra fuel.Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：當發動機處于冷態，為了保證發動機較好的啟動，當發動機處于冷態，為了保證發動機較好的啟動，空燃比必須變得很濃，來確保足量的燃油被蒸發?？杖急缺仨氉兊煤軡?，來確保足量的燃油被蒸發。冷態時，計算機增加噴油嘴脈沖寬度來提供額外的冷態時，計算機增加噴油嘴脈沖寬度來提供額外的

42、燃油，并隨著水溫的升高逐步減少額外的燃油噴射。燃油，并隨著水溫的升高逐步減少額外的燃油噴射。當水溫超過大約當水溫超過大約120度，計算機不再提供額外的燃度，計算機不再提供額外的燃油噴射信號。油噴射信號。5.6 Air TemperatureThis is a secondary input required especially on speed density systems. The sensor is usually mounted in the intake manifold or air filter area. As the air temperature drops, its d

43、ensity increases. Dense air requires more fuel.Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：對于速度密度式系統，空氣溫度信號是一個次要的對于速度密度式系統，空氣溫度信號是一個次要的輸入信號。這個傳感器一般位于進氣歧管或者空氣輸入信號。這個傳感器一般位于進氣歧管或者空氣濾清器區域。當空氣溫度下降，空氣密度上升?？諡V清器區域。當空氣溫度下降，空氣密度上升?？諝饷芏仍酱?，所要求的燃油越多。氣密度越大，所要求的燃油越多。6 Oxygen SensorThis sensor is employed in closed loop

44、systems to modify the basic pulse width after the fact. It is mounted into the exhaust manifold area. Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：氧氣傳感器被用在閉環系統來根據實際情況調整基氧氣傳感器被用在閉環系統來根據實際情況調整基本脈沖寬度。它位于排氣歧管區域。本脈沖寬度。它位于排氣歧管區域。By looking at the oxygen content of the exhaust gases after combustion, the computer

45、can determine if the air/fuel ratio is too rich or too lean for optimum combustion and adjust the next few injections accordingly. This sensor is primarily employed for emission control and to a lesser degree, fuel economy. For the lowest average emission, the air/fuel ratio must be kept around 14.7

46、 to 1.Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：通過檢測燃燒后排放的廢氣中氧氣的含量，計算機通過檢測燃燒后排放的廢氣中氧氣的含量，計算機能判斷出對于最佳燃燒而言，空燃比是否過濃或過能判斷出對于最佳燃燒而言，空燃比是否過濃或過稀，從而調整接下來噴油量。氧氣傳感器首先被用稀，從而調整接下來噴油量。氧氣傳感器首先被用來排放控制，其次用于燃油經濟性控制。對于最低來排放控制，其次用于燃油經濟性控制。對于最低的平均排放，空燃比必須要控制在的平均排放，空燃比必須要控制在14.7：1左右。左右。Under full throttle conditions, this se

47、nsor is ignored by the computer so that the engine can produce more power. This is called open loop mode and the computer is supplying the injector pulse width from tables based on all of the other sensors inputs.Chapter 5 FUEL INJECTION SYSTEM譯文：譯文：當節氣門全開狀態下，氧氣傳感器的輸入被計算機當節氣門全開狀態下，氧氣傳感器的輸入被計算機忽略，從而使得發動機產生更大的功率。這被稱作忽略，從而使得發動機產生更大的功率。這被稱作開環模式。此時，計算