【按喷油器的喷射方式分类】
在发动机电子控制系统中,按喷油器的喷射方式可分为连续喷射和间歇喷射两种形式。
(1)连续喷射 喷油器稳定连续地喷油,其流量正比于进入气缸的空气量。故又称为稳定喷射。在连续喷射系统中,汽油被连续不断地喷入进气歧管内,并在进气管内蒸发后形成可燃混合气,再被吸入气缸内。由于连续喷射系统不必考虑发动机的工作时序,故控制系统结构较为简单。德国博世公司的K系统和KE系统均采用了连续喷射方式。
(2)间歇喷射 又称为脉冲喷射或同步喷射。其特点是喷油频率与发动机转速同步,且喷油量只取决于喷油器的开启时间(喷油脉冲宽度)。因此,ECU 可根据各种传感器所获得的发动机运行参数动态变化的情况,精确计量发动机所需喷油量,再通过控制喷油脉冲宽度来控制发动机各种工况下的可燃混合气的空燃比。由于间歇喷射方式的控制精度较高,故被现代发动机集中控制系统广泛采用。
如下图所示,问歇喷射又可细分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种形式
① 同时喷射是指发动机在运行期间,各缸喷油器同时开启、同时关闭。通常将一次燃烧所需要的汽油量按发动机每工作循环分两次进行喷射。仅可用于进气管喷射,同时喷射不需要判缸信号,而且喷油器驱动回路通用性好,结构简单。因此,现在这种喷射方式占主导地位。
②分组喷射是将喷油器按发动机每工作循环分成若干组交替进行喷射。仅用于进气管喷射,分组喷射中,过渡空燃比的控制性能介于顺序喷射和同时喷射之间,喷射时刻与顺序喷射方式一样,需判缸信号,但喷油器驱动回路等于分组数目即可。
③ 顺序喷射则是指喷油器按发动机各缸的工作顺序依次进行喷射。是缸内喷射和进气管喷射都可采用的喷射方式。
相比而言,由于顺序喷射方式可在最佳喷油情况下,定时向各缸喷射所需的喷油量,故有利于改善发动机的燃油经济性。但要求系统能对待喷油的气缸进行识别,同时要求喷油器驱动回路与气缸的数目相同,其电路较复杂,多在高档轿车发动机控制系统中采用。
二:【按喷油器的喷射部位分类】
在发动机电子控制系统中,按喷油器的喷射部位进行分类,又可分为缸内喷射和缸外喷射两种形式。
(1)缸内喷射 它是将喷油器安装于缸盖上直接向缸内喷油,因此需要较高的喷油压力(3~12MPa)。由于喷油压力较高,故对供油系统的要求较高,成本也相应较高。同时由于要求喷出的汽油能分布到整个燃烧室,故缸内喷油器的布置及气流组织方向比较复杂,同时发动机设计时需保留喷油器的安装位置,使发动机的结构设计受到限制,在过去的机械式汽油喷射系统中,尚有这一类型的例子,但现在已经不使用了。
(2)缸外喷射 它是指在进气歧管内喷射或进气门前喷射。在该方式中,喷油器被安装于进气歧管内或进气门附近,故汽油在进气过程中被喷射后与空气混合形成可燃混合气再进入气缸内。理论上,喷射时刻设计在各缸排气行程上止点前70°左右为佳。喷射方式可以是连续喷射或间歇喷射。
相比而言,由于缸外喷射方式汽油的喷油压力(0.1~0.5MPa)不高,且结构简单,成本较低,故目前应用较为广泛。
总结如下所示:
一、按喷射方式分类
喷射方式主要指喷油器的工作时序和控制逻辑,分为以下几类:
1. 连续喷射(Continuous Injection)
特点:喷油器在发动机运转期间持续喷油,喷油量通过燃油压力或阀门开度调节。
应用:早期机械式喷射系统(如博世K-Jetronic),现已淘汰。
优缺点:结构简单但燃油经济性差,控制精度低。
2. 间歇喷射(Intermittent Injection)
喷油器按特定时序脉冲式喷油,是现代电喷系统的主流方式,进一步分为:
(1)同时喷射(Simultaneous Injection)
所有喷油器同步喷油,每转喷一次或两次,与气门开闭无关。
应用:早期电控系统,现多用于冷启动或故障模式。
(2)分组喷射(Group Injection)
喷油器分成若干组(如4缸机分2组),交替喷油。
优点:降低ECU计算负荷,兼顾性能与成本。
(3)顺序喷射(Sequential Injection)
每个喷油器在对应气缸的进气行程前独立喷油,与气门开闭精确同步。
优点:燃油雾化好,经济性高,排放低。
应用:现代主流电喷系统(如缸内直喷、多点电喷)。
3. 直接喷射与间接喷射的时序结合
缸内直喷系统可能结合多次喷射策略(如进气行程预喷+压缩行程主喷),以优化燃烧效率。
二、按喷射部位分类
喷射部位指喷油器的安装位置,直接影响燃油混合效率:
1. 单点喷射(Single-Point Injection, SPI)
位置:节气门体上方(Throttle Body Injection, TBI),单喷油器供所有气缸。
特点:结构简单,成本低。燃油分配不均,响应慢,现已被淘汰。
应用:1980-1990年代经济型车型。
2. 多点喷射(Multi-Point Injection, MPI)
位置:每个气缸进气歧管靠近进气门处(进气道喷射)。
分类:同时/分组/顺序喷射(见前述时序分类)。
优点:燃油分配均匀,响应快。支持更高空燃比控制精度。
应用:现代自然吸气发动机主流技术(如丰田EFI)。
3. 缸内直喷(Gasoline Direct Injection, GDI)
位置:喷油器直接伸入燃烧室(高压喷油,压力可达20MPa以上)。
特点:燃油雾化更细,燃烧效率高。可实现分层燃烧(稀薄燃烧)。对油品和喷油器耐久性要求高。
技术变种:
均质直喷:燃油与空气充分混合(常规模式)。
分层直喷:火花塞附近浓混合气,外围稀薄(省油模式)。
应用:大众TSI、宝马HPI、马自达Skyactiv-G。
4. 混合喷射(Dual Injection)
组合方式:进气道喷射 + 缸内直喷(如丰田D-4S)。
优点:低负荷时进气道喷射减少积碳。高负荷时直喷提升动力。
应用:高性能或高端车型(如奥迪FSI、保时捷DFI)。
三、补充:柴油机喷射系统分类
柴油机的喷射系统虽以高压共轨为主,但也可按部位分为:
预燃室喷射:燃油喷入预燃室(老式柴油机)。
直接喷射:燃油直接喷入主燃烧室(现代共轨系统)。
通过以上分类,可以清晰理解燃油喷射系统如何通过不同的时序和位置设计来优化发动机性能、燃油经济性和排放水平。现代趋势是向高压直喷+顺序控制发展,并结合智能化ECU算法实现更精细的控制。