汽车发动机燃油喷射系统的发展与分类
汽车发动机燃油喷射系统的发展与分类
汽车发动机燃油喷射系统是现代汽车技术的重要组成部分，其发展经历了从机械控制到电子控制的转变。本文将详细介绍燃油喷射系统的发展历程、分类及其主要特点，帮助读者全面了解这一关键技术。
燃油喷射系统的发展历程
早期的燃油喷射系统
燃油喷射技术最早出现在20世纪20年代，主要用于航空发动机。直到第二次世界大战后，才逐渐应用于汽车发动机。60年代前，燃油喷射主要采用机械驱动的柱塞泵，喷油量也由机械装置控制。1967年，德国博世公司研制出K-Jetronic燃油喷射系统，首次在节气门前安装机械联动装置，将喷油量与进气量联系起来。70年代，该公司在此基础上推出了第一代计算机控制的KE-Jetronic燃油喷射系统。
图2-8 KE-Jetronic燃油喷射系统结构示意图
在KE-Jetronic系统中，安装在各缸进气门前的喷油器在发动机运行中连续喷油。燃油从燃油分配器输送到各个喷油器，电动燃油泵将燃油从燃油箱经过蓄压器和滤清器输送到燃油分配器。一个摆动式的空气流量传感器感知板被安置在进气道内，用于精确控制喷油器的油量。
在美国，直到20世纪80年代，汽车制造商才开始用燃油喷射来代替化油器。早期的电子燃油喷射系统大多是节气门体喷射系统（TBI），喷油点位于节气门上方。与化油器相比，KE-Jetronic和TBI系统在节气门上方的燃油附着管壁现象较少，可提供更为精确的燃油量。TBI系统还能够实现间歇喷射，制造成本较低，诊断和维修较容易。
图2-9 TBI系统结构示意图
现代燃油喷射系统
随着电子工业的飞速发展，汽车控制的电子化逐渐成为各国汽车工业的重要发展方向。德国博世公司成功研制并批量生产出D-Jetronic电控燃油喷射系统（D型EFI），这是一种速度—密度型电子燃油喷射系统。随后，博世公司又推出了L-Jetronic（L型EFI）和LH-Jetronic系统，其中LH-Jetronic系统使用热线式或热膜式空气质量流量传感器检测进气量，是目前比较先进的燃油喷射系统。
图2-14 LH-Jetronic系统结构示意图
不久前，通用汽车公司推出了中央多点燃油喷射系统（CMFI），该系统兼具节气门体喷射系统和进气门前喷射系统的许多特点。最新公布的燃油喷射系统是缸内直接燃油喷射系统（GDI），这种系统将燃油直接喷入燃烧室内，燃油压力可高达10MPa，可将燃油经济性提高30%。
图2-17 GDI系统结构示意图
燃油喷射系统的分类和主要特点
按喷油器布置方式分类
- 节气门体燃油喷射系统（TBI）：在节气门体上安装一个或两个喷油器，结构简单，成本低，但混合气控制精度较低。
- 进气门前燃油喷射系统：在每个气缸的进气门前安装一个喷油器，能较好地保证各缸混合气总量和浓度的均匀性，是目前大多数车型采用的方式。
- 中央多点燃油喷射系统（CMFI）：使用一个中央喷油器控制流向多个提升式喷油器的燃油。
按进气量检测方式分类
- 速度密度型EFI：使用进气歧管绝对压力传感器间接检测进气量，如博世公司的D型EFI。
- 体积流量型EFI：使用叶片式或卡门涡旋式等体积型空气流量传感器检测进气量，如博世公司的L型EFI。
- 质量流量型EFI：使用热线式或热膜式等空气质量流量传感器检测进气量，如博世公司的LH型EFI，是目前较为精确的燃油喷射系统。
随着汽车控制自动化程度的提高，燃油喷射系统已与点火系统等融为一体，发展成为发动机管理系统，并进一步演变为基于CAN总线的汽车网络控制系统。
图2-18 发动机管理系统示意图
图2-19 CAN系统示意图