汽油发动机电子控制系统(EFI)

影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比，理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。这种空气和燃料的比例称为化学当量比。空燃比小于化学当量比时供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的CO、HC多；当混合气略大于化学当量比时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供给稀混合气时，燃烧速度变慢，燃烧不稳定，使得HC增多。在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式，将空燃比控制在化学当量比附近，并在排气系统中消声器前安装一个三元催化转化器，对发动机进行后处理，是当前减少汽车排气污染物的最有效方法。在化学当量比附近，转化器的净化效率最高。

电控汽油喷射系统（Electronic Fuel Injection System）简称为EFI。

它利用各种传感器检测发动机的各种状态，经微处理器的判断、计算，使发动机在不同工况下均能获得合适空燃比的混合气。

目前汽车工业发达的国家在汽油车上均采用汽油喷射系统，以满足日益严格的排放要求。

在任何情况下都能获得精确的空燃比

混合气的各缸分配均匀性好

汽车的加速性能好

充气效率高

良好的启动性能和减速减油或断油

电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成：

进气系统供油系统控制系统点火系统

进气系统

怠速时节气门全关，由怠速执行器根据冷却水温、空调和动力转向等工况调节进气量。

供油系统

供油系统主要由油压调节器、喷油器和喷油泵组成。

燃油泵

燃油泵装在油箱内，涡轮泵由电机驱动。当泵内油压超过一定值时，燃油顶开单向阀向油路供油。当油路堵塞时，卸压阀开启，泄出的燃油返回油箱。

喷油器

喷油器是电磁式的。当喷油器不工作时，针阀在回位

弹簧作用下将喷油孔封住。当ECU的喷油控制信号将喷

油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的吸

引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上

升起，燃油喷出。

多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈

安装在进气歧管或进气道附近的缸盖上，

并用输油管将其固定。多点喷油系统每缸有

一个喷油器。英文称为multi point injection .

简称为MPI。

喷油器

单点喷油系统的喷油器安装在节气门体上，各缸共用一个喷油器。英文为single point

injection. 简称为SPI。

油压力调节器

油压力调节器的功能是调节喷油压力。喷油器喷出的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的。由于进气歧管内真空度是随发动机工况而变化的，即使喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变，工况变化时喷油量也会发生少量的变化，为了得到精确的喷油量，必须使油压A和进气歧管真空度B的总和保持不变。

控制系统

传感器

传感器是感知信息的部件，负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。

电子控制单元

ECU的功用是采集和处理各种传感器的输入

信号，根据发动机工作的要求（喷油脉宽、点火提

前角等），进行控制决策的运算，并输出相应的控

制信号。当前电控发动机中除了控制喷油外，还控

制点火、EGR、怠速和增压发动机的废气阀等，由

于共用一个ECU对发动机进行综合控制，所以也

被称为发动机管理系统。

中间的金属方盒为电子控制单元，箭头

指向电子控制单元的部件为传感器，箭头从

电子控制单元出去的部件为执行器。

在电控发动机中最主要的输入接口是传感器接口（例如转速、负荷、温度、压力等）。最主要的输出接口是控制接口，它控制外部执行机构的动作（例如：喷油器、点火模块、喷

油泵、怠速执行器等）。

执行器

点火系统

点火控制系统由传感器、电子控制单元和执行器组成。

执行器为点火模块和点火线圈。最常见的为无分电器点火系统，它是两个气缸共用一个点火线圈。目前也有采用每个气缸一个点火线圈的。

点火提前角的控制

为了使发动机发出最大功率，应使最高燃烧压力出现在上止点后10°～15°左右，点火时刻用点火提前角来表示。它是指火花塞电极间跳火开始到活塞运行至上止点时这段时间内曲轴所转过的角度。

点火过迟：使发动机功率下降，油耗增加。

点火过早：使功率下降，还容易产生爆震。

发动机的最佳点火提前角，不仅要使发动机的动力性、经济性最佳，还应使有害排放物最少。

最佳点火提前角的控制策略

起动期间:固定值

起动后

基本点火提前角的控制：由转速和负荷确定

点火提前角的修正：

部分负荷工况根据冷却水温、进气温度和节气门位置等信号进行修正。

满负荷工况要特别小心控制点火提前角，以免产生爆震。

最大和最小提前角的控制：微处理器计算的点火提前角必须控制在一定范围内，否则发动机很难正常运转。

闭合角控制

闭合角是沿用了传统点火系的概念。在电子控制的点火系统中是指初级电路接通的时间。点火线圈的次级电压是和初级电路断开时的初级电流成正比。通电时间短时，初级电流小，会使感应的次级电压偏低，容易造成失火。初级电流大，对点火有利；但通电时间过长，会使点火线圈发热，甚至烧坏，还会使能耗增大。因此要控制一个最佳通电时间。

蓄电池电压下降时，在相同的通电时间里初级电流能达到的值会变小。因此必须对通电时间修正。

爆震传感器

汽车发动机利用电火花将混合气点燃，并以火焰传播方式使混合气燃烧。如果在传播过程中，火焰还未到达时，局部地区混合气自行着火燃烧，使气流运动速度加快，缸内压力、温度迅速增加，造成瞬时爆燃，这种现象称为爆震。

爆震会使气体强烈振动，产生噪音；也会使火花塞、燃

烧室、活塞等机件过热，严重情况会使发动机损坏。

在发动机结构参数已确定的情况下，采用推迟点火

提前角是消除爆震既有效又简单的措施之一。

装有爆震传感器的发动机能检测爆震界限，通过电

子控制单元将点火时刻调到接近爆震极限的位置，从而

改善了发动机的性能。

当发动机出现爆震时，ECU根据爆震程度，推迟点

火时刻，爆震程度大的，不仅推迟的角度大，而且是先

快后慢，直到爆震消失为止。为了保证良好的发动机性

能，爆震消失后，又将点火提前角逐步加大，增加的速

率也分为快、慢两种。当发动机再次出现爆震时，点火

提前角再次推迟。通常点火提前角推迟的速率要大于点

火提前角增加的速率。