第七节 进气门前燃油喷射系统（多点燃油喷射系统）

一、进气门前燃油喷射系统的结构特点

（1）喷油器 在进气门前燃油喷油系统中，喷油器都被安装在进气歧管内靠近气缸盖的地方，喷油器喷出的雾化良好的燃油尽可能地靠近进气门，如图2-87所示。

由于每一个气缸都有一个喷油器，而且喷油器布置在尽量靠近进气门处，所以各缸的供油量非常均匀，并且没有燃油冷凝在进气歧管壁上，因此也就不需要对进气歧管预热和任何预先的燃油蒸发装置；进气歧管底部也不会积聚有燃油油泥。这表明进气歧管在设计上有了更大的灵活性，可以针对低速和高速工况有不同通道的可变进气的进气歧管。而这种技术只能在进气门前喷射系统上使用，如图2-88所示。

图2-87 进气门前喷射系统的喷油器布置

1—绝缘座圈 2—下O形圈 3—进气门 4—上O形圈

图2-88 进气门前喷射系统的可变进气的进气歧管

（2）燃油油轨 各喷油器都通过各自的燃油油管连接到一个燃油油轨上。对于在V6和V8发动机上使用的进气门前喷射系统来说，燃油油轨总成通常由左、右两个油轨组成。燃油首先流到一个燃油油轨内，然后流经一个连接管后再流到另一个燃油油轨内。在燃油油轨的一端装有压力调节器，多余的燃油从压力调节器经回油管返回燃油箱。图2-89所示的就是典型的油轨布局形式，在两边的油轨之间，油管交叉连接。图2-90所示的是一个直列4缸机的燃油油轨的排列方式。

图2-89 V6和V8发动机的油轨布置

1—油压测试接头 2—跨接管 3—喷油器 4—油轨

图2-90 4缸发动机的油轨布置

1—燃油调节器 2—油轨 3—喷油器组件

图2-91 进气门前喷射系统的节气门

1—节气门体 2—垫片 3—怠速空气控制电机阀

（3）节气门 在进气门前燃油喷射系统中，由节气门体对进入发动机的空气量以及进气歧管内的真空度进行控制。如图2-91所示，节气门体内部装有怠速空气控制（IAC）电机阀和节气门位置传感器（TPS），ECU通过怠速空气控制电机阀对怠速转速进行控制。节气门位置传感器则负责向ECU发送信号，以便使ECU在任何时候都知道节气门的位置。

节气门体是由铝合金铸造而成的一个整体式壳体，壳体内部装有节气门，节气门固定在节气门轴上。TPS和IAC电机阀也被安装在节气门体上。节气门轴由加速踏板控制。节气门轴的两端支撑在节气门体上，节气门开度控制进气量。在节气门体内还有个冷却液通道，少量冷却液流过此通道以防止在冷天时在节气门体上出现结冰现象。

（4）燃油压力调节器 进气门前燃油喷射系统使用的燃油压力调节器，如图2-92所示，它和节气门体燃油喷射系统中的结构基本相同。二者的区别在于，燃油压力调节器膜片上方不是通大气而是与进气歧管相连。这是因为在节气门体喷射系统中，喷油器被安装在节气门上方，进气歧管内气流的波动现象不会影响喷油器的喷油量；而在进气道燃油喷油系统中，喷油器被安装在进气歧管内，进气歧管内不断变化的真空度会影响喷油器的喷油量（当喷油脉宽一定时），为了尽可能地减小这个影响，燃油压力调节器通过感知进气歧管的真空度并不断调整燃油压力以使喷油器处的歧管压力与燃油压力之差始终保持恒定。

当进气歧管内真空度很高（如怠速时），即压力很低时，燃油喷射压力和该真空度之间的压差与进气歧管有较高的压力（低真空度，如节气门全开时）和较高的燃油压力之间的压差是相同的。在许多系统中，调节器将此压差保持为269kPa。

（5）冷起动喷油器 冷起动喷油器通过一个吸油管与燃油油轨相连，冷起动喷油器的喷油端被安装在进气总管内。图2-93所示为V6发动机上使用的冷起动喷油器。

图2-92 进气门前喷射系统的燃油压力调节器

1—进气歧管绝对压力 2—压力弹簧 3—膜片 4—到燃油箱的回油管 5—进油口

图2-93 进气门前喷射系统的冷起动喷油器

1—燃油压力调节器 2—油轨 3—燃油流入 4—油压测试点 5—喷油器 6—冷起动喷油器

冷起动喷油器由温度—时间开关进行控制。当发动机起动时，如果冷却液的温度低于35℃，温度—时间开关闭合使冷起动喷油器通电，将燃油喷入进气总管。因此，在发动机冷起动期间，除了装在每个进门处的喷油器喷油以外，冷起动喷油器也会喷油。

温度—时间开关的双金属片触点保持闭合的最长时间为8s，温度—时间开关触点闭合的实际时间取决于冷却液的温度。

二、进气门前燃油喷射系统的控制

如前所述，进气门前燃油喷射系统按照喷射顺序分为三种喷射方式：同时喷射、分组喷射和顺序喷射。这些燃油喷射系统之间除了结构上有许多相似之处外，ECU的输入、输出信号也很相似。它们之间的主要区别之一是喷油器与ECU之间的连接方法不同。在顺序喷射系统中，每个喷油器都单独地与ECU相连，计算机一次将一个喷油器接地，而在分组喷射系统中两个或几个喷油器为一组，每组喷油器共用一根导线与ECU相连。常见的有：在4缸发动机上，两个喷油器为一组；在V6发动机上，三个喷油器为一组；在V8发动机上，4个喷油器为一组。图2-94所示为克莱斯勒汽车3.5L发动机使用的顺序喷射系统；图2-95所示为福特汽车V8发动机使用分组喷射系统。

对于顺序喷射系统来说，每个缸的喷油器都可以在适当早于进气门打开的时刻喷油。这样，在进气门打开之前就在气缸进气口处充满了燃油蒸气，而在两次喷射间隔时间内进气门前的混合气是比较稀的。顺序喷射系统的主要优点是具有瞬时改变混合气的性能。

图2-94 克莱斯勒汽车3.5L发动机使用的顺序喷射系统

对于分组喷射系统，发动机每转两圈每个组分别喷射一次。一般地，在每组先点火的那个气缸的进气门打开前喷油，所以对该组的其他气缸就不能做到在合适的时刻喷油。如4缸发动机只有两个喷油器能够在进气门即将打开时完成喷油。另外两个喷油器喷入的燃油，不得不停留在进气歧管一段时间。因为这些时间很短，因此在进气歧管中燃油停留不是分组喷射系统的主要缺点。在怠速时，这种停留时间大约为150ms；在转速较高时，停留时间要少得多。

同时，发动机每转一圈，全部喷油器都在相同时间里喷油一次。这种系统编程和硬件都比较简单。负荷变化时，可以较快地调节混合气浓度。但是在两次进气行程的间隔，多数气缸都不同程度地存在混合气滞留于进气歧管中的现象，这是该系统的主要缺点。

和节气门体喷射系统一样，进气门前喷射系统也设有清除淹缸模式和无须踩加速踏板起动功能。在发动机减速期间，ECU会缩短喷油脉宽以改善排放并提高燃油经济性。一些系统中，当发动机在某个转速范围内减速时，还具有停止喷油控制功能。

图2-95 福特汽车V8发动机使用分组喷射系统

三、典型的顺序燃油喷射系统

日产公司的发动机计算机集中控制系统（ECCS）是顺序燃油喷射系统，该系统的很多输入和输出都与其他系统的相同。图2-96所示为ECU的输入输出图；ECCS的输入信号如下：

①曲轴转角传感器。

②冷却液温度传感器。

③车速传感器。

④爆燃传感器。

⑤废气再循环传感器。

⑥节气门开关。

⑦空气流量传感器。

图2-96 ECCS ECU的输入和输出

在ECU内还装有大气压力传感器，不能单独对该传感器进行维修。当大气压力随海拔和气候条件的变化而变化时，这个传感器会向ECU发送一个与大气压力有关的信号，用于空气流量的修正。曲轴转角传感器装在分电器内，用来向ECU发送发动机转速信号以及曲轴位置信号。

ECCS系统的输出如下：

①喷油器。

②点火提前角控制。

③空气调节器。

④怠速控制电磁阀（ICV）。

⑤快怠速控制装置（FICD）。

⑥燃油泵继电器。

⑦电子燃油喷射（EFI）继电器。

图2-97所示为系统元件布置图。

图2-97 ECCS元件位置图

1—氧传感器 2—空气调节器 3—怠速控制器 4—燃油滤清器 5—空气流量传感器 6—节气门体 7—喷油器 8—燃油泵 9—降压电阻排 10—控制单元 11—燃油压力调节器 12—冷却温度传感器 13—点火线圈 14—分电器 15—爆燃传感器 16—涡轮增压器

该系统也使用了一些在其他系统上并不常用的零部件，如降压电阻排，电阻排内的每个电阻器分别与各个喷油器串联。该电阻排可保护喷油器在电压突变时免受损坏，并可使喷油器工作更稳定。该系统采用叶片式空气流量传感器和节气门位置开关，如图2-98所示。怠速控制电磁阀（ICV）和快怠速控制装置（FICD）电磁阀都被安装在进气歧管上。当怠速转速下降到规定值以下时，ECU给ICV电磁线圈通电，额外的空气通过该阀进入进气歧管以提高怠速转速当空调开关接通时，FICD电磁阀电磁线圈被通电，空气通过该阀进入进气歧管以维持怠速转速并补偿空调压缩机带给发动机的这部分负荷。在ICV和FICD总成上装有怠速调节螺钉，用来将怠速转速设置为规定值，如图2-99所示。

图2-98 ECCS装用的节气门位置传感器

图2-99 ECSS装有的怠速控制装置

1—FICD调节螺钉（不可调整） 2—ICV调节螺钉（不可调整） 3—怠速调整螺钉 4—ICV电磁阀 5—FICD电磁阀

燃油泵继电器和内装式燃油泵的工作原理与其他燃油泵类似。当接通点火开关时，电压就加在EFI继电器的电磁线圈上，电流流经继电器线圈并通过ECU接地。EFI继电器触点闭合，这样，电压就通过EFI继电器触点加在了ECU和曲轴位置传感器上（该曲轴位置传感器需要外加电源）。

怠速控制系统将在下一章详细介绍。