汽油車燃油供給系統噴油量的精確控制方法

蘇州建設交通高等職業技術學校 徐君材

汽油車燃油供給系統按汽油噴射位置可分為進氣道噴射、缸內直噴和混合噴射，其中進氣道噴射的燃油供給系統按照有無回油管可分為雙管路燃油供給系統和單管路燃油供給系統。各種不同的燃油供給系統的組成、工作原理、噴油量的精確控制方法是不同的。

1 雙管路燃油供給系統

1.1 組成

雙管路燃油供給系統是指既有進油管又有回油管的燃油供給系統，是早期車型比較常見的一種燃油供給系統，由燃油箱、電動燃油泵、進油管、燃油濾清器、燃油分配管（油軌）、油壓調節器、回油管等組成，如圖1所示。

圖1 雙管路燃油供給系統

1.2 工作原理

電動燃油泵將燃油箱內的燃油壓出經進油管、燃油濾清器送至油軌，再由油壓調節器根據進氣歧管真空度調節壓力后（使供油壓力與進氣歧管壓力差為250 kPa，且恒定不變），送至噴油器，最后將多余的燃油經回油管流回燃油箱。該燃油供給系統向噴油器提供隨節氣門開度變化而變化的供油壓力。

1.3 噴油量的精確控制方法

在不考慮燃油密度的情況下，噴油器的噴油量主要取決于噴油器噴口的大小、供油壓力、噴口處的壓力（即進氣歧管壓力）及噴油器的通電時間等4個因素，如圖2所示。

對于批量生產的噴油器，噴口的大小不變（磨損微小，可以不考慮），供油壓力與噴口處的壓力差恒定不變（由油壓調節器控制），這樣4個因素中有3個要么不變，要么形成固定關系，所以噴油器的噴油量就僅取決于噴油器的通電時間。

圖2 影響噴油量的4個因素

2 單管路燃油供給系統

2.1 組成

單管路燃油供給系統是指僅有進油管，沒有回油管的燃油供給系統，是現在非缸內直噴發動機廣泛應用的一種燃油供給系統。與雙管路燃油供給系統不同的是無回油管、無油壓調節器、在燃油箱內增加限壓閥（也稱“油壓調節器”），供油壓力恒定在350 kPa。其組成如圖3所示。

圖3 單管路燃油供給系統

2.2 工作原理

電動燃油泵將燃油箱內的燃油壓出經進油管、燃油濾清器送至油軌，再送至噴油器，同時向噴油器提供350 kPa恒定的燃油壓力。

2.3 噴油量的精確控制方法

對于批量生產的噴油器，噴口的大小不變（磨損微小，可以不考慮），供油壓力恒定不變，通過空氣流量傳感器或者進氣歧管壓力傳感器測得噴口處壓力，再把該信號送至發動機控制單元（ECU），用于修正噴油時間，從而使噴油器的噴油量僅取決于噴油器的通電時間。這種燃油供給系統使用傳感器來檢測噴口處的壓力，再修正噴油時間，相對于雙管路燃油供給系統用油壓調節器反饋噴口處的壓力而言，精度更高、響應性更好。

3 缸內直噴燃油供給系統

3.1 組成

以第二代EA888發動機為例，該發動機的燃油供給系統由低壓系統和高壓系統兩部分組成。低壓系統主要由燃油箱、低壓油泵、燃油濾清器、低壓管路、燃油泵控制單元等組成，形成6 bar（1 bar=100 kPa）左右的燃油壓力。高壓系統主要由高壓油泵、驅動凸輪、高壓控制閥（N276）、油軌、噴油器、燃油壓力傳感器（G247）、高壓管路等組成，形成50 bar ～150 bar的燃油壓力，如圖4所示。

3.2 工作原理

燃油由電動低壓燃油泵建立6 bar左右的燃油壓力，經燃油濾清器送至高壓燃油泵，經過高壓燃油泵加壓至50 bar ～150 bar，送至油軌，再由ECU控制噴油器噴出。燃油壓力傳感器G247檢測油軌內高壓燃油的壓力并送至ECU，根據特性曲線再控制高壓控制閥N276實現對燃油壓力的調節，以滿足不同工況下對燃油壓力的需求。

3.3 噴油量的精確控制方法

對于缸內直噴發動機而言，雖然噴口的大小不變（磨損微小，可以不考慮），但由于供油壓力是變化的，噴口處的壓力為缸內的壓力，不同行程的壓力是不同的，所以，缸內直噴發動機的噴油量控制是ECU根據特性曲線圖來設定的，特性曲線圖是在發動機開發過程中執行了相應的試驗后確定的，然后通過編程存儲在ECU的ROM中。

4 混合噴射的燃油供給系統

4.1 組成

以第三代EA888發動機為例，該發動機的燃油供給系統也是由低壓系統和高壓系統兩部分組成。低壓系統主要由燃油箱、預供油燃油泵、燃油濾清器、低壓管路、燃油泵控制單元、低壓燃油壓力傳感器（G410）、油軌、噴油器等組成，形成4 bar ～6 bar左右的燃油壓力；高壓系統主要由高壓燃油泵、驅動凸輪、燃油計量閥（N290）、油軌、噴油器、燃油壓力傳感器（G247）、高壓管路等組成，形成高達200 bar的燃油壓力，如圖5所示。

4.2 工作原理

圖4 缸內直噴燃油供給系統

圖5 混合噴射燃油供給系統

該燃油供給系統由低壓系統部分執行進氣道噴射模式（MPI），高壓系統部分執行缸內直噴模式（FSI）。發動機起動時，無論發動機冷卻液溫度是否低于 45 ℃ ，均采用多重直噴（三次直噴入壓縮行程）；暖機和催化轉換器加熱階段，如果冷卻液溫度低于 45 ℃ ，采用多重直噴（雙次直噴，分別噴入進氣行程和壓縮行程）；發動機在部分負荷范圍下運行時，如果冷卻液溫度高于45 ℃后發動機切換到MPI模式；發動機在高負荷下運行時，采用多重直噴（雙次直噴，分別噴入進氣行程和壓縮行程）；如果任一噴油系統發生故障，ECU使用另一系統驅動，從而確保車輛可以繼續行駛。同時組合儀表中的發動機指示燈以紅色亮起。發動機無論采取哪種模式工作，都是通過發動機特性曲線的計算來決定的，如圖6所示。兩種模式只會單獨工作，不會同時工作。

4.3 噴油量的精確控制方法

由于該種燃油供給系統在MPI模式時屬于單供油管路系統，雖然供油壓力不像前述單管路供油系統是固定不變的，但該系統上配有低壓燃油壓力傳感器（G410），在確定噴油量時，此信號作為噴油量修正信號，這樣在噴油時，進氣歧管壓力傳感器和低壓燃油壓力傳感器（G410）的信號均作為噴油量修正信號，加之噴油器噴口大小不變，從而使噴油器的噴油量僅取決于噴油器的通電時間。在FSI模式時，噴油量控制是根據發動機特性曲線來設定的。

圖6 噴射類型的特性曲線