第八节 汽油喷射系统
一、汽油喷射系统概述
（ 1）进气管道中没有狭窄的喉管，空气流动阻力小，提高了发动
机的充气效率，从而增加了发动机的功率和扭矩（ 5%~10%）；
（一）汽油喷射的基本概念,
汽油喷射 是用喷油器将 一定数量和压力的汽油直接喷射到汽缸
或进气歧管中,与进入的空气混合而形成可燃混合气。其 目的是为
了提高汽油的雾化质量,改善燃烧，以改善汽油机的性能。
汽油喷射按喷射位置分为 进气道喷射 和 缸内喷射 两种。前者是
低压喷射，喷射压力一般只有 0.2~0.35MPa，是目前技术成熟的商
品化产品；后者前者是高压喷射，喷射压力约 3~5MPa，日本已初
步商品化。
（二）电控汽油喷射系统的优点,
与传统化油器 式发动机相比,电控汽油喷射式发动机的优点有,
（ 2）可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制，使发动机在
任何工况下都保持最佳的工作状态（经济性、动力性、排放的最佳
折衷），尤其是对过渡工况的动态控制；
30年代航空发动机最早使用的汽油喷射系统是 机械控制汽油喷
射系统,德国波许公司在 1973年生产的 K-Jetronic（ K-叶特朗尼克
系统）用在了轿车发动机上，并于 1982年生产了 KE-Jetronic机电混
合控制汽油喷射系统,它们 都是连续多点喷射系统 。应该说，现代
汽车发动机几乎都采用 电控汽油喷射系统, 属于间隙喷射系统, 喷
射压力较低 。我们只介绍电控汽油喷射系统。
（ 3）因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制,可采用较高的
压缩比 ；
（ 4）发动机的 冷起动性和加速性较好 ；
（ 5）多点汽油喷射系统可彻底解决发动机各缸混合气的 分配不均
匀 问题；
（ 6）可 节省燃油 （油耗降低 5%~10%）并 减少废气中的有害成分
（有害排放减少 15%~20%），尤其是在减速滑行时可切断燃油的
供应。
（三）汽油喷射系统的分类
基本分类：机械控制汽油喷射系统和电控汽油喷射系统两大类。
（四）电控汽油喷射系统的分类,
1、按进气量的检测方法不同分为
（ 1） 直接测量方式（流量型） ---用空气流量计直接测量出进气
管的空气流量,用测得的空气流量除以发动机转速即得每一循
环的空气量，由此算出每一循环应喷射的汽油量。
I,体积流量 ----L-Jetronic电控汽油喷射系统（ 1973年波许），
典型代表是日本丰田公司的皇冠 3.0轿车电喷发动机，用摆板式
空气流量计测量进气管的空气体积流量，当然要根据进气条件
换算成空气质量流量，精度稍差一些。
II,质量流量 ----LH- Jetronic电控汽油喷射系统（ 1981年波许），
采用热线式空气流量计测量进气管的空气质量流量，热线容易
断，容易氧化，可靠性、耐久性差。后来发展的空气质量流量
计是热膜式，解决了这一问题，目前广泛使用。
2、按喷油器的布置方式分
（ 1） 多点电控汽油喷射系统（ MPI） ----在每缸进气口处装有一个
由电控单元（ ECU）控制的电磁喷油器，顺序地进行分缸单独喷射
或分组喷射,ECU 复杂，尤其是分缸单独喷射，成本高。目前中
高档轿车上广泛使用。
（ 2） 单点电控汽油喷射系统（ SPI） ----在进气总管节气门的前方
装一个中央喷射装置，用 1-2个电磁喷油器集中喷射。形成的混合
气由进气歧管分配到各个气缸。单点喷射也可称为中央喷射（ CFI）
和节气门体喷射（ TBI）。由于成本低，目前广泛应用在经济型轿
车上。
（ 2） 间接测量方式（压力型） ----如 D- Jetronic电控汽油喷射系
统（ 1967年波许）,以速度 -密度方法检测进气流量,即通过压
力传感器测出进气管的压力，再根据发动机的转速间接地推算出
进气流量，从而确定每循环喷油量。因进气压力与吸入的空气流
量不是简单的线性关系，此方法检测精度不高，但成本低。
3、按电子控制过程分
（ 1） 开环控制方式 ---测出发动机所在工作状态，按最佳发动
机性能、排放等要求所需的事先已实验确定好的数据（编写在
程序中）调整喷油量、点火提前角等。如果发动机在使用中由
于机械磨损发生了变化，或生产出的发动机由于制造精度的差
异而不同，则无法保证发动机的性能等指标最优。
（ 2） 闭环控制方式 ----电控单元（ ECU）采用自学习系统，即
使用了能测出发动机被控制目标变化的传感器，如氧传感器，
可测出混合气成分的变化趋势（对最佳混合气成分而言，属于
偏浓或偏稀），因此可以不断修正喷油量，使其在发动机运转
的大部分时间内控制在 ???± 0.05左右，此时，三元催化转化
效率最佳（排放中有害成分最少），发动机燃油经济性也最佳。
过渡工况的混合气浓度控制不考虑三元催化器的作用，即
开环控制。
另外，爆震传感器的采用也可以对点火提前角的电控闭环
化：没有爆震现象，则 ECU使点火提前角提前一个角度增量
?1可以继续，因为实际点火提前角如能提前，则燃油经济性
改善；出现爆震现象，则 ECU使点火提前角推迟一个角度增
量 ?2，直至爆震现象消失。
由此可见,闭环控制方式就是负反馈方式，可使发动机始
终处于最佳状态，使生产产品质量稳定，而且，不需要代价昂
贵、时间很长的的发动机台架性能试验。
?
?
二、电子控制汽油喷 射系统
（一） L-Jetronic系统,
（ 1）燃油供给系统：燃油从燃油箱经电动汽油泵以一定的 压力流
经燃油滤清器，滤去杂质后，进入燃油分配管（又称燃油轨）。在
分配管的后端有一个压力调节器,它使喷油器内燃油压力与进气管
内气体压力之差保持恒定的 0.25MPa, 这样，喷油量只由喷油器通
电时间确定，过量的压力油将通过压力调节器流回油箱。 调节后的
0.25MPa的压力油，通过分配管的支管分送到各喷油器，接受电控
单元的指令，燃油喷至进气门的上方，受气门等加热辅助汽化。当
进气门打开时，才将燃油蒸气与空气一起吸入气缸中。
1,特点,
1）采用摆板式空气流量计，以空气流量为控制的基础。
2）以空气流量与发动机转速作为控制基本喷油量的因素。
3）还接受节气门位置、冷却水温、空气温度等传感器检测到的表
征发动机运行工况信号作为喷油量的校正，使发动机运转稳定。
2、组成：主要由燃油供给系统、空气供给系统和控制系统等三部
分组成。
4
（燃油分配管）
以消除喷油时油压
产生的微小波动 （由定时开关控制或与 ECU同时控制）
（ 2）空气供给系统：作用是测量和控制汽油燃烧所需的空气量。
（怠速控制阀）
空气经空气滤清器过滤后，用空气流量计测量，通过节气门
体进入进气总管，再分配到各进气歧管。在进气歧管内，从喷油
器喷出的汽油与空气混合后被吸入气缸。
空气阀
空气流量计 节气门
怠速时节气门全
闭，空气量只能由怠
速调整螺钉控制的旁
通道截面积控制，怠
速转速高低通过调整
螺钉调节。,.,
在冷却水温较低时，
为加快暖机过程，设置
了快怠速装置，由空气
阀或 ECU控制的 ISC阀
来控制快怠速需要的空
气量（额外增加空气
量）。这时，经过空气
流量计计量后的空气，
绕过节气门直接进入进
气总管。
电控单元（ ECU）是一种电子综合控制装置。 ECU的存储器中
存放了发动机各种工况的最佳喷油持续时间，在接受了各种传感器
传来的信号后，确定满足发动机运转状态的燃油喷射量，并计算出
控制喷油器的喷射时间。 ECU还可对多种信息进行处理，实现 EFI
以外的其它多方面的控制。如点火控制、怠速控制、排气再循环控
制、自动变速器控制（ ECT合一）、防抱死控制等。,.,
（ 3）控制系统：作用是根据发动机运转状态和车辆运行状况确定
汽油的最佳喷油量。该系统由各传感器,ECU、各执行器组成。,.,
检测发动机工况的传感器有：水温传感器、进气温度传感器、
曲轴位置传感器、节气门位置传感器、车速传感器、氧传感器、爆
震传感器、空调离合器开关等。,.,
ECU输出的各种控制指令由执行器执行。如喷油脉宽控制、点
火提前角控制、怠速控制、碳罐清污、自诊断、故障备用程序启动、
仪表显示等。
节气门体由节气门、旁通气道等组成，如图所示。 节气门控制
发动机正常运行工况下的进气量。节气门位置传感器装在节气门轴
上，检测节气门的开度。 有的节气门体上装有节气门缓冲器。为防
止寒冷季节流经节气门体中的空气水分在节气门体上结冰，有些节
发动机怠速时，节气门全
闭。旁通气道开口的大小决定
了怠速时的空气量。当怠速调
整螺钉顺时针方向旋入时，旁
通气道开口减小，发动机怠速
降低；反时针旋转螺钉，旁通
气道开口增大，发动机怠速升
高。
3、空气供给系统构成件
（ 1）节气门体与怠速调整螺钉,
气门体上设有供发动机冷却水
流经的管路。
（ 2）空气阀
空气阀的作用是发动机低温运转时，增加空气供给量，使发
动机快怠速运转，加速缓机，热机后，减少空气量，使发动机转
入稳定的怠速运转。,.,
发动机冷起动后，
由于 温度低，空气阀
为开启状态 。此时，
空气可经旁通气道和
空气阀两条通路进入
进气总管,由于空气
量多，发动机处于快
怠速状态。
空气阀有双金属
片型和石蜡型。
I）双金属片型,
发动机达正常工作温
度后，双金属片同时受加
热线圈和发动机双重加热，
使阀门可靠关闭，此时发
动机可在低怠速下稳定运
转。 若发动机热机起动，
该阀处于关闭状态，即发
动机没有高怠速 。
起动后，加热线圈 1通
电，使双金属片温度逐渐升
高，产生变形，阀门逐渐关
闭，进气量减小至只能走旁
通气道，发动机由快怠速转
入正常的低怠速运转 。,.,
II）石蜡型,
石蜡型空气阀装在节气门体内，其结构如图示。它由石蜡感温体、
阀门和弹簧 A,B组成。感温体浸于冷却水中，其内充满石蜡，
石蜡体积随水温的升降而膨胀或收缩。
感温体和弹簧 B试图将阀向右推靠在阀座上，而弹簧 A则力图将阀
向左推开。发动机温度低时，感温体收缩，带动弹簧组左移，加
上弹簧 A的弹力，压缩弹簧 B，阀门打开，增加了进气量 ---快怠速
状态；冷却水温升高至 80° C以后，石蜡膨胀，感温体右移,
同时弹簧 B伸长，两者共同克服弹簧 A的弹力使阀门关闭，
怠速空气量减少，快怠速结束。
4、燃油供给系统构成件
1）燃油泵：其作用是将燃油吸出，加压后经喷油器供给气缸。
EFI燃油泵按其安装位置分 内装泵 （装在油箱内）和 外装
泵, 内装泵不易产生气阻和燃料泄漏，且噪音小，冷却好，电
动机不易烧坏。目前，大多数 EFI系统采用内装泵。,.,
3）进气管：（略去）
电动燃油泵由泵体、永磁式电
动机、端盖和外壳等组成，如图所
示。接通电源后，电动机带动泵体
转动，将燃油从进油口吸入，经泵
体形成高压，从出油口泵出。电动
燃油泵的外壳与端盖均卷边铆紧。
成为一个不可拆卸的总成。燃油流
经壳体，电枢、泵体、均浸在燃油
中，起了很好的冷却作用。由于泵
中没有空气，不会产生危险。
在端盖上装有安全阀和止回单向阀。
安全阀是一个超压溢流装置，当燃油压
力大于允许值即开启泄压，从而避免当
管路堵塞时压力过高而造成油管破裂或
泵体损坏等现象；止回单向阀起着切断
反向流的作用，当燃油泵停止工作时，
单向阀关闭，此时，在燃油轨下游的燃
油压力调节器也会切断回油管路，从而
保持管路一定的残余压力，以利于发动
机下次起动。尤其是燃油遇高温易汽化，
引起燃油泵及喷油器工作性能下降，造
成发动机热起动困难，设置单向阀，保
持一定的管路剩余压力，减少了气阻现
象，使发动机高温起动容易。
电动燃油泵的泵体结构有多种。按泵体的工作原理，可将泵体
分为 流体动力泵 和 容积泵 （也称流体静力泵）。,.,
流体动力泵是 将燃油进行机械加速后, 利用液体之间的动量
交换来产生压力的, 能提供连续的流量, 所产生的压力取决于泵
的转速,且 运转平稳,但 输出油压不高, 输出油量随阻力的升高
而下降, 甚至会完全没有输出。 …,
容积泵是 由泵中流体所在空间的变化来产生压力的 。容积泵
每一转吸入油量是一定的,输出流量取决于泵的转速, 与阻力的
关系不大,但 间隙式的供油易产生压力脉动, 泵体振动 与 噪声 等。
电动燃油泵常用的泵体有
涡轮泵与滚柱泵。
1— 限压阀
2— 滚子泵
3— 电动机
4— 出油单向阀
5— 转子
6— 滚子
7— 泵体
A— 进油口
B— 出油口
图：滚柱泵结构及工作原理
（转子 5偏心地装在泵体 7中）
EFI系统油泵的基本控制要求是,只有发动机处于运转工作
状态下，油泵才工作（发动机转速信号）；发动机不运转，即
使接通点火开关，油泵也不工作。
2）燃油滤清器,
燃油滤清器 安装在油
泵之后的高压油路中,
如图示。其作用是：滤
除燃油中的杂质，防止
燃油系统堵塞，减小系
统的机械磨损，确保发
动机稳定运转，提高工
作可靠性。
滤清器堵塞时，将使
油压下降，起动困难，
发动机功率下降,应予
更换。
3）脉动阻尼器,
在喷油器喷油时，油路
中会产生微小波动，脉动阻
尼器的作用就是减小这种波
动和降低噪声。,.,
脉动阻尼器 由膜片和弹
簧组成减震结构,如图示。,.,
来自油泵的燃油首先经过
阻尼器膜片的前方，然后输入
管路。当油压脉动趋于峰值时，
膜片弹簧压缩，膜片后移，使
膜片前方空间加大，使本来增
大的压力趋于平缓；相反，弹
簧伸张，膜片前方空间减小，
油压略有上升。因此，油压变
化极小。
4）压力调节器,
其作用是使燃油压
力相对于大气压力或
进气管负压保持一定，
即 保持喷油压力与喷
油环境压力的差值一
定,如图示。
持喷油压差一定,而且,任意工况下喷油器的针阀升程一定,
这样，喷油量只随喷油器通电时间长短控制。
控制喷油量的大小
是根据 ECU加给喷油
器的通电时间长短来
控制的 。这就 要求保
随着节气门开度的变化，进气管负压即喷射环境压力肯定发生
变化，因此喷油压力也肯定发生变化 。
压力调节器位于燃油轨的一端,其结构
如图示。膜片将金属壳体内部分成 弹簧室
和 燃料室 两部分,弹簧室一侧通过管路与
进气歧管相通 。 膜片下方承受油压,膜片
上方为歧管负压与弹簧压力之和。
弹簧室 弹簧
膜片
壳体
阀
由于电动汽油泵泵送的油量远大于喷射所
需的油量，故在油压作用下膜片移向弹簧室一
侧，阀门打开，部分燃油流回油箱，燃油分配
管内保持一定的油压。 当歧管真空度增大时，
膜片进一步上移，使阀门开度增大，回油量增
加，从而使燃油分配管内油压略降，保持与变
化了的歧管压力差值恒定 ；反之亦然。
油泵停止工作时，油泵单向阀关闭，在弹簧
力作用下，调压器阀门关闭，使油泵单向阀与
调压器阀门之间的油路内保持一定的残余压力。
5）电磁式喷油器,
喷油器的作用是根据 ECU提供的电信号，控制燃油喷射。
SPI系统的喷油器位于节气门体空气入口处； MPI系统的喷油
器通过绝缘垫圈安装在各进气歧管或进气道附近的缸盖上。
喷油器的分类：按用途分为 SPI用和 MPI用；按燃料的送入位
置分为上部给料式和下部给料式； 按喷孔形状分为孔式和轴针式；
按电磁线圈的电阻值分为低阻式和高阻式 。
结构组成：喷油器由滤网、电路接口、
电磁线圈、弹簧、衔铁和针阀组成。
电路接口
滤网
电磁
弹簧
衔铁
图：孔式喷油器 铆接
针阀升程
滤芯
针阀
（轴针）
衔铁
电磁
线圈
电路接口
弹簧
铆接
针阀体
橡胶密封圈
橡胶密封圈
橡胶
密封
圈
轴针式喷油器
轴针式喷油器针阀下部还有
一端探入喷口的轴针。不喷油时，
弹簧将针阀压紧在阀座上，防止
滴漏；停喷瞬时，弹簧使针阀迅
速回位，断油干脆。轴针式喷油
器可使燃油以环状喷出，有利于
雾化，且由于轴针在喷口中的伸
缩运动，使喷口不易堵塞。
电磁式执行器工作原理,
是将电信号转变为直线
机械力的电磁执行装置：
输入电信号使电磁线圈产
生电流，线圈周围产生强
磁场，磁场对衔铁产生的
吸引力将衔铁拉入线圈中。
当输入信号消失后，弹簧
力又将衔铁推回原位。
线圈
衔铁
电磁力 磁力线
可动衔铁 电磁线圈
壳体
通断型线性电磁阀
电磁铁的工作原理
电磁铁的 主要缺点是电
磁吸力与衔铁和磁极之间
的距离的平方成反比,这
一缺点使电磁铁在行程超
过 8mm的场合应用受到限
制。此外,电磁铁的另一
个缺点是存在动作延迟。
电磁喷油器工作原理,
当线圈通电时，线圈产生的磁场将吸引衔
铁带动针阀移动，使针阀离开阀座，燃油在
压力的作用下经过开启的针阀喷出；当线圈
断电时，线圈对衔铁的吸力消失，衔铁在回
位弹簧的作用下带动针阀落座，停止喷油。
当针阀升程、喷口面积和喷口内外压差确定
之后，喷油器的喷油量便唯一由线圈的通电
时间确定 。
当电压脉冲加在线圈上以后,针阀必须经
过一定的时间之后才能达到最大升程 ；当电
压脉冲消失以后,针阀同样需要一定的时间
之后才能完全关闭 。
针阀的最小升程可小于 1/10mm。
电流控制的低阻型喷油器的开闭时间最短,
具有较好的响应特性。
t1为从线圈电磁电路开始通电起
直到针阀刚离座所用的时间；
t2为从针阀离座起到针阀完全打
开所用的时间；
t3为针阀从开始下降到完全落座
所用的时间。
通电时间
最小喷油脉宽必须大于 t1+t2，否则喷油量是
不稳定和不可重复性的。
汽油喷射一般经过 2ms以内的滞留时间，但由
于喷油时间长，可忽略。柴油机则很短，需
高速电磁阀（整个喷油时间在 1~2ms以内，响
应时间必须在 10?s以内）
6）冷起动喷油器,
冷起动喷油器装于进气总管的中央部位,其作用是改善发动机
的低温起动性能。冷起动喷油器只在发动机低温起动时才投入工
作，它也是一种电磁式喷油器，其喷油量取决于喷油时间,而其
喷射时间可由起动喷油器定时开关控制，也可由 ECU控制。
?冷起动喷油器的结构与工作原理,
冷起动喷油器由燃油入口连接器 6、
滤网、接线插座 5、电磁线圈 4、弹
簧 10、柱塞阀 3与阀座 8,旋涡喷油
嘴 1等组成。在弹簧力作用下，阀压
紧在阀座上。冷车起动时，电磁线
圈通电，在电磁力吸引下，阀克服
弹簧力而右移，阀打开,燃油喷出。
喷油柱有较大的喷射锥角 （ 70° 以
上）,而且在喷油嘴处形成旋转运
动，改善了燃油的雾化性能 。 起动
后，电磁线圈供电线路切断，冷起
动喷油器停止工作。
由于冷起动喷油器装在进气总管上,不可避免地影响了冷起
动时对各缸供油的均匀性,因此，现在已有一些车上取消了冷
起动喷油器。 冷起动喷油器的喷油任务由各缸的喷油器完成。
叶片式空气流量
计由测量板 5、补偿
板 2、回位弹簧 8
（扭簧）、电位计 1、
旁通气道 4等组成，
此外还包括怠速调
整螺钉、油泵开关
及进气温度传感器 7
等，如右图所示。
5、控制系统主要构件
1）空气流量计,
（ 1）叶片式（摆板式）空气流量计,
安装在空滤器与节气门体之间。
发动机工作时，来自空气滤
清器的空气通过空气流量计时，
使挡流板 4在流动空气的推动力
矩和盘形弹簧复位力矩的共同作
用下绕轴偏转一定的角度，该角
度被同轴连接的电位计转变为电
压信号输入控制器 ECU中。
变化和气流脉动时以及外部机械振动时，仍能平稳转动，在空气
流量计上设置了与叶片作成一体的补偿板和阻尼室。
油泵开关装在空气流量计内，
只有在发动机运转，空气流量计
叶片转动时，油泵开关才闭合。
只要发动机停止运转，油泵开关
便处于断开状态，即使点火开关
闭合，油泵也不工作。
为了使叶片在吸入空气量急剧
进气温度传感器将测得的进气温度信号送给 ECU，以便 ECU
发出指令，根据进气温度修正喷油量。
在旁通空气道上设有怠速
调整螺钉，调整该螺钉可以改
变怠速时的混合气浓度，所以
又称 CO调整螺钉。
发动机怠速时，空气分
两路进入进气总管，一路经
叶片与活动板间隙，另一路
经旁通气道。调节怠速调节
螺钉时，不但改变了旁通气
道的流通截面积，也改变了
活动板与叶片的相对位置。
喷油量正比于流经叶片的
空气量。怠速时流经叶片处的
空气量由活动板与叶片间隙大
小决定，而活动板的位置可由
怠速调整螺钉调节。
当怠速调整螺钉
向外 旋出 时, 旁通气
道截面积加大, 而叶
片与活动板间隙减小,
故流经叶片的空气量
减少, 喷油量也减少,
但由于 进入气缸的空
气总量不变 （ 旁通气
道截面积和叶片与活
动板间隙截面积之和
不变 ），所以 混合气
变稀 。反之，将调整
螺钉 旋入,使 旁通气道截面积减小, 叶片与活动板间隙加大, 流
经叶片的空气量增加, 喷油量增加,而由于进入气缸的空气总量
不变，因此 混合气变浓 。
（ 2）卡门涡旋式空气流量计
日本丰田公司凌志 LS400车 1UZ-FE发动机采用卡门涡旋式空
气流量计。 与叶片式空气流量计一样，也是一种体积空气流量计，
但具有体积小、重量轻、进气道结构简单、进气阻力小等优点 。
涡旋频率的检测方法有 反光镜检测 和 超声波检测 两种。
在气流通道中放置一柱体，当气体通过时，在柱体后方产生
许多涡旋，这些涡旋称为卡门涡旋，这个柱体便称为卡门涡旋器。
涡旋发生的频率 ? 和空气的流速 v及柱体直径 d的关系是 ?=0.2 v/ d，
因此，可以通过测量涡旋发生的频率，计量空气流动速度，而将
空气通路的有效截面积与空气流速相乘，即得空气的体积流量。
?反光镜检测式,反光镜检测式 空气流量计的检测部分由镜
面、发光二极管和光电晶体管等组成。空气流经涡旋发生器时，
压力发生变化，这种压力变化经压力导向孔作用于薄金属制成
的反光镜表面，使发光二极管投射的光反射给光电管，对反射
光信号进行检测，即可得涡旋频率。高频率对应大的进气量。
凌志 LS400车 1UZ-FE发动机采用反光镜检测式 。
?超声波检测式：利
用卡门涡旋引起的空
气密度变化进行测量。
在与空气流动方向
垂直的方向上安装超
声波信号发生器 1，
在与其相对的位置上
安装超声波接受器 8。
卡门涡旋造成空气密
度变化，受其影响，
信号发生器发出的超
声波到达接受器的时
机或变早或变迟，测
出其相位差，利用放
大器使之变成矩形波，
矩形波的脉冲频率即
为卡门涡旋的频率。
（ 3）热式空气流量计,
热式空气流量计工作原理是：在空气通路中放置一发热体，空气
流经发热体时带走其热量，使发热体变冷。发热体周围通过的空
气流量愈多，被带走的热量也愈多。热线电阻 RH以铂丝制成,
RH与温度补偿电阻 RK均位于空气通道中的取气管内，与精密电
阻 RA,RB共同构成桥式电路。当空气流动时会使 RH阻值下降,
但混合集成电路 A
（负反馈电路）使
流经 RH的电流加大，
维持 RH阻值不变，
此谓“等温热线风
速仪”工作原理，
精密电阻 RA两端的
输出电压因电流的
加大而增大,ECU
接收的即此电压信
号。
热式空气流量计的精密电阻装在控制线路板上，通过调试
实验中对精密电阻 RB进行激光修整，可以在预定的空气流量下
调定空气流量计的输出特性，如下图所示。
温度补偿电阻 RK是热敏电阻，因此混合集成电路 A对 IH的调
节总是使热线工作温度与空气来流温度之差保持在恒定的数值
（大于 100° C），从而不需要再测进气温度作修正。
热式空气流量
计有三种型式：第
一种是将热线和空
气温度传感器（温
度补偿电阻）置于
进气通道中，称为
主流测量方式；
第二种是将热线缠绕
在陶瓷螺线管上并置于旁
通气道中，称为旁通测量
方式，这既减少了气流阻
力，又减少了热线承受的
气流作用力；
第三种是热膜式
空气流量计，不用铂
丝，且将热膜、补偿
电阻、精密电阻等镀
在一块陶瓷片上，使
制造成本大为降低，
工作寿命延长。
2）节气门位置传感器
节气门位置传感器装
在节气门体上，它将节
气门打开的角度转换成
电压信号送到 ECU，以
便在节气门不同开度状
态时控制喷油量。
节气门位置传感器有
线性输出 和 开关量输出
两种形式。
?线性输出型节气门位置传感器,
传感器有两个与节气门
联动的可动电刷触点。
一个触点可在电阻体上
滑动，利用变化的电阻
值，测得与节气门开度
对应的线性输出电压，
根据输出的电压值，可
知节气门开度。另一个
电刷触点在节气门全关
闭时与怠速触点 IDL接
触。 IDL信号主要用于
断油控制和点火提前角
的修正。节气门开度输出信号 VTA则使 ECU对喷油量进行控制，
以获得相应的功率。 随着节气门开度的增大，节气门开度输出电
压线性增大,如图示。
VCC— 电源
VTA— 节气门开度输出信号
IDL— 怠速触点
E— 地线
?开关量输出型节气门传感器,
开关量输出型或称开关式节气门位置
传感器由一个可动触点和
两个固定触点 — 功率
触点及怠速触点构成。
可动触点可沿凸轮沟
槽移动，导向凸轮由
固定在节气门轴上的
控制杆驱动。
节气门全关闭时，可
动触点与怠速触点接
触，可检测节气门的
全关闭状态；当节气
门开度达 50%以上时，
可动触点与功率触点
接触，可检测节气门大开度状态。在这之间中间开度时，可动触
点同哪一个触点都不接触。
开关式节气门
位置传感器与线
性输出型传感器
相比,结构简单
且成本低，但节
气门开度的检测
性能差 。
3）水温传感器,
水温传感器用于检测发动机冷却水温度,通常采用负温度系数
的热敏电阻 NTC检测水温 。传感器安装在发动机冷却水通路上，
水温的变化将引起电阻值的变化，由负温度系数的热敏电阻特性
可知,随水温升高，电阻值下降 。
ECU中的电阻与水温传感器的热敏电阻串联，热敏电阻阻值
变化时，所得分压值 THW随之改变。
水温低时，燃油蒸发性差，应供给浓的混合气 。由于水温低，
ECU检测到的分压值 THW就高 。根据该信号,ECU增加喷油
量,使发动机的冷机运转性能得以改善。水温高时，发动机已
达正常工作温度，混合气条件较好，可燃用较稀混合气，要求
少喷油。这时，由于热敏电阻阻值随水温上升而降低，则 ECU
检测到相应的小分压值 THW，并依此信号减少喷油量。
4）进气温度传感器,
进气温度传感器的结构原理与水温传感器相同，也是采用
热敏电阻检测进气温度。
采用体积空气流量计时，均应考虑空气密度对实际进气量
的影响。空气温度是随空气的温度和压力而变化的。进气温度
传感器的作用就是检测进气温度，并将检测结果送给 ECU，以
便根据温度变化进行喷油量修正，并获得最佳空燃比。
5）发动机转速与曲轴位置传感器,
空气流量计检测的是单位时间内的空气流量，为确
定每次循环符合最佳空燃比的喷油量,应求得每次循
环吸入的空气量 。即在已知单位时间空气流量的基础
上,应检测发动机转速 。 为选取合适的喷油时刻和点
火时刻，还需检测每缸曲轴转角的位置，故设有发动
机转速与曲轴位置传感器。
发动机转速与曲轴位置传感器有多种型式（ 电磁式、
霍耳式、光电式 ），电磁式应用最广泛。 传感器可装
在曲轴中部或飞轮上，亦可装在分电器上 。装在分电
器上的较多。
电磁式传感器由转子和线圈组成。转子固定在分电
器轴上，线圈固定在分电器壳体上。
永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路，转子旋转
时由于转子凸起与托架间的磁隙不断发生变化，通过线圈的磁通
也不断变化，线圈中便产生感应电压，并以交流形式输出。
在实用结构中，常将发动机转速和曲轴位置传感器一同装于分
电器上，使用复合转子与耦合线圈（略去）。
6）氧传感器（ EGO）,
代汽车普遍采用三元催化排气净化装置，把废气转化成无害气体。 三元
催化器装在排气管中 。
三元催化剂是铂和铑的混合物，它可
以把发动机尾气中的一氧化碳（ CO ）、
碳氢化合物（ HC）氧化成二氧化碳和水，
把氮氧化物（ Nox）还原成氮和氧。但是，
只有当空燃比精确控制在理论空燃比（ 14.7）
附近时，三元催化转换器的转换效率才最
高。因此，必须对空燃比进行精确的 控制。
在三元催化转换器前面的排气歧管或排气管内装有氧传感器，其功用是
用来检测排气中的氧气含量，以确定实际空燃比是比理论空燃比浓还是稀，
并向 ECU反馈相应的电压信号。 ECU则根据氧传感器反馈的空燃比浓或稀信
号，控制喷油量的增加或减少。
现代发动机控制系统中普遍采用由氧
传感器组成的空燃比反馈控制方式，即闭
环控制方式。
常用的氧传感器是氧化锆
（ ZrO2）传感器。氧化锆是一
种具有氧离子传导性的固体电
介质,能在氧浓度差的作用下
产生电动势。 氧化锆陶瓷体的
两侧表面上是透气的多孔薄铂
层作为电极,陶瓷体的内侧电
极与大气相通，外侧与排出的
废气相接触。 废气通过氧化锆
时,若温度超过 300° c，就能
使氧离子化 。在传感器的排气
侧与大气侧氧的分压力不同时，
氧离子就从氧的分压高的大气
侧向氧分压低的排气侧流动，
从而在两个电极间形成电动势 。
这个电动势的大小就作为混合
气浓或稀的一个度量。
当混合气稀时 （空燃比大），排
气中的氧的含量高,传感器元件内
外侧氧浓度差小，氧化锆元件内外
侧两电极之间产生的电压很低 （接
近 0 伏）； 反之，混合气浓 （空燃
比小）时，在排气中几乎没有氧，
传感器内外侧氧浓度差很大，内外
侧电极之间产生的电压高（约 1伏），
在理论空燃比附近，氧传感器输出
的电压有一突变,如图示。
氧化锆一般在 400° C以上才能工
作，因此，为保证发动机在进气量小、排气温度低时也能正常工
作，有的氧传感器中还装有对氧化锆元件进行加热的加热器，加
热器亦受 ECU控制。在闭环控制过程中，混合气浓时，氧传感器
向 ECU输入的是高电压信号（ 0.75~0.9V）,此时 ECU将减小喷
油量，空燃比增大。当空燃比增大到 14.7时，氧传感器输出电压
信号将突变到 0.1V左右,ECU接受信号后又将增加喷油量，空燃
比减小。 如此反复。就能将空燃比精确控制在 14.7附近 。
任何需要以非理论空燃比运行的发动机工况都只
能采用开环控制。下列工况应采用开环控制,
?怠速运转时；
?节气门全开、大负荷时；
?高速断油时；
?发动机起动时；
?发动机冷却水温度低或氧传感器未达到工作温度
（ 400° C）时；
?氧传感器失效或其配线发生故障时。
（二） Motroic系统
该系统是德国 Bosch公司 1979年推出的一种质量流量型汽油喷
射系统，它是在 L型电子控制汽油喷射系统的基础上，结合电子
控制的点火系统发展起来的。
Motroic系统将点火提前角与喷油控制相结合，在起动、怠速、
加速、全负荷等工况下，不但能实现喷油量的自动调节，而且能
自动将点火提前角调整至该工况所需的最佳角度，从而实现了喷
油量和点火提前角的最优化匹配，进一步改善了发动机的起动性、
怠速稳定性、加速性、动力性和经济性，减少了有害气体的排放。
Motroic系统电子点火控制系统的策略是：将汽车发动机各种
运行工况下最佳的点火提前角特性，事先通过编程储存在控制单
元内。根据传感器检测到的发动机转速与负荷等信息在所储存的
点火特性中取出适应于该工况的点火提前角值，与此同时，控制
单元还根据发动机此时的水温、进气温度、节气门位置等信息，
对所选取的点火提前角值进行修正，使发动机得到一个最佳的点
火时刻。
Motroic系统还通过转
速传感器 24在曲轴上直
接检测发动机的转速，
曲轴转角传感器 23安装
在飞轮附近，使点火提
前角的控制更为精确。
Motroic系统在全负荷
范围内，考虑到爆震控
制，按最大转矩调整点
火提前角，使发动机在
低转速区有较好的转矩
特性；而在部分负荷范
围内，着眼点是尽可能
节约汽油，遵守排放法
规。
（三）单点喷射 Mono-Jetronic（节气门体喷射 TBI）
特点是低压喷射，只
有一个中央喷射单元
安装在进气总管的接
口上，由一个节气门
体、电磁喷油器、压
力调节器与空气温度
传感器等组成。
优点是成本低，缺点
同化油器，但又优于
化油器。
一、汽油喷射系统概述
（ 1）进气管道中没有狭窄的喉管，空气流动阻力小，提高了发动
机的充气效率，从而增加了发动机的功率和扭矩（ 5%~10%）；
（一）汽油喷射的基本概念,
汽油喷射 是用喷油器将 一定数量和压力的汽油直接喷射到汽缸
或进气歧管中,与进入的空气混合而形成可燃混合气。其 目的是为
了提高汽油的雾化质量,改善燃烧，以改善汽油机的性能。
汽油喷射按喷射位置分为 进气道喷射 和 缸内喷射 两种。前者是
低压喷射，喷射压力一般只有 0.2~0.35MPa，是目前技术成熟的商
品化产品；后者前者是高压喷射，喷射压力约 3~5MPa，日本已初
步商品化。
（二）电控汽油喷射系统的优点,
与传统化油器 式发动机相比,电控汽油喷射式发动机的优点有,
（ 2）可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制，使发动机在
任何工况下都保持最佳的工作状态（经济性、动力性、排放的最佳
折衷），尤其是对过渡工况的动态控制；
30年代航空发动机最早使用的汽油喷射系统是 机械控制汽油喷
射系统,德国波许公司在 1973年生产的 K-Jetronic（ K-叶特朗尼克
系统）用在了轿车发动机上，并于 1982年生产了 KE-Jetronic机电混
合控制汽油喷射系统,它们 都是连续多点喷射系统 。应该说，现代
汽车发动机几乎都采用 电控汽油喷射系统, 属于间隙喷射系统, 喷
射压力较低 。我们只介绍电控汽油喷射系统。
（ 3）因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制,可采用较高的
压缩比 ；
（ 4）发动机的 冷起动性和加速性较好 ；
（ 5）多点汽油喷射系统可彻底解决发动机各缸混合气的 分配不均
匀 问题；
（ 6）可 节省燃油 （油耗降低 5%~10%）并 减少废气中的有害成分
（有害排放减少 15%~20%），尤其是在减速滑行时可切断燃油的
供应。
（三）汽油喷射系统的分类
基本分类：机械控制汽油喷射系统和电控汽油喷射系统两大类。
（四）电控汽油喷射系统的分类,
1、按进气量的检测方法不同分为
（ 1） 直接测量方式（流量型） ---用空气流量计直接测量出进气
管的空气流量,用测得的空气流量除以发动机转速即得每一循
环的空气量，由此算出每一循环应喷射的汽油量。
I,体积流量 ----L-Jetronic电控汽油喷射系统（ 1973年波许），
典型代表是日本丰田公司的皇冠 3.0轿车电喷发动机，用摆板式
空气流量计测量进气管的空气体积流量，当然要根据进气条件
换算成空气质量流量，精度稍差一些。
II,质量流量 ----LH- Jetronic电控汽油喷射系统（ 1981年波许），
采用热线式空气流量计测量进气管的空气质量流量，热线容易
断，容易氧化，可靠性、耐久性差。后来发展的空气质量流量
计是热膜式，解决了这一问题，目前广泛使用。
2、按喷油器的布置方式分
（ 1） 多点电控汽油喷射系统（ MPI） ----在每缸进气口处装有一个
由电控单元（ ECU）控制的电磁喷油器，顺序地进行分缸单独喷射
或分组喷射,ECU 复杂，尤其是分缸单独喷射，成本高。目前中
高档轿车上广泛使用。
（ 2） 单点电控汽油喷射系统（ SPI） ----在进气总管节气门的前方
装一个中央喷射装置，用 1-2个电磁喷油器集中喷射。形成的混合
气由进气歧管分配到各个气缸。单点喷射也可称为中央喷射（ CFI）
和节气门体喷射（ TBI）。由于成本低，目前广泛应用在经济型轿
车上。
（ 2） 间接测量方式（压力型） ----如 D- Jetronic电控汽油喷射系
统（ 1967年波许）,以速度 -密度方法检测进气流量,即通过压
力传感器测出进气管的压力，再根据发动机的转速间接地推算出
进气流量，从而确定每循环喷油量。因进气压力与吸入的空气流
量不是简单的线性关系，此方法检测精度不高，但成本低。
3、按电子控制过程分
（ 1） 开环控制方式 ---测出发动机所在工作状态，按最佳发动
机性能、排放等要求所需的事先已实验确定好的数据（编写在
程序中）调整喷油量、点火提前角等。如果发动机在使用中由
于机械磨损发生了变化，或生产出的发动机由于制造精度的差
异而不同，则无法保证发动机的性能等指标最优。
（ 2） 闭环控制方式 ----电控单元（ ECU）采用自学习系统，即
使用了能测出发动机被控制目标变化的传感器，如氧传感器，
可测出混合气成分的变化趋势（对最佳混合气成分而言，属于
偏浓或偏稀），因此可以不断修正喷油量，使其在发动机运转
的大部分时间内控制在 ???± 0.05左右，此时，三元催化转化
效率最佳（排放中有害成分最少），发动机燃油经济性也最佳。
过渡工况的混合气浓度控制不考虑三元催化器的作用，即
开环控制。
另外，爆震传感器的采用也可以对点火提前角的电控闭环
化：没有爆震现象，则 ECU使点火提前角提前一个角度增量
?1可以继续，因为实际点火提前角如能提前，则燃油经济性
改善；出现爆震现象，则 ECU使点火提前角推迟一个角度增
量 ?2，直至爆震现象消失。
由此可见,闭环控制方式就是负反馈方式，可使发动机始
终处于最佳状态，使生产产品质量稳定，而且，不需要代价昂
贵、时间很长的的发动机台架性能试验。
?
?
二、电子控制汽油喷 射系统
（一） L-Jetronic系统,
（ 1）燃油供给系统：燃油从燃油箱经电动汽油泵以一定的 压力流
经燃油滤清器，滤去杂质后，进入燃油分配管（又称燃油轨）。在
分配管的后端有一个压力调节器,它使喷油器内燃油压力与进气管
内气体压力之差保持恒定的 0.25MPa, 这样，喷油量只由喷油器通
电时间确定，过量的压力油将通过压力调节器流回油箱。 调节后的
0.25MPa的压力油，通过分配管的支管分送到各喷油器，接受电控
单元的指令，燃油喷至进气门的上方，受气门等加热辅助汽化。当
进气门打开时，才将燃油蒸气与空气一起吸入气缸中。
1,特点,
1）采用摆板式空气流量计，以空气流量为控制的基础。
2）以空气流量与发动机转速作为控制基本喷油量的因素。
3）还接受节气门位置、冷却水温、空气温度等传感器检测到的表
征发动机运行工况信号作为喷油量的校正，使发动机运转稳定。
2、组成：主要由燃油供给系统、空气供给系统和控制系统等三部
分组成。
4
（燃油分配管）
以消除喷油时油压
产生的微小波动 （由定时开关控制或与 ECU同时控制）
（ 2）空气供给系统：作用是测量和控制汽油燃烧所需的空气量。
（怠速控制阀）
空气经空气滤清器过滤后，用空气流量计测量，通过节气门
体进入进气总管，再分配到各进气歧管。在进气歧管内，从喷油
器喷出的汽油与空气混合后被吸入气缸。
空气阀
空气流量计 节气门
怠速时节气门全
闭，空气量只能由怠
速调整螺钉控制的旁
通道截面积控制，怠
速转速高低通过调整
螺钉调节。,.,
在冷却水温较低时，
为加快暖机过程，设置
了快怠速装置，由空气
阀或 ECU控制的 ISC阀
来控制快怠速需要的空
气量（额外增加空气
量）。这时，经过空气
流量计计量后的空气，
绕过节气门直接进入进
气总管。
电控单元（ ECU）是一种电子综合控制装置。 ECU的存储器中
存放了发动机各种工况的最佳喷油持续时间，在接受了各种传感器
传来的信号后，确定满足发动机运转状态的燃油喷射量，并计算出
控制喷油器的喷射时间。 ECU还可对多种信息进行处理，实现 EFI
以外的其它多方面的控制。如点火控制、怠速控制、排气再循环控
制、自动变速器控制（ ECT合一）、防抱死控制等。,.,
（ 3）控制系统：作用是根据发动机运转状态和车辆运行状况确定
汽油的最佳喷油量。该系统由各传感器,ECU、各执行器组成。,.,
检测发动机工况的传感器有：水温传感器、进气温度传感器、
曲轴位置传感器、节气门位置传感器、车速传感器、氧传感器、爆
震传感器、空调离合器开关等。,.,
ECU输出的各种控制指令由执行器执行。如喷油脉宽控制、点
火提前角控制、怠速控制、碳罐清污、自诊断、故障备用程序启动、
仪表显示等。
节气门体由节气门、旁通气道等组成，如图所示。 节气门控制
发动机正常运行工况下的进气量。节气门位置传感器装在节气门轴
上，检测节气门的开度。 有的节气门体上装有节气门缓冲器。为防
止寒冷季节流经节气门体中的空气水分在节气门体上结冰，有些节
发动机怠速时，节气门全
闭。旁通气道开口的大小决定
了怠速时的空气量。当怠速调
整螺钉顺时针方向旋入时，旁
通气道开口减小，发动机怠速
降低；反时针旋转螺钉，旁通
气道开口增大，发动机怠速升
高。
3、空气供给系统构成件
（ 1）节气门体与怠速调整螺钉,
气门体上设有供发动机冷却水
流经的管路。
（ 2）空气阀
空气阀的作用是发动机低温运转时，增加空气供给量，使发
动机快怠速运转，加速缓机，热机后，减少空气量，使发动机转
入稳定的怠速运转。,.,
发动机冷起动后，
由于 温度低，空气阀
为开启状态 。此时，
空气可经旁通气道和
空气阀两条通路进入
进气总管,由于空气
量多，发动机处于快
怠速状态。
空气阀有双金属
片型和石蜡型。
I）双金属片型,
发动机达正常工作温
度后，双金属片同时受加
热线圈和发动机双重加热，
使阀门可靠关闭，此时发
动机可在低怠速下稳定运
转。 若发动机热机起动，
该阀处于关闭状态，即发
动机没有高怠速 。
起动后，加热线圈 1通
电，使双金属片温度逐渐升
高，产生变形，阀门逐渐关
闭，进气量减小至只能走旁
通气道，发动机由快怠速转
入正常的低怠速运转 。,.,
II）石蜡型,
石蜡型空气阀装在节气门体内，其结构如图示。它由石蜡感温体、
阀门和弹簧 A,B组成。感温体浸于冷却水中，其内充满石蜡，
石蜡体积随水温的升降而膨胀或收缩。
感温体和弹簧 B试图将阀向右推靠在阀座上，而弹簧 A则力图将阀
向左推开。发动机温度低时，感温体收缩，带动弹簧组左移，加
上弹簧 A的弹力，压缩弹簧 B，阀门打开，增加了进气量 ---快怠速
状态；冷却水温升高至 80° C以后，石蜡膨胀，感温体右移,
同时弹簧 B伸长，两者共同克服弹簧 A的弹力使阀门关闭，
怠速空气量减少，快怠速结束。
4、燃油供给系统构成件
1）燃油泵：其作用是将燃油吸出，加压后经喷油器供给气缸。
EFI燃油泵按其安装位置分 内装泵 （装在油箱内）和 外装
泵, 内装泵不易产生气阻和燃料泄漏，且噪音小，冷却好，电
动机不易烧坏。目前，大多数 EFI系统采用内装泵。,.,
3）进气管：（略去）
电动燃油泵由泵体、永磁式电
动机、端盖和外壳等组成，如图所
示。接通电源后，电动机带动泵体
转动，将燃油从进油口吸入，经泵
体形成高压，从出油口泵出。电动
燃油泵的外壳与端盖均卷边铆紧。
成为一个不可拆卸的总成。燃油流
经壳体，电枢、泵体、均浸在燃油
中，起了很好的冷却作用。由于泵
中没有空气，不会产生危险。
在端盖上装有安全阀和止回单向阀。
安全阀是一个超压溢流装置，当燃油压
力大于允许值即开启泄压，从而避免当
管路堵塞时压力过高而造成油管破裂或
泵体损坏等现象；止回单向阀起着切断
反向流的作用，当燃油泵停止工作时，
单向阀关闭，此时，在燃油轨下游的燃
油压力调节器也会切断回油管路，从而
保持管路一定的残余压力，以利于发动
机下次起动。尤其是燃油遇高温易汽化，
引起燃油泵及喷油器工作性能下降，造
成发动机热起动困难，设置单向阀，保
持一定的管路剩余压力，减少了气阻现
象，使发动机高温起动容易。
电动燃油泵的泵体结构有多种。按泵体的工作原理，可将泵体
分为 流体动力泵 和 容积泵 （也称流体静力泵）。,.,
流体动力泵是 将燃油进行机械加速后, 利用液体之间的动量
交换来产生压力的, 能提供连续的流量, 所产生的压力取决于泵
的转速,且 运转平稳,但 输出油压不高, 输出油量随阻力的升高
而下降, 甚至会完全没有输出。 …,
容积泵是 由泵中流体所在空间的变化来产生压力的 。容积泵
每一转吸入油量是一定的,输出流量取决于泵的转速, 与阻力的
关系不大,但 间隙式的供油易产生压力脉动, 泵体振动 与 噪声 等。
电动燃油泵常用的泵体有
涡轮泵与滚柱泵。
1— 限压阀
2— 滚子泵
3— 电动机
4— 出油单向阀
5— 转子
6— 滚子
7— 泵体
A— 进油口
B— 出油口
图：滚柱泵结构及工作原理
（转子 5偏心地装在泵体 7中）
EFI系统油泵的基本控制要求是,只有发动机处于运转工作
状态下，油泵才工作（发动机转速信号）；发动机不运转，即
使接通点火开关，油泵也不工作。
2）燃油滤清器,
燃油滤清器 安装在油
泵之后的高压油路中,
如图示。其作用是：滤
除燃油中的杂质，防止
燃油系统堵塞，减小系
统的机械磨损，确保发
动机稳定运转，提高工
作可靠性。
滤清器堵塞时，将使
油压下降，起动困难，
发动机功率下降,应予
更换。
3）脉动阻尼器,
在喷油器喷油时，油路
中会产生微小波动，脉动阻
尼器的作用就是减小这种波
动和降低噪声。,.,
脉动阻尼器 由膜片和弹
簧组成减震结构,如图示。,.,
来自油泵的燃油首先经过
阻尼器膜片的前方，然后输入
管路。当油压脉动趋于峰值时，
膜片弹簧压缩，膜片后移，使
膜片前方空间加大，使本来增
大的压力趋于平缓；相反，弹
簧伸张，膜片前方空间减小，
油压略有上升。因此，油压变
化极小。
4）压力调节器,
其作用是使燃油压
力相对于大气压力或
进气管负压保持一定，
即 保持喷油压力与喷
油环境压力的差值一
定,如图示。
持喷油压差一定,而且,任意工况下喷油器的针阀升程一定,
这样，喷油量只随喷油器通电时间长短控制。
控制喷油量的大小
是根据 ECU加给喷油
器的通电时间长短来
控制的 。这就 要求保
随着节气门开度的变化，进气管负压即喷射环境压力肯定发生
变化，因此喷油压力也肯定发生变化 。
压力调节器位于燃油轨的一端,其结构
如图示。膜片将金属壳体内部分成 弹簧室
和 燃料室 两部分,弹簧室一侧通过管路与
进气歧管相通 。 膜片下方承受油压,膜片
上方为歧管负压与弹簧压力之和。
弹簧室 弹簧
膜片
壳体
阀
由于电动汽油泵泵送的油量远大于喷射所
需的油量，故在油压作用下膜片移向弹簧室一
侧，阀门打开，部分燃油流回油箱，燃油分配
管内保持一定的油压。 当歧管真空度增大时，
膜片进一步上移，使阀门开度增大，回油量增
加，从而使燃油分配管内油压略降，保持与变
化了的歧管压力差值恒定 ；反之亦然。
油泵停止工作时，油泵单向阀关闭，在弹簧
力作用下，调压器阀门关闭，使油泵单向阀与
调压器阀门之间的油路内保持一定的残余压力。
5）电磁式喷油器,
喷油器的作用是根据 ECU提供的电信号，控制燃油喷射。
SPI系统的喷油器位于节气门体空气入口处； MPI系统的喷油
器通过绝缘垫圈安装在各进气歧管或进气道附近的缸盖上。
喷油器的分类：按用途分为 SPI用和 MPI用；按燃料的送入位
置分为上部给料式和下部给料式； 按喷孔形状分为孔式和轴针式；
按电磁线圈的电阻值分为低阻式和高阻式 。
结构组成：喷油器由滤网、电路接口、
电磁线圈、弹簧、衔铁和针阀组成。
电路接口
滤网
电磁
弹簧
衔铁
图：孔式喷油器 铆接
针阀升程
滤芯
针阀
（轴针）
衔铁
电磁
线圈
电路接口
弹簧
铆接
针阀体
橡胶密封圈
橡胶密封圈
橡胶
密封
圈
轴针式喷油器
轴针式喷油器针阀下部还有
一端探入喷口的轴针。不喷油时，
弹簧将针阀压紧在阀座上，防止
滴漏；停喷瞬时，弹簧使针阀迅
速回位，断油干脆。轴针式喷油
器可使燃油以环状喷出，有利于
雾化，且由于轴针在喷口中的伸
缩运动，使喷口不易堵塞。
电磁式执行器工作原理,
是将电信号转变为直线
机械力的电磁执行装置：
输入电信号使电磁线圈产
生电流，线圈周围产生强
磁场，磁场对衔铁产生的
吸引力将衔铁拉入线圈中。
当输入信号消失后，弹簧
力又将衔铁推回原位。
线圈
衔铁
电磁力 磁力线
可动衔铁 电磁线圈
壳体
通断型线性电磁阀
电磁铁的工作原理
电磁铁的 主要缺点是电
磁吸力与衔铁和磁极之间
的距离的平方成反比,这
一缺点使电磁铁在行程超
过 8mm的场合应用受到限
制。此外,电磁铁的另一
个缺点是存在动作延迟。
电磁喷油器工作原理,
当线圈通电时，线圈产生的磁场将吸引衔
铁带动针阀移动，使针阀离开阀座，燃油在
压力的作用下经过开启的针阀喷出；当线圈
断电时，线圈对衔铁的吸力消失，衔铁在回
位弹簧的作用下带动针阀落座，停止喷油。
当针阀升程、喷口面积和喷口内外压差确定
之后，喷油器的喷油量便唯一由线圈的通电
时间确定 。
当电压脉冲加在线圈上以后,针阀必须经
过一定的时间之后才能达到最大升程 ；当电
压脉冲消失以后,针阀同样需要一定的时间
之后才能完全关闭 。
针阀的最小升程可小于 1/10mm。
电流控制的低阻型喷油器的开闭时间最短,
具有较好的响应特性。
t1为从线圈电磁电路开始通电起
直到针阀刚离座所用的时间；
t2为从针阀离座起到针阀完全打
开所用的时间；
t3为针阀从开始下降到完全落座
所用的时间。
通电时间
最小喷油脉宽必须大于 t1+t2，否则喷油量是
不稳定和不可重复性的。
汽油喷射一般经过 2ms以内的滞留时间，但由
于喷油时间长，可忽略。柴油机则很短，需
高速电磁阀（整个喷油时间在 1~2ms以内，响
应时间必须在 10?s以内）
6）冷起动喷油器,
冷起动喷油器装于进气总管的中央部位,其作用是改善发动机
的低温起动性能。冷起动喷油器只在发动机低温起动时才投入工
作，它也是一种电磁式喷油器，其喷油量取决于喷油时间,而其
喷射时间可由起动喷油器定时开关控制，也可由 ECU控制。
?冷起动喷油器的结构与工作原理,
冷起动喷油器由燃油入口连接器 6、
滤网、接线插座 5、电磁线圈 4、弹
簧 10、柱塞阀 3与阀座 8,旋涡喷油
嘴 1等组成。在弹簧力作用下，阀压
紧在阀座上。冷车起动时，电磁线
圈通电，在电磁力吸引下，阀克服
弹簧力而右移，阀打开,燃油喷出。
喷油柱有较大的喷射锥角 （ 70° 以
上）,而且在喷油嘴处形成旋转运
动，改善了燃油的雾化性能 。 起动
后，电磁线圈供电线路切断，冷起
动喷油器停止工作。
由于冷起动喷油器装在进气总管上,不可避免地影响了冷起
动时对各缸供油的均匀性,因此，现在已有一些车上取消了冷
起动喷油器。 冷起动喷油器的喷油任务由各缸的喷油器完成。
叶片式空气流量
计由测量板 5、补偿
板 2、回位弹簧 8
（扭簧）、电位计 1、
旁通气道 4等组成，
此外还包括怠速调
整螺钉、油泵开关
及进气温度传感器 7
等，如右图所示。
5、控制系统主要构件
1）空气流量计,
（ 1）叶片式（摆板式）空气流量计,
安装在空滤器与节气门体之间。
发动机工作时，来自空气滤
清器的空气通过空气流量计时，
使挡流板 4在流动空气的推动力
矩和盘形弹簧复位力矩的共同作
用下绕轴偏转一定的角度，该角
度被同轴连接的电位计转变为电
压信号输入控制器 ECU中。
变化和气流脉动时以及外部机械振动时，仍能平稳转动，在空气
流量计上设置了与叶片作成一体的补偿板和阻尼室。
油泵开关装在空气流量计内，
只有在发动机运转，空气流量计
叶片转动时，油泵开关才闭合。
只要发动机停止运转，油泵开关
便处于断开状态，即使点火开关
闭合，油泵也不工作。
为了使叶片在吸入空气量急剧
进气温度传感器将测得的进气温度信号送给 ECU，以便 ECU
发出指令，根据进气温度修正喷油量。
在旁通空气道上设有怠速
调整螺钉，调整该螺钉可以改
变怠速时的混合气浓度，所以
又称 CO调整螺钉。
发动机怠速时，空气分
两路进入进气总管，一路经
叶片与活动板间隙，另一路
经旁通气道。调节怠速调节
螺钉时，不但改变了旁通气
道的流通截面积，也改变了
活动板与叶片的相对位置。
喷油量正比于流经叶片的
空气量。怠速时流经叶片处的
空气量由活动板与叶片间隙大
小决定，而活动板的位置可由
怠速调整螺钉调节。
当怠速调整螺钉
向外 旋出 时, 旁通气
道截面积加大, 而叶
片与活动板间隙减小,
故流经叶片的空气量
减少, 喷油量也减少,
但由于 进入气缸的空
气总量不变 （ 旁通气
道截面积和叶片与活
动板间隙截面积之和
不变 ），所以 混合气
变稀 。反之，将调整
螺钉 旋入,使 旁通气道截面积减小, 叶片与活动板间隙加大, 流
经叶片的空气量增加, 喷油量增加,而由于进入气缸的空气总量
不变，因此 混合气变浓 。
（ 2）卡门涡旋式空气流量计
日本丰田公司凌志 LS400车 1UZ-FE发动机采用卡门涡旋式空
气流量计。 与叶片式空气流量计一样，也是一种体积空气流量计，
但具有体积小、重量轻、进气道结构简单、进气阻力小等优点 。
涡旋频率的检测方法有 反光镜检测 和 超声波检测 两种。
在气流通道中放置一柱体，当气体通过时，在柱体后方产生
许多涡旋，这些涡旋称为卡门涡旋，这个柱体便称为卡门涡旋器。
涡旋发生的频率 ? 和空气的流速 v及柱体直径 d的关系是 ?=0.2 v/ d，
因此，可以通过测量涡旋发生的频率，计量空气流动速度，而将
空气通路的有效截面积与空气流速相乘，即得空气的体积流量。
?反光镜检测式,反光镜检测式 空气流量计的检测部分由镜
面、发光二极管和光电晶体管等组成。空气流经涡旋发生器时，
压力发生变化，这种压力变化经压力导向孔作用于薄金属制成
的反光镜表面，使发光二极管投射的光反射给光电管，对反射
光信号进行检测，即可得涡旋频率。高频率对应大的进气量。
凌志 LS400车 1UZ-FE发动机采用反光镜检测式 。
?超声波检测式：利
用卡门涡旋引起的空
气密度变化进行测量。
在与空气流动方向
垂直的方向上安装超
声波信号发生器 1，
在与其相对的位置上
安装超声波接受器 8。
卡门涡旋造成空气密
度变化，受其影响，
信号发生器发出的超
声波到达接受器的时
机或变早或变迟，测
出其相位差，利用放
大器使之变成矩形波，
矩形波的脉冲频率即
为卡门涡旋的频率。
（ 3）热式空气流量计,
热式空气流量计工作原理是：在空气通路中放置一发热体，空气
流经发热体时带走其热量，使发热体变冷。发热体周围通过的空
气流量愈多，被带走的热量也愈多。热线电阻 RH以铂丝制成,
RH与温度补偿电阻 RK均位于空气通道中的取气管内，与精密电
阻 RA,RB共同构成桥式电路。当空气流动时会使 RH阻值下降,
但混合集成电路 A
（负反馈电路）使
流经 RH的电流加大，
维持 RH阻值不变，
此谓“等温热线风
速仪”工作原理，
精密电阻 RA两端的
输出电压因电流的
加大而增大,ECU
接收的即此电压信
号。
热式空气流量计的精密电阻装在控制线路板上，通过调试
实验中对精密电阻 RB进行激光修整，可以在预定的空气流量下
调定空气流量计的输出特性，如下图所示。
温度补偿电阻 RK是热敏电阻，因此混合集成电路 A对 IH的调
节总是使热线工作温度与空气来流温度之差保持在恒定的数值
（大于 100° C），从而不需要再测进气温度作修正。
热式空气流量
计有三种型式：第
一种是将热线和空
气温度传感器（温
度补偿电阻）置于
进气通道中，称为
主流测量方式；
第二种是将热线缠绕
在陶瓷螺线管上并置于旁
通气道中，称为旁通测量
方式，这既减少了气流阻
力，又减少了热线承受的
气流作用力；
第三种是热膜式
空气流量计，不用铂
丝，且将热膜、补偿
电阻、精密电阻等镀
在一块陶瓷片上，使
制造成本大为降低，
工作寿命延长。
2）节气门位置传感器
节气门位置传感器装
在节气门体上，它将节
气门打开的角度转换成
电压信号送到 ECU，以
便在节气门不同开度状
态时控制喷油量。
节气门位置传感器有
线性输出 和 开关量输出
两种形式。
?线性输出型节气门位置传感器,
传感器有两个与节气门
联动的可动电刷触点。
一个触点可在电阻体上
滑动，利用变化的电阻
值，测得与节气门开度
对应的线性输出电压，
根据输出的电压值，可
知节气门开度。另一个
电刷触点在节气门全关
闭时与怠速触点 IDL接
触。 IDL信号主要用于
断油控制和点火提前角
的修正。节气门开度输出信号 VTA则使 ECU对喷油量进行控制，
以获得相应的功率。 随着节气门开度的增大，节气门开度输出电
压线性增大,如图示。
VCC— 电源
VTA— 节气门开度输出信号
IDL— 怠速触点
E— 地线
?开关量输出型节气门传感器,
开关量输出型或称开关式节气门位置
传感器由一个可动触点和
两个固定触点 — 功率
触点及怠速触点构成。
可动触点可沿凸轮沟
槽移动，导向凸轮由
固定在节气门轴上的
控制杆驱动。
节气门全关闭时，可
动触点与怠速触点接
触，可检测节气门的
全关闭状态；当节气
门开度达 50%以上时，
可动触点与功率触点
接触，可检测节气门大开度状态。在这之间中间开度时，可动触
点同哪一个触点都不接触。
开关式节气门
位置传感器与线
性输出型传感器
相比,结构简单
且成本低，但节
气门开度的检测
性能差 。
3）水温传感器,
水温传感器用于检测发动机冷却水温度,通常采用负温度系数
的热敏电阻 NTC检测水温 。传感器安装在发动机冷却水通路上，
水温的变化将引起电阻值的变化，由负温度系数的热敏电阻特性
可知,随水温升高，电阻值下降 。
ECU中的电阻与水温传感器的热敏电阻串联，热敏电阻阻值
变化时，所得分压值 THW随之改变。
水温低时，燃油蒸发性差，应供给浓的混合气 。由于水温低，
ECU检测到的分压值 THW就高 。根据该信号,ECU增加喷油
量,使发动机的冷机运转性能得以改善。水温高时，发动机已
达正常工作温度，混合气条件较好，可燃用较稀混合气，要求
少喷油。这时，由于热敏电阻阻值随水温上升而降低，则 ECU
检测到相应的小分压值 THW，并依此信号减少喷油量。
4）进气温度传感器,
进气温度传感器的结构原理与水温传感器相同，也是采用
热敏电阻检测进气温度。
采用体积空气流量计时，均应考虑空气密度对实际进气量
的影响。空气温度是随空气的温度和压力而变化的。进气温度
传感器的作用就是检测进气温度，并将检测结果送给 ECU，以
便根据温度变化进行喷油量修正，并获得最佳空燃比。
5）发动机转速与曲轴位置传感器,
空气流量计检测的是单位时间内的空气流量，为确
定每次循环符合最佳空燃比的喷油量,应求得每次循
环吸入的空气量 。即在已知单位时间空气流量的基础
上,应检测发动机转速 。 为选取合适的喷油时刻和点
火时刻，还需检测每缸曲轴转角的位置，故设有发动
机转速与曲轴位置传感器。
发动机转速与曲轴位置传感器有多种型式（ 电磁式、
霍耳式、光电式 ），电磁式应用最广泛。 传感器可装
在曲轴中部或飞轮上，亦可装在分电器上 。装在分电
器上的较多。
电磁式传感器由转子和线圈组成。转子固定在分电
器轴上，线圈固定在分电器壳体上。
永久磁铁的磁力线经转子、线圈、托架构成封闭回路，转子旋转
时由于转子凸起与托架间的磁隙不断发生变化，通过线圈的磁通
也不断变化，线圈中便产生感应电压，并以交流形式输出。
在实用结构中，常将发动机转速和曲轴位置传感器一同装于分
电器上，使用复合转子与耦合线圈（略去）。
6）氧传感器（ EGO）,
代汽车普遍采用三元催化排气净化装置，把废气转化成无害气体。 三元
催化器装在排气管中 。
三元催化剂是铂和铑的混合物，它可
以把发动机尾气中的一氧化碳（ CO ）、
碳氢化合物（ HC）氧化成二氧化碳和水，
把氮氧化物（ Nox）还原成氮和氧。但是，
只有当空燃比精确控制在理论空燃比（ 14.7）
附近时，三元催化转换器的转换效率才最
高。因此，必须对空燃比进行精确的 控制。
在三元催化转换器前面的排气歧管或排气管内装有氧传感器，其功用是
用来检测排气中的氧气含量，以确定实际空燃比是比理论空燃比浓还是稀，
并向 ECU反馈相应的电压信号。 ECU则根据氧传感器反馈的空燃比浓或稀信
号，控制喷油量的增加或减少。
现代发动机控制系统中普遍采用由氧
传感器组成的空燃比反馈控制方式，即闭
环控制方式。
常用的氧传感器是氧化锆
（ ZrO2）传感器。氧化锆是一
种具有氧离子传导性的固体电
介质,能在氧浓度差的作用下
产生电动势。 氧化锆陶瓷体的
两侧表面上是透气的多孔薄铂
层作为电极,陶瓷体的内侧电
极与大气相通，外侧与排出的
废气相接触。 废气通过氧化锆
时,若温度超过 300° c，就能
使氧离子化 。在传感器的排气
侧与大气侧氧的分压力不同时，
氧离子就从氧的分压高的大气
侧向氧分压低的排气侧流动，
从而在两个电极间形成电动势 。
这个电动势的大小就作为混合
气浓或稀的一个度量。
当混合气稀时 （空燃比大），排
气中的氧的含量高,传感器元件内
外侧氧浓度差小，氧化锆元件内外
侧两电极之间产生的电压很低 （接
近 0 伏）； 反之，混合气浓 （空燃
比小）时，在排气中几乎没有氧，
传感器内外侧氧浓度差很大，内外
侧电极之间产生的电压高（约 1伏），
在理论空燃比附近，氧传感器输出
的电压有一突变,如图示。
氧化锆一般在 400° C以上才能工
作，因此，为保证发动机在进气量小、排气温度低时也能正常工
作，有的氧传感器中还装有对氧化锆元件进行加热的加热器，加
热器亦受 ECU控制。在闭环控制过程中，混合气浓时，氧传感器
向 ECU输入的是高电压信号（ 0.75~0.9V）,此时 ECU将减小喷
油量，空燃比增大。当空燃比增大到 14.7时，氧传感器输出电压
信号将突变到 0.1V左右,ECU接受信号后又将增加喷油量，空燃
比减小。 如此反复。就能将空燃比精确控制在 14.7附近 。
任何需要以非理论空燃比运行的发动机工况都只
能采用开环控制。下列工况应采用开环控制,
?怠速运转时；
?节气门全开、大负荷时；
?高速断油时；
?发动机起动时；
?发动机冷却水温度低或氧传感器未达到工作温度
（ 400° C）时；
?氧传感器失效或其配线发生故障时。
（二） Motroic系统
该系统是德国 Bosch公司 1979年推出的一种质量流量型汽油喷
射系统，它是在 L型电子控制汽油喷射系统的基础上，结合电子
控制的点火系统发展起来的。
Motroic系统将点火提前角与喷油控制相结合，在起动、怠速、
加速、全负荷等工况下，不但能实现喷油量的自动调节，而且能
自动将点火提前角调整至该工况所需的最佳角度，从而实现了喷
油量和点火提前角的最优化匹配，进一步改善了发动机的起动性、
怠速稳定性、加速性、动力性和经济性，减少了有害气体的排放。
Motroic系统电子点火控制系统的策略是：将汽车发动机各种
运行工况下最佳的点火提前角特性，事先通过编程储存在控制单
元内。根据传感器检测到的发动机转速与负荷等信息在所储存的
点火特性中取出适应于该工况的点火提前角值，与此同时，控制
单元还根据发动机此时的水温、进气温度、节气门位置等信息，
对所选取的点火提前角值进行修正，使发动机得到一个最佳的点
火时刻。
Motroic系统还通过转
速传感器 24在曲轴上直
接检测发动机的转速，
曲轴转角传感器 23安装
在飞轮附近，使点火提
前角的控制更为精确。
Motroic系统在全负荷
范围内，考虑到爆震控
制，按最大转矩调整点
火提前角，使发动机在
低转速区有较好的转矩
特性；而在部分负荷范
围内，着眼点是尽可能
节约汽油，遵守排放法
规。
（三）单点喷射 Mono-Jetronic（节气门体喷射 TBI）
特点是低压喷射，只
有一个中央喷射单元
安装在进气总管的接
口上，由一个节气门
体、电磁喷油器、压
力调节器与空气温度
传感器等组成。
优点是成本低，缺点
同化油器，但又优于
化油器。
