摘要:随着我国城市污染问题的提出，交通工具的尾气排放污染起来越受到人们的重视。我国是一个摩托车生产和使用大国，摩托车排气污染在机动车中所占比例较大，对环境的污染也比较严重。目前，化油器式摩托车正面临着被淘汰的命运。取而代之的是电子燃油喷射控制系统。电喷技术的应用是摩托车技术的制高点，是摩托车满足国三和国四排放法规的主要措施之一。
电子燃油控制技术取代化油器，从根本上改善了气缸的工作效能，使发动机时刻处于一种最佳运行状态，从而大幅度提高了发动机的性能，同时降低了排放污染，是当前综合解决节能和污染问题的有效措施之一。同时，电喷摩托车对燃油更有效地利用，大大降低油耗，体现出更好的经济性。因此，电喷摩托车的使用和普及将是一种必然趋势。
关键词：电喷技术；匹配；摩托车；排放
一、电控燃油喷射系统的发展及应用
汽车诞生至今的一百多年历程中，集中体现了现代科技成果，计算机在汽车上的应用，更使汽车发生了重大变革。20世纪70年代后，微型计算机在性能和价格方面进入实用阶段，以微处理器为控制单元的数字式电子控制装置在汽车上找到了广阔的应用前景。其电子应用装置从早期的电子燃油喷射、电子点火控制系统，进一步扩展到汽车的各个领域。1953年美国Bendix公司着手开发燃油喷射装置，这是电子控制燃油喷射发展的起点。1967年德国Bosch公司公布了D-Jetronic 系统(速度密度方式)，并被各个公司所采用，电子控制燃油喷射技术得到了发展。该系统采用微机控制电磁式喷油器的开启持续时间，并装配于VWl600型轿车进入美国市场。1972年德国 Bosch公司又公布了两种质量流量式燃油喷射系统：一种是机械式连续喷射系统；另一种是电子控制式间歇喷射系统。1973年连续喷射系统投产，1974年开始大量生产，装于欧洲的多种车型上。1975年间歇喷射系统投产，装于VWl600型轿车上。1980年日本丰田汽车公司开发了能综合控制汽油、点火时刻和怠速转速，并具有自我诊断功能叫的TCCS系统。日本三菱汽车公司开发了使用卡门涡旋式空气流量计，并具有自我诊断功能和后备电路的系统。1990年以后美国通用、福特和克莱斯勒三大汽车公司生产的汽车全部采用电控燃油喷射方式供油。欧洲和日本除出口东南亚的汽车由化油器供油外，其它汽车均采用电控燃油喷射方式供油。当前，国产车也基本上由电控燃油喷射系统取代了化油器。
自1967年博世公司研制开发成功 K 型机械式燃油喷射系统以来，燃油喷射系统就在不断的改进完善中。随着电子技术的飞速发展，汽车电子控制成为各国汽车工业的重要发展方向。燃油喷射也由机械控制发展为电子控制。从60年代后期开始，电控燃油喷射经历了从晶体管、集成电路到计算机控制，从模拟控制到数字控制的发展过程。
采用电控燃油喷射系统是为了更好地满足当今社会对汽车工业技术在节省燃油、净化排气和减小噪声等方面的要求。由于电子控制的灵活性和精确性，以及计算机强有力的分析和处理功能，电控系统可以根据发动机的各种运行工况，如暖机、怠速、起动、加速、减速、过渡等以及负荷、环境温度、海拔高度和燃油质量等的变化，实现最佳空燃比控制和最佳点火提前角控制，使混合气燃烧充分，发动机运行工况优化，从而取得良好的节油和排气净化效果。同时，由于发动机工作稳定性得到加强，从而降低了噪声。在世界环保意识逐渐加强和能源危机的冲击下，许多发达国家相继制定了严格的汽车排放法规和汽车燃油经济性法规，电子控制汽油喷射系统因其在汽车节油和减少排放污染方面的显著作用，得到突飞猛进的发展。
二、电控燃油喷射系统的工作原理及分类
(一)电控燃油喷射系统的工作原理先由电控单元（ECU）根据发动机的转速传感器和空气流量传感器的信号计算出发动机的进气量，由进气量和设定的目标空燃比决定发动机所需要的油量。再根据发动机温度传感器、进气温度传感器、大气压力传感器传来的信号对主油量进行修正，确定最终的喷油量，ECU同时根据上述的传感器信号确定即时工况的最佳点火提前角。
(二)电控燃油喷射系统的分类
1.按喷射位置分类
1)缸内喷射
也称高压喷射，其喷射压力一般为 3.0~4.0MPa,即直接将燃油喷入汽缸内燃烧,因此成本较高,而且还要求喷出的燃料能随气流分布到整个燃烧室.它可以避免新鲜可燃混合气在扫气时随废气一道直接从排气口排出造成损失，从而大幅度降低油耗。
2)进气管喷射
该喷射方式是目前普遍采用的喷射方式、根据喷油器和安装位置的不同又可分为两种：一种是在进气管的集合部装有l—2个喷油器的单点节气门体喷射方式，也称为单点喷射方式；另一种是在各缸的进气歧管上各装有一个喷油器的多点喷射方式，对节气门阀体喷射，由于采用的喷油器少，易于实现计算机控制，成本比多点喷射方式低，但存在各缸燃料分配不良和供油滞后等缺点。与缸内喷射比较，喷油器不受缸内高温、高压的直接影响，喷油器的设计和发动机结构的改动都较为简单。
2.按空气流量的检测方式分类
1)速度密度型
速度密度型电控燃油喷射系统具有结构简单、工作可靠等优点，但由于采用压力作为控制喷油量的主要因素，因此，存在如下缺点：在汽车突然制动或下坡行驶中节气门关闭时，加速反应效果不良；当大气状况发生较大变化时，会影响控制精度。现代汽车使用的速度密度型电喷系统都是经过改进了的，即采用运算速度快、内存容量大的 ECU，这样大大提高了控制精度，控制的功能也更加完善。
2)质量流量型
质量流量型电控燃油喷射系统是在速度密度型电控燃油喷射系统的基础上，经过改进形成的。它是目前汽车上应用最广泛的燃油喷射系统。质量流量型电控燃油喷射系统的构造和工作原理与速度密度型电控燃油喷射系统基本相同，它是在节气门前面的进气管处装有空气流量传感器，根据发动机吸入的空气量和发动机的转速等参数直接控制喷油器的喷油量，精确地调整混合气的空燃比。由于这种喷射系统是直接测量进入气缸内空气的质量，再将进气质量转换成电信号输送给电脑，由电脑计算出与之相适应的喷油量，以控制混合气的空燃比在最佳值，因而控制精度高，是目前广为应用的结构型式，其发展也较快，由最初的翼片式流量计，发展到如今的卡门旋涡式、热线式、热膜式等多种结构型式的空气流量传感器。
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3)节流阀速度型
采用节气门位置传感器和转速传感器判别负荷。该系统采用节气门位置方式来检测节气门开度大小，来确定进气流量多少，从而与发动机转速结合计算出发动机负荷。它是一种间接测试方法。其特点是结构简单，成本低，精度较差。特别适用于低成本场合，单点喷射系统。小型排量摩托车从成本等因素考虑，大多采用节气门开度、转速法方案。
3.按有无反馈分类
1)开环控制
开环控制就是把根据实验确定的发动机各种运行工况的最佳供油参数事先输入计算机，发动机运行时计算机根据系统中各个传感器的输入信号判断发动机所处的运行工况，计算出最佳供油量，经功率放大器控制电磁喷油器的喷油时间来精确地控制混合气的空燃比，使发动机优化运行。开环控制系统只受发动机运行工况参数的变化的控制，按事先设定在计算机中的控制规律工作。其优点是简单易实现，缺点是其精度直接依赖于所设定的基准数据的精度和电磁喷油器调整标定的精度，而且当电磁喷油器及发动机的产品性能出现差异，或由于运行磨损等引起性能参数变化时，混合气就不能正确的保持在预定的空燃比值上，因此它对发动机及控制系统各组成部分的精度要求高，抗干扰能力差，而且当工况超出预定范围时，就不能实现最佳控制。
2)闭环控制
该控制是指将计算机控制的结果反馈给计算机，计算机再根据发动机实际运行状况决定控制量的增减，反馈控制的采用是为了有效地控制排放、降低污染、提高效率。例如：用氧传感器来检测排放废气中的氧浓度。ECU 根据它的反馈信号就可以判断出混合气燃烧的完全程度，并及时调整供油量，达到最佳空燃比。
4.按喷油器安装部位分类
1)单点喷射系统
一个喷油器供给两个以上的气缸；喷油器安装在节气门前的区段中，燃料喷入后随空气流入进气歧管内如图，比化油器机械式节气门控制系统优越得多，但由于分配到发动机每一气缸中的燃油量受到进气歧管形状和粗糙度的影响．进入各缸内的燃油量不均匀，控制精度差，因此，现代摩托车上已经淘汰。
2)多点喷射系统
每个气缸上均安装一个喷油器，直接将燃料喷人各气缸气道的进气门前，多点喷射系统进入各缸的燃油分配均匀，控制精度比单点喷射高，现代摩托车的电喷系统一般均采用这种结构形式。
5.按喷油时序分类
1)同时喷射系统
在发动机运转期间，由电脑ECU发出喷油指令控制所有的喷油器同时开启且同时关闭，其喷油正时与进气、压缩、作功、排气的工作循环没有什么关系。缺点是由于各缸对应的喷射时间不可能最佳，有可能造成各缸混合气形成不一样。但这种喷射方式，不需要气缸判别信号，而且喷射驱动回路通用性好，其电路结构与软件都较简单，初期的电喷摩托车几乎均采用这种喷射方式，目前还占有一定地位。
2)分组喷射系统
分组喷射是将喷油器分成 2—3 组(一般分成 2 组)交替喷射，电脑ECU发出两路喷油指令，这种结构形式较同时喷射系统要精细、先进一些。
3)顺序喷射系统
也叫独立喷射．其喷油器按发动机各缸进气冲程的顺序轮流喷射。由电脑ECU根据曲轴位置传感器提供的信号，辨别各缸的进气冲程，适时发出各缸的喷油脉冲信号，以实现顺序喷射的功能，顺序喷射是目前电喷系统中最先进最精细的结构型式，现代电喷摩托车都在向此种结构型式发展。
6.按喷射位置分类
1)进气道喷射式
也称低压喷射，其喷射压力一般为 0.25-0.3MPa，喷油器安装在进气歧管下部，它的顶端正好对着气缸的进气门。发动机工作时，喷油器将燃油喷入进气歧管，待进气门打开后，才能与空气一道进入气缸内燃烧；如不是进气冲程时喷油．燃油则暂时存放在进气歧管内，此为四冲程摩托车电喷系统常用的喷射方式。
2)缸内直喷式
也称高压喷射，其喷射压力一般为3.0—4.0Mpa，即直接将燃油喷入气缸内燃烧，因此成本较高，而且还要求喷出的燃料能随气流分布到整个燃烧室，它可以避免新鲜可燃混合气在扫气时随废气一道直接排气口排出造成损失，从而大幅度降低摩托车的油耗与排污量．一般两冲程摩托车的电喷系统多采用这种喷射方式。
现代摩托车的电喷系统尽管类型不少，品种繁多，但它们都具有相同的控制原则：以电脑ECU为控制核心，以空气流量(或进气压力)和发动机曲轴转速为控制基础，以喷油器等为控制对象，确保获得与摩托车各种运行工况相匹配的最佳混合成份和最佳喷油时刻。各类电喷系统一般均由进气系统、供油系统和电子控制系统三部分组成。
结束语
随着各国机动车排放法规日趋严格和对能源和环境污染问题的重视，摩托车尾气排放的要求将越来越严格。化油器式摩托车具有经济性差、排放性差等缺点目前正面临着被淘汰的命运，对现代摩托车而言，唯有采用电喷新技术才能同时达到降低摩托车排气中有害物质的排放量、改善发动机运行的经济性、提高发动机的动力性这三项目标。本文通过对某125型电喷摩托车的开发，在保证基本驾驶性能的同时，使样车的排放满足国四法规的要求；改善了摩托车的经济性，提高动力性。
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论文作者:范志强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/18
标签：燃油论文; 喷油器论文; 系统论文; 摩托车论文; 发动机论文; 电控论文; 气缸论文; 《电力设备》2019年第7期论文;