2.4 电控燃油喷射系统执行器的结构原理
发动机电控燃油喷射系统常用的执行器主要有喷油器、电动汽油泵和氧传感器加热器等。
2.4.1 喷油器
1．喷油器的作用与分类
电磁喷油器简称喷油器，俗称喷嘴（图2.60），用于向气缸或进气道内喷射适量的、雾化的燃油。
图2.60 喷油器
按结构不同，喷油器可分为轴针式、球阀式和片阀式3种。目前，主要采用球阀式喷油器。按喷油器电磁线圈电阻值大小，喷油器可分为高电阻型（13～18Ω）和低电阻型（1～3Ω）两种。
2．结构特点
（1）轴针式喷油器。喷油器安装在燃油分配管上，主要由燃油滤网、线束插座、电磁线圈、针阀阀体、阀座、复位弹簧、O形密封圈等组成，如图2.61所示。
图2.61 轴针式喷油器
1—进油口；2、6—O形密封圈；3—滤网；4—回位弹簧；5—阀体；7—阀座；8—轴针；9—电磁线圈；10—线束插座
O形密封圈起密封作用，密封圈2防止燃油泄漏，密封圈6防止漏气。滤网用于过滤燃油中的杂质。轴针制作在针阀阀体上，阀体上端安装有一根螺旋弹簧，当喷油器停止工作时，弹簧弹力使阀体复位，针阀关闭，轴针压靠在阀座上起到密封作用，防止燃油泄漏。在燃油分配管上，设有喷油器专用的安装支座，支座为橡胶成型件，起隔热作用，防止喷油器中的燃油产生气泡，有助于提高发动机的热起动性能。
（2）球阀式喷油器。球阀式喷油器结构与轴针式喷油器基本相同，主要区别在于阀体结构不同。球阀式喷油器的阀体由球阀、导杆和弹簧座组成，其导杆为空心结构，如图2.62所示。
图2.62 球阀式喷油器
1—弹簧座；2—导杆；3—球阀；4—针阀
轴针式阀体采用针阀，以确保阀体轴向移动不发生偏移和阀门密封良好，而有较长的导杆，制成实心结构，因此质量较大；球阀式喷油器的球阀具有自动定心作用，无需较长导杆，因此质量较小，具有较好的密封性能。
（3）片阀式喷油器。结构与轴针式喷油器大致相同，其主要区别也是阀体有所不同，片阀式喷油器的阀体由质量较轻的片阀、导杆和带孔阀座组成，如图2.63所示。片阀式喷油器不仅具有较大的动态流量，而且具有较强的抗堵塞能力。
图2.63 片阀式喷油器
1—燃油滤网；2—导杆；3—壳体；4—片阀；5—带孔阀座；6、12—O形密封圈；7—底座；8—油道；9—电磁线圈；10—复位弹簧；11—弹簧预紧力调节滑套
3．工作原理
当喷油器电磁线圈通电时，线圈中产生电磁吸力吸引针阀阀体。当电磁吸力大于复位弹簧的弹力时，阀体使弹簧压缩而上升（上升行程很小，一般为0.1～0.2mm）。
阀体上升时，针阀（球阀或片阀）随阀体一同上升，针阀（球阀或片阀）离开阀座时，针阀被打开，燃油便从喷孔喷出，喷出燃油的形状为小于35°的圆锥雾状。由于燃油压力较高，因此喷出的燃油为雾状。
当喷油器的电磁线圈电流切断时，电磁吸力消失，阀体在复位弹簧的弹力作用下复位，针阀（球阀或片阀）回落到阀座上将阀门关闭，喷油停止。
2.4.2 电动汽油泵
1．电动汽油泵的作用与分类
图2.64 电动汽油泵
电控燃油喷射系统均采用电动汽油泵（图2.64），用于向喷油器提供油压高于进气歧管压力250～300kPa的燃油。
因为燃油是从油箱内泵出，经压缩或动量转换将油压提高后，再经输油管送到喷油器，所以油泵的最高输出油压需要450～600kPa，其供油量比发动机最大耗油量大得多，多余的燃油将从回油管返回油箱。
图2.65 叶片式电动汽油泵
按汽油泵结构不同，电动汽油泵可分为叶片式（图2.65）、滚柱式、齿轮式、涡轮式和侧槽式5种。目前常用的有滚柱式、叶片式和齿轮式3种汽油泵。
按汽油泵安装方式不同，电动汽油泵可分为内装式（图2.66）和外装式两种。内装式安装在油箱内，外装式安装在油箱外的输油管路中。目前，大多数汽车都采用内装式汽油泵。内装式汽油泵不易产生气阻和泄漏，有利于汽油泵电动机的冷却，且噪声较小。
图2.66 内装式电动汽油泵的安装位置
2．结构特点
电动汽油泵主要由永磁式直流电动机、油泵、限压阀、单向阀和泵壳等组成，如图2.67所示。电动机由永久磁铁、电枢、换向器和电刷等组成。油泵由泵转子和泵体组成。泵转子固定在电动机轴上，随电动机转动而转动。
图2.67 电动汽油泵
1—进油口；2—限压阀；3—电枢；4—泵壳；5—接线端子；6—出油口；7—单向阀；8—永久磁铁；9—泵体
当点火开关接通时，直流电动机电路接通，电枢受电磁力的作用而开始转动，泵转子便随电动机一同转动，将燃油从油箱经输油管和进油口泵入汽油泵。当油泵内油压超过单向阀弹簧压力时，燃油便从出油口经输油管泵入供油总管，再分配给各个喷油器。
当油泵停止工作时，在油泵出口单向阀弹簧压力作用下，单向阀将阻止汽油回流，使供油系统中保存的燃油具有一定压力，以便于发动机再次起动。
当油泵中的燃油压力超过规定值（一般为320kPa）时，油压克服泵体上限压阀弹簧的压力将限压阀顶开，部分汽油返回到进油口一侧，使油压不致过高而损坏油泵。
点火开关一旦接通，电动汽油泵则工作1～2s。此时，如果发动机转速高于30r/min，电动汽油泵才连续运转，如果发动机转速低于30r/min，即使点火开关接通，电动汽油泵也会停止运转。
3．电动汽油泵的控制
在电控燃油喷射系统中，只有发动机运转时，电动汽油泵才工作（即使点火开关接通，发动机未转动，电动汽油泵也不工作）。电动汽油泵的控制有开关控制和转速控制两种方式。
（1）开关控制型。速度-密度型电控燃油喷射系统的电动汽油泵开关控制原理如图2.68所示。当发动机起动时，点火开关与起动端子ST接通，继电器线圈L2通电，继电器触点闭合，电动汽油泵开始运转。
图2.68 电动汽油泵开关控制（速度-密度型）
与此同时，发动机转动，发动机转速信号（Ne）输入ECU，功率晶体管Tr通，继电器的线圈L1通电。因此只要发动机运转，电动汽油泵就保持运转。
质量-流量型电控燃油喷射系统的电动汽油泵开关控制原理如图2.69所示。在某些质量-流量型电控燃油喷射系统中，电动汽油泵由空气流量传感器中的电动汽油泵开关控制。
图2.69 电动汽油泵开关控制（质量-流量型）
当发动机起动时，点火开关与ST端子接通，继电器的线圈L2通电，继电器触点闭合，电动汽油泵通电工作。发动机转动后，吸入发动机的空气流经空气流量计，使空气流量计的测量板转动，电动汽油泵开关接通，继电器的线圈L1通电，因此只要发动机工作，继电器触点总是闭合的。
（2）转速控制型。对于大排量的发动机，尤其是增压发动机，在不同工况下供油量差别非常大。发动机在高速、大负荷下工作需要的供油量大，在低速、小负荷下工作，需要的供油量小。
为了保证在最大油量供给的同时，减少小油量工况电动汽油泵的磨损及不必要的电能消耗，ECU对电动汽油泵转速进行控制。
如图2.70所示，发动机在低速、中小负荷工况工作时，触点B闭合，因电路中串有电阻器，电动汽油泵工作转速低。
图2.70 电动汽油泵转速控制
当ECU信号切断电动汽油泵控制继电器，发动机处于高速、大负荷工况下运转时，触点A闭合，电动汽油泵直接与电源相通，工作转速高。