3.4 喷油器
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1.喷油器是如何工作的？
2.如何检查喷油器？
3.4.1 喷油器的构造与工作原理
电控燃油喷射系统的执行元件是喷油器。喷油器的功用是根据ECU的指令，控制燃油喷射量。电控燃油喷射系统全部采用电磁式喷油器，单点喷射系统的喷油器安装在节气门体空气入口处，多点喷射系统的喷油器安装在各缸进气歧管或气缸盖上的各气缸进气道处。
1.喷油器的构造与工作原理
（1）喷油器的结构及类型
喷油器主要由滤网、线束插接器、电磁线圈、复位弹簧、衔铁和针阀等组成，针阀与衔铁制成一体，见图3-45。
图3-45 喷油器的结构
按喷油口的结构不同，喷油器可分为轴针式、孔式两种，如图3-46所示。轴针式喷油器的针阀下部有轴针伸入喷口，与阀体形成一个环形孔隙，燃油以锥形油束喷出，锥角为10 °～30 °，燃油喷射雾化好。孔式喷油器有单孔、多孔喷油器。孔式喷油器内没有轴针，代之以一块很薄的喷孔板，喷孔板上有经过校准的小孔。单孔喷出的油束呈线状，多孔喷出的油束与轴针式喷油器差不多，但雾化质量中等。
孔式喷油器在现代车中应用比较多，可减少喷油器内的沉积物。
喷油器按燃油进入部位的不同分成上部给油、底部给油两种方式。上部给油喷油器从顶部进油，顶部借助O形密封圈插入燃油分配管，喷油器其余部分突出在燃油分配管外部，燃油分配管并不直接与进气歧管连接，用于多点间歇喷射，如图3-47所示。
图3-46 喷油器类型
底部给油喷油器从侧面进油，整个喷油器插入燃油分配管，浸没在流动的燃油中，如图3-48所示的日产SR20 DET喷油器。燃油分配管本身直接安装在进气歧管上。喷油器或者用锁夹，或者用燃油分配管上盖罩固定在燃油分配管上。两个密封圈阻止了燃油泄漏。这种结构使喷油器的冷却效果好，且安装高度较低。
图3-47 上部给油式喷油器的燃油分配管
图3-48 底部给油式喷油器的燃油分配管
各车型装用的喷油器，按其线圈的电阻值可分为高电阻（电阻为13～16Ω）和低电阻（电阻为2～3Ω）两种类型。
（2）喷油器的工作原理
喷油器不喷油时，复位弹簧通过衔铁使针阀紧压在阀座上，防止滴油。当电磁线圈通电时，产生电磁吸力，将衔铁吸起并带动针阀离开阀座，同时复位弹簧被压缩，燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出。当电磁线圈断电时，电磁吸力消失，复位弹簧迅速使针阀关闭，喷油器停止喷油。
在喷油器的结构和喷油压力一定时，喷油器的喷油量取决于针阀的开启时间，即电磁线圈的通电时间。复位弹簧弹力对针阀密封性和喷油器断油的干脆程度会产生影响。
2.喷油器的驱动方式
喷油器的驱动方式可分为电流驱动和电压驱动两种方式，如图3-49所示。电流驱动方式只适用于低电阻值喷油器，一般应用在单点喷射（节气门体喷射）系统中。电压驱动方式对高电阻值和低电阻值喷油器均可使用，一般应用在多点喷射系统中。
图3-49 喷油器驱动方式
a）电压驱动方式 b）电流驱动方式
（1）电流驱动方式
在采用电流驱动方式的喷油器控制电路中，不需附加电阻，低电阻喷油器直接与蓄电池连接，通过ECU中的晶体管对流过喷油器线圈的电流进行控制。
如图3-50所示，当ECU中的控制信号X为高电平作用在功率晶体管基极B上时，功率晶体管导通，蓄电池电压直接加在喷油器线圈上，流过喷油器线圈的峰值电流为8A，喷油器针阀达到最大升程。此时发射极电阻R1上产生电压降，电压降的大小与通过喷油器的电流大小成正比，R1上的电压降由ECU内的模拟电路监测，当电压达到设定值时，模拟电路将降低功率晶体管的基极电压，使喷油器的导通电流降为2A，喷油器保持导通。由于喷油器导通过程中有两次电流变化，其通电线圈内会出现两次感应电动势，产生了两个尖峰，见图3-51中的
波形，这就是电流驱动型喷油器的电压波形。
图3-50 电流驱动型喷油器驱动电路
在喷油器电流驱动回路中，由于无附加电阻，回路的阻抗小，ECU向喷油器发出指令时，流过喷油器线圈的电流增加迅速，电磁线圈产生的磁力使针阀开启快，喷油器喷油迟滞时间缩短，响应性更好。喷油器针阀的开启时刻总是比ECU向喷油器发出指令的时刻晚，此时间称为喷油器喷油迟滞时间（或无效喷油时间）。此外，采用电流驱动方式，保持针阀开启使喷油器喷油时的电流较小，喷油器线圈不易发热，也可减少功率损耗。
图3-51 电流驱动型喷油器电压波形
（2）电压驱动方式
低电阻喷油器采用电压驱动方式时，必须加入附加电阻。因为低电阻喷油器线圈的匝数较少，加入附加电阻，可减小工作时流过线圈的电流，以防止线圈发热而损坏。附加电阻与喷油器的连接方式有三种，如图3-52所示。
图3-52 附加电阻与喷油器的连接方式
如图3-53所示，在电压驱动方式的喷油器驱动电路中，由蓄电池直接供电，ECU控制喷油器的搭铁回路。当ECU中的喷油器驱动电路IC使功率晶体管导通时，喷油器搭铁电路导通，喷油器电磁线圈内的电磁场发生突变，这个突变使线圈产生感应电动势，喷油器波形出现尖峰，如图3-54所示。
图3-53 电压驱动型喷油器驱动电路
图3-54 电压驱动型喷油器工作波形
电压驱动方式中的喷油器驱动电路较简单，但因其回路中的阻抗大，喷油器的喷油滞后时间长。其中，电压驱动高电阻喷油器的喷油滞后时间最长，电压驱动低电阻喷油器次之，电流驱动的喷油器最短。
3.4.2 喷油器的检测
3.4.2.1 喷油器的检测
（1）简单检查方法
在发动机工作时，用手触试或用听诊器检查喷油器针阀开闭时的振动声响，如果感觉无振动或听不到声响，说明喷油器或其电路有故障。
（2）喷油器电阻检查
拆开喷油器线束插接器，用万用表测量喷油器两端子之间的电阻，低电阻值喷油器应为2～3Ω，高电阻值喷油器应为13～16Ω，否则应更换喷油器。
注意：
低电阻喷油器不能直接与蓄电池连接，必须串联一个8～10Ω的附加电阻。若为低电阻喷油器（图3-49），还应检测串接电阻是否正常。
3.4.2.2 喷油器控制电路
各车型喷油器控制电路基本相同，一般都是通过点火开关和主继电器（或熔丝）给喷油器供电，ECU控制喷油器搭铁。只是不同的发动机，喷油器数量、喷射方式、分组方式不同，ECU控制端子的数量不同，前面讲过。
若使用中喷油器不工作，拆开喷油器线束插接器，将点火开关转至“ON”位置，但不起动发动机，用万用表测量其电源端子与搭铁间电压，应为12V蓄电池电压。否则应检查供电线路、点火开关、主继电器或熔丝是否有故障。若电压正常，则说明喷油器、喷油器线路（与ECU连接线路，即喷油器控制电路）或ECU有故障。
1.喷油器控制电路故障分析
执行喷油器开关动作的控制电路，是晶体管控制喷油器线圈的搭铁回路，晶体管的集电极（C）连接喷油器，发射极（E）搭铁。如果C极和E极短路，就会出现打开点火开关后，喷油器始终喷油的故障；如果C极断路，就会使喷油器无法完成搭铁回路，导致喷油器不喷油。另外，与晶体管C极并联的保护二极管如果短路，也会出现喷油器一直喷油的现象。
2.喷油器电路控制电路检测方法
可以使用数字万用表、示波器或LED试灯等工具，严禁带电插拔线束插头，或使用指针式万用表或大功率测试灯，以免引起瞬间大电流造成发动机ECU内部晶体管损坏。将LED测试灯连接在喷油器插头两个插孔中，打开点火开关。如果LED灯一直点亮，表示晶体管C极和E极短路；如果LED灯不亮，起动发动机，如果LED灯仍不亮，表示晶体管C极和E极断路。起动发动机时，LED灯会闪亮，说明传感器和ECU无问题。
LED试灯制作方法，将两只发光二极管并联，将一只的正极接另一只的负极，再与1只510Ω/0.25W的电阻串联，见图3-55，然后在两只二极管之间及电阻的另一端连接检测线就做成了一只简单的LED试灯。
图3-55 LED试灯制作方法
3.4.2.3 喷油器加压后的检查与清洗
1.仪器
深圳元征CNC-602A喷油器清洗检测仪。
2.技术指标
1）模拟检测转速范围：10～9990r/min，步长10r/min。
2）计时范围：1～9999s。
3）脉宽范围：0.5～25ms，步长0.1ms。
3.检测内容
1）在使用仪器之前，请仔细阅读注意事项，以便正确操作。
2）超声波清洗：可同时对多个喷油器进行超声波清洗，能彻底清除喷油器上的积炭。
3）喷油量检测功能：可以检测喷油器在15s常喷情况下的喷油量。
4）均匀性/雾化性检测功能：检测各个喷油器喷油量的均匀性，同时可利用背景灯全面仔细地观察喷油器的喷射雾化情况，还能对喷油器进行反向冲洗，见图3-56。
5）密封性测试功能：可检测喷油器在系统压力下的密封性和滴漏情况。若检查时，在1min内喷油器油滴超过1滴，应更换喷油器，见图3-57。
6）自动清洗检测功能：在特定的工况参数下，真实模拟喷油器在各种工况下的测试。
7）免拆清洗功能：带有多种免拆清洗插头，可进行多种车型免拆清洗维护。
8）最小开启脉宽检测。
详细操作内容见所使用的喷油器清洗检测仪说明书。
图3-56 喷油器雾化情况
图3-57 喷油器滴漏检查
4.注意事项
1）喷油器滴漏可在专用设备上进行检查，也可将喷油器和燃油总管拆下，再与燃油系统连接好，用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上，然后打开点火开关，或直接用蓄电池给燃油泵通电。燃油泵工作后，观察喷油器有无滴漏现象，见图3-58和图3-59。
图3-58 喷油器及燃油总管的拆卸
图3-59 喷油器加压测试
2）喷油器的喷油量检查：喷油器的喷油量可在专用设备上进行检查，也可按滴漏检查。做好准备工作，燃油泵工作后，用蓄电池和导线直接给喷油器通电，并用量杯检查喷油器的喷油量。每个喷油器应重复检查2～3次，各气缸喷油器的喷油量和均匀度应符合标准，否则应清洗或更换喷油器。各车型喷油器的喷油量和均匀度标准不同，一般喷油量为50～70mL/15s，各气缸喷油器的喷油量相差不超过10%。
3.4.3 喷油正时数据流
燃油喷射正时显示了主燃油喷射相对于上止点（TDC）的开始时刻。正度数表示TDC前，负度数表示TDC后。
FUEL_TIMING：xxx.xx——表示燃油喷射正时，最小值-210.0，最大值301.992。