【正文】 第 1 章 汽車發(fā)動機電控技術(shù)概述 概 述 汽車發(fā)動機電控技術(shù)發(fā)展 汽車發(fā)動機電控技術(shù)的發(fā)展始于 20 世紀 60 年代，可分為三個階段 :第一階段，從 20 世紀60 年代中期到 70 年代末期，主要是為改善部分性能而對汽車電器產(chǎn)品進行技術(shù)改造。第二階段，從 20 世紀 70 年代末期到 90 年代中期。進入 20 世紀 70 年代后，隨著汽車數(shù)量的日益增多，汽車安全問題和排放污染日益嚴重，能源危機的影響更加突出。第三階段，從 20世紀 90 年代中期到現(xiàn)在，主要體現(xiàn)在以“人 車 環(huán)境”為主線的系統(tǒng)工程整體的優(yōu)化上。 電控技術(shù)對汽車發(fā)動機性能的影響 。 。 。 。 。 。 應(yīng)用在汽車發(fā)動機上的電子控制系統(tǒng) 目前應(yīng)用在汽車發(fā)動機上常用的電子控制系統(tǒng)主要有 :電控燃油噴射系統(tǒng)、電控點火系統(tǒng)、怠速控制系統(tǒng)、進氣控制系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng)、增壓控制系統(tǒng)、巡航控制系統(tǒng)、警告提示系統(tǒng)、自診斷與報警系統(tǒng)、失效保護系統(tǒng)和應(yīng)急備用系統(tǒng)。 主要是根據(jù)進氣量確定基本的噴 油量，再根據(jù)其他傳感器（如冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等）信號對噴油量進行修正，使發(fā)動機在各種運行工況下均能獲得最佳濃度的混合氣。 電控點火系統(tǒng)最基本的功能是控制點火提前角。該系統(tǒng)根據(jù)各相關(guān)傳感器信號判斷發(fā)動機的運行工況和運行條件，選擇最理想的點火提前角點燃混合氣，改善發(fā)動機的燃燒過程。 根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度、空調(diào)壓縮機是否工作、變速器是否掛入擋位等狀況，并通過怠速控制閥對發(fā)動機進氣量進行控制，使發(fā)動機隨時以最佳怠速轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。 進氣控制系統(tǒng)的功能 是根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的變化，對發(fā)動機的進氣進行控制，以提高發(fā)動機的充氣效率，從而改善發(fā)動機的動力性。 排放控制系統(tǒng)的功能主要是對發(fā)動機排放控制裝置的工作實行電子控制。 增壓控制系統(tǒng)的功能是對發(fā)動機進氣增壓裝置的工作進行控制。 巡航控制系統(tǒng)的功用是駕駛員設(shè)定巡航控制模式后， ECU根據(jù)汽車運行工況和運行環(huán)境信息，自動控制發(fā)動機工作，使汽車自動維持在一定的車速進行行駛。 由 ECU控制各種指示和報警裝置，一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)能 及時發(fā)出信號以警告提示，如氧傳感器失效、油箱油溫過高等。 在發(fā)動機電控系統(tǒng)中，電子控制單元（ ECU）都具有自診斷系統(tǒng)，對控制系統(tǒng)各部分的工作情況進行監(jiān)測。 失效保護系統(tǒng)的功能主要是當傳感器或傳感器線路發(fā)生故障時，控制系統(tǒng)自動按電腦中預(yù)先設(shè)定的參考信號值工作，以便發(fā)動機能繼續(xù)運轉(zhuǎn)。 應(yīng)急備用系統(tǒng)的功能是當控制系統(tǒng)電腦發(fā)生故障時，自動啟用備用系統(tǒng)（備用集成電路），按設(shè)定的信號控制發(fā)動機轉(zhuǎn)入強制運轉(zhuǎn)狀態(tài)，以防止車輛停駛在路途中。應(yīng)急備用系統(tǒng)只能 維持發(fā)動機運轉(zhuǎn)的基本功能，但不能保證發(fā)動機的性能。 汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)的基本組成 電控系統(tǒng)的基本組成類型 任何一種電控系統(tǒng)，其主要組成都可分為信號輸入裝置、電子控制單元（ ECU）和執(zhí)行元件三大部分。信號輸入裝置是各種傳感器。傳感器的功用是采集控制系統(tǒng)所需的信號，并將其轉(zhuǎn)換成電信號通過線路傳輸給 ECU。電子控制單元（ ECU）是一種綜合控制電子裝置，其功用是給各傳感器提供參考（基準）電壓，接收傳感器或其他裝置輸入的信號，并對所接收的信號進行存儲、計算和分析處理， 根據(jù)計算和分析的結(jié)果向執(zhí)行元件發(fā)出指令。執(zhí)行元件是受 ECU控制，具體執(zhí)行某項控制功能的裝置。 電控系統(tǒng)有兩種基本類型 :即開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 傳感器的類型及功用 汽車發(fā)動機集中控制系統(tǒng)所用的傳感器主要有 : （ MAFS） 由空氣流量計測量發(fā)動機的進氣量，并將信號輸入 ECU，作為燃油噴射和點火控制的主控制信號。 （ MAPS） 由進氣管絕對壓力傳感器測量進氣管內(nèi)氣體的絕對壓力，并將該信號輸入 ECU，作為燃油和點火控制的主控制信號。 （ TPS） 節(jié)氣門位置傳感器檢測節(jié)氣門的開度及開度變化（如全關(guān)（怠速）、全開）以及節(jié)氣門開閉的速率（單位時間內(nèi)開閉的角度）信號，此信號輸入 ECU，用于燃油噴射控制及其他輔助控制（如 EGR、開閉環(huán)控制等）。 （ CMPS） 凸輪軸位置傳感器給 ECU提供曲軸轉(zhuǎn)角基準位置信號（ G信號），作為供油正時控制和點火正時控制的主控制信號。 （ CKPS） 曲軸位置傳感器有時稱為轉(zhuǎn)速傳感器，用來檢測曲軸轉(zhuǎn)角位移，作為供油正時控制和點火正時控制的主控制信號。 度傳感器（ IATS） 進氣溫度傳感器的功用是給 ECU提供進氣溫度信號，作為燃油噴射控制和點火控制的修正信號。 （ ECTS） 發(fā)動機冷卻液溫度傳感器給 ECU 提供發(fā)動機冷卻液溫度信號，作為燃油噴射控制和發(fā)動機的修正信號。 （ VSS） 車速傳感器檢測汽車行駛速度，給 ECU提供車速信號（ SPD 信號），用于巡航控制和限速斷油控制，也是自動變速器的主控制信號。 （ O2 S） 氧傳感器用來檢測汽車排氣中的氧含量，向 ECU輸送空燃比的反饋信號，進行噴油量的閉環(huán)控制。 （ KS） 爆燃傳感器用來檢測汽油機是否爆燃及爆燃強度，將此信號輸入ECU，可作為點火正時控制的修正（反饋）信號。 （ STA） 發(fā)動機起動時，通過起動開關(guān)給 ECU提供一個起動信號，作為燃油噴射控制和點火控制的修正信號。 （ A/C）又稱空調(diào)信號 空調(diào)信號用來檢測空調(diào)壓縮機是否工作，空調(diào)信號與空調(diào)壓縮機電磁離合器的電源在一起， ECU根據(jù) A/C 信號控制發(fā)動機怠速時點火提前角、怠速轉(zhuǎn)速和斷油轉(zhuǎn)速等，作為燃油噴射控制和點火控制的修正信號。 自動變速器由 P/N（ 停車或空擋）擋位掛入其他擋位時，發(fā)動機負荷將有所增加，擋位開關(guān)向 ECU輸入信號，作為燃油噴射控制和點火控制的修正信號。 在制動時，由制動燈開關(guān)向 ECU 提供制動信號，作為燃油噴射控制和點火控制的修正信號。 采用動力轉(zhuǎn)向裝置的汽車，當轉(zhuǎn)向盤由中間位置向左右轉(zhuǎn)動時，由于動力轉(zhuǎn)向油泵工作而使發(fā)動機負荷加大，此時動力轉(zhuǎn)向開關(guān)向 ECU輸入信號，作為燃油噴射控制和點火控制的修正信號。 （定速）控制開關(guān) 當進入巡航控制狀態(tài)時，由巡航控制開關(guān)向 ECU 輸入巡航控制狀態(tài)信號，由 ECU對車速進行自動控制。隨著控制系統(tǒng)應(yīng)用的日益廣泛及其功能的擴展，傳感器的數(shù)量也將不斷增加，以滿足汽車更高的要求。 電子控制單元的基本功能 發(fā)動機控制 ECU的功能隨車型而異，但都必須有如下基本功能 : （ 1）給傳感器提供標準 2 V、 5 V、 9 V或者 12 V電壓，接收各種傳感器和其他裝置輸入的信息，并將輸入的信息轉(zhuǎn)換成微機所能接受的數(shù)字信號。（ 2）儲存該車型的特征參數(shù)和運算中所需的有關(guān)數(shù)據(jù)信息。（ 3）確定計算輸出指令所需的程序，并根據(jù)輸入信號和相關(guān)程序計算輸出指令數(shù)值。（ 4）將輸入指令信號和輸出指 令信號與標準值進行比較，確定并儲存故障信息。（ 5）向執(zhí)行元件輸出指令，或根據(jù)指令輸出自身已儲存的信息（如故障信息等）。（ 6）自我修正功能（學習功能）。 執(zhí)行元件的類型 在發(fā)動機集中控制系統(tǒng)中，執(zhí)行元件主要有 :噴油器、點火器、怠速控制閥、巡航控制電磁閥、節(jié)氣門控制電動機、 EGR 閥、進氣控制閥、二次空氣噴射閥、活性炭罐排泄電磁閥、油泵繼電器、風扇繼電器、空調(diào)壓縮機繼電器、自診斷顯示與報警裝置、儀表顯示器等。 第 2 章 汽油機電控燃油噴射系統(tǒng) 電控燃油噴射系統(tǒng)概述 燃油噴射系 統(tǒng)的基本概念 燃油噴射式是根據(jù)直接或間接測量空氣的進氣量，確定燃燒所需的汽油量并通過控制噴油量開啟時間來進行精確配制，使一定量的汽油以一定的壓力通過噴油器噴射到發(fā)動機的進氣道或汽缸內(nèi)與相應(yīng)空氣形成可燃混合氣。 燃油噴射系統(tǒng)的分類 按控制裝置的控制方式的不同可分為機械控制式燃油噴射系統(tǒng)（ K 型）、機電混合控制式燃油噴射系統(tǒng)（ K E型）和電控燃油噴射系統(tǒng)（ EFI）三類。 按燃油噴射位置不同可分為缸內(nèi)噴射和缸外噴射。 部位分類 缸外噴射按噴油器安裝部位又可分為單點噴射（ SPI）和多點噴射（ MPI）。 （ 1）單點噴射是指在進氣總管中的節(jié)流閥體內(nèi)設(shè)置一只（或兩只）噴油器，對各缸實行集中噴射如圖 24（ a）所示。（ 2）多點噴射多點噴射是在每缸進氣門前分別設(shè)置一噴油器，實行各缸分別供油。多點噴射因其控制精度高而被廣泛使用，如圖 24（ b）所示。 圖 24 單點噴射和多點噴射示意圖 1— 燃料 。2— 空氣 。3— 節(jié)氣門 。4— 進氣歧管 。5— 噴油器 。6— 發(fā)動機 按燃油噴射方式不同可分為連續(xù)噴射和間歇噴射。（ 1） 連續(xù)噴射是指在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間汽油被連續(xù)不斷地噴射，其噴油量的大小取決于燃油系統(tǒng)壓力的高低。（ 2）間歇噴射間歇噴射又稱脈沖噴射，是指在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間汽油被間斷地噴射。如圖25 所示。 圖 25 噴油器噴射時序 電控燃油噴射系統(tǒng)按對空氣量的計量方式不同可分為進氣歧管壓力計量式（ D 型）和空氣流量計量式（ L型）。如圖 26 所示為桑塔納 2020GSi型轎車AJR 發(fā)動機所用的 L型電控燃油噴射系統(tǒng)。 圖 26 桑塔納 2020GSi型轎車 AJR 發(fā)動機所用的 L型電控燃油噴射系統(tǒng) 1— 熱 線式空氣流量計 。2— 電子控制單元（ ECU） 。3— 電動燃油泵 。4— 節(jié)氣門控制器 。5—怠速電機（與節(jié)氣門控制單元一體） 。6— 進氣溫度傳感器 。7— 油壓調(diào)節(jié)器 。8— 噴油器 。9— 爆燃傳感器 。10— 汽油濾清器 。11— 點火線圈 。12— 氧傳感器 。13— 冷卻液溫度傳感器 。14— 轉(zhuǎn)速傳感器 電控燃油噴射系統(tǒng)的組成及工作原理 電控燃油噴射系統(tǒng)一般由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三大部分組成。如圖 27 所示為常見電控燃油噴射系統(tǒng)在汽車上的安裝情況及零件分配圖，如圖 28 所示為電控燃油噴射系統(tǒng)的操作原理圖 。 圖 27 電控燃油噴射系統(tǒng)在汽車上的安裝情況及零件分配圖 1— 噴油器 。2— 燃油壓力調(diào)節(jié)器 。3— 輔助空氣閥 。4— 汽油濾清器 。5— 溫度時間開關(guān) 。6— 水溫傳感器 。7— 冷起動噴油器 。8— 空氣流量計 。9— 節(jié)氣門 。10— 進氣溫度傳感器 。11— 節(jié)氣門位置傳感器 。12— 電控單元 。13— 降壓電阻 。14— 電動汽油泵 。15— 汽油緩沖器 圖 28 電控燃油噴射系統(tǒng)的操作原理圖 1— 油箱 。2— 汽油濾清器 。3— 電動汽油泵 。4— 輔助空氣閥 。5— 汽油緩沖器 。6— 燃油壓力調(diào)節(jié)器 。7— 冷起動噴油器 。8— 水溫傳感器 。9— 噴油器 。10— 溫度時間開關(guān) 。11— 節(jié)氣門位置傳感器 。12— 怠速控制閥 。13— 空氣流量計 。14— 進氣溫度傳感器 。15— 旁通空氣道調(diào)整螺釘 。16— 空氣濾清器 。17— 電子控制單元 。18— 點火線圈 。19— 點火開關(guān) 。20— EFI 繼電器 。21— 電動汽油泵繼電器 空氣供給系統(tǒng)的功用是根據(jù)發(fā)動機的工況提供適量的空氣，并根據(jù)電控單元的指令完成空氣量的調(diào)節(jié)?？諝夤┙o系統(tǒng)主要由空氣流量計或進氣歧管絕對壓力傳感器、進氣溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、進氣歧管、輔助空氣閥及空氣濾清器等組成。 燃油供給 系統(tǒng)是根據(jù)電控單元的驅(qū)動信號，以恒定的壓差將一定數(shù)量的汽油噴入進氣管。燃油供給系統(tǒng)主要由油箱、電 動汽油泵、汽油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、燃油分配管、噴油器等組成 。 電子控制系統(tǒng)由電控單元（ ECU）、傳感器、執(zhí)行器等組成，它的主要功能是采集發(fā)動機的工況信號，計算確定最佳的噴油量、噴油時刻以及點火時刻，還具有故障診斷功能，可保存故障代碼，并通過故障指示燈輸出故障代碼。其基本原理如圖 29 所示。 圖 29 電子控制系統(tǒng)基本原理圖 進氣系統(tǒng)主要元件的構(gòu)造與檢修 進氣系統(tǒng) 的組成與類型 根據(jù)測量空氣流量的方式不同，進氣系統(tǒng)可分為質(zhì)量流量式進氣系統(tǒng)（用于 L 型 EFI 系統(tǒng)）、速度密度式進氣系統(tǒng)（用于 D 型 EFI 系統(tǒng)）和節(jié)流速度式進氣系統(tǒng)三種。 1. 質(zhì)量流量式進氣系統(tǒng) 如圖 210 所示為質(zhì)量流量式進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該進氣系統(tǒng)利用空氣流量計直接測量吸入的空氣量，通常用測得的空氣流量與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的比值作為計算噴油量的標準。 圖 210 質(zhì)量流量式進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1— 空氣濾清器 。2— 空氣流量計 。3— 節(jié)氣門體 。4— 節(jié)氣門 。 5— 進氣總管（穩(wěn)壓箱） 。6— 噴油器 。7— 進氣歧管 。8— 輔助空氣閥 節(jié)氣門裝在節(jié)氣門體上，控制進入各缸的空氣量，在該總成上還裝有空氣閥。當溫度低時空氣閥打開，部分附加空氣進入進氣總管，以提高怠速轉(zhuǎn)速，加快暖機過程（亦稱快怠速）。在裝有怠速控制閥（ ISCV）的發(fā)動機上，由 ISCV來完成空氣閥的作用。 2. 速度密度式進氣系統(tǒng) 速度密度式進氣系統(tǒng)是利用進氣歧管絕對壓力傳感器測得進氣歧管中的絕對壓力，然后根據(jù)絕對壓力值和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來推算出每一循環(huán)發(fā)動機吸入的空氣量。速度密度式進氣系統(tǒng)組成如圖 211 所示，它與質(zhì)量流量式進氣系統(tǒng)的主要差別是用進氣歧管絕對壓力傳感器代替了空氣流量計。 圖 211 速度密度式進氣系統(tǒng)組成 1— 進氣