【正文】 2 上的應(yīng)用越來(lái)越普遍，各種車用電控系統(tǒng)也日趨完善。采用獨(dú)立控制系統(tǒng)，很難實(shí)現(xiàn)全面的綜合優(yōu)化控制，控制效 果也很差。實(shí)現(xiàn)高度 集中控制及集中故障診斷的整車控制技術(shù)是汽車電控發(fā)展必然趨勢(shì) 。 (1)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性 在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上， 電控燃油噴射取代了傳統(tǒng)的化油器，減小了進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣阻力，部分發(fā)動(dòng)機(jī)上還采用了進(jìn)氣控制系統(tǒng)等，提高了充氣效率，而且電控系統(tǒng)保證進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣得到充分利用，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性。 (3)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的排放污染 電控系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況和運(yùn)行環(huán)境下優(yōu)化控制，提高了燃燒質(zhì)量，同時(shí)各種排放控制系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用，都使發(fā)動(dòng)機(jī)的排放污染大大降低 。 (4)改善發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能 在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和暖機(jī)過(guò)程中，控制系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度變化，對(duì)進(jìn)氣量和供油量進(jìn)行精確控制，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)和平穩(wěn)經(jīng)過(guò)暖機(jī)過(guò)程，可明顯改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫起動(dòng)性能和熱機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)性能。自我診斷與報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了故障診斷的速常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 3 度和準(zhǔn)確性，縮短 了汽車因發(fā)動(dòng)機(jī)故障而停駛的時(shí)間，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 任何一種電子控制系統(tǒng)，其主要組成都可分為信號(hào)輸入裝置（傳感器）、電子控制單元（ ECU）和執(zhí)行元件（執(zhí)行器）三部分 。傳感器的功用是采集控制系統(tǒng)所需的信息，并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)通過(guò)線路輸送給 ECU。 執(zhí)行元件是受 ECU 控制，具體執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的控制方式比較簡(jiǎn)單， ECU 只根據(jù)各種傳感器信號(hào)對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行控制，而控制的結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)對(duì)其控制過(guò)程沒(méi)有影響。 應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的電子控制系統(tǒng) (1)電控燃油噴射系統(tǒng) 在汽油機(jī)電控燃油噴射（ EFI）系統(tǒng)中，噴油量控制是最基本的也是最重要的控制內(nèi)容，電子控制單元（ ECU）主要根據(jù)進(jìn)氣量確定基本的噴油量，在根據(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(hào)對(duì)噴油量進(jìn)行修正，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況下均能獲得 最佳濃度的混合氣，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和燃油排放性。 (2)汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng) 汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)（ ESA）最基本的功能是點(diǎn)火提前角控制。此外，電控點(diǎn)火系統(tǒng)還具有通電時(shí)間控制和爆燃控制功能。 (4)排放控制系統(tǒng) 其功能主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制裝置的工作實(shí)行電子控制。 (5)進(jìn)氣控制系統(tǒng) 進(jìn)氣控制系統(tǒng)的功能主要是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣進(jìn)行控制，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣效率，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力 性。在裝有廢氣渦輪增壓裝置的汽車上， ECU 根據(jù)檢測(cè)到的進(jìn)氣管壓力，對(duì)增加裝置進(jìn)行控制，從而控制增壓裝置對(duì)進(jìn)氣增壓的強(qiáng)度。 (8)警告提示 由 ECU 控制各種指示和報(bào)警裝置，一旦控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，該系統(tǒng)能及時(shí)發(fā)出信號(hào)以警告提示，如氧傳感器失效、油箱油溫過(guò)高等。當(dāng) ECU 檢測(cè)到來(lái)自傳感器或輸送給執(zhí)行元件的故障信號(hào)時(shí)，立即點(diǎn)亮儀表盤上的“ CHECK ENGINE”燈（俗稱故障指示燈），用來(lái)提示駕駛員發(fā)動(dòng)機(jī)有故障；同時(shí)，系統(tǒng)將故障信息以設(shè)定的數(shù)碼（故障碼）形式儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，以便幫助維修人員確定故障類型和范圍。故障排除后，必須通過(guò)特常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 5 定的操作程序清除故障碼，以免與新的故障信息混雜，給故障診斷帶來(lái)困難。例如，冷卻液溫度傳感器電路有故障，可能向 ECU 輸入低于﹣ 50℃或高于 139℃的冷卻液溫度信號(hào)，失效保護(hù)系統(tǒng)將自動(dòng)按設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度信號(hào)（ 80℃）控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作，否則會(huì)引起混合氣過(guò)濃或過(guò)稀，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能工作。例如，汽油機(jī)控制 ECU 收不到點(diǎn)火控制器返回的點(diǎn)火確認(rèn)信號(hào)時(shí)，失效保護(hù)系統(tǒng)則立即停止 燃油噴射，以防大量燃油進(jìn)入氣缸而不能點(diǎn)火工作。應(yīng)急備用系統(tǒng)只能維持發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的基本功能，但不能保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，上述各種控制系統(tǒng)在不同的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上，只是或多或少地被采用。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 6 2 電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)組成 信號(hào)輸入裝置 在控制系統(tǒng)中，傳感器是采集并向 ECU輸送信息的裝置。不同發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)，其控制功能和控制所需的信息不同，使用傳感器種類也不完全相同。 (2)進(jìn)氣管絕對(duì)壓力傳感器（ MAPS) 在汽油機(jī) D型電控燃油噴射系統(tǒng)中，由進(jìn)氣管絕對(duì)壓力傳感器測(cè)量進(jìn)氣管內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力，并將該信號(hào)輸入 ECU，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)。 (4)凸輪軸位置傳感器（ CMPS） 凸輪軸位置傳感器給 ECU提供曲軸轉(zhuǎn)角基準(zhǔn)位置信號(hào) (G信號(hào)），作為噴油正時(shí)控制和汽油機(jī)點(diǎn)火正時(shí)控制的主控制信號(hào)。 (6)進(jìn)氣溫度傳感器（ IATS） 進(jìn)氣溫度傳感器的功用是給 ECU提供進(jìn)氣溫度信號(hào)，作為燃油噴射控制和汽油機(jī)點(diǎn)火控制的修正信號(hào)。冷卻液溫度傳感器信號(hào)也是其他控制系統(tǒng)（如怠速控制和廢氣再循環(huán)控制等）的控制信號(hào)。 (9)氧傳感器 主要在汽油機(jī)上使用的氧傳感器用來(lái)檢測(cè)排氣中的氧含量，向 ECU輸送空燃比的反饋信號(hào)，進(jìn)行噴油量的閉環(huán)控制。 電子控制單元 電子控制單元（ ECU）俗稱“電腦”，是發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的核心，其功用是按照一定的程序?qū)Ω鞣N輸入信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算、儲(chǔ)存、分析處理，然后輸出指令，控制執(zhí)行元件工作，以達(dá)到快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作的目的。 (2)儲(chǔ)存該車型的特征參數(shù)和運(yùn)算所需的有關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)。 (4)將輸入信號(hào)和輸出指令信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，確定并存儲(chǔ)故障信息。 (6)自我修正功能（學(xué)習(xí)功能）。 ECU 發(fā)生故障一般無(wú)法修理，必須更換。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 8 在發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)中，執(zhí)行元件主要有：噴油器、點(diǎn)火器、怠速控制閥、巡航控制電磁閥、節(jié)氣門控制電動(dòng)機(jī)、 EGR 閥、進(jìn)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(fēng)扇繼電器、空調(diào)壓縮機(jī)繼電器、自診斷顯示與報(bào)警裝置、儀表顯示器等。 （ 1）噴油器 噴油器是電噴系統(tǒng)中的一個(gè)執(zhí)行元件，即接受發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元 (Electronic Control Unit 或者 Electronic Control Module，簡(jiǎn)稱 ECU 或 ECM)的噴油信號(hào)，定時(shí)定量噴出汽油。當(dāng)電磁線圈通電時(shí)，便產(chǎn)生吸力，將銜鐵和針閥吸起，打開(kāi)噴油孔、燃油經(jīng)針閥頭部的軸針和噴孔之間的環(huán)形間隙高速噴出，并形成霧狀，與空氣很好地混合。電磁線圈不通電時(shí)，磁力消 失，彈簧將銜鐵和針閻下壓，關(guān)閉噴孔停止噴油。如果汽油中含有雜質(zhì)，將會(huì)影響到噴油器的正常工作，為了避免噴油器被雜質(zhì)堵塞，除了要在供油管路中安裝燃油濾清器外，在每個(gè)噴油器尾部也都必須布置一個(gè)燃油濾清器。 ECU 得到信號(hào)后，能指令延長(zhǎng)或縮短噴油時(shí)間，使噴油量與進(jìn)氣歧管真空度相匹配。當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，流入氣缸的空氣減少，進(jìn)氣歧管真空度提高，那么傳感器會(huì)輸出信號(hào)使 ECU 減少噴油時(shí)間，以便減少噴油量。在配備冷氣系統(tǒng)的車種，又將此控制閥稱為怠速提速閥常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 9 后因冷氣壓縮機(jī)動(dòng)作后，產(chǎn)生引擎負(fù)載，使引擎怠速降低，而怠速控制閥隨之動(dòng)作，以維持怠速的穩(wěn)定性。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作參數(shù)偏離正常值時(shí)，便使用該閥來(lái)調(diào)整怠速轉(zhuǎn)速。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，怠速控制閥開(kāi)啟一段時(shí)間進(jìn)氣量增加，使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速提高約 150r/min300r/min。發(fā)動(dòng)機(jī)電腦根據(jù)不同的冷卻液溫度，通過(guò)改變傳到怠速控制閥的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)控制怠速控制閥柱塞的位置。用于汽車電噴系統(tǒng)旁通空氣通道的開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)旁通氣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到所要求的目標(biāo)值。它利用系統(tǒng)供給的步進(jìn)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制，使轉(zhuǎn)子可以正轉(zhuǎn)，也可以反轉(zhuǎn)，從而使閥芯（絲桿）進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)以達(dá)到調(diào)節(jié)旁通空氣道截面的目的，從而 穩(wěn)定怠速，并達(dá)到理想的怠速轉(zhuǎn)速。它通常位于進(jìn)氣歧管的右側(cè)，靠近節(jié)氣門體，有一通向排氣歧管的短金屬管與它相連。 EGR 閥是廢氣再循環(huán)裝置中非常重要的、關(guān)鍵的部件。此后改進(jìn)為向進(jìn)氣管噴油。機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為“ K 型”汽油噴射系統(tǒng)，“ K”是德語(yǔ) kontinuum連續(xù)的第一個(gè)字母。在 20 世紀(jì) 60 年代之前，化油器在汽油機(jī)供給系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位，僅在國(guó)外生產(chǎn)的賽車和豪華型轎車上采用 K 型汽油噴射系統(tǒng)； 20 世紀(jì) 80 年代末期，我國(guó)一汽集團(tuán)公司引進(jìn)德國(guó)大眾技術(shù)生產(chǎn)的奧迪 100 五缸和六缸發(fā)動(dòng)機(jī)仍然選裝 K 型汽油噴射系統(tǒng)。 機(jī)電組合式汽油噴射系統(tǒng)就是 20 世紀(jì) 60 年代末在機(jī)械式汽油噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，簡(jiǎn)稱“ KE 型”汽油噴射系統(tǒng)，其中的“ E”指電子控制。 KE 型汽油噴射系統(tǒng)研制成功后，主要應(yīng)用在德國(guó)奔馳 380SE、 500SL 型車上。德國(guó) BOSCH 公司首先成功研制電控燃油噴射系統(tǒng)，電控燃油噴射技術(shù)歷經(jīng)晶體管、集成電路到微機(jī)處理三大發(fā)展進(jìn)程，直到目前，各種汽車上應(yīng)用的電控燃油噴射系統(tǒng)，都是以 BOSCH公司首先研制電控燃油噴射系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為“ EFI”，是由該英文“ Electronic Fuel Injection”簡(jiǎn)化而來(lái)的。 電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 眾所周知，要提高發(fā)動(dòng)機(jī)的 動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性和降低排放污染，就必須根據(jù)汽車運(yùn)行工況的變化，精確控制供往氣缸的混合氣濃度。因?yàn)殡娮涌刂频撵`活性和電腦強(qiáng)有力的綜合處理功能，使電控系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況和運(yùn)行環(huán)境的變化，如起動(dòng)、暖機(jī)、怠速、加速、滿負(fù)荷、部分負(fù)荷、滑行、環(huán)境濕度、海拔高度和燃油品質(zhì)等，實(shí)現(xiàn)最佳的空燃比控制及最佳點(diǎn)火提前角控制，以優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行工況，從而取得良好的節(jié)油和排氣凈化等效果。 電控燃油噴射系統(tǒng)的類型 （ 1）按噴射方式分類 按照噴射方式不同，燃油噴射系統(tǒng)可分為連續(xù)噴射方式和間歇噴射方式。除 K 型機(jī)械式、 KE 型機(jī)電組合式汽油噴 射系統(tǒng)外，電控燃油噴射系統(tǒng)一般不采用此種噴射方式。在目前廣泛采用的間歇噴射方式的多點(diǎn)電控燃油噴射系統(tǒng)中，按各缸噴油器的噴射順序又可分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射。采用此種噴射方式，對(duì)各缸而言，噴油時(shí)刻不可能都是最佳的，其性能較差，一般用在部分缸數(shù)較少的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，如韓國(guó)大宇轎車上采用的四缸發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)等。 ②分組噴射 分組噴射是指將各缸的噴油器分成幾組，它是同時(shí)噴射的變形方案，電腦向某組的噴油器發(fā)出噴油或斷油指令時(shí)，同一組的噴油量同時(shí)噴油或斷油。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)采用分組噴射或順序噴射式較多。按對(duì)進(jìn)氣量的計(jì)量方式不同，電控燃油噴射系統(tǒng)可分為 D 型和 L 型。 D 型電控燃油噴射系統(tǒng)利用絕對(duì)壓力傳感器檢測(cè)進(jìn)氣管內(nèi)的絕對(duì)壓力，電腦根據(jù)進(jìn)氣管內(nèi)的絕對(duì)壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速推算出發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，再根據(jù)進(jìn)氣量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定基本的噴油量。 L 型電控燃油噴射系統(tǒng)利用空氣流量計(jì)直接測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，電腦不必進(jìn)行推算，即可根據(jù)空氣 流量計(jì)信號(hào)計(jì)算與該空氣量相應(yīng)的噴油量。 （ 3）按噴射位置分類 按噴射位置不同，電控燃油噴射系統(tǒng)可分為進(jìn)氣管噴射和缸內(nèi)直接噴射兩種類型。 目前汽車上應(yīng)用的電控燃油噴射系統(tǒng)一般都是進(jìn)氣管噴射式，按噴油器的數(shù)量不同，又可分為 單點(diǎn)噴射 (SPI）系統(tǒng)和多點(diǎn)噴射 (MPI）系統(tǒng)。多點(diǎn)噴射系統(tǒng)的燃油分配均勻性好，進(jìn)氣管可按最大進(jìn)氣量來(lái)設(shè)計(jì)，而且無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)處于熱態(tài)或冷態(tài)，其過(guò)渡的響應(yīng)及燃燒經(jīng)濟(jì)性都是最佳的；但多點(diǎn)電控噴射系統(tǒng)的控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本較高，主要應(yīng)用于對(duì)汽車性能要求較高的中、高級(jí)轎車上。 圖 1 單點(diǎn)噴射系統(tǒng) 圖 2 多點(diǎn)噴射系統(tǒng) ②單點(diǎn)噴射系統(tǒng) 是在節(jié)氣門上方裝一個(gè)中央噴射裝置，用 1~2 只噴油器集中噴射。單點(diǎn)噴射又稱節(jié)氣門體噴射（ TBI）或中央噴射（ CFI）。獨(dú)立噴射可使燃油在進(jìn)氣管中滯留的時(shí)間最短，各缸得到燃油量盡可能一致。 單點(diǎn)噴射系統(tǒng)出現(xiàn)的較晚 ，其性能介于多點(diǎn)噴射系統(tǒng)與化油器式供給系統(tǒng)之間。目前，國(guó)外已廣發(fā)應(yīng)用于普通轎車和貨車。 ①開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（無(wú)氧傳感器） 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 14 它是將通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)各工況的最佳供油參數(shù)預(yù)先存入電腦，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電腦根據(jù)系統(tǒng)中各傳感器的輸入信號(hào)，判斷自身所處的運(yùn)行工況，并計(jì)算出最佳的噴油量，通過(guò)對(duì)噴油器噴射時(shí)間的控制，來(lái)控制混合氣的濃度，使發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化運(yùn)行。但其精度直接依賴于所設(shè)定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和噴油器調(diào)整標(biāo)定的精度。因此，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)各組成部分的精度要求高，抗干擾能力差，當(dāng)使用工況超出預(yù)定范圍時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)最佳控制。 閉環(huán)控制系統(tǒng)可達(dá)到較高的空燃比控制精度，并可消除因產(chǎn)品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。對(duì)起動(dòng)、暖機(jī)、加速、怠速、滿負(fù)荷等特殊工，仍需采用開(kāi)環(huán)控制，使噴油器按預(yù)先設(shè)定