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第二章2.1.1汽油机电控系统的组成一、传感器将反映发动机运行状况的机械动作、热状态等物理量，转换成电量（模拟或数字电信号）的完整测量装置；一个电控系统具有的传感器个数，取决于控制功能和控制精度，控制功能越多，控制精度越高，所需的传感器也越多。二、电控单元（ECU或ECM）电控单元是电控系统的核心。主要任务： 向各种传感器提供基准电压； 接受传感器或其他装置输入的信号，并将它们转换为数字信号； 储存输入的信息，输入信息进行运算分析，输出控制指令； 根据发动机性能的变化，自动修正预置的标准值； 输入信息的分析比较，储存异常数据，启动异常控制功能。 三、执行器执行器是完成特定功能的电器装置。电控系统一般通过控制执行器电磁线圈的搭铁回路，控制执行器。2.1.2汽油机电控系统的主要控制功能一、汽油喷射控制（一）、喷油正时控制：喷油开始时刻控制（对进气管喷射系统为固定值）；（二）、喷油持续时间控制：喷油量控制（由进气量和A/F决定）；（三）、停油控制：减速和超速停油控制（停止供油和恢复供油）；（四）、电动汽油泵控制：电动油泵运行控制。二、点火控制（一）、点火正时控制：实际最佳点火提前角控制；（二）、闭合角控制：点火线圈的初级线圈通电时间控制；（三）、和爆震反馈控制：基于爆震的最佳点火提前角反馈修正。三、怠速控制（一）、无负荷怠速控制（暖机工况及空载怠速转速控制）；（二）、有无负荷怠速控制（空调、动力转向等接入时怠速转速控制）。四、排气净化控制（一）、空燃比反馈控制在闭环控制工况，使A/F始终保持在14.7或14.6，使三元催化转化器的净化效率达到最高。（二）、废气再循环控制（EGR）把发动机排出的一部分废气重新引入进气管参加循环，降低燃烧温度，以减少NOx的生成量。（三）、二次空气喷射控制在采用浓混合气的工况，把新鲜空气引入排气管，氧化CO和HC，以减少CO和HC的排放量（四）、活性炭罐清洗控制等。定时用新鲜空气清洗碳罐；并把清洗后油气混合物引入汽缸，以减少燃油蒸发的HC对大气环境的污染。五、进气控制（一）、进气谐振增压控制通过改变进气歧管的长度解决进气惯性增压和减小进气阻力。（二）、配气定时控制（三）、废气涡轮增压控制控制废气涡轮增压放气阀，控制增压压力（四）、进气涡流控制六、故障自诊断（一）、故障自诊断（对传感器输入信号、执行器的执行反馈及电控单元的状态的不间断）；（二）、故障警示及信息储存（异常信号和状态的提示和信息储存）；（三）、带故障运行控制（出现异常情况后运行控制）。2.2.1按喷射位置分类一、缸内喷射方式（图2.2）汽油喷入汽缸内、喷油器安装在缸盖上（三菱GDI系统Dingo）；能够实现分层稀薄燃烧；低污染和超低污染发动机的发展方向。二、进气管喷射方式汽油喷入进气歧管、喷油器安装在进气歧管或进气总管上（广泛采用）。单点喷射系统、多点喷射系统（一）、单点喷射系统（图2.3）使用一二个喷油器，安装在进气总管上；结构简单、故障少、改装方便等/对A/F的控制不够精确（Bosch公司的：Mono系统）。（二）、多点喷射系统（图2.4）每个汽缸使用一个喷油器，喷油器安装在进气歧管上；结构较简单，改装方便、对A/F控制精确等，故障较单点高，控制较复杂等（绝大多数电控汽油机采用多点喷射）。（二）、分组喷射（图2.6）对于多缸发动机,若干个汽缸为一组，分成若干组，组与组之间交替喷射，组内为同时喷射。各缸混合气均匀性有改善，控制复杂性增加/应用较广。如：SGM的赛欧等。（三）、顺序喷射（图2.7）ECU根据各缸工作顺序，以相同的喷油正时及喷油量依次向各缸喷油。各缸可以具有相同的最佳混合气形成时间和相同的均匀性；控制复杂。为了满足更严格的排放标准，目前已在电控汽油机中广泛应用。2.2.3按喷射系统的控制方式分类一、机械式汽油喷射系统（一）、机械式汽油喷射系统 (图2.8)特点：进气计量装置和燃油计量分配器组合在一起/喷射方式上属于连续喷射Bosch公司于1972年推出，称为KJetronic系统（二）、机电混合式汽油喷射系统（图2.9）KJetronic系统的改进系统。特点：在KJetronic系统的燃油分配器上安装了一个电液式压差调节器，能对A/F进行修正。/喷射方式上仍属于连续喷射。Bosch公司于1982年推出，称为KEJetronic系统。二、汽油机电控系统（一）、单一电控汽油喷射系统 特点：ECU只对汽油喷射进行控制，不具备其它控制功能。如：早期的DJetronic系统，LJetronic系统，LHJetronic系统。（二）、发动机集中管理系统 (图2.10)由Bosch公司在1979年推出，最初仅具备汽油喷射和电控点火功能，现在已可以具备如前所述的其它功能Bosch公司的：Motronic系统2.2.4按进气量测量方式分类一、间接测量方式（一）、节流速度方式通过测量节气门开度和发动机转速，由ECU计算出每一循环进入发动机汽缸的空气量，由此确定相应的喷油量。优点：过度工况响应特性好（二）、速度密度方式通过测量进气歧管的绝对压力和发动机转速，由ECU计算出每一循环进入发动机汽缸的空气量，由此确定相应喷油量优点：检测方式简单，燃料调节精度易控制缺点：过度工况及采用EGR时由于压力波动较大对空气量的计算结果有影响。Bosch公司的：DJetronic系统（图2.11）二、直接测量方式体积流量方式、质量流量方式（一）、体积流量方式采用翼片式空气流量计或卡门涡旋式空气流量计测量进入发动机汽缸的空气体积流量，ECU根据进气温度、压力换算出进气质量、由此确定相应的喷油量。优点：结构简单、价格便宜缺点：需要进行大气压力和温度的修正Bosch公司的：LJetronic（图2.12）（二）、质量流量方式采用热线式或热膜式空气流量计测量进入发动机汽缸的空气质量流量，由此确定相应的喷油量。优点：结构紧凑、响应快、目前广泛用于中高档轿车中Bosch公司的：LHJetronic（图2.13）2.3电控汽油喷射的主要优点一、改善了各缸混合气的均匀性：惯性效应进气管末端稍浓二、提高了发动机的经济性和动力性：充气效率三、大大降低了汽油机有害物排放量：空燃比的精确控制；三元催化净化装置四、改善了汽油机对过度工况的响应特性：变化平缓，响应快五、提高了汽油机低温启动及暖机性能：油量、空气量与发动机温度六、提高了汽油机对地理及气候环境的适应性：空气的质量与喷油量第三章控制原则：以ECU（ECM）为控制核心；发动机转速和负荷为基本工况参数；A/F和点火提前角为控制参数；喷油器、点火模块等为控制对象。目的：以降低汽油机有害物排为首要目的，同时兼顾经济性和动力性。组成：空气供给系统、燃油供给系统、完成控制所需的传感器和电控单元等组成。3.1空气供给系统系统组成：由空气滤清器、空气计量装置、负荷控制装置（节气门体和节气门位置传感器）、进气总管和进气歧管等组成。(图3.1)空气计量装置：对进入发动机的空气质量进行间接或直接的测量（空气流量计或进气歧管绝对压力传感器）；负荷调节装置：根据发动机的负荷，调节进气量。3.1.1空气量计量装置一、空气流量计（一）、翼片式空气流量计1、一般构造：（图.）、（图3.3）、 （图3.4）翼片部分：测量翼片、缓冲翼片、回位弹簧等组成；把空气的流速转为翼片的转角。电位器：把翼片的转角转换为电阻的变化把电阻的变化转换为输出电压信号的变化（图.）接线插座：与ECU连接输入基准电压输出与空气流量相对应的电压信号2、一般工作原理3、输出电压信号的处理Us/UB（图.）（二）、卡门涡旋式空气流量计1、测量原理：旋涡数流体的流速2、一般构造及基本工作原理：锥状旋涡发生器、旋涡计数（旋涡发生频率f）3、旋涡检测方法与装置（三）、热线式和热膜式空气流量计1、热线式空气流量计（1）、热线式空气流量计的一般构造（图3.13）由采样管2；70m的铂丝热线3（发热体）；铂膜电阻4（也称为冷线）；（2）、工作原理（图3.14）空气流过热线，发生热量的交换，热线变冷电阻变小。惠斯顿电桥不平衡；增大流过热线的电流加热热线，直至电桥平衡；加热热线所需的电流与流过热线的空气质量成对应关系。质量流量不变的情况下，温度变化也会使带走的热量发生变化，解决的方法布置一个温度补偿电阻R4（冷线）。（3）、主要特点优点：响应速度快（几毫秒）；测量精度高；进气阻力小；结构紧凑，不会磨损；可直接测量进气空气的质量流量等优点。缺点：价格较高；热线表面易尘埃玷污，影响精度；空气流速分布不均匀影响测量精度；热线易断线等。2、热膜式空气流量计（图3.15）、（图3.16）原理同热线优点：热膜式空气流量计以普通金属热膜代替铂金热线，有利于降低制造成本低，提高发热体强度、可靠性和使用寿命；结构紧凑和不易被尘埃玷污。缺点：空气流速不均匀对测量精度有影响。热线式空气流量计用于波许公司的LH-Jetronic汽油喷射系统及别克、日产MAXIMA、沃尔沃等车型。热膜式空气流量计的国产轿车有上海大众的桑塔纳2000型时代超人、Passat和一汽的红旗、捷达王等。二、半导体压敏电阻式绝对压力传感器（一）、一般构造（图3.17）真空室和压力转换组件4、测压通道4和混合集成电路2等构成。（二）、工作原理（图3.18）、（图3.19）测压通道通过软管把进气歧管内的真空引到硅薄膜上；气体压力使硅薄膜发生拱曲变形；压敏电阻阻值发生变化，电桥不平衡，输出与进气歧管绝对压力对应的输出电压。（三）、主要特点外形尺寸小、精度高、成本低、响应速度快、重复性和耐振性都非常好；输出信号与进气歧管绝对压力呈线性关系；在-30100使用温度范围内，测量精度基本不受温度的影响等突出优点，得到了广泛的应用。如：波许公司的D-Jetronic电控汽油喷射系统、上桑塔纳99系列、SGM的赛欧和别克、一汽大众的奥迪、二汽的富康、天津的夏利、广州的本田雅阁、三江雷诺等。3.1.2节气门体和节气门位置传感器一、节气门体(一)、一般构造（图3.20）节气门体一般由节气门3、怠速旁通气道1、怠速调节螺钉2、辅助空气阀等组成。（二）、各组成部分的作用节气门：发动机运行时根据负荷变化调节发动机的进气量;怠速旁通气道：提供怠速运转所需要的空气量；怠速调整螺钉：调整怠速时的空气量，以调整怠速转速；二、石蜡式补充空气阀（一）、补充空气阀作用：与主进气道并联，提供低温启动及暖机过程所需的空气量。（二）、石蜡式补充空气阀的一般构造及工作原理1、一般构造：感温及驱动元件、阀门和弹簧等（3.21）2、工作原理：利用石蜡固态液态体积变化产生的作用力,推动辅助空气阀气道阀门，改变旁通气道流通截面的大小，进而起到调节补充空气量的作用。气道阀门开度随冷却水温度的上升而逐渐减少，水温达到正常时气道阀门完全关闭暖机时的空气量=怠速空气量+辅助空气阀补充的空气量（3.22）三、节气门位置传感器（一）、线性输出型节气门位置传感器（图3.23）1、一般构造: 滑动电刷2、3；基板上的电阻体1；接线插座等组成。2、工作原理：当节气门开度变化时，电刷2、3在电阻体1上滑动，VTA与E2之间的电阻值发生变化；若E2与VCC间的电压不变，则E2和VTA间的电压与电阻，也即节气门的开度；由于E2和VTA间的电阻与节气门百分比开度成线性，故E2和VTA间的电压也与节气门百分比开度成线性关系。（图3.24）（二）、开关量输出型节气门位置传感器（图3.25）本质上是一个开关：由一个动触点和两个固定触点（怠速触点和大负荷触点）组成发动机工作时有三种状态（图3.26）怠速触点ON，大负荷触点OFF怠速状态（节气门开度为 0%）怠速触点OFF，大负荷触点OFF中等负荷状态（0%节气门开度50%）怠速触点OFF，大负荷触点ON大负荷状态（节气门开度大于50%）系统组成：油箱3、电动汽油泵2、燃油滤清器1、燃油分配管5、喷油器6、压力调节器4等组成。（图3.28）3.2.1 电动汽油泵一、外装式电动油泵布置在油箱的外面，固定在油箱和燃油分配管之间油路上的任一适当位置。一般构造：由电动机、燃油泵（大多采用滚柱泵）、单向阀、限压阀、阻尼减振器、进油口和出油口等组成。（图3.30）（一）、滚柱泵1、滚柱泵的一般构造及工作原理。（图3.31）2、主要特点：供油压力高；但运转噪声大；出油压力脉动大，需要采用阻尼减振器，减小油压的脉动。（二）、其他组成部件（图3.30）1、电动机2、单向阀3、安全阀（限压阀）4、脉动阻尼减振器：（图3.32）作用：吸收油压脉动的波峰能量，在波谷释放出来，以降低油压脉动的波动幅度。一般结构：由壳体、膜片、弹簧、调节螺钉等组成。一般工作原理：油压高膜片向下拱曲燃油室容积变大，油压下降，弹簧被压缩；反之，若油压下降，膜片在弹簧力作用下向上拱曲燃油室容积变小，油压上升。把油压的脉动幅度控制在2kPa以下。（图3.33）二、内装式电动汽油泵固定在油箱内（图3.29）（一）、内装式涡轮泵1、一般构造：（图3.34）由电动机机8、涡轮泵5、单向阀1、限压阀10等部件组成。2、涡轮泵工作原理（图3.35)油泵工作时，沟槽内的燃油与涡轮一起高速旋转，涡轮轮缘上每一个叶片沟槽的前后存在压力差，由许多叶片沟槽产生的递升压力差使燃油的压力升高，较高压力的燃油最后被带至出油道排出。3、涡轮泵的主要特点压力升高率不高，适用于低压大流量，供油压力为0.25-0.5Mpa；工作时涡轮与泵壳不直接接触，工作噪声低、振动小、磨损小，寿命长、可靠性高；供油连续，泵端油压脉动小（仅为0.002 Mpa）；（图3.33）可减低轴向高度有利于在油箱内安装布置；所需驱动力矩小，采用高速小扭矩电机，有利于油泵小型化和轻量化。（二）、内装式双级电动汽油泵（图3.36）能去除油泵吸油时局部真空造成汽油汽化产生的气泡1、一般构造第一级（前置泵）大多采用侧槽泵，作用：对汽油进行以预压防止气泡产生，并除去已产生的气泡。 （图3.37）第二级（主泵）采用涡轮泵或转子泵，作用：对汽油进一步加压及输送（图3.38）三、油泵运转控制电路（一）、ECU控制的油泵控制电路电路分析：（图3.39）（二）、油泵开关控制的控制电路：电路分析：（图3.40）（三）、具有转速控制的油泵控制电路：电路分析：（图3.41）3.2.2压力调节器一、作用保持燃油分配管内油压与进气歧管气压差值不变(0.250.3MPa)。二、一般构造（图3.42）壳体、弹簧2、膜片5、球阀3、进出油道、歧管压力引入通道等。三、工作原理工作时：歧管的负压和弹簧预紧力共同作用在膜片上部，燃油室内的燃油，其油压作用在膜片下部；若压差低于设定值：在弹簧力作用下，球阀将回油孔关闭，没有回流，油压继续上升；当压差超过设定值时，油压力向上推动膜片，回油孔打开，有回流，油压下降，直至油压低于设定值；（图3.43）3.2.3电磁式喷油器一、多点汽油喷射系统的电磁式喷油器（图3.44） （图3.45）（图3.46）基本构造：喷油器体、电磁线圈、衔铁、针阀、回位弹簧、喷孔等。工作原理：电磁线圈接通，在电磁力作用下衔铁被向上吸起，与衔铁连成一体的针阀离开阀座，燃油从喷孔喷出。电磁线圈断电，衔铁在弹簧力作用下回位，针阀落座，燃油喷射停止。（一）、按喷油器针阀的结构特点分类1、轴针式喷油器特点： 针阀前端有一段轴针，轴针穿过喷孔，工作时，针阀在孔内往复运动；喷孔不易堵塞；但轴针质量较大，导致喷油器动态响应特性较差。2、孔式喷油器特点： 针阀前端为锥状或球状，针阀不露出喷嘴；质量较轻，动态响应特性好；但喷孔易堵塞。 （图3.47）（二）、按喷油器电磁线圈的阻值分类1、低阻喷油器（图3.48）、 （图3.49）电磁线圈电阻较小约（0.63W）；既可用电压控制，也可用电流控制。电压控制时：为防止线圈发热，需在电路中串入附加电阻，使好的动态特性受到影响。用电流控制时：需在电路中增加电流检测电路，电路较复杂，动态特性最好。2、高阻喷油器电磁线圈电阻较大约（1217W）；用电压控制，电路简单，动态特性较差。（图3.50）二、单点汽油喷射系统的电磁式喷油器工作原理与单点喷油器相同，结构上略有差异。（图3.51）特点：多数采用扁平衔铁和球阀，动态特性最好（小于0.1ms）；采用通流式结构，有利于喷油器散热，防止气阻；采用6个径向倾斜布置的喷孔和锥形喷腔。能促使燃油更好的雾化。3.3.1曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器一、三种类型传感器的工作原理（一）、电磁感应式传感器工作原理（图3.52）组成：信号轮1、永久铁和铁心组成的感应头2及感应线圈3等。工作原理：信号轮旋转时，信号轮轮齿接近和离开感应头时，在感应线圈上感应出一个交流信号；信号轮转过一圈，感应出与轮齿数相同个数的交流信号；ECU根据信号个数、周期等，算出发动机转速和曲轴转角；特点：结构简单，价格便宜；但存在输出电压转速波动的不足。（二）、霍尔效应式传感器工作原理（图3.53）组成：带有叶片或触发轮齿的信号轮2和霍尔信号发生器1（包括：永久磁铁、导磁板及霍尔集成电路）成。工作原理：在磁场中，当电流以垂直于磁场方向流过霍尔半导体基片时，与电流和磁场垂直的基片两侧面将产生一个与电流和磁场强度成正比的电位差，称为霍尔电压UH。特点：输出电压不受转速高低影响；受叶片或轮齿数限制，分度较粗。（三）、光电感应式传感器工作原理（图3.54）组成：刻有光栅的信号轮、发光二极管1、光敏二极管2和信号发生器3。工作原理：信号轮转动时，当发光二极管的光束穿过光栅照射到光敏二极管时，光敏管有电流输出。若光束被遮挡，则光敏管的输出电流零。信号轮旋转一周，信号发生器输出与光栅数相等的电压脉冲信号。特点：分度精度高，输出为数字脉冲信号；但对使用环境要求较高。3.3.2温度传感器一、半导体热敏电阻温度传感器热敏电阻式温度传感器由半导体材料制成，其电阻随温度变化而变化；根据电阻随温度的变化规律，可分为负温度系数型（NTC型）电阻值随温度的升高而降低和正温度系数型（PTC型）电阻值随温度的升高而升高。（图3.65）、（图3.66）（一）、串联检测电路（图3.67）（二）、串并联检测电路串并联混合检测电路，在不增加计算工作量的前提下，可以提高检测温度输出信号的分度精度，可达到小于0.1C，而且也能改善输出信号的线性性。（图3.68）SGM别克轿车采用这种检测电路。3.3.3开关量信号ECU是根据电气装置控制电路的通、断，判断这些装置的状态，以确定相应的控制方法。主要的开关量信号有：一、起动信号二、空档起动开关信号三、空调开关信号3.4.1喷油正时控制一、同步喷射方式（图3.72）喷射开始时刻由曲轴转角位置决定，发动机正常运转过程中，同步喷射始终进行。二、异步喷射方式喷射开始时刻与曲轴转角位置无关，由需要进行异步喷射的信号或过程决定。异步喷射是一种临时的补偿性喷射，在冷起动、加速等非稳定工况时，增加异步喷射，对同步喷射油量进行增量修正。3.4.2喷油持续时间控制一、起动时喷油持续时间控制冷起动时喷油持续时间：根据冷却液温度确定基本喷油时间（图3.73）高温起动时喷油持续时间：由冷却液温度或燃油温度决定是否进行高温起动油量修正。二、起动后的喷油持续时间控制起动后喷油持续时间（喷油量）控制原则是根据进气量确定喷油量，然后根据相关传感器的输入信号进行修正。实际喷油持续时间T：T=TpFcTv（一）、基本喷油持续时间Tp （图3.74）基本喷油量的确定:基本喷油量Gf=Ga/(A/F)目标其中：Ga为一个工作循环进入气缸的空气质量；(A/F)目标为预设值。闭环为14.7：1，开环视动力性、三元催化转化器排温保护要求而定。（二）、综合修正系数Fc1、暖机过程喷油量修正系数； （图3.75） 低温起动后的修正：初值由冷却水温决定，然后以一定时间间隔减少。暖机修正：低温起动后修正结束后开始。初值由冷却水温决定，然后随冷却水温度升高逐渐减少，冷却水温度达到正常温度后，修正结束。2、怠速稳定性修正；（图3.76）用于DJetronic系统，采取反向修正方法，以提高怠速转速的稳定性。3、大负荷修正；把目标空燃比设置为小于14.7，以满足大负荷对动力性的要求。A/F区域： （图3.77）4、加、减速工况喷油量修正； （图3.78）加速修正：通过修正使A/F14.7，以满足汽车加速对动力性的要求。减速修正：通过修正使喷油量减少，防止混合气过浓，对环境的污染。5、空燃比反馈修正；（在排放控制中讨论）6、学习空燃比控制。 （图3.79）当发动机性能随着运行时间增加发生变化时，ECU根据A/F实际偏离程度，对预设的目标空燃比进行修正，以进提高A/F的控制精度。（三）、蓄电池电压修正（图3.80） （图3.81）根据蓄电池电压对喷油持续时间进行修正，以提高喷油量控制的精度。3.4.3停油控制一、减速停油控制（图3.82）汽车在高转行驶中突然减速时，ECU进行减速停油控制。二、超速停油控制（图3.83） 发动机转速超过允许最高转速时，ECU进行超速停油控制。4.1概述4.1.1汽油机对点火系统的要求一、点火系统必须提供足够高的击穿电压低速大负荷为810kV；起动时最高可达17kV；电控点火系能提供28kV以上。二、火花塞产生的电火花必须具有足够的能量正常工作l5mJ；起动、怠速、节气门开度快速变化等工况5080mJ。高能点火装置，点火能量都超过80100mJ。三、大部分工况应始终具有较佳的点火提前角4.1.2普通电子点火系统与电控点火系统一、普通电子点火系统（图4.1）组成：信号发生器2、点火模块4、晶体管6、点火线圈5、分电器、火花塞7等。优点：从根本上消除了由触点引起的缺点和故障；具有闭合角控制和恒流控制功能，保证点火系在全部转速范围内都能可靠工作；点火提前角准确稳定，不需要维护保养等。缺点：对点火提前角的调整，仍采用机械式真空提前装置和离心式提前装置，因此不能对点火提前角进行精确调整；点火提前角调整装置，不能兼顾其它因素对点火提前角的影响，也不能对爆震进行反馈控制。二、电控点火系统（图4.2）优点：具有普通电子点火系的所有优点；取消了真空式和离心式点火提前角调整装置，能对点火提前角进行实时调整。能根据爆震传感器的输入信号，对点火提前角进行反馈控制。（一）、电控有分电器点火系统（图4.3）特点：高压由分电器按发火顺序依次分配。提前角、闭合角和爆震反馈控制与其它电控点火系统相同。（二）、电控无分电器点火系统特点：取消了分电器，点火控制电路和分电电路控制点火控制模块，完成点火控制。运动零件减少，结构紧凑；高压输送损失小，采用闭磁路结构，点火能量提高。1、同时点火方式（图4.4）、（图4.5）特点：同时在两个工作顺序相差360的气缸中产生点火火花，其中一个为有效的正式点火；另一个是一次无效的空点火。主要类型：二极管分配式同时点火系统；点火线圈分配式同时点火系统2、独立点火方式（图4.6）组成：点火控制模块4、点火线圈1和火花塞2等组成。特点：每个气缸配有1个点火线圈和1个火花塞，点火线圈安装在火花塞上方，取消了高压线，由点火线圈直接向火花塞供电。优点：每缸配置闭磁路点火线圈，由点火线圈直接向火花塞供电，因此具有初级绕组充电时间短，点火能量传递损失小的突出优点，一般在高达9000r/min的宽广转速范围内，点火系都能提供足够高的点火电压和点火能量；电磁干扰少、击穿电压低（火花塞中心电极均为负极），电极寿命长等优点。4.2.1点火提前角和点火提前角控制一、点火提前角对发动机性能的影响（图4.7）最佳点火提前角：最高爆压在上止点后10左右，发动机输出功率最大。点火提前角过小：最高爆压位置后移，压力减低，功率下降，油耗上升。点火提前角过大：最高爆压位置前移，压力升高，发动机易发生爆震。二、影响最佳点火提前角的因素（一）、转速的影响：转速升高，点火提前角应适当加大。（图4.8）（二）、负荷的影响：负荷增大，点提前角应适当减小。（图4.9）（三）、抗爆性的影响： 为了避免爆震，实际提前角都略小于理想最佳点火提前角。（四）、其它动态因素： 有空燃比、大气压力、冷却水温度等。三、最佳点火提前角的确定与控制（一）、汽油机起动时点火提前角的控制起动工况，采用固定点火提前角，当转速大于设定值（如500rpm)后，进入起动后的最佳点火提前角控制。（二）、汽油机起动后最佳点火提前角的控制实际最佳点火提前角计算：最佳点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+点火提前角修正值1、初始点火提前角对实际最佳点火提前角计算没有实质性影响，仅表明最佳点火提前角计算的初始位置。2、基本点火提前角怠速工况：根据转速，空调开关信号，从怠速工况基本点火提前角数据表中获取。（图4.10）非怠速工况：据转速信号，负荷信号，从非怠速工况基本点火提前角数据表（也称点火提前角脉谱图）选出相应的基本点火提前角。 Sail L4_1.6L 电控汽油机基本点火提前角脉谱图（图4.11）、 （图4.12） 、（图4.13）3、点火提前角修正值除了转速和负荷外，其它影响因素均归入点火提前角修正值中.包括：暖机修正（图4.14） 、过热修正（图4.15） 、空燃比反馈修正（图4.16） 、怠速稳定性修正（图4.17） .爆震传感器反馈修正，见4.3节。4.2.2闭合角控制即初级线圈通电时间控制。ECU根据蓄电池电压和发动机转速，从闭合角数据表选出相应的闭合角，对初级线圈通电时间进行控制。（图4.18）4.3.1爆震传感器一、共振型压电式爆震传感器（图4.19）、（图4.20）工作原理：共振型压电式爆震传感器测振元件的自振频率和被检汽油机爆震时的振动频率相同。当被检汽油机爆震时，将使测振元件发生共振，由此传感器将产生较高的电压输出，据此来检测爆震。一般构造：压电元件5、振荡片6等组成优点：爆震检出精度高；二、非共振型压电式爆震传感器（图4.21）、（图4.22）工作原理：用非共振型压电式爆震传感器测出缸壁的振动，然后用滤波器滤波，根据是否存在被检发动机爆震时对应的振动频率，据此来检测爆震。一般构造：由压电元件3和配重1等组成。优点：工作频带宽，从几赫兹到数千赫兹；通用性强，制造时不需调整，当用于不同类型的汽油机时，只需调整滤波器的滤波频率，就能满足不同类型汽油机的使用要求。第五章5.1排气净化和排放控制5.1.1催化转化器与氧传感器一、三效催化转化器对尾气中CO、HC和NOX三种有害都具有净化功能的净化装置。一般构造：由蜂窝状陶瓷载体和在陶瓷载体上浸渍的铂（或钯）、铑为催化剂及外壳等组成。（图5.1）工作原理：尾气中的CO、HC和NOX在催化剂作用下，氮氧化物与一氧化碳、碳氢化合物经过还原和氧化反应，转变成氮气、二氧化碳和水。反应条件：实际空燃比必须在理论空燃比A/F=14.7:1附近，才具有最高的转换效率。（图5.2）发动机实际A/F相对目标A/F偏离情况（补充图一）必须使用无铅汽油；一定工作温度范围，大于600C，小于900C。二、氧传感器（一）、氧化锆型氧传感器本质上是一个氧电池一般构造：由内外表面都镀覆一层多孔铂膜作为催化剂和电极的多孔性试管状氧化锆陶瓷体（也称锆管）及金属护套等组成。锆管内腔通过金属护套上的小孔与大气相通。（图5.3）工作原理：当温度较高时，锆管内空气中的氧气发生电离，若锆管内外表面存在氧的浓度差时，氧离子将通过氧化锆固体电解质从内表面向外表面扩散，在锆管的内外表面产生电位差，电位差值的大小与内外表面氧的浓度差有关。当混合气偏稀时，锆管内外表面氧的浓度差小，内外表面之间的电位差几乎为零。当混合气偏浓时，由于铂的催化作用，锆管外表面氧的浓度几乎为零，两侧氧的浓度差达到最大，内外表面之间的电位差达到最大，接近1V。（图5.4）特点：氧化锆型氧传感器对空燃比在14.7：1附近的变化非常敏感，输出电压此处产生阶跃式的高低电位突变，具有类似氧浓度开关的输出特性，这对于单一空燃比目标值控制十分有利。（图5.5）、（图5.6）、 （图5.7）（二）、氧化钛型氧传感器本质上是一个氧电阻（图5.9）一般构造：多孔性二氧化钛陶瓷（珠状）、陶瓷绝缘体、铂线、电极等工作原理：在一定的温度下，二氧化钛（TiO2）材料的电阻值与氧的浓度有一定的相关性。且在A/F=14.7：1附近产生突变。（图5.8）优点：体积小，价格便宜，可靠性好。缺点：其电阻除与氧的浓度有关外，还与温度有关，须进行温度补偿。三、空燃比反馈控制（图5.10）、（图5.11）在闭环控制的工况（中小负荷），ECU根据氧传感器的输出电平信号，对喷油持续时间进行修正。若为高电平，则表示混合气偏浓，对喷油持续时间进行减量修正（先快，后缓），反之相反。5.1.2废气再循环控制（EGR控制）一、废气再循环的基本概念把发动机排出的一部分废气引入进气管，进行再循环，吸收燃烧的热量，降低燃烧温度，已抑制氮氧化物的生成量，是氮氧化物排放控制中广泛采用的方法。（图5.12）废气引入量：EGR率=EGR气体流量/（吸入空气量+ EGR气体流量） x 100 %二、废气再循环控制系统及一般工作原理（一）、主要部件：EGR阀、真空电磁阀等。（图5.13）（二）、工作原理：当需要进行EGR时，ECU使真空电磁阀开启，进气歧管负压进入EGR真空室，EGR阀膜片被吸起、阀打开、进行EGR。反之则相反。5.2电控怠速控制系统5.2.1电控怠速控制系统的工作原理5.2.2怠速控制方式（图5.16） 怠速控制的本质是怠速进气量的控制一、怠速旁通空气通道控制方式调节怠速旁通空气通道截面大小，调节怠速空气流量二、节气门直动控制方式调节怠速时的节气门开度，调节怠速空气流量2、步进电机式怠速控制装置的控制内容（1）、起动初始位置设定：停车后，ECU控制步进电机使怠速控制阀开至最大位置，为下次起动作好准备。（2）、起动后控制：起动后，转速达到与当时水温度相对应后，ECU控制步进电机使怠速控制阀逐渐关小到维持此转速所需的开度。（3）、暖机控制：暖机中，ECU控制步进电机使怠速控制阀开度逐渐关小，当水温达到70时，暖机结束，怠速控制阀达到正常怠速开度。（4）、怠速反馈控制：怠速时，若实际转速与目标值的差超过规定值（如30r/mim），ECU控制步进电机改变怠速控制阀开度，使其达到要求。（5）、转速变化预控制：怠速时，空调开关、空挡起动开关等接通或者断开，由于怠速负荷改变，产生较大的转速波动。为了怠速转速减小波动，ECU在收到这些开关