模块一 电动发动机系统综述

模块一电动发动机系统综述项目一汽油发动机电控系统入门项目二电子控制系统的操作方法项目三电控发动机的传感器系统简介项目四电控发动机的进气系统简介项目五电控发动机的燃油供给系统简介项目六电控发动机的点火系统简介项目七电控发动机的排放系统简介项目八控制系统的工作模式和自诊断简介项目九柴油发动机电控系统简介模块一电动发动机系统综述模块概述随着汽车新技术的不断发展，各汽车公司不断推出新款车型，这些车型装备了电控发动机，还使用了一些提高发动机性能、促进环保的新技术，这使得汽车维修工作的技术难度不断提高。为了对电控发动机进行维修，必须先认识电控发动机的组成和工作过程。教学目标1.了解电控汽油发动机的组成、作用和工作过程。2.掌握电控汽油发动机的传感器系统、进气系统、燃油喷射系统、点火系统、排放控制系统、控制单元及自诊断系统。3.了解柴油发动机电控系能。下一页返回项目一汽油发动机电控系统入门一、汽油发动机电控系统的功能简介典型的汽油发动机电控系统如图1-1所示。汽油发动机电控系统的主要功能如下:1.电控点火在发动机各种运行工况下，电控点火系统选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，使发动机输出最大的功率和转矩，而将油耗和排放降到最低限度。2.电控汽油喷射对于电控汽油喷射系统而言，主要是根据各传感器输送来的信号，控制喷油器的喷油量，使发动机在各种工况下的空燃下一页返回上一页项目一汽油发动机电控系统入门比达到最佳值，从而实现提高功率、降低油耗、减少排气污染、改善驱动性等功能。3.发动机辅助控制发动机辅助控制包括怠速控制、冷却风扇控制、发动机排量控制、气门正时控制、发动机增压控制、系统自诊断等。这些功能已在不同类型的汽车上被采用。4.发动机排放控制环保是发动机电子控制的一个重要发展方向。发动机排放控制系统主要包括二次空气喷射系统、燃油蒸发排放(EVAP)控制、三元催化转化器、废气再循环(EGR)和曲轴箱强制通风(PCV)等。它可以将排气中的有害成分降到最低。上一页返回下一页项目一汽油发动机电控系统入门二、汽油发动机电控系统的特点与化油器式汽油机相比，电子控制技术在汽油机上的应用全面提高了汽油机的综合性能。电控汽油喷射在以下几个方面有明显的改善和提高。电控汽油机采用压力喷射方式，汽油的雾化质量好。喷油器可以安装在进气门附近，可以使进气管的设计更合理，改善了各缸混合气的均匀性。通过精确控制空燃比和采用排放净化措施使有害物的排放量显著减少。电控系统根据传感器的输入信号随时判断发动机运行工况的下一页返回上一页项目一汽油发动机电控系统入门变化，并调整喷油量，改善了汽油机过渡工况的响应特性。进气管中不需要设置喉管，通常不采用进气预热，减少了进气阻力，提高了进气密度、发动机的动力性和经济性。电控系统根据起动时发动机冷却液的温度，提供与起动条件相适应的喷油量，提高了汽油机高、低温起动性能和暖机性能。在各种环境条件下可以准确地计算进气量，改善了汽油机对地理及气候环境的适应性。三、汽油发动机电控系统的组成部分对于汽油发动机电控系统而言，通常包括传感器系统、进气上一页下一页返回项目一汽油发动机电控系统入门系统、汽油供给系统、点火系统、排放控制系统、发动机电子控制单元及诊断系统等几部分组成。例如，捷达轿车发动机采用德国博世公司的Motronic电控系统，如图1-2所示。1.关于传感器系统传感器系统又称信号采集系统，它向控制单元反映发动机的工作状态以及驾驶员对动力及辅助功能的要求。电控发动机上常见的传感器有:进气压力传感器(MAP)—测量进气管内气体的绝对压力。空气流量计(MAF)—测量发动机的进气量。节气门位置传感器(TPS)—检测节气门的开度及开度变化。上一页返回下一页项目一汽油发动机电控系统入门曲轴位置传感器(CKP)—提供发动机转速信号和曲轴转角信号。凸轮轴位置传感器(CMP)—提供凸轮轴转角基准位置信号。进气温度传感器(IAT)—检测进气温度信号。车速传感器(VSS)—检测汽车的行驶速度。冷却液温度传感器(ELT)—提供发动机冷却液温度信号。氧传感器(O2S)—检测排气中的氧含量。爆燃传感器(KNK)—检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。2.关于汽油供给系统汽油供给系统由汽油泵、汽油滤清器、汽油压力脉动减振器、下一页返回上一页项目一汽油发动机电控系统入门喷油器、汽油压力调节器及油轨等组成，如图1-3所示。电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经滤清器过滤后，由压力调节器调压，通过油管输送给喷油器。喷油器根据发动机控制单元指令向进气管喷油。3.关于电控点火系统一般来讲，点火系统产生高压电，按点火顺序使火花塞跳火，点燃混合气。电控点火系统可以控制发动机各工况的点火提前角，使发动机在动力性、经济性、加速性和排放等方面性能优化。电控点火系统主要部件包括点火线圈、高压导线、火花塞、分电器、点火控制器等。桑塔纳2000GLi型轿车采用的是带分电器的电子控制点火系统。它与汽油喷射上一页下一页返回项目一汽油发动机电控系统入门系统一起由同一个ECU来控制，其结构如图1-4所示。4.关于进气系统进气系统为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气。空气经空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气支管进入各缸。5.关于发动机电子控制单元及诊断通信系统发动机电子控制单元即发动机电脑、发动机计算机，是发动机控制系统的核心。有些汽车的发动机电子控制单元安装在发动机舱内。

为了防止从路面飞溅上的雨水、大气中弥漫的烟雾、车辆不断的振动和急剧的温度变化对车辆的影响，当控制单元装上一页下一页返回项目一汽油发动机电控系统入门入发动机舱时，需要在电路板上涂一层密封胶，以确保绝缘和固定。许多汽车的发动机电子控制单元安装在驾驶室内，对发动机电子控制单元电路板的密封要求较低。如丰田汽车的发动机电子控制单元通常安装在仪表板右侧下方、离杂物箱很近的地方;在本田汽车上，发动机电子控制单元通常安装在乘客一侧的地板下面。6.关于排放控制系统排放控制系统用于减少废气中有害气体(CO,HC和NOx)排入大气。排放控制系统常见的有曲轴箱强制通风(PCV)系统、蒸发排放(EVAP)系统、三元催化转化(TWC)系统以及废气再循环(EGR)系统等。曲轴箱强制通风系统用于防止曲轴上一页下一页返回项目一汽油发动机电控系统入门箱内的窜气进入大气中，使漏入曲轴箱内的窜缸混合气经专门通道，流回进气支管进行燃烧。蒸发排放系统用于收集油箱和燃油系统中逸出的燃油蒸气并将之导入进气支管，引入燃烧室，从而防止燃油蒸气对大气的污染。三元催化转化系统可通过三元催化转化器将发动机排气中的有害物质转换成无害物质。三元催化转化器装在排气管中。废气再循环系统将一部分废气引入进气管，以降低燃烧室的最高燃烧温度，减少NOx的生成。上一页返回项目二电子控制系统的操作方法一、电子控制系统的组成部分电子控制系统由传感器、电子控制单元和执行器三大部分组成，其工作关系如图1-5所示。1.关于传感器一般来讲，传感器是感知发动机信息的部件，可把非电量信号转换成电量信号。具体来说，其功用是向控制单元提供汽车运行状况和发动机工况。2.关于执行器执行器执行ECU的指令，从而完成控制功能。发动机电控系统主要的执行器有电动燃油泵、喷油器、怠速控制阀、点火器等。下一页返回项目二电子控制系统的操作方法3.关于电子控制单元电子控制单元(ECU)接收来自传感器的信息，经信息处理后发出相应的控制指令给执行器。发动机控制单元根据空气流量计或进气压力传感器和发动机转速传感器的信号确定发动机各缸进气量，再根据空燃比要求确定基本供油量;然后根据传感器的信号进行点火提前角、温度、节气门开度、空燃比等各种工作参数的修正，确定某一工况下的最佳喷油量。电子控制单元主要由输入处理器、中央处理器、存储器和输出驱动器组成。上一页下一页返回项目二电子控制系统的操作方法二、传感器电信号的基本要素通常情况下，传感器的电信号可以分为模拟电压信号和数字电压信号两种。1.关于模拟电压信号所谓模拟电压信号，一般是指在一定范围内连续变化的信号。大多数车用电控系统中的传感器产生的都是模拟电压信号。当用一个可变电阻器控制一个额定电压为5V的灯泡时，如果可变电阻器输出电压低，流过灯泡的电流就小，灯光暗淡;如果可变电阻器的输出电压是5V，流过灯泡的电流比较大，则灯光明亮。可变电阻器电压可以是0~5V的任意值，这就是模拟电压信号(见图1-6)。上一页下一页返回项目二电子控制系统的操作方法2.关于数字电压信号需要注意的是，数字电压信号不是高电压就是低电压。把一个普通的通/断开关与一个5V灯泡串联在一起，则当开关断开时加在灯泡两端的电压为OV，灯泡熄灭;当开关接通时，加在灯泡上的电压为5V，灯泡发光。经开关送给灯泡的电压不是0V就是5V,即电压信号不是高电压就是低电压，这类电压信号就称为数字电压信号。如果开关迅速接通或断开，就有一个数字电压信号从开关作用到灯泡上。上一页下一页返回项目二电子控制系统的操作方法数字信号不是高值就是低值，低值数字信号可用数字0代表，高值数字信号用数字1代表，这种给数字信号赋予数值的方式称为二进制编码。在二进制编码系统中只有两个数字:0和1(见图1-7)。在发动机电子控制单元中，信息以二进制码的形式进行交换，状态、数字和字符都用多位0和1的组合表示。上一页下一页返回项目二电子控制系统的操作方法三、输入信号的处理方法一般来讲，输入信号通过电子控制单元的输入处理电路进行处理(主要为放大和模数转换)，如图1-8所示。1.将输入信号放大将输入信号放大的目的是使输入信号增加到发动机控制单元可用的程度。这个放大作用是由发动机电子控制单元中输入处理芯片中的放大器来完成的。某些传感器(如氧传感器)产生一个小于1V的低电压信号时，只能产生很小的电流，这样的信号送入中央处理器前必须放大。上一页下一页返回项目二电子控制系统的操作方法2.模/数转换(A/D)传感器一般产生模拟信号，而中央处理器处理的是数字信号，所以必须把模拟信号变为数字信号。这项工作由发动机电子控制单元输入处理芯片中的模/数转换器来完成。模/数转换器以固定的时间间隔不断对模拟输入信号进行扫描，并向这些电压赋值，然后把此数值编译成二进制码。上一页下一页返回项目二电子控制系统的操作方法四、中央处理器和存储器的基本要求1.关于中央处理器一般来讲，中央处理器是发动机控制单元中的计算和决策芯片。在中央处理器中有成千上万个微型晶体管和二极管，这些元件被蚀刻在一个很小的集成电路芯片上。集成电路芯片装在一个长方形的扁平护壳内。上一页返回下一页项目二电子控制系统的操作方法在中央处理器护壳的两边排布着金属引脚，这些金属引脚把中央处理器连接到发动机控制单元的电路板上，如图1-9所示。中央处理器通过程序进行决策。程序是中央处理器执行的一组指令。例如，程序告诉中央处理器何时收集传感器的信息，然后怎样处理这些信息，最后程序引导中央处理器去触发诸如继电器和电磁线圈之类的执行器。下一页返回上一页项目二电子控制系统的操作方法2.关于存储器存储器中一般含有程序和中央处理器进行运算所需的汽车数据。存储器芯片的外形与中央处理器芯片的外形相似。中央处理器可以从存储器中读取信息，也可以把新的信息写入存储器。图1-10所示为燃油油量信号的存储和读取。在空燃比的控制中，各个传感器随时向发动机控制单元报告发动机和汽车的工况，中央处理器从存储器中读取空燃比的标定信息，并与各传感器的输入信号比较，进行必要的修正，然后控制燃油喷油器向发动机提供精确的燃油量。上一页下一页返回项目二电子控制系统的操作方法五、控制单元对信息的处理方法1.关于传感器和信号输入处理通常，发动机上安装了多种传感器，用它们把信号输入到发动机电子控制单元，反映发动机的工作状态。下面以进气温度传感器的信号输入处理为例介绍发动机电子控制单元处理信息方法。进气温度传感器向发动机电子控制单元输送模拟电压信号，A/D转换器再把这个信号转换成数字信号。中央处理器收到数字信号后访问存储器中的信息，从查询表中查出此空气温度对应的空气密度，把空气密度信息传给中上一页下一页返回项目二电子控制系统的操作方法中央处理器;中央处理器控制输出驱动器和燃油喷油器，提供发动机所需要的准确的燃油量(图1-11)2.关于信号输出驱动器和执行器一般来讲，中央处理器通过输出驱动器控制执行器。发动机控制单元的输出驱动器由很多晶体管组成，执行器通常是继电器、电磁线圈或显示器等。例如，每个燃油喷油器都有一个电磁线圈，蓄电池为每个执行器供电。当中央处理器输出信号令输出驱动器接通执行器时，输出驱动器就给执行器送去一个“搭铁”信号。此时，电流通过执行器和输出驱动器搭铁而构成回路，执行器使必要的器件工作(图1-12)

上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介一、测量进气量的传感器简介1.关于进气压力传感器进气压力传感器即支管绝对压力传感器，它测量进气支管内绝对压力的变化并将其转化为电信号。进气压力传感器有半导体应变式、电容式、差动变压器式等。半导体应变式进气压力传感器内部的半导体材料被施加一定载荷时，它的电阻会发生变化，这种现象称为压阻效应。半导体应变式进气压力传感器根据进气压力的变化产生进气压力信号，其结构如图1-13所示。下一页返回2.关于空气流量计日常工作中，常见的空气流量计有叶片式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计、热线式空气流量计和热膜式空气流量计。(1)叶片式空气流量计一般来讲，叶片式空气流量计安装在空气滤清器和节气门之间，由两大部分组成:一是担任检测任务的叶片部分，二是担任转换任务的电位计，如图1-14所示。当空气流动时会产生压力差，克服回位弹簧的拉力，将测量板(叶片)推开，此时使用电位计检测叶片转动的角度，即可测量空气流量。上一页下一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介(2)卡门漩涡式空气流量计所谓卡门漩涡，通常是指在流体中放置一个圆柱状或三角状物体时，在这个物体的下游就会产生两列旋转方向相反并交替出现的漩涡。通过测量卡门漩涡发生的频率，可以测量出空气的流速和体积流量。利用卡门漩涡原理测量空气流量的流量称为卡门漩涡式空气流量计。目前，常见的卡门漩涡式空气流量计有光学式和超声波式两种。光学式卡门漩涡空气流量计利用反光镜检测的方式，通过气流压力的交替变化检测漩涡的发生频率。它主要由管路、漩涡发生器、发光二极管(LED)、光敏晶体管等部分组成，其结构如图1-15所示。上一页下一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介超声波式卡门漩涡空气流量计利用超声波的方式，通过气流中速度的交替变化来检测漩涡的发生频率，其结构如图1-16所示。(3)热线式空气流量计热线式空气流量计的要素包括:感知空气流量的白金热线、控制热线电流的控制电路以及壳体、根据进气温度进行修正的温度补偿电阻(又称为冷线)。当空气流经热线时会带走部分热量使热线温度下降，而空气流量计中的电路设计使热线和进入的空气之间保持恒定的温度差;进气量越大，则需要向热线提供的电流越大，空气流量计电路的输出电压信号随之发生改变。上一页下一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介(4)热膜式空气流量计热膜式空气流量计与热线式空气流量计的工作原理类似，不同的是将发热体由热线式改为热膜式，把金属铂做成的热膜固定在薄的树脂膜上构成，增加了发热体的强度。热膜式空气流量计的结构如图1-17所示。上一页下一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介二、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器简介1.曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的功能曲轴位置传感器(CKP传感器)用来检测发动机转速和曲轴位置信号，是控制喷油和点火时刻的主要信号。凸轮轴位置传感器(CMP传感器)又称为相位传感器、同步信号传感器。它的信号是气缸判别定位信号，判别此时开始向上止点运行的活塞是处于压缩行程还是排气行程，是控制喷油和点火时刻的重要信号。凸轮轴位置传感器通常安装在分电器内或凸轮轴前端。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页2.关于磁脉冲式、霍尔效应式、光电效应式传感器(1)磁脉冲式传感器的工作原理一般来讲，磁脉冲式传感器由定时转子、永久磁铁、锅合线圈等组成，其工作原理如图1-18所示。当曲轴旋转时，由于转子正时齿相对线圈位置的变化，使线圈内的磁通发生变化，从而在线圈内产生感应电动势输出，曲轴转速越快，电动势就越大。返回项目三电控发动机的传感器系统简介上一页下一页(2)霍尔效应式传感器的工作原理磁场中有一个霍尔半导体元件，电流i从A到B通过元件时，在C-D方向上产生电位差，这就是所谓的霍尔电压，如图1-19(a)所示。霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路放大后可以输出较强的电压信号。如图1-19(b)所示，当触发叶轮叶片进入永久磁铁与霍尔集成电路之间的空气隙时，永久磁铁的磁场被叶片旁路，霍尔集成电路表面无磁场作用，它内部的霍尔元件不产生霍尔电动势。当叶片离开空气隙时，霍尔集成电路内部的霍尔元件产生霍尔电动势并输出。下一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介上一页随着叶片的转动，霍尔集成电路输出方波电压信号，反映叶片的位置，信号的大小不随转速变化。(3)光电式传感器的工作原理光电式传感器的工作原理如图1-20(a)所示。在光源的发光二极管和光敏二极管之间有带有缺口的遮光盘。当转盘上的缺口对准发光二极管时，光线可以通过，光敏二极管发出信号指示转轴的某一位置或转速。光电式传感器输出的信号是方波脉冲电压信号，信号的大小不随转速的变化而变化。丰田汽车6缸发动机使用的安装在分电器内的光电式曲轴转角传感器的结构如图1-20(b),(c)所示。它由发光二极管和光敏二极管共同工作来测量带缝隙转盘的旋转位置。上一页下一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介3.关于丰田8A-FE发动机曲轴位置传感器(1)基本结构丰田8A-FE发动机用来检测曲轴转角位置和发动机转速的电磁式传感器安装在分电器内。它由复合转子和锅合线圈构成，如图1-21所示。(2)工作原理具有一个凸角的转子G与分电器轴一起转动，转子G的凸角在1,4缸压缩上止点时，最靠近锅合线圈G1,G2。通过检测G1,,G2耦合线圈的电压变化，就可以知道1,4缸的压缩上止点位置，如图1-21(a)所示。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页实际操作中，具有24个凸角的转子N同样与分电器轴一起转动，转子和耦合线圈N之间的磁隙不断发生变化，分电器转一转，在祸合线圈N上就产生24个电压脉冲信号。把这些电压脉冲输入ECU，通过测量脉冲的间隔就能检测发动机转速，如图1-22(b)所示。曲轴位置传感器利用信号G1,G2和信号N的组合，就可以检测特定气缸的曲轴转角位置信号和转速信号，从而确定点火和喷油的时刻。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页4.关于切诺基2.5L四缸发动机的基本要素(1)曲轴位置传感器切诺基2.5L四缸发动机的曲轴位置传感器工作示意图如图1-23所示。它为霍尔效应式传感器，由霍尔元件、强磁铁和集成电路等组成。以四缸发动机为例，在飞轮外沿上有8个齿槽，分成两组，4个齿槽为一组。每一组中每个齿槽宽度为20°，两个齿槽之间相隔18°。当飞轮齿槽通过传感器的磁铁时，传感器输出5V的高电位;当飞轮两槽间的金属通过磁铁时，霍尔效应传感器输出0.3V的低电位。当飞轮上的每组齿槽通过传感器时，传感器便输出4个脉冲信号，如图1-24所示。四缸发动机每转一转输出两组脉冲信号。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页传感器提供的每组信号输入ECU后，可被ECU用来确定两缸活塞上止点的位置。另外，控制单元可以通过各脉冲间通过的时间比较容易地计算出发动机的转速。(2)同步信号传感器切诺基2.5L四缸发动机的同步信号传感器采用霍尔效应传感器。它安装在分电器内，其基本结构如图1-25所示，主要由脉冲环和霍尔信号发生器组成。同步信号脉冲环随分电器轴转动，脉冲环占分电器转角的1800。当脉冲环进入信号发生器时，同步信号传感器输出高电位(5V),表示此时向上止点运行的是1,4缸的活塞，其中1缸活塞处于压缩行程;当脉冲环离开信号发生器时，同步信号传感器输出低电位(0V),表示此时向上止点运行的仍是1,4缸的活塞，但1缸活塞处于排气行程(4缸活塞处于压缩行程)，如图1-26所示。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页三、节气门位置传感器简介一般来讲，节气门位置传感器安装在节气门体上，它将节气门开度转换成电压信号输出到控制单元，如图1-27所示。常见的节气门位置传感器有开关式、线性和综合式3种类型。1.关于开关式节气门位置传感器开关式节气门位置传感器是一种转换开关，又称为节气门开关。它的结构如图1-28所示，由与节气门轴联动的凸轮、动触点、怠速触点、满负荷触点等组成。动触点接控制单元电源，当节气门全关闭时，怠速触点与动触点接通，表示处于怠速状态;当节气门开度达50%以上时，满负荷触点与动触点接通，表明处于大负荷状态;而当节气门开度在关闭至50%时，动触点悬空，表明处于中小负荷状态。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页控制单元根据怠速触点和满负荷触点提供的信号判断节气门位置和发动机工作状况，对发动机进行喷油控制。2.关于线性节气门位置传感器通常，线性节气门位置传感器采用线性电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点，在不同的节气门开度下，接入回路的电阻不同(图1-29）。发动机电子控制单元(ECU给传感器提供5v电压，从而将电阻值的变化转换成电压信号。ECU根据节气门开度和开启速率判定发动机的运行工况。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页3.关于综合式节气门位置传感器综合式节气门位置传感器装在节气门上，由与节气门轴联动的电位计、怠速触点及外壳等组成。它可以检测怠速状况，并可以连续检测节气门的开度。它的结构如图1-30所示。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页四、冷却液温度传感器简介一般来讲，冷却液温度传感器(又称水温传感器，ECT传感器)能测定发动机冷却液温度的高低，向电子控制单元反映发动机的热状态信号，常用来修正喷油量、点火时刻等。冷却液温度传感器一般安装在发动机缸体、缸盖的水套或节温器壳内，并伸入水套中与冷却液直接接触，用来检测冷却液温度。汽车上常用的是热敏电阻式温度传感器。冷却液温度传感器的热敏电阻通常具有负温度系数(NTC),即电阻随温度升高而降低，如图1-31所示。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页五、进气温度传感器简介进气温度传感器通常安装在进气管上，有些进气温度传感器和空气流量计或进气压力传感器安装在一起。进气温度传感器的外形如图1-32所示。六、氧传感器简介氧传感器(02S）匀安装在排气管上，可检测排气中的含氧量。ECU根据氧传感器信号判断空燃比是否偏离理论值，以调节喷油量，控制空燃比在14.7:1的最佳值附近，完成喷油量的闭环控制。在大众车系中，常将氧传感器称为入传感器。氧传感器的外形如图1-33所示。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页一般来讲，氧传感器有二氧化钦和二氧化锆两种类型。二氧化锆氧传感器较为常用。1.关于二氧化锆氧传感器二氧化错氧传感器的基本元件是二氧化锆(ZrO2)元件，亦称锆管，如图1-34所示。锆管内、外表面覆盖着一层多孔性的铂膜作为电极。为了防止排气管内废气中的杂质腐蚀铂膜，在错管外表有陶瓷层。在传感器接线端有一个金属护套，其上开有一孔，使锆管内表面与大气相通。由于锆管内、外表面的氧气含量不同，从而形成氧离子由高浓度侧向低浓度侧的扩散，当扩散处于平衡状态时，两电极间便形成电动势。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页2.关于二氧化锆氧传感器ECU将氧传感器的输出信号提升到大于0.5V时认定为混合气过浓，小于0.5V时认定为混合气过稀。ECU通过控制喷油量的大小使混合气浓度在理论空燃比附近波动。通常ECU按10s变化8次的频率使氧传感器的输出电压在0.1~0.8V间变动。氧传感器的输出特性如图1-35所示。氧传感器的工作温度在300°C以上，需要设置电加热元件。一般在发动机起动后20~30s内，将二氧化锆氧传感器加热到工作温度。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页七、爆燃传感器简介爆燃传感器(KNK传感器)通常是用来检测发动机有无爆燃发生，ECU根据其信号调整点火提前角，减少爆燃的产生。爆燃传感器安装在发动机缸体上，通过检测发动机振动的方法来判断有无爆燃，通常有1个或2个。爆燃传感器有磁致伸缩式和压电式两种，常见的爆燃传感器为压电式爆燃传感器。压电式爆燃传感器利用压电晶体元件的压电效应而工作。压电元件感应发动机缸体的振动压力，并将它转换成电压信号输出。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页八、车速传感器简介车速传感器(VSS传感器)用来测量汽车的行驶速度。车速信号主要用于发动机怠速和汽车加减速期间的空燃比控制。车速传感器在早期常使用舌簧开关型传感器，现在多使用磁感应式、霍尔效应式传感器。车速传感器的外形如图1-36所示。1.关于舌簧开关传感器舌簧开关式转速传感器的构造如图1-37所示。具体来讲，舌簧开关是在一个充满惰性气体的玻璃管内装有两个细长的触点构成的开关元件，其触点由磁性材料制成。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介下一页当其附近有磁场作用时，其触点就会互相吸引而闭合或者互相排斥而断开。舌簧开关式转速传感器一般安装在仪表内，其永久磁铁与里程表软轴连接。当里程表软轴转动时，舌簧开关就会在转子的永久磁铁作用下周期性地开关动作。2.关于磁感应式车速传感器磁感应式和霍尔效应式车速传感器通常安装在变速器的后端或分动箱的输出端。如图1-38所示，它通过输出轴上一个小齿轮驱动。借助车速传感器输出脉冲数的多少，控制单元能够确定汽车的行驶里程;借助脉冲数与通过脉冲时间的比值，控制单元能够确定汽车的行驶速度。上一页返回项目三电控发动机的传感器系统简介一、进气系统简介进气系统的作用是测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量。空气经空气滤清器后用空气流量计测量，通过节气门体进入进气总管，再分配到各进气支管，如图1-39所示。1.关于进气管一般来讲，进气管包括进气总管和进气支管。单点喷射系统(SPI系统)发动机采用中央喷射的方法，进气管形状与化油器式发动机的进气管形状基本一致，如图1-40(a)所示。返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页多点喷射系统(MPI系统)发动机为消除进气脉动和使各缸配气均匀，各缸分别设独立的支管。支管与总管可制成整体式，如图1-40(b)所示;也可分开制造，再以螺栓连接，如图1-40(c)所示。2.关于节气门体节气门体(又称节流阀)由节气门、旁通气道等组成，如图1-41所示。节气门用来控制发动机正常运行工况下的进气量。节气门位置传感器装在节气门轴上，用以检测节气门开启的角度。有的节气门体上装有节气门缓冲器，防止加速踏板突然松开时节气门立即回到怠速的位置，导致混合气过浓造成的不充分燃烧。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页为防止寒冷季节流经节气门体的空气中水分在节气门体上冻结，有些节气门体上设有使发动机冷却液流经的管路。在发动机怠速时，应供给少量空气。由于ECU系统在发动机怠速时通常将节气门全关，故节气门体设有旁通气道。有些车型的旁通气道开口的大小可以通过调节怠速调整螺钉调整(图1-42)。当螺钉顺时针方向旋入时，旁通气道开口减小，发动机怠速转速降低;当逆时针旋转调节螺钉时，旁通气道开口加大，发动机怠速转速升高。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页3.关于辅助空气阀辅助空气阀即冷车快怠速阀。在冷却液温度较低时，为加快发动机的暖机过程，常由辅助空气阀来控制快怠速所需要的空气，这时经空气流量计计量后的空气，绕过节气门体直接进入进气管。常见的辅助空气阀有石蜡式怠速空气阀和双金属片式怠速空气阀两种。(1)石蜡式怠速空气阀石蜡式怠速空气阀根据发动机的冷却液温度控制空气旁通道的截面积。为了使进气结构简化，石蜡式怠速空气阀大多采用与节气门体加热共用的冷却水管路一体化结构，如图1-43所示。发动机冷却液温度较低的时候，恒温石蜡收缩，提动阀在弹簧的作用下打开。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页随着温度的升高，恒温石蜡膨胀，推动连接杆使提动阀慢慢关闭，发动机怠速运转转速下降。当热车后，提动阀将完全关闭其空气通道，发动机恢复至正常怠速。(2)双金属片式怠速空气阀双金属片式怠速空气阀是发动机低温起动时及起动后暖车过程中，使辅助空气阀门打开以增加空气量的一种快怠速机构。它由绕有电热丝的双金属片和空气旁通道阀门等组成，如图1-44所示。发动机温度低时，阀门打开，吸入气缸的空气量增多，进入快怠速状态。阀门的初期开度取决于环境温度。当环境温度在-20℃以下时，阀门使旁通空气阀全开;而环境温度在60℃以上时，阀门使旁通空气阀完全关闭。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页发动机起动后，怠速空气阀电热丝通电，双金属片受热而慢慢将阀门关闭，发动机的转速下降。暖车后，阀门将空气旁通道完全关闭，发动机恢复正常怠速运转。4.关于怠速控制阀(ISC阀)发动机怠速控制机构通常通过调节空气通道面积以控制进气流量，维持发动机怠速稳定运转。在多点汽油喷射系统中，多采用控制旁通空气通道的执行机构，即怠速控制阀。怠速控制阀的作用:一是稳定发动机的怠速转速，从而降低汽车怠速转速时的汽油消耗量;二是发动机在怠速运行时，若负荷增大(如接通空调、动力转向开关和液力变矩器等)，则提高怠速转速，以防止发动机熄火。常见的怠速控制阀有步进电动机式怠速控制阀和旋转电磁阀式怠速控制阀。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页(1)步进电动机式怠速控制阀步进电机式怠速控制阀由步进电动机和怠速控制装置组成，如图1-45所示。怠速控制装置的针阀做轴向移动，改变阀与阀座之间的间隙，调节流经节气门旁通通路的空气量。怠速控制阀有125个不同的开启位置，可适应不同工况对怠速调整的需要。步进电动机由永久磁铁的转子和两组绕组绕成的定子构成。定子的两组绕组分别由ECU控制绕组的搭铁回路)欲使步进电动机顺转时，依次改变绕组的电流方向，使搭铁信号脉冲按1-2-3-4顺序依次迟后90°角;反之，欲使步进电动机逆转时，搭铁信号脉冲按1-2-3-4顺序依次提前90°角。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页(2)旋转电磁阀式怠速控制阀通常旋转电磁阀式怠速控制阀由永久磁铁、电枢、旋转滑阀、螺旋回位弹簧和电刷及引线等组成，如图1-46所示。旋转滑阀与电枢轴一起转动，用以控制流过旁通道的空气量。电磁阀的电枢位于永久磁铁的磁场中，电枢铁心上缠有两组绕向相反的线圈1和2。当线圈1通电时，电枢带动旋转滑阀顺时针偏转，空气旁通道截面关小;线圈2通电时，电枢带动旋转滑阀逆时针偏转，空气旁通道截面开大。根据ECU控制输出的脉冲信号，两个电枢线圈交替地通过电流，旋转滑阀偏转一定的角度(滑阀的偏转角度限定在90°内)，实现稳定的怠速运行。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页5.关于节气门直动式怠速控制装置(1)红旗CA4GE发动机节气门红旗CA4GE电控系统的节气门阀体又称为节气门控制单元，如图1-47所示。节气门与加速踏板相连，松开加速踏板时节气门开度最小，发动机进入怠速状态。在节气门体控制单元上装着3个输入传感器和一个执行器:节气门开度传感器、怠速节气门电位计、怠速开关和怠速直流电动机。节气门开度传感器检测节气门的开度;怠速节气门电位计检测怠速时电动机将节气门开启的位置;怠速开关可告诉控制单元驾驶员的右脚是否已离开加速踏板并进入怠速。执行器是怠速直流电动机，它可按控制单元的指令控制发动机的怠速转速。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页(2)怠速控制工作原理在驾驶员踩加速踏板时怠速开关触点被分离，此时控制单元只关注节气门开度传感器的信号;当驾驶员不踩加速踏板时，节气门在回位弹簧的作用下关闭，同时怠速开关触点闭合，发动机进入怠速工况，控制单元只需关注怠速节气门开度传感器的信号。控制单元根据这一信号和曲轴转角相位传感器的转速信号来指挥怠速直流电动机动作，准确地控制发动机的怠速转速。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页二、怠速控制的过程简介1.关于怠速控制(ISC)系统怠速控制的主要作用是:自动维持发动机怠速稳定运转。ECU根据从各传感器的输入信号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，控制执行机构，使怠速转速保持在目标转速附近。怠速控制是通过调节空气通道面积以控制进气流量的方法来实现的。怠速控制系统如图1-48所示。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页2.关于怠速控制过程ECU控制怠速时，首先根据怠速开关信号、车速信号来判断发动机处于怠速状态，然后ECU根据发动机冷却液温度传感器、空调开关、动力转向开关、发动机的负荷情况，将预先存储在存储器中的目标转速与实际怠速转速进行比较，确定相应目标转速的控制量来驱动怠速控制执行器。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页三、电子节气门系统简介机械式节气门机构在驾驶员踏下加速踏板时，通过节气门拉索对节气门进行机械定位。现在有些汽车上采用了电子节气门技术，取代了机械式节气门机构及节气门拉索，节气门在整个调整范围内都是由直流电动机控制。1.关于系统工作过程一般来讲，当驾驶员根据所需要的发动机动力踏下加速踏板时，踏板的位置，并将该信息传递给发动机电子控制单元(ECU)，ECU踏板传感器记录下加速实时将驾驶员输入的信号传递给节气门执行器，执行器将节气门转动到相应的角度，如图1-49所示。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页如果出于安全或燃油消耗因素的考虑，ECU可以独立于加速踏板的位置而调整节气门的位置，这样发动机可以根据各种不同的需求确定节气门的位置。2.关于加速踏板模块加速踏板模块中的位置传感器常采用滑动触点的电位计的形式，可用来检测驾驶员踩下制动踏板的开度。电子控制单元主要根据加速踏板位置传感器的信号控制节气门的开闭。加速踏板模块中使用了两个位置传感器是为了最大限度地保证系统的安全性，如图1-50所示。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页3.关于节气门控制单元节气门控制单元可以保证向发动机提供足够的空气流量，它根据发动机电子控制单元的控制信号控制节气门执行器电动机的运转，来控制节气门的打开和关闭。两个角度传感器向发动机电子控制单元提供节气门位置的反馈信号(使用两个传感器是出于系统的安全性的考虑)，如图1-51所示。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页四、提高进气系统性能的进气控制技术简介1.关于进气谐波增压技术(1)进气谐波增压系统的构成要素进气谐波增压系统又称为可变进气通道系统(行程、横截面积可变)。发动机ECU根据发动机转速信号，通过进气谐波增压系统改变进气行程。进气谐波增压系统一般由真空罐、VSV真空电磁阀、执行器等构成。应用了进气谐波增压系统的发动机进气管。(2)进气谐波增压系统工作原理进气谐波增压系统是否工作主要是根据发动机转速决定的。在发动机低速工作情况下，进气谐波增压系统不工作，空气经过长的进气道使气缸充气最佳，发动机保持原有的低速稳定性能。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页当发动机高速运转时，需要高转速和大功率，需要比较多的进气量，此时电子控制单元控制VSV真空电磁阀通电，真空到达执行器使进气管里的气道翻板打开，空气直接进入进气支管，减小进气通道的有效长度、增大进气量，使发动机提高功率和转速。如图1-52所示。2.关于丰田可变气门正时系统(VVT-i)(1)结构VVT-i系统控制装置由一个机油控制阀和一个专用的进气凸轮轴正时齿轮组成。在正时齿轮上有一个带螺旋花键的活塞，其内表面与装在进气凸轮轴末端的带花键的齿轮相啮合，其外表面与装在凸轮轴链轮上带花键的罩杯相啮合，如图1-53所示。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页(2)工作原理如果高压润滑油从活塞一侧通过机油控制阀充入，使活塞轴向移动，就改变r驱动链轮相对于凸轮轴的位置。发动机电子控制单元在调节机油控制阀以控制凸轮轴正时，并监测来自凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器的信号以判定实际的凸轮轴位置。具体来讲，在VVT-i系统中，发动机电子控制单元监测冷却液温度、发动机转速和发动机负荷等输入信号，通过提前或推迟进气凸轮轴转角，改变气门打开的时间，在发动机怠速、低转速工作时减少气门行程，而在发动机高速工作时增大气门行程，优化了发动机的低转速转矩、高转速功率、发动机平顺性、排放和燃油效率。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页3.关于本田可变气门正时系统(VTEC)本田汽车公司的可变气门配气相位和气门升程电子控制系统，缩写为VTEC，能同时控制气门开闭时间及升程等两种不同情况的气门控制系统。(1)基本结构以雅阁F22Bl发动机进气凸轮轴为例，除了原有控制两个气门的主凸轮和次凸轮及相应的主摇臂和次摇臂外，还增加了一个较高的中间凸轮和中间摇臂，在摇臂内部装有液压控制的活塞。(2)工作原理发动机达到设定的高转速(3500r/min)时，ECU即会使电磁阀工作，接通液压系统油路，推动摇臂内的小活塞，使3根摇臂A,B,C锁成一体，一起由中间凸轮C驱动。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页4.关于大众汽车公司的可变气门正时系统大众车系的可变气门正时系统大多采用正时链条控制。（1）可变气门正时系统的基本组成部分可变气门正时系统主要由调整电磁阀、可移动活塞、正时链条、凸轮轴调整器、进、排气凸轮轴构成，如图1-54所示。(2)工作原理发动机电子控制单元根据发动机的转速判定可变气门正时系统是否工作。当电子控制单元判定系统工作时，可变气门正时系统电磁阀通电，从而改变正时调整器内润滑油的流向，使可移动活塞上、下的润滑油压力发生变化，从而改变活塞的位置。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页当发动机在高转速时，如图1-55(a)所示，凸轮轴调整器向上推动活塞，链条下部短、上部长。因为排气凸轮轴被齿形带固定不能转动，链条带动进气凸轮轴顺时针旋转一定角度，从而使进气门打开时间提前，使发动机提前进气，提高了进气效率和发动机功率。当发动机在中、低转速时，如图1-55(b)所示，凸轮轴调整器向下推动活塞，于是链条上部变短，下部变长。进气凸轮轴被逆时针旋转一定角度，进气门打开和关闭时间推迟，此时可获得大转矩输出。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页5.关于废气涡轮增压系统所谓增压是将进入气缸前的新鲜空气预先进行压缩，然后再以高密度送入气缸，以提高充气量，从而提高功率和转矩。目前通常采用废气涡轮增压系统。(1)工作原理废气涡轮增压是利用发动机排出的高压、高温废气，马伙动涡轮增压器中的动力涡轮高速转动，再带动与动力涡轮同轴的增压涡轮一起转动，对从空气滤清器进入的新鲜空气进行压缩，然后再送入气缸，如图1-56所示。(2)工作过程图1-57所示为奥迪轿车汽油发动机上废气涡轮增压的工作示意图。ECU根据发动机转速传感器信号、冷却液温度传感器信号以及大气压力信号决定涡轮增压系统是否工作。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介下一页由此可见，当达到涡轮增压系统的工作要求时，ECU使增压压力控制电磁阀通电，使进气管的真空进入膜片式控制阀，膜片在吸力的作用下向左移动，控制阀门关闭，使废气旁通道关闭，涡轮增压系统工作。采用废气涡轮增压可提高进气压力、增大进气量，但由于进气温度高，燃烧最高温度比不增压时高出30℃~60℃，会引起NOx排放增加。使用中间冷却器对增压后的进气降温可以提高进气密度，进一步提高发动机功率，同时能降低循环温度，有效抑制NOx排放。上一页返回项目四电控发动机的进气系统简介一、汽油供给系统简介一般来讲，汽油供给系统的功用是向气缸内供给燃烧所需的汽油。图1-58所示为汽油供给系统的部件位置图。当汽油泵泵出油箱内的汽油后，经汽油滤清器过滤后，由压力调节器调压，然后经输油管配送给各个喷油器。喷油器根据控制单元发出的指令，将适量的汽油喷入各进气支管或进气总管。捷达轿车汽油供给系统的组成如图1-59所示。返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页1.回流型燃油喷射系统在回流型燃油喷射系统中，燃油通过进油管和主燃油滤清器，然后通过进油口到达喷油器和燃油压力调节器。当燃油压力足够高时，燃油压力调节器开启，流出燃油压力调节器的燃油进入回油管，返回燃油箱，如图1-60所示。捷达轿车汽油供给系统属于回流型燃油喷射系统。2.无回流型燃油喷射系统为了减少回流型燃油喷射系统带回油箱的热量(这些热量增加了蒸发性碳氢化合物的排放)，在20世纪90年代中后期，许多制造商开始使用无回流型燃油喷射系统。如图1-61所示。燃油压力调节器安装在油箱内或安装在靠近油箱的地方，去掉了来自发动机舱的回油管，避免了将发动机舱内的热量带回油箱。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页3.单点喷射单点喷射指在节气阀体上安装一只或两只喷油器，向进气支管中喷油形成汽油混合气。这种喷射系统因喷油器位于节流阀上集中喷射，故又称节流阀喷射系统或集中喷射系统。4.多点喷射多点喷射指在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器(图1-62）。采用多点喷射系统时，空气和汽油在进气门附近形成混合气，能较好地保证各缸混合气混合均匀。5.进气管喷射上述单点喷射和多点喷射两种喷射方式都是将汽油喷射到进气管内，所以又称为进气管喷射。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页6.缸内喷射缸内喷射又称为缸内直喷式(GDI),该喷射方式是将汽油直接喷射到气缸内。这种混合方式使混合气的体积和温度降低，爆燃的倾向大为减少，发动机的压缩比可比进气管喷射时大大提高。但因喷油器直接安装在发动机缸盖上，必须能够承受燃气产生的高温、高压，且受到发动机结构的制约，故这种形式较少采用。如福特FROCO稀薄燃烧系统，采用稀薄分层燃烧技术，可有效降低HC等的排放。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页二、汽油供给系统的部件简介1.关于汽油箱一般来讲，汽油箱是由镀铅锡合金钢板或高密度型聚乙烯制成的，内部有隔板，以防止汽油液面晃动。汽油箱一般使用两条钢带固定在底盘上，如图1-63所示。2.关于电动燃油泵电动燃油泵通常装在汽油箱内，如图1-64所示。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页(1)电动燃油泵的结构装在燃油箱内的电动燃油泵包括一个小型直流电动机及一个装在电机轴端的叶轮，装在叶轮外面的是燃油泵盖，泵盖上有进、出油道。燃油滤网固定在燃油泵的进油口，以防止杂质或水进入燃油泵。当叶轮转动时，叶轮边缘的叶片把汽油从进油道吸进，加压后从出油道输出。图1-65所示为本田汽车使用的电动燃油泵的结构。(2)安全阀和止回阀安全阀和止回阀通常安装在燃油泵上。如果输油管路阻塞或燃油泵压力过高，则安全阀开启，高压燃油经安全阀流回油箱。安全阀的开启压力约为343~441kPa。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页止回阀的作用是在发动机停车时防止燃油从燃油管道倒流入燃油箱，保持汽油供给系统剩余压力，防止产生气阻，以改善发动机起动性能。3.关于燃油管燃油管通常使用钢、尼龙或加强橡胶制造，并按一定的间隔距离紧固在车架上，以防止移动、磨损(图1-66)。当采用钢油管时，一般用一小段橡胶软管与钢油管连接，以避免把发动机的振动传到油管。如果燃油管有开裂、磨损、扭曲等现象，则必须更换。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页4.关于汽油滤清器汽油滤清器的作用是除去汽油中的杂质，防止汽油供给系统堵塞，减小油泵、喷油器等部件的机械磨损。燃油滤清器通常采用打摺的纸质滤芯，滤芯装在金属外壳内。通常，燃油滤清器是整体更换的。在很多燃油滤清器的进油管接头和出油管接头上都有标志，滤清器外壳上的箭头表示燃油通过滤清器的流动方向。燃油滤清器通常安装在汽车的底部，有一些汽车将其安装在发动机舱内。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页5.关于汽油压力调节器汽油压力调节器的主要作用是使燃油分配管路与进气支管之间的压力差保持恒定;使喷油器的喷油量只受喷油时间的影响，从而使控制单元能够精确控制喷油器的喷油量。电控汽油喷射系统中的汽油压力调节器一般安装在燃油分配管上，如图1-67所示。通常将弹簧的平衡压力设定为250kPa，当进气支管真空度为零时，汽油压力保持在250kPa;当进气支管真空度变化时，膜片上下动作，以调节汽油压力。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页由此可见，燃油压力调节器的主要作用是吸收燃油管路中的压力脉动，使燃油输送管路内的脉动压力传递减弱，使燃油喷射控制更准确;使燃油分配管路与进气支管之间的压力差保持恒定;使喷油器的喷油量只受喷油时间的影响，从而使电子控制单元能够精确控制喷油器的喷油量。典型的燃油压力调节器的结构如图1-68所示。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页6.关于汽油压力脉动减振器有些车型的发动机供油系统中安装有汽油压力脉动减振器。在实际操作中，当喷油器喷射汽油时，在输送管道内会产生汽油压力脉动。汽油压力脉动减振器可使汽油压力脉动衰减，以减弱汽油输送管道中的压力脉动传递，降低噪声。汽油压力脉动减振器一般安装在汽油分配管、回油管或电动汽油泵上。图1-69所示为汽油压力脉动减振器的结构示意图。7.关于汽油分配管总成我们所说的汽油分配管总成即油轨，安装在进气支管下部的4个固定座上。通常汽油分配管由铸铝制成，包括喷油器的上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页内装管接头、供油管和压力调节器。汽油分配管与喷油器相连接，并向喷油器分配汽油。油压测试口位于汽油分配管的一侧，用于维修时的检查和释放系统压力。8.关于电磁喷油器电磁喷油器安装在进气支管或进气道附近的缸盖上，并用汽油分配管将其位置固定。电磁喷油器根据电子控制单元提供的喷射信号进行燃油喷射。电磁喷油器的功能是在发动机各种工况下，向气缸提供计量精确的雾化汽油。一般来说，喷油器应具有良好的雾化能力和适当的喷雾形状，以保证发动机的冷起动性、怠速稳定性，并应满足降低排放污染的要求。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页(1)多点喷射电磁喷油器多点喷射喷油器的构造如图1-70所示，在筒状外壳内装有电磁线圈、柱塞、回位弹簧和针阀等。柱塞和针阀装成一体，在回位弹簧的压力作用下，针阀紧贴阀座将喷孔封闭。为防止油中所含杂质影响针阀动作，在进油口端设有滤清器。根据其工作原理，当电子控制单元将开启针阀的电信号通过驱动电路作用于电磁阀线圈上时，柱塞和针阀在电磁线圈的吸力作用下向右移动，当其凸缘部被吸引碰到调整垫片时，针阀全开，燃油通过沿箭头的通路喷射出去。喷射结束后，电磁线圈断电，回位弹簧将针阀关闭，喷油器停止喷油。每次脉冲的喷油量取决于输入电磁线圈的工作脉冲的宽度。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页(2)单点喷射电磁喷油器单点电控汽油喷射系统使用一只或两只电磁喷油器，和压力调节器和传感器等安装在节气门体上，其总成称为中央喷射单元(图1-71)。(3)冷起动喷油器发动机在低温下冷起动时，吸入进气道的混合气中有一部分汽油冷凝在管壁上，为了补偿这部分汽油的损失，必须在冷起动时附加地喷入一定量的汽油。早期的发动机电控系统中，这部分附加的喷油量是由冷起动喷油器喷入进气管的。冷起动喷油器安装在进气支管主管道内上，它把汽油与空气的混合气均匀地分配给各个气缸。冷起动喷油器的开启持续时间取决于发动机的温度，由安装在发动机上的热限时开关控制。冷起动喷油器的结构如图1-72所示。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页热限时开关的功用是控制冷起动喷油器的喷油时间，如图1-73所示。例如，在-20℃温度下，其最大的开启持续时间为7.5s;随着温度上升，开启时间将逐渐减小。当温度达到35℃时，冷起动喷油器便停止喷油。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页三、汽油喷射控制简介汽油喷射控制主要控制项目包括:汽油泵控制、喷油器控制、喷油量控制和断油控制。1.关于认识汽油泵的控制电控汽油喷射系统汽油泵控制的操作方法如下:当点火开关打开后，电子控制单元将使控制汽油泵工作2~5s，以建立必需的油压;此时若不起动发动机，电子控制单元将切断汽油泵的控制电路，汽油泵停止工作;在发动机起动过程和运转过程中，电子控制单元控制汽油泵保持正常运转，供应压力燃油。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页丰田35发动机的汽油泵控制电路如图1-74所示。发动机起动时，点火开关的起动端(STA)接通，汽油泵继电器线圈L2通电，触点闭合，汽油泵通电工作。发动机运转时，发动机转速信号(Ne)输入ECU,ECU内晶体管VT导通，继电器线圈L,通电。ECU通过发动机转速信号来检测发动机运转状态。如果发动机停止转动，晶体管VT截止，继电器L1断电，其触点断开，汽油泵停止工作。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页2.关于认识喷油器的控制一般来讲，电控喷油系统的喷油器由电子控制单元进行控制，如图1-75所示。发动机在工作时，电子控制单元根据有关传感器输入的信号，经运算判断后输出控制信号，控制接通喷油器电磁线圈电路，喷油器开始喷油;如果控制断开喷油器电磁线圈电路，喷油器停止喷油。夏利2000轿车喷油器的控制电路如图1-76所示。多点式电控燃油喷射通常采用间歇性喷油，根据其控制方式的不同，可以分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射3种基本类型。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页(1)同时喷射同时喷射中，所有的喷油器并联连接，控制电路较简单，如图1-77所示。电子控制单元根据曲轴位置传感器送入的基准信号，发出喷油器控制信号，使各缸喷油器同时喷油。通常曲轴每转一转，各缸喷油器同时喷射一次;在发动机的一个工作循环中喷射两次燃油，两次喷射的燃油在进气门打开时一起进入气缸，因此又称为同时双次喷射。(2)分组喷射分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成2~4组。通常，4缸发动机把喷油器分成两组，电子控制单元分组控制喷油器，两组喷油器交替喷射。分组喷射的控制电路如图1-78所示。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页(3)顺序喷射顺序喷射即独立喷射，各缸喷油器按顺序依次喷射一次。顺序喷射的控制电路如图1-79所示，各缸喷油器分别由电子控制单元进行控制。目前多数汽车发动机采用的都是顺序喷射方式。3.喷油量的控制简介电磁喷油器的喷油量取决于电磁阀打开的时间，即电子控制单元提供的喷油脉冲信号宽度。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页(1)喷油量的确定原则电子控制单元根据发动机的负荷和转速计算脉冲宽度。发动机负荷是根据空气流量和发动机转速计算出来的。图1-80给出了一个发动机的负荷P、转速n，和过量空气系数λ的关系图，也称作图谱。这张图谱以数字方式存储在电子控制单元的只读存储器中，用于确定脉冲宽度。箭头指向负荷、转速和浓度增加的方向，曲线的交叉点即代表期望的空燃比相对值。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页控制单元能够根据以下信息修正脉冲宽度:节气门位置信号。发动机温度。发动机冷机时，汽油蒸发性差，控制单元根据冷却液温度传感器信号相应增加喷油量。蓄电池电压。喷油器的响应时间受电压影响，控制单元检测电压值并在一定的范围内修正脉冲宽度，进而修正喷油量。空气密度信号(进气温度传感器和海拔传感器信号)。因为在较高的海拔下大气相对较稀，所以必须对空气流量传感器的愉入信号进行修正。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页(2)喷油闭环控制原则为了适应排放法规的要求，许多汽车上都装有三元催化反应器。三元催化反应器在混合气理论空燃比14.7附近时工作效率最高，所以必须十分精确地控制喷油量。通常使用安装在排气管中的氧传感器送来的反馈信号，增加或减小喷油量，对空燃比进行控制，称为喷油闭环控制。喷油量闭环控制的过程如图1-81所示。(3)喷油开环控制原则理论空燃比不能满足发动机的所有工况，通常在发动机起动、发动机冷却液温度过低或过高、节气门全开(大负荷、高转速)、加、减速燃油量修正、氧传感器信号不正确等情况下，反馈控制作用解除，进入开环控制状态。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页这时喷油器执行电子控制单元的喷油控制信号，不再根据氧传感器的反馈信号进行修正喷油量。4.断油控制简介发动机电控系统在某些工况会使喷油器停止喷油，称为断油控制。(1)减速断油发动机在高速下运行急减速时，节气门完全关闭，为避免混合气过浓以及燃料经济性、排放性能变差，电子控制单元发出信号使喷油器停止喷油。当发动机转速降到某预定转速之下或节气门重新打开时，喷油器再投入工作。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介下一页(2)汽车超速行驶断油某些汽车在行驶速度超过限定值时，停止喷油。由控制单元根据节气门位置、发动机转速、冷却液温度、空调开关、停车灯开关及车速信号实现断油控制。(3)发动机超速断油为避免发动机超速运行，当发动机转速超过额定转速时，控制单元使喷油器停止喷油。上一页返回项目五电控发动机的燃油供给系统简介一、点火系统简介一般来讲，点火系统的功能有:在实际操作中，产生高压电使火花塞跳火，点燃混合气;控制点火提前角;按点火顺序将火花分配到各气缸。电控点火系统可以控制发动机各工况时的点火提前角，使发动机在功率、经济性、加速性和排放等方面达到最优。通常，电控点火系统可分为有分电器和无分电器两种类型。在有分电器的点火系统中，高压分电功能由分电器完成，用一个点火线圈向不同气缸提供点火能量;无分电器点火系统采用多个点火线圈点火的方式。返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页二、点火系统的主要组成部分电控点火系统主要部件包括点火线圈、高压导线、火花塞、分电器、点火控制器等。点火系统的部件在车上的布置如图1-82所示。1.关于点火线圈点火线圈的作用是将汽车蓄电池或发电机输出的低压电升高至15~30kV，以供火花塞产生高压电火花。点火线圈由匝数较少的初级绕组和匝数较多的次级绕组构成，线圈缠绕在磁性铁心上。常用点火线圈的结构如图1-83所示。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页磁场强度的大小与线圈的匝数和流过线圈的电流强度有关)当初级绕组电流发生变化时，线圈内磁场发生变化，在次级绕组感应出足以击穿火花塞的高压电动势。2.关于高压导线高压导线又称火花塞导线(图1-84)，它将点火线圈产生的高压电传输到分电器盖，再由分电器盖到各缸火花塞。由于点火系统中能达到数万伏的高压电，所以导线的绝缘性和抗干扰性很重要，通常采用电阻型的高压导线。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页3.关于火花塞点火系统用火花塞点燃气缸内的可燃混合气。火花塞由3个主要部分组成—钢壳、陶瓷绝缘体和一对电极(图1-85)。带有螺纹和密封座的钢壳包裹着陶瓷芯和电极。常用的汽车用火花塞的螺纹规格为14mm或18mm，中心电极与搭铁电极间的火花塞间隙一般为0.8~1.2mm。4.关于分电器电控点火系统中，分电器的主要功能是将高压电按点火顺序分配至火花塞。它主要由分电器盖、分火头组成。有些车辆的曲轴和凸轮轴位置传感器也安装在分电器内。丰田轿车的分电器的结构如图1-86所示。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页5.关于点火控制器点火控制器(ICM)又称为点火器、点火控制单元，其主要作用是接收传感器的信号在适当的时刻断开和接通初级点火电路，使点火线圈产生高压电。桑塔纳轿车的点火控制器如图1-87所示。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页三、有分电器的电控点火系统简介1.有分电器电控点火系统的组成一般来讲，有分电器电控点火系统只有1个点火线圈，电子控制单元(ECU)根据曲轴位置传感器输入信号确定发动机上止点的曲轴转角，作为基准信号确定点火时间，向点火器发出点火指令(IGT信号);点火器则根据ECU的指令控制点火线圈内初级电路通电或断电，在次级线圈产生高压电，经分电器输送给需要点火缸的火花塞，以实现点火。丰田轿车4A-FE发动机有分电器点火系统如图1-88所示。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页2.关于点火系统工作原理点火开关接通IG2，向点火器、点火线圈和ECU通电。发动机每次点火，点火器向ECU反馈1个点火确认信号“IGF"，作为自诊断系统监控信号。若ECU连续4次在发动机点火时未收到“IGF”信号，即判定点火系统出现故障，停止燃油喷射。发动机工作时，ECU根据传感器输入的信号，确定发动机点火时刻，向点火器发出触发点火信号“IGT"，切断初级电路，使次级绕组感应出高压电经分电器送到各缸火花塞。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页四、无分电器的电控点火系统简介1.关于无分电器电控点火系统的组成无分电器电控点火系统采用多个点火线圈，点火线圈的高压电按照一定的点火顺序，由高压导线直接送到火花塞，如图1-89所示。无分电器电控点火系统的点火线圈的数量比有分电器电控点火系统的多。点火线圈总成包括一组点火线圈，每个线圈中次级绕组控制一个或者两个火花塞点火。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页2.关于双缸同时点火的控制双缸同时点火是指点火线圈每产生一次高压电，有两个气缸的火花塞同时跳火，即双缸同时点火。双缸同时点火系统中，线圈的次级绕组与两个气缸的火花塞相连(图1-90)。这两个气缸的活塞一起上升和下降，当一个气缸在压缩冲程终了时，另一个气缸在排气冲程，如四缸发动机的1,4缸或2,3缸;六缸发动机的1,6缸，2,5缸或3,4缸。3.关于单独点火的控制单独点火方式的点火系统中，每一个气缸都配有一个点火线圈。点火线圈通常直接安装在火花塞上方，省去了高压导线，这样点火系统高压部件都可安装在发动机气缸盖上的金属屏蔽罩内，点火系统对无线电的干扰可大幅度降低。图1-91所示为福特福克斯单独点火系统的点火线圈。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页五、发动机点火控制简介在发动机控制中，点火控制包括点火提前角控制、通电时间控制和爆燃控制。1.关于点火提前角控制点火提前角表示从发出电火花开始到活塞到达上止点为止的一段时间内曲轴转过的角度。点火提前角的大小对发动机油耗、功率、排放污染、爆燃、行驶特性等有较大影响。电控点火系统将发动机在各种工况下的最佳点火提前角数据，预先储存在发动机电子控制单元(ECU)的存储器中。由于影响点火提前角大小的主要因素是发动机的转速和负荷，在发动机运行时，ECU根据传感器输入的转速与负荷(进气量)信号，在存储器存储的点火提前角图谱中(图1-92)取出适应于该工况下的点火提前角数据。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页同时，ECU根据发动机温度、进气温度、节气门开度及爆燃传感器的信号等，对所选的点火提前角数据进行修正，使发动机获得一个该工况下的最佳点火时刻。2.关于通电时间的控制点火线圈产生的次级高压电的电压和初级绕组断电时的初级电流成正比，初级电流的大小和初级绕组通电时间有关。在发动机运行时，发动机控制单元根据传感器输入的蓄电池电压、发动机转速信号，在存储器存储的点火闭合角图谱中取出适应于该工况下的点火闭合角数据。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页3.关于发动机爆燃控制(1)爆燃我们知道汽油发动机是利用火花塞跳火将混合气点燃，使火焰在混合气内不断传播、进行燃烧的。在火焰传播途中，如果压力异常升高时，一些部位的混合气不等火焰传到就着火燃烧，造成瞬时爆发燃烧，这种现象称为爆燃。点火提前角越大，燃烧的最大压力就越大，就越易产生爆燃。在发动机结构参数已确定的情况下，采用推迟点火提前角是消除爆燃的简单有效的措施之一。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介下一页(2)爆燃控制爆燃控制由爆燃传感器检测爆燃强度。一般来讲，爆燃传感器安装在气缸体上，把爆燃传到气缸体上的机械振动转换成电信号输入发动机控制单元，控制单元根据爆燃信号控制减少点火提前角，使点火时刻保持在爆燃边界曲线的附近，来提高发动机的功率、降低燃料的消耗。爆燃调节过程如图1-93所示。上一页返回项目六电控发动机的点火系统简介一、汽油发动机简介众所周知，汽油是多种碳氢化合物的混合物，汽油经过燃烧后，主要的排放气体有6种，包括氧气、水蒸气、二氧化碳、碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物等，其产生原因见表1-1。其中对环境造成污染的气体主要包括碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOx)。返回项目七电控发动机的排放系统简介下一页二、空燃比和点火时间对排放的影响1.空燃比对排放的影响图1-94所示为排放中有害气体的质量分数与空燃比的关系。(1)空燃比对ω(CO)的影响从图1-94中看出，当空燃比低于理论空燃比14.7时，排放中CO的质量分数便急剧上升;反之，空燃比从16附近起，则趋于稳定，并且数值根低。说明要减小CO的排放，就必须采用稀混合气。上一页返回项目七电控发动机的排放系统简介下一页(2)空燃比对ω(HC)的影响空燃比为17时，随着空燃比的增大，排放中HC的质量分数下降;但继续增大时，由于混合气过于稀薄，易于发生火焰不完全传播，甚至断火，使排放中HC的质量分数迅速增加。(3)空燃比对ω(NO)的影响当混合气很浓时，由于燃烧高峰温度和可利用的氧气的质量分数都很低，使NOx的生成量也较低。用空燃比为15.5~16的稍稀混合气时，排放中NQx的质量分数最高。对于空燃比稀于16的混合气，虽然氧气质量分数的增加可以促进NOx的生成，但这种增加却被稀混合气中燃烧温度和形成速度的降低所抵消。因此，对于很浓或很稀的混合气，NOx的排放质量分数均不高。上一页返回项目七电控发动机的排放系统简介下一页2.点火时间对排放的影响点火时间对发动机排放的影响如下:(1)推迟点火点火推迟，混合气在燃烧室内的燃烧时间将缩短，由于后燃，将使排气温度上升，促进了HC和CO的氧化，排出的HC减少;但推迟点