学习情境一发动机电控系统总体认识

学习情境一发动机电控系统总体认识一、任务分析二、相关知识三、任务实施四、知识与能力拓展一、任务分析·学习和研究汽车发动机电控系统的作用、工作原理、结构和检修方法，对于从事汽车方面的工作具有十分重要的意义。·虽然汽车发动机电控系统的结构、性能随着其他技术的发展和人们要求的改变是不断变化的，但是，只要真正掌握汽车发动机电控系统的作用、基本工作原理，及时了解各种新技术在汽车发动机电控系统中的应用动态，就一定能适应汽车发展的要求，真正维护好汽车发动机电控系统。二、相关知识（一）发动机电控技术发展概述·汽油发动机电控技术的发展一般可分为如下3个阶段。1．第一阶段（1952—1957年）·1934年，德国就成功研制出第一架汽油喷射发动机的军用飞机，该发动机采用了向进气管连续喷射汽油的混合气配制方法。·第二次世界大战后期，美国开始采用机械式柱塞喷射泵向发动机汽缸内直接喷射汽油。·第二次世界大战后，汽油喷射技术逐渐应用到汽车发动机上。·1952年，德国生产的Daimler-Benz300L型赛车装用了德国博世（Bosch）公司生产的第一台机械控制式汽油喷射装置，它采用气动式混合调节器控制空燃比，向汽缸内直接喷射汽油。·这一阶段的主要特征是飞机发动机的燃油喷射技术成功地移植到汽车发动机上，车用汽油喷射装置大多采用机械式柱塞喷射泵，控制功能是借助于机械装置实现的，结构复杂，价格昂贵，因此发展缓慢，技术上无重大突破，应用范围也仅限于赛车和国数不多的追求高速和大功率的豪华轿车上。2．第二阶段（1958—1979年）·1967年，由德国Bosch公司成功研制出K-Jetronic燃油喷射系统（K系统），它是一种机械式的燃油喷射系统，该系统简图如图1-1所示。·在K-Jetronic燃油喷射系统的研制基础上，德国Bosch公司开始着手研究开发电子控制汽油喷射技术，该系统简图如图1-2所示。·1967年，德国Bosch公司开发出用进气歧管真空度控制空燃比的D-Jetronic模拟电子控制燃油喷射系统（简称D型，该系统简图如图1-3所示）。·1973年经改进发展为采用翼板式空气流量计的直接测量进气空气体积流量来控制空燃比的L-Jetronic电子控制燃油喷射系统（简称L型，该系统简图如图1-4所示），后来又相继开发出采用热线式和热膜式空气流量计的更先进的LH-Jetronic电子控制燃油喷射系统（简称LH型，该系统简图如图1-5所示），进一步提高了控制精度，开创了燃油喷射电控新时代。·20世纪70年代后期，汽车发动机电子控制技术发展到发动机综合控制系统（也称发动机集中控制系统）。·1979年，德国Bosch公司开始生产集电子点火和电控汽油喷射系统于一体的数字式发动机综合控制系统。·这一阶段的主要特征是汽油发动机燃油喷射控制实现了从机械控制、模拟电路控制向数字电路控制的发展，以计算机为控制核心的发动机集中管理系统在汽油机中得到广泛应用，发动机集中管理的控制功能不断拓展，使汽油机的综合性能得到了全面的提高。3．第三阶段（1980年以后到现在）·1980年，美国通用公司研制发动机节气门体燃油喷射系统（简称TBI，又称单点燃油喷射系统）。·1983年，德国Bosch公司也推出了Mono-Jetronic单点燃油喷射系统（SPI）。·该系统简图如图1-6所示。·1995年，美国率先在轿车上全部采用了电控汽油喷射系统；欧洲生产的轿车采用汽油喷射系统的占90%以上。·20世纪90年代中后期，随着计算机网络技术的运用与发展，发动机电子控制系统已成为车载局域网络的重要组成部分。·1997年以后，欧洲、美国等部分厂家生产的汽油发动机开始采用汽油直喷技术进行分层稀薄燃烧，进一步降低了发动机油耗和排放。（二）发动机电控系统的优点

（1）充气效率高（2）加减速响应好（3）在任何工况下都能得到精确空燃比的混合气（4）起动性能好（5）自动修正空燃比（6）减速断油，减少排污（三）发动机电控系统的应用

（1）电控燃油喷射（EFI）（2）电控点火装置（ESA）（3）怠速控制系统（ISC）（4）排放控制系统（5）进气控制系统

（6）增压控制系统（7）巡航控制系统（8）警告提示（9）自诊断与报警系统（10）失效保护系统（11）应急备用系统（四）发动机电控系统零部件·发动机电控系统零部件主要有传感器、发动机电控单元和执行器三大部分，如图1-7所示。1．传感器

（1）空气流量传感器（MAFS，也称空气流量计）（2）进气歧管绝对压力传感器（MAPS）

（3）节气门位置传感器（TPS）

（4）曲轴位置传感器（CKPS，也称发动机转速传感器）图1-14曲轴位置传感器实物

（5）凸轮轴位置传感器（CMPS，也称判缸传感器）

（6）进气温度传感器（IATS）（7）冷却液温度传感器（CTS）（8）爆燃传感器（也称爆震传感器）（9）氧传感器（O2S）2．发动机电控单元3．执行器（1）喷油器（INJ）（2）点火器（ICM）

（3）怠速控制阀（ISCV，也称为怠速马达或步进电机）（4）电动燃油泵（FP）（5）活性炭罐电磁阀（ACCV）（五）发动机电控系统的类型

1．按喷射方式不同分类

（1）同时喷射（2）分组喷射（3）顺序喷射2．按喷射位置不同分类

（1）进气管喷射（MFI）（2）缸内直接喷射（FSI）4．按喷油器数量不同分类（1）单点喷射系统（2）多点喷射系统5．按有无反馈信号分类

（1）开环控制系统（无氧传感器）（2）闭环控制系统（有氧传感器）（六）发动机电控系统的组成与工作原理

·发动机电控系统一般都是由3个子系统组成，即：空气供给系统、燃油供给系统和控制系统，如图1-47所示。1．空气供给系统·空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量。·该系统的工作原理如图1-48所示。2．燃油供给系统·燃油供给系统的功用是给喷油器提供一定压力的燃油，喷油器则根据发动机电控单元的指令进行喷油。3．控制系统·发动机电控系统由传感器、电控单元和执行器三部分组成。·在发动机电控系统中，喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容，其控制原理如图1-50所示。三、任务实施·根据发动机电控系统的组成图（图1-51、图1-52），观察发动机电控系统零部件在车上的布置（图1-53所示为桑塔纳2000GLi轿车AFE发动机D型Motronic1.5.4电子控制多点汽油顺序喷射系统、图1-54所示为桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机L型Motronic3.8.2电子控制多点汽油顺序喷射系统）。四、知识与能力拓展

（一）汽油喷射控制·汽油喷射控制包括喷油正时控制、喷油量控制和断油控制。控制方式有同步控制和异步控制。·同步控制是指控制程序与发动机各缸工作循环相一致，具有规律性；异步控制是指控制程序与发动机各缸工作规律不一致，无固定位置和时间。1．喷油正时控制·喷油正时控制就是指ECU控制喷油器什么时候开始喷油。·单点喷射系统的喷油器工作由ECU根据发动机工况要求，控制喷油器连续喷油。·多点喷射系统的喷油器分为顺序喷射、分组喷射、同时喷射三种。2．喷油量控制·喷油量控制是保证发动机在各种运行工况下，都能获得最佳的混合气浓度，以提高发动机的经济性和降低排放污染。·在汽油机电控燃油喷射系统中，喷油量控制是通过控制喷油器喷油时间来实现的，控制模式分为发动机起动时的喷油量控制和发动机起动后的喷油量控制两种。（1）发动机起动时的喷油量控制

（2）发动机起动后的喷油量控制·发动机起动后，喷油器总喷油量由基本喷油量、修正量和额外增量组成，如图1-57所示。3．断油控制

（1）减速断油控制（2）限速断油控制（3）清溢流断油控制（4）升挡断油控制（二）发动机缸内直喷技术

1．发动机缸内直喷技术优点①可在缸内产生浓度渐变的分层混合气（从火花塞往外逐渐变稀），因此可以用超稀的混合气（极速时可达40∶1），工作油耗、排放也远远低于普通汽油发动机。②这种喷射方式使混合气体积和温度降低，爆燃的倾向减小，发动机的压缩比大大高于进气道喷射式发动机的压缩比。③这种系统是将燃油直接喷到汽缸内，燃油和空气混合得更充分，而且无须预热进气歧管来帮助燃油雾化，还可以冷却进气来提高进气量，增大功率，节气门响应更快。④将燃油喷射在汽缸内，避免了进气管的形状和表面质量对混合气的影响。2．汽油直接喷射系统的组成·汽油直接喷射燃油供给系统的组成如图1-58所示，燃油供给系统可分为低压燃油系统和高压燃油系统两部分。3．稀薄燃烧技术（分层燃烧技术）

（1）提高压缩比（2）提高点火能量（3）分层燃烧技术·有的汽油直接喷射发动机采用直立进气道与曲面顶的活塞配合，形成必要的缸内涡流运动。·如图1-63所示，有的发动机活塞顶部采用