主講：韓紹輝

汽車電控發動機構造與維修

內容提要12了解電控汽油發動機的發展過程掌握電控發動機系統的基本組成與基本工作原理單元一電控發動機概述模塊一電控發動機基礎課程重點

12電控發動機系統的基本組成電控發動機的基本工作原理電控發動機的發展、優點一、電控汽油噴射系統的發展起因：1、1943年，美國加利福尼亞州的洛杉磯發生的“光化學煙霧”事件，被認為是汽車廢氣排放污染問題的首次出現。1960年，加州頒布了第一部汽車廢氣排放法規。以限制汽車排氣中CO、HC和NOX等有害物質的排放量，并且排放標準日趨嚴格。2、1973年，由于戰爭等原因，中東地區的石油危機造成世界范圍內的石油短缺。因石油危機造成的能源危機，世界各國不得不制定燃油經濟法規，對汽車的燃油經濟性提出嚴格的要求。

為了同時解決汽車發動機的排氣凈化和經濟性兩大難題，滿足趨于苛刻的法規，傳統的機械式化油器和點火方式已經難以勝任。隨著電子技術的發展，汽車發動機的控制系統也采用了電子計算機技術，配合汽車工程師已研究多年的燃油噴射技術，汽車發動機的電控汽油噴射系統得到飛速的發展，加裝電控汽油噴射系統的車輛越來越多，逐漸取代了傳統的化油器。電控發動機的發展、優點

1912年，博世（BOSCH）公司開始研究汽油噴射系統。1937年，博世公司機械方式控制汽油噴射系統在航空發動機上應用。1952年，博世公司將汽油噴射系統裝備在奔馳300SL型轎車上，但仍然采用機械控制技術。1953年，美國本迪克斯（Bendix）公司研究電控汽油噴射系統，于1957年開發出稱為Electrojator的電控汽油噴射系統。這種系統采用了晶體管電路，體積龐大，并不實用，沒有得到推廣，但這套系統被稱為現代燃油噴射系統的“雛形”。1962年，博世公司從本迪克斯公司購買了電控汽油噴射系統的專利，并改進后于1967年推出D型電控汽油噴射系統（D-JetronicSystem）。這是第一套實用型的電控汽油噴射系統，最先裝備在大眾汽車公司的VW-1600型轎車上。采用機械真空膜片式進氣壓力傳感器。1973年，博世公司推出了L型電控汽油噴射系統（L-JetronicSystem）。采用計量更精確的葉片式空氣流量計。同年，博世公司推出另一種控制方式完全不同的汽油噴射系統——K型汽油噴射系統。這是一種機械控制的連續噴射系統。1976年，博世公司推出了采用氧傳感器閉環控制的K型汽油噴射系統。電控發動機的發展、優點

二十世紀七十年代，單片微處理器被應用到汽車上產生了一種新的控制系統的類型——微處理器（電腦）集中控制，博世公司命名為Motronic系統，即數字式發動機控制（集中控制）系統；豐田公司命名為TCCS，日產公司命名為ECCS。集中控制系統的特征是：從模擬電路發展到數字電路；控制的對象已不再局限于汽油噴射的控制，還包括自動變速器的控制、制動防抱死的控制等等。電控汽油噴射系統中進氣量的檢測方式也得到很大的改進：1981年，日立公司和博世公司研制成功熱線式空氣流量計，稱之為博世LH系統。它的最大特點是反應快、阻力小，還能適應各種海拔高度的大氣壓力而不需進行修正。1980年，三菱公司首先推出了卡門（KARMAN）渦流式空氣流量計，利用氣流流過渦流發生體后產生的卡門渦流的數量來推算進氣流量。1984年豐田公司推出了光學卡門渦流空氣流量計。兩者的不同之處是：三菱公司的用超聲波方式檢測渦流，而豐田公司的產品用光學方式檢測渦流。博世公司對K型噴射系統作了進一步改進，于1982年開發出電子控制的機械式連續噴射系統（波許KE系統），在燃油分配器上增設的電液調節器（電子差壓閥），能根據各種不同工況控制燃油量。除了上述的多點汽油噴射系統（MPI），1980年出現的單點汽油噴射系統（SPI），或稱節氣門體噴射系統（TBI），博世公司將其命名為Mono-Jetronic。單點噴射系統價格低，大部分應用在小型車輛上。二、電控汽油發動機的優點

汽油噴射與化油器相比具有許多優點，其主要優點是：1、空燃比控制精度高，降低油耗和排放污染物通過電子控制系統精確控制各噴油器的噴油量，滿足各種工況下的最佳空燃比，保證良好的工作性能，可提高發動機功率，降低油耗和排放污染物。2、混合氣分配均勻性好多點燃油噴射系統，每一個氣缸都配置一個噴油器。燃油噴在進氣門前或直接噴入氣缸，進氣歧管的氣流中不含燃油，進氣歧管壁上不會出現油膜，每一個氣缸都可以得到相等的燃油量，使吸入各氣缸的可燃混合氣完全一致。3、加、減速性能好電控燃油噴射發動機的燃油噴射在進氣門口或直接噴入氣缸，發動機控制單元響應迅速，能及時增減燃油，從而保證汽車具有良好的加速及減速性能。4、具有良好的起動性能在發動機起動時，發動機控制單元通過檢測發動機溫度、起動轉速、起動時間和次數等因素，精確地計算起動供油量，使發動機起動容易，且暖機性能好。電控發動機的發展、優點

電控發動機系統的組成與工作原理

一、電控發動機系統的基本組成

電控發動機統由以下子系統組成：燃油供給系統、空氣供給系統、點火控制系統、排放控制系統、輔助控制系統和隨車自診斷系統。電控發動機最明顯的電控燃油噴射系統由空氣供給系統、燃油供給系統、和電子控制系統組成。1、燃油供給系統功用是供給噴油器一定壓力的燃油，噴油器則根據ECU指令噴油。由電動燃油泵、汽油濾清器、壓力調節器、油管、噴油器組成。有些早期的發動機還裝有冷起動噴油器，以改善發動機的低溫起動性能。2、空氣供給系統功用是為發動機提供清潔的空氣并控制發動機正常工作時的進氣量。由空氣濾清器、空氣流量計（或進氣壓力傳感器、節氣門體（怠速、加速控制）組成。電控發動機系統的組成與工作原理圖

發動機電子控制系統框圖電控發動機系統的組成與工作原理3、電子控制系統由傳感器、電子控制單元ECU和執行器三部分組成。

傳感器的功能是將發動機運行時的各種狀態信息，由非電量信號轉變為電信號輸入電子控制單元。它包括各種傳感器及一些開關信號。

電子控制單元常用縮寫ECU（ElectronicControlUnit）表示。有的制造廠商用縮寫ECM（控制模塊）、PCM（動力控制模塊，同時控制發動機和自動變速器）等表示，它的作用是接收來自各種傳感器的信息，經過快速地處理、運算、分析和判斷后，適時地輸出控制指令控制執行器動作，從而控制發動機運行。

執行器的功能是執行ECU發出的指令，完成各項控制任務。常見的執行器有噴油器、電動燃油泵、點火控制器、各種繼電器、各種電磁閥等，所有執行器的內部基本結構都是線圈。

二、電控發動機的基本工作原理電控發動機系統的組成與工作原理圖1-1-2電控發動機的基本工作原理單元二電控發動機分類一、按燃料分類

1、汽油噴射

2、柴油噴射二、按對空氣流量的測量方式1、D型電控燃油噴射系統它是是通過檢測進氣歧管的壓力(真空度)和發動機的轉速,推算發動機吸入的空氣量,并計算燃油流量的速度密度控制方式。“D”是德文“壓力”一詞的第一個字母。D型EFI是最早的、典型的多點壓力感應式噴射系統。美國通用、福特、克萊斯勒,日本的豐田、本田鈴木和大發等公司都有類似產品。由于空氣在進氣管內的壓力波動，該方法的測量精度稍差。2、L型電控燃油噴射系統

這種方式是用空氣流量計直接測量發動機吸入的空氣量。“L”是德文“空氣”一詞的第一個字母。其測量的準確程度高于D型，故可更精確地控制空燃比。L型EFI系統常用的空氣流量計有葉片式、熱式和卡門渦旋式三種類型1、間歇噴射對每一個氣缸的噴射都有一限制的噴射持續期，噴射是在進氣過程中的某段時間內進行的，噴射持續時間相應就是所控制的噴油量。對于所有的缸內直接噴射系統和多數進氣道噴射系統都采用了間歇噴射的方式。間歇噴射由可細分為同時噴射、順序噴射和分組噴射。三、按噴射方式分類(a)同時噴射(b)順序噴射(c)分組噴射2、連續噴射燃料噴射的時間占有全工作循環的時間，連續噴射都是噴在進氣道內，而且大部分的燃料是在進氣門關閉后噴射的，因此大部分燃料是在進氣道內蒸發的。四、按噴射位置分類1、缸外噴射它是指在進氣歧管內噴射或進氣門前噴射。在該方式中，噴油器被安裝于進氣歧管內或進氣門附近，故汽油在進氣過程中被噴射后與空氣混合形成可燃混合氣再進入氣缸內。采用低壓噴射。缸外噴射又可以分為單點噴射和多點噴射。（1）、單點噴射（2）、多點噴射五、按控制方式不同分類1、機械式燃油噴射系統2、機電混合式燃油噴射系統3、電子控制式燃油噴射系統六、按有無反饋信號分類1、開環控制系統開環控制系統按預先設定在電腦中的控制規律工作，只受發動機運行工況參數變化的控制，簡單易行。但其精度直接依賴于所設定的基準數據和噴油器調整標定的精度。噴油器及發動機的產品性能存在差異，或由于磨損等引起性能參數變化時，就不能使混合氣準確地保持在預定的濃度（空燃比）上。因此，開環控制系統對發動機及控制系統各組成部分的精度要求高，抗干擾能力差，當使用工況超出預定范圍時，不能實現最佳控制。如下圖所示。2.閉環控制系統閉環控制系統可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩定性好，抗干擾能力強。但是，為了使排氣凈化達到最佳效果，只能運行在理論空燃比14.7附近。對起動、暖機、加速、怠速、滿負荷等特殊工況，仍需采用開環控制，使噴油器按預先設定的加濃混合氣配比工作，以滿足發動機特殊工況的工作要求。所以，目前普遍采用開環和閉環相結合的控制方案。如下圖所示。單元三電控發動機發展趨勢1、柴油機電控技術2、進排氣孔氏技術3、新燃料發動機4、混合動力裝置5、汽油機負荷控制技術6、水泵及節溫器電控技術7