模塊一電動發動機系統綜述項目一汽油發動機電控系統入門項目二電子控制系統的操作方法項目三電控發動機的傳感器系統簡介項目四電控發動機的進氣系統簡介項目五電控發動機的燃油供給系統簡介項目六電控發動機的點火系統簡介項目七電控發動機的排放系統簡介項目八控制系統的工作模式和自診斷簡介項目九柴油發動機電控系統簡介模塊一電動發動機系統綜述模塊概述隨著汽車新技術的不斷發展，各汽車公司不斷推出新款車型，這些車型裝備了電控發動機，還使用了一些提高發動機性能、促進環保的新技術，這使得汽車維修工作的技術難度不斷提高。為了對電控發動機進行維修，必須先認識電控發動機的組成和工作過程。教學目標1.了解電控汽油發動機的組成、作用和工作過程。2.掌握電控汽油發動機的傳感器系統、進氣系統、燃油噴射系統、點火系統、排放控制系統、控制單元及自診斷系統。3.了解柴油發動機電控系能。下一頁返回項目一汽油發動機電控系統入門一、汽油發動機電控系統的功能簡介典型的汽油發動機電控系統如圖1-1所示。汽油發動機電控系統的主要功能如下:1.電控點火在發動機各種運行工況下，電控點火系統選擇最理想的點火提前角點燃混合氣，從而改善發動機的燃燒過程，使發動機輸出最大的功率和轉矩，而將油耗和排放降到最低限度。2.電控汽油噴射對于電控汽油噴射系統而言，主要是根據各傳感器輸送來的信號，控制噴油器的噴油量，使發動機在各種工況下的空燃下一頁返回上一頁項目一汽油發動機電控系統入門比達到最佳值，從而實現提高功率、降低油耗、減少排氣污染、改善驅動性等功能。3.發動機輔助控制發動機輔助控制包括怠速控制、冷卻風扇控制、發動機排量控制、氣門正時控制、發動機增壓控制、系統自診斷等。這些功能已在不同類型的汽車上被采用。4.發動機排放控制環保是發動機電子控制的一個重要發展方向。發動機排放控制系統主要包括二次空氣噴射系統、燃油蒸發排放(EVAP)控制、三元催化轉化器、廢氣再循環(EGR)和曲軸箱強制通風(PCV)等。它可以將排氣中的有害成分降到最低。上一頁返回下一頁項目一汽油發動機電控系統入門二、汽油發動機電控系統的特點與化油器式汽油機相比，電子控制技術在汽油機上的應用全面提高了汽油機的綜合性能。電控汽油噴射在以下幾個方面有明顯的改善和提高。電控汽油機采用壓力噴射方式，汽油的霧化質量好。噴油器可以安裝在進氣門附近，可以使進氣管的設計更合理，改善了各缸混合氣的均勻性。通過精確控制空燃比和采用排放凈化措施使有害物的排放量顯著減少。電控系統根據傳感器的輸入信號隨時判斷發動機運行工況的下一頁返回上一頁項目一汽油發動機電控系統入門變化，并調整噴油量，改善了汽油機過渡工況的響應特性。進氣管中不需要設置喉管，通常不采用進氣預熱，減少了進氣阻力，提高了進氣密度、發動機的動力性和經濟性。電控系統根據起動時發動機冷卻液的溫度，提供與起動條件相適應的噴油量，提高了汽油機高、低溫起動性能和暖機性能。在各種環境條件下可以準確地計算進氣量，改善了汽油機對地理及氣候環境的適應性。三、汽油發動機電控系統的組成部分對于汽油發動機電控系統而言，通常包括傳感器系統、進氣上一頁下一頁返回項目一汽油發動機電控系統入門系統、汽油供給系統、點火系統、排放控制系統、發動機電子控制單元及診斷系統等幾部分組成。例如，捷達轎車發動機采用德國博世公司的Motronic電控系統，如圖1-2所示。1.關于傳感器系統傳感器系統又稱信號采集系統，它向控制單元反映發動機的工作狀態以及駕駛員對動力及輔助功能的要求。電控發動機上常見的傳感器有:進氣壓力傳感器(MAP)—測量進氣管內氣體的絕對壓力。空氣流量計(MAF)—測量發動機的進氣量。節氣門位置傳感器(TPS)—檢測節氣門的開度及開度變化。上一頁返回下一頁項目一汽油發動機電控系統入門曲軸位置傳感器(CKP)—提供發動機轉速信號和曲軸轉角信號。凸輪軸位置傳感器(CMP)—提供凸輪軸轉角基準位置信號。進氣溫度傳感器(IAT)—檢測進氣溫度信號。車速傳感器(VSS)—檢測汽車的行駛速度。冷卻液溫度傳感器(ELT)—提供發動機冷卻液溫度信號。氧傳感器(O2S)—檢測排氣中的氧含量。爆燃傳感器(KNK)—檢測汽油機是否爆燃及爆燃強度。2.關于汽油供給系統汽油供給系統由汽油泵、汽油濾清器、汽油壓力脈動減振器、下一頁返回上一頁項目一汽油發動機電控系統入門噴油器、汽油壓力調節器及油軌等組成，如圖1-3所示。電動燃油泵將汽油自油箱內吸出，經濾清器過濾后，由壓力調節器調壓，通過油管輸送給噴油器。噴油器根據發動機控制單元指令向進氣管噴油。3.關于電控點火系統一般來講，點火系統產生高壓電，按點火順序使火花塞跳火，點燃混合氣。電控點火系統可以控制發動機各工況的點火提前角，使發動機在動力性、經濟性、加速性和排放等方面性能優化。電控點火系統主要部件包括點火線圈、高壓導線、火花塞、分電器、點火控制器等。桑塔納2000GLi型轎車采用的是帶分電器的電子控制點火系統。它與汽油噴射上一頁下一頁返回項目一汽油發動機電控系統入門系統一起由同一個ECU來控制，其結構如圖1-4所示。4.關于進氣系統進氣系統為發動機可燃混合氣的形成提供必需的空氣。空氣經空氣濾清器、空氣流量計、節氣門、進氣總管、進氣支管進入各缸。5.關于發動機電子控制單元及診斷通信系統發動機電子控制單元即發動機電腦、發動機計算機，是發動機控制系統的核心。有些汽車的發動機電子控制單元安裝在發動機艙內。

為了防止從路面飛濺上的雨水、大氣中彌漫的煙霧、車輛不斷的振動和急劇的溫度變化對車輛的影響，當控制單元裝上一頁下一頁返回項目一汽油發動機電控系統入門入發動機艙時，需要在電路板上涂一層密封膠，以確保絕緣和固定。許多汽車的發動機電子控制單元安裝在駕駛室內，對發動機電子控制單元電路板的密封要求較低。如豐田汽車的發動機電子控制單元通常安裝在儀表板右側下方、離雜物箱很近的地方;在本田汽車上，發動機電子控制單元通常安裝在乘客一側的地板下面。6.關于排放控制系統排放控制系統用于減少廢氣中有害氣體(CO,HC和NOx)排入大氣。排放控制系統常見的有曲軸箱強制通風(PCV)系統、蒸發排放(EVAP)系統、三元催化轉化(TWC)系統以及廢氣再循環(EGR)系統等。曲軸箱強制通風系統用于防止曲軸上一頁下一頁返回項目一汽油發動機電控系統入門箱內的竄氣進入大氣中，使漏入曲軸箱內的竄缸混合氣經專門通道，流回進氣支管進行燃燒。蒸發排放系統用于收集油箱和燃油系統中逸出的燃油蒸氣并將之導入進氣支管，引入燃燒室，從而防止燃油蒸氣對大氣的污染。三元催化轉化系統可通過三元催化轉化器將發動機排氣中的有害物質轉換成無害物質。三元催化轉化器裝在排氣管中。廢氣再循環系統將一部分廢氣引入進氣管，以降低燃燒室的最高燃燒溫度，減少NOx的生成。上一頁返回項目二電子控制系統的操作方法一、電子控制系統的組成部分電子控制系統由傳感器、電子控制單元和執行器三大部分組成，其工作關系如圖1-5所示。1.關于傳感器一般來講，傳感器是感知發動機信息的部件，可把非電量信號轉換成電量信號。具體來說，其功用是向控制單元提供汽車運行狀況和發動機工況。2.關于執行器執行器執行ECU的指令，從而完成控制功能。發動機電控系統主要的執行器有電動燃油泵、噴油器、怠速控制閥、點火器等。下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法3.關于電子控制單元電子控制單元(ECU)接收來自傳感器的信息，經信息處理后發出相應的控制指令給執行器。發動機控制單元根據空氣流量計或進氣壓力傳感器和發動機轉速傳感器的信號確定發動機各缸進氣量，再根據空燃比要求確定基本供油量;然后根據傳感器的信號進行點火提前角、溫度、節氣門開度、空燃比等各種工作參數的修正，確定某一工況下的最佳噴油量。電子控制單元主要由輸入處理器、中央處理器、存儲器和輸出驅動器組成。上一頁下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法二、傳感器電信號的基本要素通常情況下，傳感器的電信號可以分為模擬電壓信號和數字電壓信號兩種。1.關于模擬電壓信號所謂模擬電壓信號，一般是指在一定范圍內連續變化的信號。大多數車用電控系統中的傳感器產生的都是模擬電壓信號。當用一個可變電阻器控制一個額定電壓為5V的燈泡時，如果可變電阻器輸出電壓低，流過燈泡的電流就小，燈光暗淡;如果可變電阻器的輸出電壓是5V，流過燈泡的電流比較大，則燈光明亮。可變電阻器電壓可以是0~5V的任意值，這就是模擬電壓信號(見圖1-6)。上一頁下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法2.關于數字電壓信號需要注意的是，數字電壓信號不是高電壓就是低電壓。把一個普通的通/斷開關與一個5V燈泡串聯在一起，則當開關斷開時加在燈泡兩端的電壓為OV，燈泡熄滅;當開關接通時，加在燈泡上的電壓為5V，燈泡發光。經開關送給燈泡的電壓不是0V就是5V,即電壓信號不是高電壓就是低電壓，這類電壓信號就稱為數字電壓信號。如果開關迅速接通或斷開，就有一個數字電壓信號從開關作用到燈泡上。上一頁下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法數字信號不是高值就是低值，低值數字信號可用數字0代表，高值數字信號用數字1代表，這種給數字信號賦予數值的方式稱為二進制編碼。在二進制編碼系統中只有兩個數字:0和1(見圖1-7)。在發動機電子控制單元中，信息以二進制碼的形式進行交換，狀態、數字和字符都用多位0和1的組合表示。上一頁下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法三、輸入信號的處理方法一般來講，輸入信號通過電子控制單元的輸入處理電路進行處理(主要為放大和模數轉換)，如圖1-8所示。1.將輸入信號放大將輸入信號放大的目的是使輸入信號增加到發動機控制單元可用的程度。這個放大作用是由發動機電子控制單元中輸入處理芯片中的放大器來完成的。某些傳感器(如氧傳感器)產生一個小于1V的低電壓信號時，只能產生很小的電流，這樣的信號送入中央處理器前必須放大。上一頁下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法2.模/數轉換(A/D)傳感器一般產生模擬信號，而中央處理器處理的是數字信號，所以必須把模擬信號變為數字信號。這項工作由發動機電子控制單元輸入處理芯片中的模/數轉換器來完成。模/數轉換器以固定的時間間隔不斷對模擬輸入信號進行掃描，并向這些電壓賦值，然后把此數值編譯成二進制碼。上一頁下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法四、中央處理器和存儲器的基本要求1.關于中央處理器一般來講，中央處理器是發動機控制單元中的計算和決策芯片。在中央處理器中有成千上萬個微型晶體管和二極管，這些元件被蝕刻在一個很小的集成電路芯片上。集成電路芯片裝在一個長方形的扁平護殼內。上一頁返回下一頁項目二電子控制系統的操作方法在中央處理器護殼的兩邊排布著金屬引腳，這些金屬引腳把中央處理器連接到發動機控制單元的電路板上，如圖1-9所示。中央處理器通過程序進行決策。程序是中央處理器執行的一組指令。例如，程序告訴中央處理器何時收集傳感器的信息，然后怎樣處理這些信息，最后程序引導中央處理器去觸發諸如繼電器和電磁線圈之類的執行器。下一頁返回上一頁項目二電子控制系統的操作方法2.關于存儲器存儲器中一般含有程序和中央處理器進行運算所需的汽車數據。存儲器芯片的外形與中央處理器芯片的外形相似。中央處理器可以從存儲器中讀取信息，也可以把新的信息寫入存儲器。圖1-10所示為燃油油量信號的存儲和讀取。在空燃比的控制中，各個傳感器隨時向發動機控制單元報告發動機和汽車的工況，中央處理器從存儲器中讀取空燃比的標定信息，并與各傳感器的輸入信號比較，進行必要的修正，然后控制燃油噴油器向發動機提供精確的燃油量。上一頁下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法五、控制單元對信息的處理方法1.關于傳感器和信號輸入處理通常，發動機上安裝了多種傳感器，用它們把信號輸入到發動機電子控制單元，反映發動機的工作狀態。下面以進氣溫度傳感器的信號輸入處理為例介紹發動機電子控制單元處理信息方法。進氣溫度傳感器向發動機電子控制單元輸送模擬電壓信號，A/D轉換器再把這個信號轉換成數字信號。中央處理器收到數字信號后訪問存儲器中的信息，從查詢表中查出此空氣溫度對應的空氣密度，把空氣密度信息傳給中上一頁下一頁返回項目二電子控制系統的操作方法中央處理器;中央處理器控制輸出驅動器和燃油噴油器，提供發動機所需要的準確的燃油量(圖1-11)2.關于信號輸出驅動器和執行器一般來講，中央處理器通過輸出驅動器控制執行器。發動機控制單元的輸出驅動器由很多晶體管組成，執行器通常是繼電器、電磁線圈或顯示器等。例如，每個燃油噴油器都有一個電磁線圈，蓄電池為每個執行器供電。當中央處理器輸出信號令輸出驅動器接通執行器時，輸出驅動器就給執行器送去一個“搭鐵”信號。此時，電流通過執行器和輸出驅動器搭鐵而構成回路，執行器使必要的器件工作(圖1-12)

上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介一、測量進氣量的傳感器簡介1.關于進氣壓力傳感器進氣壓力傳感器即支管絕對壓力傳感器，它測量進氣支管內絕對壓力的變化并將其轉化為電信號。進氣壓力傳感器有半導體應變式、電容式、差動變壓器式等。半導體應變式進氣壓力傳感器內部的半導體材料被施加一定載荷時，它的電阻會發生變化，這種現象稱為壓阻效應。半導體應變式進氣壓力傳感器根據進氣壓力的變化產生進氣壓力信號，其結構如圖1-13所示。下一頁返回2.關于空氣流量計日常工作中，常見的空氣流量計有葉片式空氣流量計、卡門旋渦式空氣流量計、熱線式空氣流量計和熱膜式空氣流量計。(1)葉片式空氣流量計一般來講，葉片式空氣流量計安裝在空氣濾清器和節氣門之間，由兩大部分組成:一是擔任檢測任務的葉片部分，二是擔任轉換任務的電位計，如圖1-14所示。當空氣流動時會產生壓力差，克服回位彈簧的拉力，將測量板(葉片)推開，此時使用電位計檢測葉片轉動的角度，即可測量空氣流量。上一頁下一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介(2)卡門漩渦式空氣流量計所謂卡門漩渦，通常是指在流體中放置一個圓柱狀或三角狀物體時，在這個物體的下游就會產生兩列旋轉方向相反并交替出現的漩渦。通過測量卡門漩渦發生的頻率，可以測量出空氣的流速和體積流量。利用卡門漩渦原理測量空氣流量的流量稱為卡門漩渦式空氣流量計。目前，常見的卡門漩渦式空氣流量計有光學式和超聲波式兩種。光學式卡門漩渦空氣流量計利用反光鏡檢測的方式，通過氣流壓力的交替變化檢測漩渦的發生頻率。它主要由管路、漩渦發生器、發光二極管(LED)、光敏晶體管等部分組成，其結構如圖1-15所示。上一頁下一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介超聲波式卡門漩渦空氣流量計利用超聲波的方式，通過氣流中速度的交替變化來檢測漩渦的發生頻率，其結構如圖1-16所示。(3)熱線式空氣流量計熱線式空氣流量計的要素包括:感知空氣流量的白金熱線、控制熱線電流的控制電路以及殼體、根據進氣溫度進行修正的溫度補償電阻(又稱為冷線)。當空氣流經熱線時會帶走部分熱量使熱線溫度下降，而空氣流量計中的電路設計使熱線和進入的空氣之間保持恒定的溫度差;進氣量越大，則需要向熱線提供的電流越大，空氣流量計電路的輸出電壓信號隨之發生改變。上一頁下一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介(4)熱膜式空氣流量計熱膜式空氣流量計與熱線式空氣流量計的工作原理類似，不同的是將發熱體由熱線式改為熱膜式，把金屬鉑做成的熱膜固定在薄的樹脂膜上構成，增加了發熱體的強度。熱膜式空氣流量計的結構如圖1-17所示。上一頁下一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介二、曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器簡介1.曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的功能曲軸位置傳感器(CKP傳感器)用來檢測發動機轉速和曲軸位置信號，是控制噴油和點火時刻的主要信號。凸輪軸位置傳感器(CMP傳感器)又稱為相位傳感器、同步信號傳感器。它的信號是氣缸判別定位信號，判別此時開始向上止點運行的活塞是處于壓縮行程還是排氣行程，是控制噴油和點火時刻的重要信號。凸輪軸位置傳感器通常安裝在分電器內或凸輪軸前端。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁2.關于磁脈沖式、霍爾效應式、光電效應式傳感器(1)磁脈沖式傳感器的工作原理一般來講，磁脈沖式傳感器由定時轉子、永久磁鐵、鍋合線圈等組成，其工作原理如圖1-18所示。當曲軸旋轉時，由于轉子正時齒相對線圈位置的變化，使線圈內的磁通發生變化，從而在線圈內產生感應電動勢輸出，曲軸轉速越快，電動勢就越大。返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介上一頁下一頁(2)霍爾效應式傳感器的工作原理磁場中有一個霍爾半導體元件，電流i從A到B通過元件時，在C-D方向上產生電位差，這就是所謂的霍爾電壓，如圖1-19(a)所示。霍爾電壓隨磁場強度的變化而變化，磁場越強，電壓越高。霍爾電壓值很小，通常只有幾個毫伏，但經集成電路放大后可以輸出較強的電壓信號。如圖1-19(b)所示，當觸發葉輪葉片進入永久磁鐵與霍爾集成電路之間的空氣隙時，永久磁鐵的磁場被葉片旁路，霍爾集成電路表面無磁場作用，它內部的霍爾元件不產生霍爾電動勢。當葉片離開空氣隙時，霍爾集成電路內部的霍爾元件產生霍爾電動勢并輸出。下一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介上一頁隨著葉片的轉動，霍爾集成電路輸出方波電壓信號，反映葉片的位置，信號的大小不隨轉速變化。(3)光電式傳感器的工作原理光電式傳感器的工作原理如圖1-20(a)所示。在光源的發光二極管和光敏二極管之間有帶有缺口的遮光盤。當轉盤上的缺口對準發光二極管時，光線可以通過，光敏二極管發出信號指示轉軸的某一位置或轉速。光電式傳感器輸出的信號是方波脈沖電壓信號，信號的大小不隨轉速的變化而變化。豐田汽車6缸發動機使用的安裝在分電器內的光電式曲軸轉角傳感器的結構如圖1-20(b),(c)所示。它由發光二極管和光敏二極管共同工作來測量帶縫隙轉盤的旋轉位置。上一頁下一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介3.關于豐田8A-FE發動機曲軸位置傳感器(1)基本結構豐田8A-FE發動機用來檢測曲軸轉角位置和發動機轉速的電磁式傳感器安裝在分電器內。它由復合轉子和鍋合線圈構成，如圖1-21所示。(2)工作原理具有一個凸角的轉子G與分電器軸一起轉動，轉子G的凸角在1,4缸壓縮上止點時，最靠近鍋合線圈G1,G2。通過檢測G1,,G2耦合線圈的電壓變化，就可以知道1,4缸的壓縮上止點位置，如圖1-21(a)所示。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁實際操作中，具有24個凸角的轉子N同樣與分電器軸一起轉動，轉子和耦合線圈N之間的磁隙不斷發生變化，分電器轉一轉，在禍合線圈N上就產生24個電壓脈沖信號。把這些電壓脈沖輸入ECU，通過測量脈沖的間隔就能檢測發動機轉速，如圖1-22(b)所示。曲軸位置傳感器利用信號G1,G2和信號N的組合，就可以檢測特定氣缸的曲軸轉角位置信號和轉速信號，從而確定點火和噴油的時刻。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁4.關于切諾基2.5L四缸發動機的基本要素(1)曲軸位置傳感器切諾基2.5L四缸發動機的曲軸位置傳感器工作示意圖如圖1-23所示。它為霍爾效應式傳感器，由霍爾元件、強磁鐵和集成電路等組成。以四缸發動機為例，在飛輪外沿上有8個齒槽，分成兩組，4個齒槽為一組。每一組中每個齒槽寬度為20°，兩個齒槽之間相隔18°。當飛輪齒槽通過傳感器的磁鐵時，傳感器輸出5V的高電位;當飛輪兩槽間的金屬通過磁鐵時，霍爾效應傳感器輸出0.3V的低電位。當飛輪上的每組齒槽通過傳感器時，傳感器便輸出4個脈沖信號，如圖1-24所示。四缸發動機每轉一轉輸出兩組脈沖信號。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁傳感器提供的每組信號輸入ECU后，可被ECU用來確定兩缸活塞上止點的位置。另外，控制單元可以通過各脈沖間通過的時間比較容易地計算出發動機的轉速。(2)同步信號傳感器切諾基2.5L四缸發動機的同步信號傳感器采用霍爾效應傳感器。它安裝在分電器內，其基本結構如圖1-25所示，主要由脈沖環和霍爾信號發生器組成。同步信號脈沖環隨分電器軸轉動，脈沖環占分電器轉角的1800。當脈沖環進入信號發生器時，同步信號傳感器輸出高電位(5V),表示此時向上止點運行的是1,4缸的活塞，其中1缸活塞處于壓縮行程;當脈沖環離開信號發生器時，同步信號傳感器輸出低電位(0V),表示此時向上止點運行的仍是1,4缸的活塞，但1缸活塞處于排氣行程(4缸活塞處于壓縮行程)，如圖1-26所示。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁三、節氣門位置傳感器簡介一般來講，節氣門位置傳感器安裝在節氣門體上，它將節氣門開度轉換成電壓信號輸出到控制單元，如圖1-27所示。常見的節氣門位置傳感器有開關式、線性和綜合式3種類型。1.關于開關式節氣門位置傳感器開關式節氣門位置傳感器是一種轉換開關，又稱為節氣門開關。它的結構如圖1-28所示，由與節氣門軸聯動的凸輪、動觸點、怠速觸點、滿負荷觸點等組成。動觸點接控制單元電源，當節氣門全關閉時，怠速觸點與動觸點接通，表示處于怠速狀態;當節氣門開度達50%以上時，滿負荷觸點與動觸點接通，表明處于大負荷狀態;而當節氣門開度在關閉至50%時，動觸點懸空，表明處于中小負荷狀態。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁控制單元根據怠速觸點和滿負荷觸點提供的信號判斷節氣門位置和發動機工作狀況，對發動機進行噴油控制。2.關于線性節氣門位置傳感器通常，線性節氣門位置傳感器采用線性電位計，由節氣門軸帶動電位計的滑動觸點，在不同的節氣門開度下，接入回路的電阻不同(圖1-29）。發動機電子控制單元(ECU給傳感器提供5v電壓，從而將電阻值的變化轉換成電壓信號。ECU根據節氣門開度和開啟速率判定發動機的運行工況。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁3.關于綜合式節氣門位置傳感器綜合式節氣門位置傳感器裝在節氣門上，由與節氣門軸聯動的電位計、怠速觸點及外殼等組成。它可以檢測怠速狀況，并可以連續檢測節氣門的開度。它的結構如圖1-30所示。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁四、冷卻液溫度傳感器簡介一般來講，冷卻液溫度傳感器(又稱水溫傳感器，ECT傳感器)能測定發動機冷卻液溫度的高低，向電子控制單元反映發動機的熱狀態信號，常用來修正噴油量、點火時刻等。冷卻液溫度傳感器一般安裝在發動機缸體、缸蓋的水套或節溫器殼內，并伸入水套中與冷卻液直接接觸，用來檢測冷卻液溫度。汽車上常用的是熱敏電阻式溫度傳感器。冷卻液溫度傳感器的熱敏電阻通常具有負溫度系數(NTC),即電阻隨溫度升高而降低，如圖1-31所示。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁五、進氣溫度傳感器簡介進氣溫度傳感器通常安裝在進氣管上，有些進氣溫度傳感器和空氣流量計或進氣壓力傳感器安裝在一起。進氣溫度傳感器的外形如圖1-32所示。六、氧傳感器簡介氧傳感器(02S）勻安裝在排氣管上，可檢測排氣中的含氧量。ECU根據氧傳感器信號判斷空燃比是否偏離理論值，以調節噴油量，控制空燃比在14.7:1的最佳值附近，完成噴油量的閉環控制。在大眾車系中，常將氧傳感器稱為入傳感器。氧傳感器的外形如圖1-33所示。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁一般來講，氧傳感器有二氧化欽和二氧化鋯兩種類型。二氧化鋯氧傳感器較為常用。1.關于二氧化鋯氧傳感器二氧化錯氧傳感器的基本元件是二氧化鋯(ZrO2)元件，亦稱鋯管，如圖1-34所示。鋯管內、外表面覆蓋著一層多孔性的鉑膜作為電極。為了防止排氣管內廢氣中的雜質腐蝕鉑膜，在錯管外表有陶瓷層。在傳感器接線端有一個金屬護套，其上開有一孔，使鋯管內表面與大氣相通。由于鋯管內、外表面的氧氣含量不同，從而形成氧離子由高濃度側向低濃度側的擴散，當擴散處于平衡狀態時，兩電極間便形成電動勢。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁2.關于二氧化鋯氧傳感器ECU將氧傳感器的輸出信號提升到大于0.5V時認定為混合氣過濃，小于0.5V時認定為混合氣過稀。ECU通過控制噴油量的大小使混合氣濃度在理論空燃比附近波動。通常ECU按10s變化8次的頻率使氧傳感器的輸出電壓在0.1~0.8V間變動。氧傳感器的輸出特性如圖1-35所示。氧傳感器的工作溫度在300°C以上，需要設置電加熱元件。一般在發動機起動后20~30s內，將二氧化鋯氧傳感器加熱到工作溫度。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁七、爆燃傳感器簡介爆燃傳感器(KNK傳感器)通常是用來檢測發動機有無爆燃發生，ECU根據其信號調整點火提前角，減少爆燃的產生。爆燃傳感器安裝在發動機缸體上，通過檢測發動機振動的方法來判斷有無爆燃，通常有1個或2個。爆燃傳感器有磁致伸縮式和壓電式兩種，常見的爆燃傳感器為壓電式爆燃傳感器。壓電式爆燃傳感器利用壓電晶體元件的壓電效應而工作。壓電元件感應發動機缸體的振動壓力，并將它轉換成電壓信號輸出。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁八、車速傳感器簡介車速傳感器(VSS傳感器)用來測量汽車的行駛速度。車速信號主要用于發動機怠速和汽車加減速期間的空燃比控制。車速傳感器在早期常使用舌簧開關型傳感器，現在多使用磁感應式、霍爾效應式傳感器。車速傳感器的外形如圖1-36所示。1.關于舌簧開關傳感器舌簧開關式轉速傳感器的構造如圖1-37所示。具體來講，舌簧開關是在一個充滿惰性氣體的玻璃管內裝有兩個細長的觸點構成的開關元件，其觸點由磁性材料制成。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介下一頁當其附近有磁場作用時，其觸點就會互相吸引而閉合或者互相排斥而斷開。舌簧開關式轉速傳感器一般安裝在儀表內，其永久磁鐵與里程表軟軸連接。當里程表軟軸轉動時，舌簧開關就會在轉子的永久磁鐵作用下周期性地開關動作。2.關于磁感應式車速傳感器磁感應式和霍爾效應式車速傳感器通常安裝在變速器的后端或分動箱的輸出端。如圖1-38所示，它通過輸出軸上一個小齒輪驅動。借助車速傳感器輸出脈沖數的多少，控制單元能夠確定汽車的行駛里程;借助脈沖數與通過脈沖時間的比值，控制單元能夠確定汽車的行駛速度。上一頁返回項目三電控發動機的傳感器系統簡介一、進氣系統簡介進氣系統的作用是測量和控制汽油燃燒時所需要的空氣量。空氣經空氣濾清器后用空氣流量計測量，通過節氣門體進入進氣總管，再分配到各進氣支管，如圖1-39所示。1.關于進氣管一般來講，進氣管包括進氣總管和進氣支管。單點噴射系統(SPI系統)發動機采用中央噴射的方法，進氣管形狀與化油器式發動機的進氣管形狀基本一致，如圖1-40(a)所示。返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁多點噴射系統(MPI系統)發動機為消除進氣脈動和使各缸配氣均勻，各缸分別設獨立的支管。支管與總管可制成整體式，如圖1-40(b)所示;也可分開制造，再以螺栓連接，如圖1-40(c)所示。2.關于節氣門體節氣門體(又稱節流閥)由節氣門、旁通氣道等組成，如圖1-41所示。節氣門用來控制發動機正常運行工況下的進氣量。節氣門位置傳感器裝在節氣門軸上，用以檢測節氣門開啟的角度。有的節氣門體上裝有節氣門緩沖器，防止加速踏板突然松開時節氣門立即回到怠速的位置，導致混合氣過濃造成的不充分燃燒。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁為防止寒冷季節流經節氣門體的空氣中水分在節氣門體上凍結，有些節氣門體上設有使發動機冷卻液流經的管路。在發動機怠速時，應供給少量空氣。由于ECU系統在發動機怠速時通常將節氣門全關，故節氣門體設有旁通氣道。有些車型的旁通氣道開口的大小可以通過調節怠速調整螺釘調整(圖1-42)。當螺釘順時針方向旋入時，旁通氣道開口減小，發動機怠速轉速降低;當逆時針旋轉調節螺釘時，旁通氣道開口加大，發動機怠速轉速升高。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁3.關于輔助空氣閥輔助空氣閥即冷車快怠速閥。在冷卻液溫度較低時，為加快發動機的暖機過程，常由輔助空氣閥來控制快怠速所需要的空氣，這時經空氣流量計計量后的空氣，繞過節氣門體直接進入進氣管。常見的輔助空氣閥有石蠟式怠速空氣閥和雙金屬片式怠速空氣閥兩種。(1)石蠟式怠速空氣閥石蠟式怠速空氣閥根據發動機的冷卻液溫度控制空氣旁通道的截面積。為了使進氣結構簡化，石蠟式怠速空氣閥大多采用與節氣門體加熱共用的冷卻水管路一體化結構，如圖1-43所示。發動機冷卻液溫度較低的時候，恒溫石蠟收縮，提動閥在彈簧的作用下打開。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁隨著溫度的升高，恒溫石蠟膨脹，推動連接桿使提動閥慢慢關閉，發動機怠速運轉轉速下降。當熱車后，提動閥將完全關閉其空氣通道，發動機恢復至正常怠速。(2)雙金屬片式怠速空氣閥雙金屬片式怠速空氣閥是發動機低溫起動時及起動后暖車過程中，使輔助空氣閥門打開以增加空氣量的一種快怠速機構。它由繞有電熱絲的雙金屬片和空氣旁通道閥門等組成，如圖1-44所示。發動機溫度低時，閥門打開，吸入氣缸的空氣量增多，進入快怠速狀態。閥門的初期開度取決于環境溫度。當環境溫度在-20℃以下時，閥門使旁通空氣閥全開;而環境溫度在60℃以上時，閥門使旁通空氣閥完全關閉。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁發動機起動后，怠速空氣閥電熱絲通電，雙金屬片受熱而慢慢將閥門關閉，發動機的轉速下降。暖車后，閥門將空氣旁通道完全關閉，發動機恢復正常怠速運轉。4.關于怠速控制閥(ISC閥)發動機怠速控制機構通常通過調節空氣通道面積以控制進氣流量，維持發動機怠速穩定運轉。在多點汽油噴射系統中，多采用控制旁通空氣通道的執行機構，即怠速控制閥。怠速控制閥的作用:一是穩定發動機的怠速轉速，從而降低汽車怠速轉速時的汽油消耗量;二是發動機在怠速運行時，若負荷增大(如接通空調、動力轉向開關和液力變矩器等)，則提高怠速轉速，以防止發動機熄火。常見的怠速控制閥有步進電動機式怠速控制閥和旋轉電磁閥式怠速控制閥。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁(1)步進電動機式怠速控制閥步進電機式怠速控制閥由步進電動機和怠速控制裝置組成，如圖1-45所示。怠速控制裝置的針閥做軸向移動，改變閥與閥座之間的間隙，調節流經節氣門旁通通路的空氣量。怠速控制閥有125個不同的開啟位置，可適應不同工況對怠速調整的需要。步進電動機由永久磁鐵的轉子和兩組繞組繞成的定子構成。定子的兩組繞組分別由ECU控制繞組的搭鐵回路)欲使步進電動機順轉時，依次改變繞組的電流方向，使搭鐵信號脈沖按1-2-3-4順序依次遲后90°角;反之，欲使步進電動機逆轉時，搭鐵信號脈沖按1-2-3-4順序依次提前90°角。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁(2)旋轉電磁閥式怠速控制閥通常旋轉電磁閥式怠速控制閥由永久磁鐵、電樞、旋轉滑閥、螺旋回位彈簧和電刷及引線等組成，如圖1-46所示。旋轉滑閥與電樞軸一起轉動，用以控制流過旁通道的空氣量。電磁閥的電樞位于永久磁鐵的磁場中，電樞鐵心上纏有兩組繞向相反的線圈1和2。當線圈1通電時，電樞帶動旋轉滑閥順時針偏轉，空氣旁通道截面關小;線圈2通電時，電樞帶動旋轉滑閥逆時針偏轉，空氣旁通道截面開大。根據ECU控制輸出的脈沖信號，兩個電樞線圈交替地通過電流，旋轉滑閥偏轉一定的角度(滑閥的偏轉角度限定在90°內)，實現穩定的怠速運行。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁5.關于節氣門直動式怠速控制裝置(1)紅旗CA4GE發動機節氣門紅旗CA4GE電控系統的節氣門閥體又稱為節氣門控制單元，如圖1-47所示。節氣門與加速踏板相連，松開加速踏板時節氣門開度最小，發動機進入怠速狀態。在節氣門體控制單元上裝著3個輸入傳感器和一個執行器:節氣門開度傳感器、怠速節氣門電位計、怠速開關和怠速直流電動機。節氣門開度傳感器檢測節氣門的開度;怠速節氣門電位計檢測怠速時電動機將節氣門開啟的位置;怠速開關可告訴控制單元駕駛員的右腳是否已離開加速踏板并進入怠速。執行器是怠速直流電動機，它可按控制單元的指令控制發動機的怠速轉速。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁(2)怠速控制工作原理在駕駛員踩加速踏板時怠速開關觸點被分離，此時控制單元只關注節氣門開度傳感器的信號;當駕駛員不踩加速踏板時，節氣門在回位彈簧的作用下關閉，同時怠速開關觸點閉合，發動機進入怠速工況，控制單元只需關注怠速節氣門開度傳感器的信號。控制單元根據這一信號和曲軸轉角相位傳感器的轉速信號來指揮怠速直流電動機動作，準確地控制發動機的怠速轉速。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁二、怠速控制的過程簡介1.關于怠速控制(ISC)系統怠速控制的主要作用是:自動維持發動機怠速穩定運轉。ECU根據從各傳感器的輸入信號所決定的目標轉速與發動機的實際轉速進行比較，控制執行機構，使怠速轉速保持在目標轉速附近。怠速控制是通過調節空氣通道面積以控制進氣流量的方法來實現的。怠速控制系統如圖1-48所示。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁2.關于怠速控制過程ECU控制怠速時，首先根據怠速開關信號、車速信號來判斷發動機處于怠速狀態，然后ECU根據發動機冷卻液溫度傳感器、空調開關、動力轉向開關、發動機的負荷情況，將預先存儲在存儲器中的目標轉速與實際怠速轉速進行比較，確定相應目標轉速的控制量來驅動怠速控制執行器。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁三、電子節氣門系統簡介機械式節氣門機構在駕駛員踏下加速踏板時，通過節氣門拉索對節氣門進行機械定位。現在有些汽車上采用了電子節氣門技術，取代了機械式節氣門機構及節氣門拉索，節氣門在整個調整范圍內都是由直流電動機控制。1.關于系統工作過程一般來講，當駕駛員根據所需要的發動機動力踏下加速踏板時，踏板的位置，并將該信息傳遞給發動機電子控制單元(ECU)，ECU踏板傳感器記錄下加速實時將駕駛員輸入的信號傳遞給節氣門執行器，執行器將節氣門轉動到相應的角度，如圖1-49所示。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁如果出于安全或燃油消耗因素的考慮，ECU可以獨立于加速踏板的位置而調整節氣門的位置，這樣發動機可以根據各種不同的需求確定節氣門的位置。2.關于加速踏板模塊加速踏板模塊中的位置傳感器常采用滑動觸點的電位計的形式，可用來檢測駕駛員踩下制動踏板的開度。電子控制單元主要根據加速踏板位置傳感器的信號控制節氣門的開閉。加速踏板模塊中使用了兩個位置傳感器是為了最大限度地保證系統的安全性，如圖1-50所示。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁3.關于節氣門控制單元節氣門控制單元可以保證向發動機提供足夠的空氣流量，它根據發動機電子控制單元的控制信號控制節氣門執行器電動機的運轉，來控制節氣門的打開和關閉。兩個角度傳感器向發動機電子控制單元提供節氣門位置的反饋信號(使用兩個傳感器是出于系統的安全性的考慮)，如圖1-51所示。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁四、提高進氣系統性能的進氣控制技術簡介1.關于進氣諧波增壓技術(1)進氣諧波增壓系統的構成要素進氣諧波增壓系統又稱為可變進氣通道系統(行程、橫截面積可變)。發動機ECU根據發動機轉速信號，通過進氣諧波增壓系統改變進氣行程。進氣諧波增壓系統一般由真空罐、VSV真空電磁閥、執行器等構成。應用了進氣諧波增壓系統的發動機進氣管。(2)進氣諧波增壓系統工作原理進氣諧波增壓系統是否工作主要是根據發動機轉速決定的。在發動機低速工作情況下，進氣諧波增壓系統不工作，空氣經過長的進氣道使氣缸充氣最佳，發動機保持原有的低速穩定性能。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁當發動機高速運轉時，需要高轉速和大功率，需要比較多的進氣量，此時電子控制單元控制VSV真空電磁閥通電，真空到達執行器使進氣管里的氣道翻板打開，空氣直接進入進氣支管，減小進氣通道的有效長度、增大進氣量，使發動機提高功率和轉速。如圖1-52所示。2.關于豐田可變氣門正時系統(VVT-i)(1)結構VVT-i系統控制裝置由一個機油控制閥和一個專用的進氣凸輪軸正時齒輪組成。在正時齒輪上有一個帶螺旋花鍵的活塞，其內表面與裝在進氣凸輪軸末端的帶花鍵的齒輪相嚙合，其外表面與裝在凸輪軸鏈輪上帶花鍵的罩杯相嚙合，如圖1-53所示。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁(2)工作原理如果高壓潤滑油從活塞一側通過機油控制閥充入，使活塞軸向移動，就改變r驅動鏈輪相對于凸輪軸的位置。發動機電子控制單元在調節機油控制閥以控制凸輪軸正時，并監測來自凸輪軸位置傳感器和曲軸位置傳感器的信號以判定實際的凸輪軸位置。具體來講，在VVT-i系統中，發動機電子控制單元監測冷卻液溫度、發動機轉速和發動機負荷等輸入信號，通過提前或推遲進氣凸輪軸轉角，改變氣門打開的時間，在發動機怠速、低轉速工作時減少氣門行程，而在發動機高速工作時增大氣門行程，優化了發動機的低轉速轉矩、高轉速功率、發動機平順性、排放和燃油效率。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁3.關于本田可變氣門正時系統(VTEC)本田汽車公司的可變氣門配氣相位和氣門升程電子控制系統，縮寫為VTEC，能同時控制氣門開閉時間及升程等兩種不同情況的氣門控制系統。(1)基本結構以雅閣F22Bl發動機進氣凸輪軸為例，除了原有控制兩個氣門的主凸輪和次凸輪及相應的主搖臂和次搖臂外，還增加了一個較高的中間凸輪和中間搖臂，在搖臂內部裝有液壓控制的活塞。(2)工作原理發動機達到設定的高轉速(3500r/min)時，ECU即會使電磁閥工作，接通液壓系統油路，推動搖臂內的小活塞，使3根搖臂A,B,C鎖成一體，一起由中間凸輪C驅動。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁4.關于大眾汽車公司的可變氣門正時系統大眾車系的可變氣門正時系統大多采用正時鏈條控制。（1）可變氣門正時系統的基本組成部分可變氣門正時系統主要由調整電磁閥、可移動活塞、正時鏈條、凸輪軸調整器、進、排氣凸輪軸構成，如圖1-54所示。(2)工作原理發動機電子控制單元根據發動機的轉速判定可變氣門正時系統是否工作。當電子控制單元判定系統工作時，可變氣門正時系統電磁閥通電，從而改變正時調整器內潤滑油的流向，使可移動活塞上、下的潤滑油壓力發生變化，從而改變活塞的位置。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁當發動機在高轉速時，如圖1-55(a)所示，凸輪軸調整器向上推動活塞，鏈條下部短、上部長。因為排氣凸輪軸被齒形帶固定不能轉動，鏈條帶動進氣凸輪軸順時針旋轉一定角度，從而使進氣門打開時間提前，使發動機提前進氣，提高了進氣效率和發動機功率。當發動機在中、低轉速時，如圖1-55(b)所示，凸輪軸調整器向下推動活塞，于是鏈條上部變短，下部變長。進氣凸輪軸被逆時針旋轉一定角度，進氣門打開和關閉時間推遲，此時可獲得大轉矩輸出。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁5.關于廢氣渦輪增壓系統所謂增壓是將進入氣缸前的新鮮空氣預先進行壓縮，然后再以高密度送入氣缸，以提高充氣量，從而提高功率和轉矩。目前通常采用廢氣渦輪增壓系統。(1)工作原理廢氣渦輪增壓是利用發動機排出的高壓、高溫廢氣，馬伙動渦輪增壓器中的動力渦輪高速轉動，再帶動與動力渦輪同軸的增壓渦輪一起轉動，對從空氣濾清器進入的新鮮空氣進行壓縮，然后再送入氣缸，如圖1-56所示。(2)工作過程圖1-57所示為奧迪轎車汽油發動機上廢氣渦輪增壓的工作示意圖。ECU根據發動機轉速傳感器信號、冷卻液溫度傳感器信號以及大氣壓力信號決定渦輪增壓系統是否工作。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介下一頁由此可見，當達到渦輪增壓系統的工作要求時，ECU使增壓壓力控制電磁閥通電，使進氣管的真空進入膜片式控制閥，膜片在吸力的作用下向左移動，控制閥門關閉，使廢氣旁通道關閉，渦輪增壓系統工作。采用廢氣渦輪增壓可提高進氣壓力、增大進氣量，但由于進氣溫度高，燃燒最高溫度比不增壓時高出30℃~60℃，會引起NOx排放增加。使用中間冷卻器對增壓后的進氣降溫可以提高進氣密度，進一步提高發動機功率，同時能降低循環溫度，有效抑制NOx排放。上一頁返回項目四電控發動機的進氣系統簡介一、汽油供給系統簡介一般來講，汽油供給系統的功用是向氣缸內供給燃燒所需的汽油。圖1-58所示為汽油供給系統的部件位置圖。當汽油泵泵出油箱內的汽油后，經汽油濾清器過濾后，由壓力調節器調壓，然后經輸油管配送給各個噴油器。噴油器根據控制單元發出的指令，將適量的汽油噴入各進氣支管或進氣總管。捷達轎車汽油供給系統的組成如圖1-59所示。返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁1.回流型燃油噴射系統在回流型燃油噴射系統中，燃油通過進油管和主燃油濾清器，然后通過進油口到達噴油器和燃油壓力調節器。當燃油壓力足夠高時，燃油壓力調節器開啟，流出燃油壓力調節器的燃油進入回油管，返回燃油箱，如圖1-60所示。捷達轎車汽油供給系統屬于回流型燃油噴射系統。2.無回流型燃油噴射系統為了減少回流型燃油噴射系統帶回油箱的熱量(這些熱量增加了蒸發性碳氫化合物的排放)，在20世紀90年代中后期，許多制造商開始使用無回流型燃油噴射系統。如圖1-61所示。燃油壓力調節器安裝在油箱內或安裝在靠近油箱的地方，去掉了來自發動機艙的回油管，避免了將發動機艙內的熱量帶回油箱。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁3.單點噴射單點噴射指在節氣閥體上安裝一只或兩只噴油器，向進氣支管中噴油形成汽油混合氣。這種噴射系統因噴油器位于節流閥上集中噴射，故又稱節流閥噴射系統或集中噴射系統。4.多點噴射多點噴射指在每一個氣缸的進氣門前均安裝一只噴油器(圖1-62）。采用多點噴射系統時，空氣和汽油在進氣門附近形成混合氣，能較好地保證各缸混合氣混合均勻。5.進氣管噴射上述單點噴射和多點噴射兩種噴射方式都是將汽油噴射到進氣管內，所以又稱為進氣管噴射。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁6.缸內噴射缸內噴射又稱為缸內直噴式(GDI),該噴射方式是將汽油直接噴射到氣缸內。這種混合方式使混合氣的體積和溫度降低，爆燃的傾向大為減少，發動機的壓縮比可比進氣管噴射時大大提高。但因噴油器直接安裝在發動機缸蓋上，必須能夠承受燃氣產生的高溫、高壓，且受到發動機結構的制約，故這種形式較少采用。如福特FROCO稀薄燃燒系統，采用稀薄分層燃燒技術，可有效降低HC等的排放。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁二、汽油供給系統的部件簡介1.關于汽油箱一般來講，汽油箱是由鍍鉛錫合金鋼板或高密度型聚乙烯制成的，內部有隔板，以防止汽油液面晃動。汽油箱一般使用兩條鋼帶固定在底盤上，如圖1-63所示。2.關于電動燃油泵電動燃油泵通常裝在汽油箱內，如圖1-64所示。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁(1)電動燃油泵的結構裝在燃油箱內的電動燃油泵包括一個小型直流電動機及一個裝在電機軸端的葉輪，裝在葉輪外面的是燃油泵蓋，泵蓋上有進、出油道。燃油濾網固定在燃油泵的進油口，以防止雜質或水進入燃油泵。當葉輪轉動時，葉輪邊緣的葉片把汽油從進油道吸進，加壓后從出油道輸出。圖1-65所示為本田汽車使用的電動燃油泵的結構。(2)安全閥和止回閥安全閥和止回閥通常安裝在燃油泵上。如果輸油管路阻塞或燃油泵壓力過高，則安全閥開啟，高壓燃油經安全閥流回油箱。安全閥的開啟壓力約為343~441kPa。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁止回閥的作用是在發動機停車時防止燃油從燃油管道倒流入燃油箱，保持汽油供給系統剩余壓力，防止產生氣阻，以改善發動機起動性能。3.關于燃油管燃油管通常使用鋼、尼龍或加強橡膠制造，并按一定的間隔距離緊固在車架上，以防止移動、磨損(圖1-66)。當采用鋼油管時，一般用一小段橡膠軟管與鋼油管連接，以避免把發動機的振動傳到油管。如果燃油管有開裂、磨損、扭曲等現象，則必須更換。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁4.關于汽油濾清器汽油濾清器的作用是除去汽油中的雜質，防止汽油供給系統堵塞，減小油泵、噴油器等部件的機械磨損。燃油濾清器通常采用打摺的紙質濾芯，濾芯裝在金屬外殼內。通常，燃油濾清器是整體更換的。在很多燃油濾清器的進油管接頭和出油管接頭上都有標志，濾清器外殼上的箭頭表示燃油通過濾清器的流動方向。燃油濾清器通常安裝在汽車的底部，有一些汽車將其安裝在發動機艙內。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁5.關于汽油壓力調節器汽油壓力調節器的主要作用是使燃油分配管路與進氣支管之間的壓力差保持恒定;使噴油器的噴油量只受噴油時間的影響，從而使控制單元能夠精確控制噴油器的噴油量。電控汽油噴射系統中的汽油壓力調節器一般安裝在燃油分配管上，如圖1-67所示。通常將彈簧的平衡壓力設定為250kPa，當進氣支管真空度為零時，汽油壓力保持在250kPa;當進氣支管真空度變化時，膜片上下動作，以調節汽油壓力。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁由此可見，燃油壓力調節器的主要作用是吸收燃油管路中的壓力脈動，使燃油輸送管路內的脈動壓力傳遞減弱，使燃油噴射控制更準確;使燃油分配管路與進氣支管之間的壓力差保持恒定;使噴油器的噴油量只受噴油時間的影響，從而使電子控制單元能夠精確控制噴油器的噴油量。典型的燃油壓力調節器的結構如圖1-68所示。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁6.關于汽油壓力脈動減振器有些車型的發動機供油系統中安裝有汽油壓力脈動減振器。在實際操作中，當噴油器噴射汽油時，在輸送管道內會產生汽油壓力脈動。汽油壓力脈動減振器可使汽油壓力脈動衰減，以減弱汽油輸送管道中的壓力脈動傳遞，降低噪聲。汽油壓力脈動減振器一般安裝在汽油分配管、回油管或電動汽油泵上。圖1-69所示為汽油壓力脈動減振器的結構示意圖。7.關于汽油分配管總成我們所說的汽油分配管總成即油軌，安裝在進氣支管下部的4個固定座上。通常汽油分配管由鑄鋁制成，包括噴油器的上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁內裝管接頭、供油管和壓力調節器。汽油分配管與噴油器相連接，并向噴油器分配汽油。油壓測試口位于汽油分配管的一側，用于維修時的檢查和釋放系統壓力。8.關于電磁噴油器電磁噴油器安裝在進氣支管或進氣道附近的缸蓋上，并用汽油分配管將其位置固定。電磁噴油器根據電子控制單元提供的噴射信號進行燃油噴射。電磁噴油器的功能是在發動機各種工況下，向氣缸提供計量精確的霧化汽油。一般來說，噴油器應具有良好的霧化能力和適當的噴霧形狀，以保證發動機的冷起動性、怠速穩定性，并應滿足降低排放污染的要求。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁(1)多點噴射電磁噴油器多點噴射噴油器的構造如圖1-70所示，在筒狀外殼內裝有電磁線圈、柱塞、回位彈簧和針閥等。柱塞和針閥裝成一體，在回位彈簧的壓力作用下，針閥緊貼閥座將噴孔封閉。為防止油中所含雜質影響針閥動作，在進油口端設有濾清器。根據其工作原理，當電子控制單元將開啟針閥的電信號通過驅動電路作用于電磁閥線圈上時，柱塞和針閥在電磁線圈的吸力作用下向右移動，當其凸緣部被吸引碰到調整墊片時，針閥全開，燃油通過沿箭頭的通路噴射出去。噴射結束后，電磁線圈斷電，回位彈簧將針閥關閉，噴油器停止噴油。每次脈沖的噴油量取決于輸入電磁線圈的工作脈沖的寬度。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁(2)單點噴射電磁噴油器單點電控汽油噴射系統使用一只或兩只電磁噴油器，和壓力調節器和傳感器等安裝在節氣門體上，其總成稱為中央噴射單元(圖1-71)。(3)冷起動噴油器發動機在低溫下冷起動時，吸入進氣道的混合氣中有一部分汽油冷凝在管壁上，為了補償這部分汽油的損失，必須在冷起動時附加地噴入一定量的汽油。早期的發動機電控系統中，這部分附加的噴油量是由冷起動噴油器噴入進氣管的。冷起動噴油器安裝在進氣支管主管道內上，它把汽油與空氣的混合氣均勻地分配給各個氣缸。冷起動噴油器的開啟持續時間取決于發動機的溫度，由安裝在發動機上的熱限時開關控制。冷起動噴油器的結構如圖1-72所示。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁熱限時開關的功用是控制冷起動噴油器的噴油時間，如圖1-73所示。例如，在-20℃溫度下，其最大的開啟持續時間為7.5s;隨著溫度上升，開啟時間將逐漸減小。當溫度達到35℃時，冷起動噴油器便停止噴油。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁三、汽油噴射控制簡介汽油噴射控制主要控制項目包括:汽油泵控制、噴油器控制、噴油量控制和斷油控制。1.關于認識汽油泵的控制電控汽油噴射系統汽油泵控制的操作方法如下:當點火開關打開后，電子控制單元將使控制汽油泵工作2~5s，以建立必需的油壓;此時若不起動發動機，電子控制單元將切斷汽油泵的控制電路，汽油泵停止工作;在發動機起動過程和運轉過程中，電子控制單元控制汽油泵保持正常運轉，供應壓力燃油。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁豐田35發動機的汽油泵控制電路如圖1-74所示。發動機起動時，點火開關的起動端(STA)接通，汽油泵繼電器線圈L2通電，觸點閉合，汽油泵通電工作。發動機運轉時，發動機轉速信號(Ne)輸入ECU,ECU內晶體管VT導通，繼電器線圈L,通電。ECU通過發動機轉速信號來檢測發動機運轉狀態。如果發動機停止轉動，晶體管VT截止，繼電器L1斷電，其觸點斷開，汽油泵停止工作。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁2.關于認識噴油器的控制一般來講，電控噴油系統的噴油器由電子控制單元進行控制，如圖1-75所示。發動機在工作時，電子控制單元根據有關傳感器輸入的信號，經運算判斷后輸出控制信號，控制接通噴油器電磁線圈電路，噴油器開始噴油;如果控制斷開噴油器電磁線圈電路，噴油器停止噴油。夏利2000轎車噴油器的控制電路如圖1-76所示。多點式電控燃油噴射通常采用間歇性噴油，根據其控制方式的不同，可以分為同時噴射、分組噴射和順序噴射3種基本類型。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁(1)同時噴射同時噴射中，所有的噴油器并聯連接，控制電路較簡單，如圖1-77所示。電子控制單元根據曲軸位置傳感器送入的基準信號，發出噴油器控制信號，使各缸噴油器同時噴油。通常曲軸每轉一轉，各缸噴油器同時噴射一次;在發動機的一個工作循環中噴射兩次燃油，兩次噴射的燃油在進氣門打開時一起進入氣缸，因此又稱為同時雙次噴射。(2)分組噴射分組噴射一般是把所有氣缸的噴油器分成2~4組。通常，4缸發動機把噴油器分成兩組，電子控制單元分組控制噴油器，兩組噴油器交替噴射。分組噴射的控制電路如圖1-78所示。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁(3)順序噴射順序噴射即獨立噴射，各缸噴油器按順序依次噴射一次。順序噴射的控制電路如圖1-79所示，各缸噴油器分別由電子控制單元進行控制。目前多數汽車發動機采用的都是順序噴射方式。3.噴油量的控制簡介電磁噴油器的噴油量取決于電磁閥打開的時間，即電子控制單元提供的噴油脈沖信號寬度。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁(1)噴油量的確定原則電子控制單元根據發動機的負荷和轉速計算脈沖寬度。發動機負荷是根據空氣流量和發動機轉速計算出來的。圖1-80給出了一個發動機的負荷P、轉速n，和過量空氣系數λ的關系圖，也稱作圖譜。這張圖譜以數字方式存儲在電子控制單元的只讀存儲器中，用于確定脈沖寬度。箭頭指向負荷、轉速和濃度增加的方向，曲線的交叉點即代表期望的空燃比相對值。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁控制單元能夠根據以下信息修正脈沖寬度:節氣門位置信號。發動機溫度。發動機冷機時，汽油蒸發性差，控制單元根據冷卻液溫度傳感器信號相應增加噴油量。蓄電池電壓。噴油器的響應時間受電壓影響，控制單元檢測電壓值并在一定的范圍內修正脈沖寬度，進而修正噴油量。空氣密度信號(進氣溫度傳感器和海拔傳感器信號)。因為在較高的海拔下大氣相對較稀，所以必須對空氣流量傳感器的愉入信號進行修正。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁(2)噴油閉環控制原則為了適應排放法規的要求，許多汽車上都裝有三元催化反應器。三元催化反應器在混合氣理論空燃比14.7附近時工作效率最高，所以必須十分精確地控制噴油量。通常使用安裝在排氣管中的氧傳感器送來的反饋信號，增加或減小噴油量，對空燃比進行控制，稱為噴油閉環控制。噴油量閉環控制的過程如圖1-81所示。(3)噴油開環控制原則理論空燃比不能滿足發動機的所有工況，通常在發動機起動、發動機冷卻液溫度過低或過高、節氣門全開(大負荷、高轉速)、加、減速燃油量修正、氧傳感器信號不正確等情況下，反饋控制作用解除，進入開環控制狀態。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁這時噴油器執行電子控制單元的噴油控制信號，不再根據氧傳感器的反饋信號進行修正噴油量。4.斷油控制簡介發動機電控系統在某些工況會使噴油器停止噴油，稱為斷油控制。(1)減速斷油發動機在高速下運行急減速時，節氣門完全關閉，為避免混合氣過濃以及燃料經濟性、排放性能變差，電子控制單元發出信號使噴油器停止噴油。當發動機轉速降到某預定轉速之下或節氣門重新打開時，噴油器再投入工作。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介下一頁(2)汽車超速行駛斷油某些汽車在行駛速度超過限定值時，停止噴油。由控制單元根據節氣門位置、發動機轉速、冷卻液溫度、空調開關、停車燈開關及車速信號實現斷油控制。(3)發動機超速斷油為避免發動機超速運行，當發動機轉速超過額定轉速時，控制單元使噴油器停止噴油。上一頁返回項目五電控發動機的燃油供給系統簡介一、點火系統簡介一般來講，點火系統的功能有:在實際操作中，產生高壓電使火花塞跳火，點燃混合氣;控制點火提前角;按點火順序將火花分配到各氣缸。電控點火系統可以控制發動機各工況時的點火提前角，使發動機在功率、經濟性、加速性和排放等方面達到最優。通常，電控點火系統可分為有分電器和無分電器兩種類型。在有分電器的點火系統中，高壓分電功能由分電器完成，用一個點火線圈向不同氣缸提供點火能量;無分電器點火系統采用多個點火線圈點火的方式。返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁二、點火系統的主要組成部分電控點火系統主要部件包括點火線圈、高壓導線、火花塞、分電器、點火控制器等。點火系統的部件在車上的布置如圖1-82所示。1.關于點火線圈點火線圈的作用是將汽車蓄電池或發電機輸出的低壓電升高至15~30kV，以供火花塞產生高壓電火花。點火線圈由匝數較少的初級繞組和匝數較多的次級繞組構成，線圈纏繞在磁性鐵心上。常用點火線圈的結構如圖1-83所示。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁磁場強度的大小與線圈的匝數和流過線圈的電流強度有關)當初級繞組電流發生變化時，線圈內磁場發生變化，在次級繞組感應出足以擊穿火花塞的高壓電動勢。2.關于高壓導線高壓導線又稱火花塞導線(圖1-84)，它將點火線圈產生的高壓電傳輸到分電器蓋，再由分電器蓋到各缸火花塞。由于點火系統中能達到數萬伏的高壓電，所以導線的絕緣性和抗干擾性很重要，通常采用電阻型的高壓導線。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁3.關于火花塞點火系統用火花塞點燃氣缸內的可燃混合氣。火花塞由3個主要部分組成—鋼殼、陶瓷絕緣體和一對電極(圖1-85)。帶有螺紋和密封座的鋼殼包裹著陶瓷芯和電極。常用的汽車用火花塞的螺紋規格為14mm或18mm，中心電極與搭鐵電極間的火花塞間隙一般為0.8~1.2mm。4.關于分電器電控點火系統中，分電器的主要功能是將高壓電按點火順序分配至火花塞。它主要由分電器蓋、分火頭組成。有些車輛的曲軸和凸輪軸位置傳感器也安裝在分電器內。豐田轎車的分電器的結構如圖1-86所示。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁5.關于點火控制器點火控制器(ICM)又稱為點火器、點火控制單元，其主要作用是接收傳感器的信號在適當的時刻斷開和接通初級點火電路，使點火線圈產生高壓電。桑塔納轎車的點火控制器如圖1-87所示。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁三、有分電器的電控點火系統簡介1.有分電器電控點火系統的組成一般來講，有分電器電控點火系統只有1個點火線圈，電子控制單元(ECU)根據曲軸位置傳感器輸入信號確定發動機上止點的曲軸轉角，作為基準信號確定點火時間，向點火器發出點火指令(IGT信號);點火器則根據ECU的指令控制點火線圈內初級電路通電或斷電，在次級線圈產生高壓電，經分電器輸送給需要點火缸的火花塞，以實現點火。豐田轎車4A-FE發動機有分電器點火系統如圖1-88所示。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁2.關于點火系統工作原理點火開關接通IG2，向點火器、點火線圈和ECU通電。發動機每次點火，點火器向ECU反饋1個點火確認信號“IGF"，作為自診斷系統監控信號。若ECU連續4次在發動機點火時未收到“IGF”信號，即判定點火系統出現故障，停止燃油噴射。發動機工作時，ECU根據傳感器輸入的信號，確定發動機點火時刻，向點火器發出觸發點火信號“IGT"，切斷初級電路，使次級繞組感應出高壓電經分電器送到各缸火花塞。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁四、無分電器的電控點火系統簡介1.關于無分電器電控點火系統的組成無分電器電控點火系統采用多個點火線圈，點火線圈的高壓電按照一定的點火順序，由高壓導線直接送到火花塞，如圖1-89所示。無分電器電控點火系統的點火線圈的數量比有分電器電控點火系統的多。點火線圈總成包括一組點火線圈，每個線圈中次級繞組控制一個或者兩個火花塞點火。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁2.關于雙缸同時點火的控制雙缸同時點火是指點火線圈每產生一次高壓電，有兩個氣缸的火花塞同時跳火，即雙缸同時點火。雙缸同時點火系統中，線圈的次級繞組與兩個氣缸的火花塞相連(圖1-90)。這兩個氣缸的活塞一起上升和下降，當一個氣缸在壓縮沖程終了時，另一個氣缸在排氣沖程，如四缸發動機的1,4缸或2,3缸;六缸發動機的1,6缸，2,5缸或3,4缸。3.關于單獨點火的控制單獨點火方式的點火系統中，每一個氣缸都配有一個點火線圈。點火線圈通常直接安裝在火花塞上方，省去了高壓導線，這樣點火系統高壓部件都可安裝在發動機氣缸蓋上的金屬屏蔽罩內，點火系統對無線電的干擾可大幅度降低。圖1-91所示為福特福克斯單獨點火系統的點火線圈。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁五、發動機點火控制簡介在發動機控制中，點火控制包括點火提前角控制、通電時間控制和爆燃控制。1.關于點火提前角控制點火提前角表示從發出電火花開始到活塞到達上止點為止的一段時間內曲軸轉過的角度。點火提前角的大小對發動機油耗、功率、排放污染、爆燃、行駛特性等有較大影響。電控點火系統將發動機在各種工況下的最佳點火提前角數據，預先儲存在發動機電子控制單元(ECU)的存儲器中。由于影響點火提前角大小的主要因素是發動機的轉速和負荷，在發動機運行時，ECU根據傳感器輸入的轉速與負荷(進氣量)信號，在存儲器存儲的點火提前角圖譜中(圖1-92)取出適應于該工況下的點火提前角數據。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁同時，ECU根據發動機溫度、進氣溫度、節氣門開度及爆燃傳感器的信號等，對所選的點火提前角數據進行修正，使發動機獲得一個該工況下的最佳點火時刻。2.關于通電時間的控制點火線圈產生的次級高壓電的電壓和初級繞組斷電時的初級電流成正比，初級電流的大小和初級繞組通電時間有關。在發動機運行時，發動機控制單元根據傳感器輸入的蓄電池電壓、發動機轉速信號，在存儲器存儲的點火閉合角圖譜中取出適應于該工況下的點火閉合角數據。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁3.關于發動機爆燃控制(1)爆燃我們知道汽油發動機是利用火花塞跳火將混合氣點燃，使火焰在混合氣內不斷傳播、進行燃燒的。在火焰傳播途中，如果壓力異常升高時，一些部位的混合氣不等火焰傳到就著火燃燒，造成瞬時爆發燃燒，這種現象稱為爆燃。點火提前角越大，燃燒的最大壓力就越大，就越易產生爆燃。在發動機結構參數已確定的情況下，采用推遲點火提前角是消除爆燃的簡單有效的措施之一。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介下一頁(2)爆燃控制爆燃控制由爆燃傳感器檢測爆燃強度。一般來講，爆燃傳感器安裝在氣缸體上，把爆燃傳到氣缸體上的機械振動轉換成電信號輸入發動機控制單元，控制單元根據爆燃信號控制減少點火提前角，使點火時刻保持在爆燃邊界曲線的附近，來提高發動機的功率、降低燃料的消耗。爆燃調節過程如圖1-93所示。上一頁返回項目六電控發動機的點火系統簡介一、汽油發動機簡介眾所周知，汽油是多種碳氫化合物的混合物，汽油經過燃燒后，主要的排放氣體有6種，包括氧氣、水蒸氣、二氧化碳、碳氫化合物、一氧化碳、氮氧化合物等，其產生原因見表1-1。其中對環境造成污染的氣體主要包括碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化合物(NOx)。返回項目七電控發動機的排放系統簡介下一頁二、空燃比和點火時間對排放的影響1.空燃比對排放的影響圖1-94所示為排放中有害氣體的質量分數與空燃比的關系。(1)空燃比對ω(CO)的影響從圖1-94中看出，當空燃比低于理論空燃比14.7時，排放中CO的質量分數便急劇上升;反之，空燃比從16附近起，則趨于穩定，并且數值根低。說明要減小CO的排放，就必須采用稀混合氣。上一頁返回項目七電控發動機的排放系統簡介下一頁(2)空燃比對ω(HC)的影響空燃比為17時，隨著空燃比的增大，排放中HC的質量分數下降;但繼續增大時，由于混合氣過于稀薄，易于發生火焰不完全傳播，甚至斷火，使排放中HC的質量分數迅速增加。(3)空燃比對ω(NO)的影響當混合氣很濃時，由于燃燒高峰溫度和可利用的氧氣的質量分數都很低，使NOx的生成量也較低。用空燃比為15.5~16的稍稀混合氣時，排放中NQx的質量分數最高。對于空燃比稀于16的混合氣，雖然氧氣質量分數的增加可以促進NOx的生成，但這種增加卻被稀混合氣中燃燒溫度和形成速度的降低所抵消。因此，對于很濃或很稀的混合氣，NOx的排放質量分數均不高。上一頁返回項目七電控發動機的排放系統簡介下一頁2.點火時間對排放的影響點火時間對發動機排放的影響如下:(1)推遲點火點火推遲，混合氣在燃燒室內的燃燒時間將縮短，由于后燃，將使排氣溫度上升，促進了HC和CO的氧化，排出的HC減少;但推遲點