學(xué)習(xí)情境一發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)總體認(rèn)識(shí)

學(xué)習(xí)情境一發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)總體認(rèn)識(shí)一、任務(wù)分析二、相關(guān)知識(shí)三、任務(wù)實(shí)施四、知識(shí)與能力拓展一、任務(wù)分析·學(xué)習(xí)和研究汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的作用、工作原理、結(jié)構(gòu)和檢修方法，對(duì)于從事汽車(chē)方面的工作具有十分重要的意義。·雖然汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能隨著其他技術(shù)的發(fā)展和人們要求的改變是不斷變化的，但是，只要真正掌握汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的作用、基本工作原理，及時(shí)了解各種新技術(shù)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中的應(yīng)用動(dòng)態(tài)，就一定能適應(yīng)汽車(chē)發(fā)展的要求，真正維護(hù)好汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)。二、相關(guān)知識(shí)（一）發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)發(fā)展概述·汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展一般可分為如下3個(gè)階段。1．第一階段（1952—1957年）·1934年，德國(guó)就成功研制出第一架汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的軍用飛機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用了向進(jìn)氣管連續(xù)噴射汽油的混合氣配制方法?！さ诙问澜绱髴?zhàn)后期，美國(guó)開(kāi)始采用機(jī)械式柱塞噴射泵向發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)直接噴射汽油。·第二次世界大戰(zhàn)后，汽油噴射技術(shù)逐漸應(yīng)用到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上?！?952年，德國(guó)生產(chǎn)的Daimler-Benz300L型賽車(chē)裝用了德國(guó)博世（Bosch）公司生產(chǎn)的第一臺(tái)機(jī)械控制式汽油噴射裝置，它采用氣動(dòng)式混合調(diào)節(jié)器控制空燃比，向汽缸內(nèi)直接噴射汽油。·這一階段的主要特征是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射技術(shù)成功地移植到汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上，車(chē)用汽油噴射裝置大多采用機(jī)械式柱塞噴射泵，控制功能是借助于機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，因此發(fā)展緩慢，技術(shù)上無(wú)重大突破，應(yīng)用范圍也僅限于賽車(chē)和國(guó)數(shù)不多的追求高速和大功率的豪華轎車(chē)上。2．第二階段（1958—1979年）·1967年，由德國(guó)Bosch公司成功研制出K-Jetronic燃油噴射系統(tǒng)（K系統(tǒng)），它是一種機(jī)械式的燃油噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1-1所示。·在K-Jetronic燃油噴射系統(tǒng)的研制基礎(chǔ)上，德國(guó)Bosch公司開(kāi)始著手研究開(kāi)發(fā)電子控制汽油噴射技術(shù)，該系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1-2所示。·1967年，德國(guó)Bosch公司開(kāi)發(fā)出用進(jìn)氣歧管真空度控制空燃比的D-Jetronic模擬電子控制燃油噴射系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)D型，該系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1-3所示）。·1973年經(jīng)改進(jìn)發(fā)展為采用翼板式空氣流量計(jì)的直接測(cè)量進(jìn)氣空氣體積流量來(lái)控制空燃比的L-Jetronic電子控制燃油噴射系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)L型，該系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1-4所示），后來(lái)又相繼開(kāi)發(fā)出采用熱線式和熱膜式空氣流量計(jì)的更先進(jìn)的LH-Jetronic電子控制燃油噴射系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)LH型，該系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1-5所示），進(jìn)一步提高了控制精度，開(kāi)創(chuàng)了燃油噴射電控新時(shí)代?！?0世紀(jì)70年代后期，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)發(fā)展到發(fā)動(dòng)機(jī)綜合控制系統(tǒng)（也稱(chēng)發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)）?！?979年，德國(guó)Bosch公司開(kāi)始生產(chǎn)集電子點(diǎn)火和電控汽油噴射系統(tǒng)于一體的數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)綜合控制系統(tǒng)?！み@一階段的主要特征是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射控制實(shí)現(xiàn)了從機(jī)械控制、模擬電路控制向數(shù)字電路控制的發(fā)展，以計(jì)算機(jī)為控制核心的發(fā)動(dòng)機(jī)集中管理系統(tǒng)在汽油機(jī)中得到廣泛應(yīng)用，發(fā)動(dòng)機(jī)集中管理的控制功能不斷拓展，使汽油機(jī)的綜合性能得到了全面的提高。3．第三階段（1980年以后到現(xiàn)在）·1980年，美國(guó)通用公司研制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)體燃油噴射系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)TBI，又稱(chēng)單點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)）。·1983年，德國(guó)Bosch公司也推出了Mono-Jetronic單點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)（SPI）?！ぴ撓到y(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1-6所示?！?995年，美國(guó)率先在轎車(chē)上全部采用了電控汽油噴射系統(tǒng)；歐洲生產(chǎn)的轎車(chē)采用汽油噴射系統(tǒng)的占90%以上。·20世紀(jì)90年代中后期，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用與發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)已成為車(chē)載局域網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。·1997年以后，歐洲、美國(guó)等部分廠家生產(chǎn)的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始采用汽油直噴技術(shù)進(jìn)行分層稀薄燃燒，進(jìn)一步降低了發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和排放。（二）發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）充氣效率高（2）加減速響應(yīng)好（3）在任何工況下都能得到精確空燃比的混合氣（4）起動(dòng)性能好（5）自動(dòng)修正空燃比（6）減速斷油，減少排污（三）發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的應(yīng)用

（1）電控燃油噴射（EFI）（2）電控點(diǎn)火裝置（ESA）（3）怠速控制系統(tǒng)（ISC）（4）排放控制系統(tǒng)（5）進(jìn)氣控制系統(tǒng)

（6）增壓控制系統(tǒng)（7）巡航控制系統(tǒng)（8）警告提示（9）自診斷與報(bào)警系統(tǒng)（10）失效保護(hù)系統(tǒng)（11）應(yīng)急備用系統(tǒng)（四）發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)零部件·發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)零部件主要有傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元和執(zhí)行器三大部分，如圖1-7所示。1．傳感器

（1）空氣流量傳感器（MAFS，也稱(chēng)空氣流量計(jì)）（2）進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器（MAPS）

（3）節(jié)氣門(mén)位置傳感器（TPS）

（4）曲軸位置傳感器（CKPS，也稱(chēng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器）圖1-14曲軸位置傳感器實(shí)物

（5）凸輪軸位置傳感器（CMPS，也稱(chēng)判缸傳感器）

（6）進(jìn)氣溫度傳感器（IATS）（7）冷卻液溫度傳感器（CTS）（8）爆燃傳感器（也稱(chēng)爆震傳感器）（9）氧傳感器（O2S）2．發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元3．執(zhí)行器（1）噴油器（INJ）（2）點(diǎn)火器（ICM）

（3）怠速控制閥（ISCV，也稱(chēng)為怠速馬達(dá)或步進(jìn)電機(jī)）（4）電動(dòng)燃油泵（FP）（5）活性炭罐電磁閥（ACCV）（五）發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的類(lèi)型

1．按噴射方式不同分類(lèi)

（1）同時(shí)噴射（2）分組噴射（3）順序噴射2．按噴射位置不同分類(lèi)

（1）進(jìn)氣管?chē)娚洌∕FI）（2）缸內(nèi)直接噴射（FSI）4．按噴油器數(shù)量不同分類(lèi)（1）單點(diǎn)噴射系統(tǒng)（2）多點(diǎn)噴射系統(tǒng)5．按有無(wú)反饋信號(hào)分類(lèi)

（1）開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（無(wú)氧傳感器）（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)（有氧傳感器）（六）發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的組成與工作原理

·發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)一般都是由3個(gè)子系統(tǒng)組成，即：空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，如圖1-47所示。1．空氣供給系統(tǒng)·空氣供給系統(tǒng)的功用是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供清潔的空氣并控制發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的進(jìn)氣量?！ぴ撓到y(tǒng)的工作原理如圖1-48所示。2．燃油供給系統(tǒng)·燃油供給系統(tǒng)的功用是給噴油器提供一定壓力的燃油，噴油器則根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元的指令進(jìn)行噴油。3．控制系統(tǒng)·發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)由傳感器、電控單元和執(zhí)行器三部分組成?！ぴ诎l(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，噴油量控制是最基本的也是最重要的控制內(nèi)容，其控制原理如圖1-50所示。三、任務(wù)實(shí)施·根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的組成圖（圖1-51、圖1-52），觀察發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)零部件在車(chē)上的布置（圖1-53所示為桑塔納2000GLi轎車(chē)AFE發(fā)動(dòng)機(jī)D型Motronic1.5.4電子控制多點(diǎn)汽油順序噴射系統(tǒng)、圖1-54所示為桑塔納2000GSi轎車(chē)AJR發(fā)動(dòng)機(jī)L型Motronic3.8.2電子控制多點(diǎn)汽油順序噴射系統(tǒng)）。四、知識(shí)與能力拓展

（一）汽油噴射控制·汽油噴射控制包括噴油正時(shí)控制、噴油量控制和斷油控制?？刂品绞接型娇刂坪彤惒娇刂??！ね娇刂剖侵缚刂瞥绦蚺c發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作循環(huán)相一致，具有規(guī)律性；異步控制是指控制程序與發(fā)動(dòng)機(jī)各缸工作規(guī)律不一致，無(wú)固定位置和時(shí)間。1．噴油正時(shí)控制·噴油正時(shí)控制就是指ECU控制噴油器什么時(shí)候開(kāi)始噴油?！吸c(diǎn)噴射系統(tǒng)的噴油器工作由ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況要求，控制噴油器連續(xù)噴油?！ざ帱c(diǎn)噴射系統(tǒng)的噴油器分為順序噴射、分組噴射、同時(shí)噴射三種。2．噴油量控制·噴油量控制是保證發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況下，都能獲得最佳的混合氣濃度，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和降低排放污染?！ぴ谄蜋C(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)中，噴油量控制是通過(guò)控制噴油器噴油時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的，控制模式分為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的噴油量控制和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的噴油量控制兩種。（1）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的噴油量控制

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后的噴油量控制·發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，噴油器總噴油量由基本噴油量、修正量和額外增量組成，如圖1-57所示。3．?dāng)嘤涂刂?/p>

（1）減速斷油控制（2）限速斷油控制（3）清溢流斷油控制（4）升擋斷油控制（二）發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)

1．發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)優(yōu)點(diǎn)①可在缸內(nèi)產(chǎn)生濃度漸變的分層混合氣（從火花塞往外逐漸變稀），因此可以用超稀的混合氣（極速時(shí)可達(dá)40∶1），工作油耗、排放也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。②這種噴射方式使混合氣體積和溫度降低，爆燃的傾向減小，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比大大高于進(jìn)氣道噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。③這種系統(tǒng)是將燃油直接噴到汽缸內(nèi)，燃油和空氣混合得更充分，而且無(wú)須預(yù)熱進(jìn)氣歧管來(lái)幫助燃油霧化，還可以冷卻進(jìn)氣來(lái)提高進(jìn)氣量，增大功率，節(jié)氣門(mén)響應(yīng)更快。④將燃油噴射在汽缸內(nèi)，避免了進(jìn)氣管的形狀和表面質(zhì)量對(duì)混合氣的影響。2．汽油直接噴射系統(tǒng)的組成·汽油直接噴射燃油供給系統(tǒng)的組成如圖1-58所示，燃油供給系統(tǒng)可分為低壓燃油系統(tǒng)和高壓燃油系統(tǒng)兩部分。3．稀薄燃燒技術(shù)（分層燃燒技術(shù)）

（1）提高壓縮比（2）提高點(diǎn)火能量（3）分層燃燒技術(shù)·有的汽油直接噴射發(fā)動(dòng)機(jī)采用直立進(jìn)氣道與曲面頂?shù)幕钊浜?，形成必要的缸?nèi)渦流運(yùn)動(dòng)?！と鐖D1-63所示，有的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞頂部采用