汽車電子控制技術(shù)(全套課件)-

汽車電子控制技術(shù)電子控制技術(shù)在提高汽車綜合性能，推進(jìn)汽車及交通智能化等方面發(fā)揮著不可替代的作用。控制系統(tǒng)集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化是汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。本章主要介紹電子控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用概況、基本組成和發(fā)展趨勢(shì)。要求學(xué)生了解電子控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用概況和發(fā)展趨勢(shì)，熟悉汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成。緒論1.1汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展1.1.1汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展歷程第一階段：20世紀(jì)60年代中期至70年代末，是汽車電子技術(shù)萌芽及初級(jí)發(fā)展階段。電子收音機(jī)、發(fā)電機(jī)硅整流器、電壓調(diào)節(jié)器、晶體管無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火，電子控制燃油噴射等。第二階段：20世紀(jì)70年代末到90年代中期，是汽車電子控制技術(shù)的大發(fā)展階段。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、自動(dòng)變速器、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、電控懸架、電控轉(zhuǎn)向、電子儀表、影音娛樂設(shè)備等。第三階段：20世紀(jì)90年代中期至今，電子裝置成為汽車設(shè)計(jì)中必不可少的裝置。①動(dòng)力控制方面。在發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EngineManagementSystem，EMS）的基礎(chǔ)上，增加了變速器控制功能，拓展為動(dòng)力傳動(dòng)控制系統(tǒng)（PowertrainControlModule，PCM）；②汽車主動(dòng)安全控制方面。在防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）的基礎(chǔ)上，增加了牽引力控制系統(tǒng)（TCS）和驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)（AccelerationSlipRegulation，ASR）控制的功能；③車輛穩(wěn)定性控制方面。車輛穩(wěn)定性控制（VehicleStableControl，VSC）系統(tǒng)、強(qiáng)化車輛穩(wěn)定性系統(tǒng)（VehicleStableEnhance，VSE）以及智能懸架控制系統(tǒng)；④被動(dòng)安全控制方面。發(fā)展了主動(dòng)安全帶和安全氣囊的綜合控制技術(shù)；⑤改善駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度和保障行車安全方面。傳統(tǒng)的巡航控制系統(tǒng)、智能巡航控制（也稱自適應(yīng)巡航控制，AdaptiveCruiseControl，ACC），其控制項(xiàng)目包括防抱死制動(dòng)、牽引力控制及車輛穩(wěn)定性控制等等。

汽車內(nèi)部環(huán)境的人性化設(shè)計(jì)方面、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、防盜報(bào)警系統(tǒng)和車載防撞雷達(dá)等電子裝置，都得到了進(jìn)一步的開發(fā)和應(yīng)用。

以控制器局域網(wǎng)（ControllerAreaNetwork，CAN）為代表的數(shù)據(jù)總線（DataBus）技術(shù)在此期間有了很大的發(fā)展。CAN總線將各種汽車電子裝置連接成為車載網(wǎng)絡(luò)。

在車載網(wǎng)絡(luò)中，各控制裝置獨(dú)立運(yùn)行，完成各自的控制功能，同時(shí)還可以通過(guò)通信線為其它控制裝置提供數(shù)據(jù)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息共享。

出現(xiàn)了以大規(guī)模集成電路和控制器局域網(wǎng)（CAN）為特征的、多學(xué)科綜合的汽車電子控制技術(shù)，是這一階段的突出特點(diǎn)。其代表性技術(shù)有智能傳感器、16位和32位微處理器、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等。1.1.2汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)①汽車電子控制技術(shù)從單一的控制逐步發(fā)展到綜合控制，如點(diǎn)火時(shí)刻、燃油噴射、怠速控制、排氣再循環(huán)等。②電子控制技術(shù)從發(fā)動(dòng)機(jī)控制擴(kuò)展到汽車的各個(gè)組成部分，如防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、自動(dòng)變速系統(tǒng)、信息顯示系統(tǒng)等。③從汽車本身到融入外部社會(huì)環(huán)境。1.1.3汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.控制系統(tǒng)集成化2.信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化3.汽車、交通智能化1.2汽車電子控制技術(shù)應(yīng)用概況1.3汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成1.3.1信號(hào)輸入裝置

信號(hào)輸入裝置包括各種傳感器和開關(guān)。車用傳感器有兩類，一類用于控制汽車運(yùn)行狀態(tài)，另一類讓駕駛員了解某些信息和狀態(tài)（如冷卻液溫度、潤(rùn)滑油壓力、燃油量等）。圖1-2輸入信號(hào)a）模擬信號(hào)；b）數(shù)字信號(hào)；c）信號(hào)發(fā)生器1.3.2控制器

控制器，即電子控制單元ECU由輸入接口、計(jì)算機(jī)和輸出接口等組成（圖1-3）。圖1-3ECU的基本結(jié)構(gòu)1.輸入接口圖1-4輸入回路圖1-5信號(hào)轉(zhuǎn)換1-傳感器；2-模擬信號(hào)；3-放大器；4-A/D轉(zhuǎn)換器；5-CPU；6-D／A轉(zhuǎn)換器；7-功率晶體管（或驅(qū)動(dòng)器）；8-模擬信號(hào)；9-執(zhí)行器；10-存儲(chǔ)器；11-穩(wěn)壓器2.計(jì)算機(jī)

計(jì)算機(jī)（微機(jī)）由輸入和輸出、CPU、存儲(chǔ)器、地址總線和數(shù)據(jù)總線等組成（圖1-6）。3.輸出接口圖1-6計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)輸出的電信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，而有些執(zhí)行器需要計(jì)算機(jī)輸出模擬信號(hào)。因此，輸出接口需要D／A（數(shù)／模）轉(zhuǎn)換器。同時(shí)，由于計(jì)算機(jī)輸出的電信號(hào)較弱，不能直接控制執(zhí)行器。

因此，輸出電路中大多采用由大功率晶體管組成的輸出驅(qū)動(dòng)器（圖1-7），由計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)控制晶體管的導(dǎo)通與截止，從而控制執(zhí)行器的搭鐵回路。圖1-7輸出回路1.3.3執(zhí)行器

執(zhí)行器根據(jù)ECU輸出的控制信號(hào)執(zhí)行某項(xiàng)控制功能，常用執(zhí)行器見表1-3。名稱驅(qū)動(dòng)能源應(yīng)用范疇（系統(tǒng)）電動(dòng)機(jī)直流電動(dòng)機(jī)電能刮水器伺服電動(dòng)機(jī)電能節(jié)氣門開度步進(jìn)電動(dòng)機(jī)電能節(jié)氣門開度、電子懸架阻尼與剛度控制控制閥2/2開關(guān)閥液壓／氣動(dòng)ABS、ASR、EAT3/3開關(guān)閥液壓／氣動(dòng)ABS、ASR、EAT比例壓力閥液壓／氣動(dòng)離合器控制、CVT金屬帶夾緊力控制比例流量閥液壓／氣動(dòng)CVT連續(xù)速比控制繼電器電能電磁閥驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電磁鐵比例電能電磁離合器、比例液壓閥開關(guān)電能開關(guān)電磁閥表1-3常用執(zhí)行器復(fù)習(xí)思考題1.簡(jiǎn)述汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展歷程。2.簡(jiǎn)述電子控制技術(shù)在汽車上的應(yīng)用概況。3.簡(jiǎn)述汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成。4.汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要有哪些？GAMEOVER汽車電子控制技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)教學(xué)提示：汽車電子控制技術(shù)最早應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，極大地提高了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能。教學(xué)要求：本章主要介紹電子控制技術(shù)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。重點(diǎn)內(nèi)容是電子控制汽油噴射技術(shù)、電子控制點(diǎn)火技術(shù)以及發(fā)動(dòng)機(jī)輔助控制技術(shù)。要求學(xué)生了解控制原理，熟悉系統(tǒng)組成和工作特性。2.1電子控制汽油噴射系統(tǒng)概述2.1.1汽油機(jī)對(duì)空燃比的要求1.可燃混合氣濃度的表征方法λ=A／F＜14.7濃混合氣λ=A／F=14.7理論混合氣λ=A／F＞14.7稀混合氣Φ=L／L0＜1濃混合氣Φ=L／L0=1理論混合氣Φ=L／L0＞1稀混合氣2.可燃混合氣濃度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響圖2-1可燃混合氣空燃比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)火焰溫度、油耗率和輸出功率的影響圖2-2可燃混合氣空燃比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)有害排放物濃度的影響3.不同工況下發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)空燃比的要求（1）穩(wěn)定工況對(duì)混合氣的要求。①怠速和小負(fù)荷工況。②中等負(fù)荷工況。③大負(fù)荷和全負(fù)荷工況。（2）過(guò)渡工況對(duì)混合氣的要求。①冷起動(dòng)。②暖機(jī)。③加速和減速。2.1.2燃油噴射的概念燃油噴射（FuelInjection）就是用噴油器將一定壓力和數(shù)量的汽油噴入進(jìn)氣道或氣缸內(nèi)。其目的是提高燃油霧化質(zhì)量，改進(jìn)燃燒，改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能。電控燃油噴射則是采用電動(dòng)噴油器，由電子控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況和使用條件，將適量的燃油噴入進(jìn)氣道或氣缸內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)供油量的精確控制。2.1.3燃油噴射系統(tǒng)的分類1.按噴油器的布置分類（1）單點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)（Single-PointInjection，SPI）。節(jié)氣門體噴射（ThrottleBodyInjection，TBI）中央燃油噴射（CentralFuelInjection，CFI）。（2）多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)（Multi-PointInjection，MPI）。①進(jìn)氣管噴射。②缸內(nèi)噴射又稱缸內(nèi)直接噴射（GasolineDirectInjection，GDI）。2.按噴射裝置的控制方式分類（1）機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)（K系統(tǒng)）圖2-9機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)（K系統(tǒng)）

博世公司研制的K-Jetronic系統(tǒng)在20世紀(jì)五六十年代開始運(yùn)用于汽車上，如早期的奔馳（Benz）和奧迪（Audi）等。（2）機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)（KE系統(tǒng)）。KE系統(tǒng)在K系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了電子控制單元，以德國(guó)博世公司生產(chǎn)的KE-Jetronic系統(tǒng)最具代表性。圖2-10機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)（KE系統(tǒng)）（3）電控式燃油噴射系統(tǒng)。

電控式燃油噴射系統(tǒng)（ElectronicFuelInjection，EFI）由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。圖2-11電控式汽油噴射系統(tǒng)

其電子控制系統(tǒng)主要由電控單元（ElectronicControlUnit，ECU）、各種傳感器和執(zhí)行器三部分構(gòu)成。ECU通過(guò)對(duì)各種傳感器的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀況，發(fā)出指令控制噴油器的噴油時(shí)刻和噴油量，從而精確控制各工況的空燃比。①開環(huán)控制方式。圖2-12開環(huán)控制方式②閉環(huán)控制方式。圖2-13閉環(huán)控制方式3.按噴油方式分類（1）連續(xù)噴射系統(tǒng)（ContinuousFuelInjection，CFI）。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，燃油連續(xù)不斷的噴射，主要用于機(jī)械式和機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)。（2）間歇噴射系統(tǒng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，燃油按照一定的規(guī)律間歇噴射，電控式燃油噴射系統(tǒng)都采用間歇噴射。圖2-14間歇噴射時(shí)序分類（a）同時(shí)噴射；（b）分組噴射；（c）順序噴射4.按進(jìn)氣量的檢測(cè)方式分類（1）直接測(cè)量式。

直接測(cè)量式燃油噴射系統(tǒng)利用空氣流量計(jì)直接測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)吸入進(jìn)氣管的空氣流量。直接檢測(cè)方式也可稱為質(zhì)量-流量（MassFlow）方式，亦稱L型燃油噴射系統(tǒng)（L為德文空氣流量Luftmengen的字頭）。①葉片式空氣流量計(jì)（測(cè)量體積流量）。

按照空氣流量計(jì)的種類不同，直接測(cè)量式又分為以下幾種。②卡門渦旋式空氣流量計(jì)（測(cè)量體積流量）。③熱線式空氣流量計(jì)（測(cè)量質(zhì)量流量）。④熱膜式空氣流量計(jì)（測(cè)量質(zhì)量流量）。（2）間接測(cè)量式。

間接測(cè)量式燃油噴射系統(tǒng)通過(guò)對(duì)其他參數(shù)（進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力、節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）的測(cè)量，并經(jīng)過(guò)計(jì)算處理得到進(jìn)氣量的值。

間接檢測(cè)方式又可分為速度-密度（SpeedDensity）方式和節(jié)氣門-速度（Throttlespeed）方式。速度-密度方式根據(jù)進(jìn)氣管絕對(duì)壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)量發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)的進(jìn)氣量，而節(jié)氣門-速度方式則根據(jù)節(jié)氣門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)量發(fā)動(dòng)機(jī)每循環(huán)的進(jìn)氣量，從而計(jì)算所需的噴油量。

間接測(cè)量常用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力式，即采用進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器測(cè)量進(jìn)氣管的絕對(duì)壓力以確定進(jìn)氣量。該系統(tǒng)亦稱為D型燃油噴射系統(tǒng)（D為德文壓力Druck的字頭）。

質(zhì)量-流量控制方式（L型）是通過(guò)空氣流量傳感器（AirFlowMeter）直接測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，再根據(jù)進(jìn)氣量和轉(zhuǎn)速來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)每工作循環(huán)的供油量，精度高、穩(wěn)定性好。2.2電控燃油噴射系統(tǒng)的基本組成圖2-16發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)（D型）圖2－17發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)（L型）2.2.1空氣供給系統(tǒng)

空氣供給系統(tǒng)用于向發(fā)動(dòng)機(jī)提供新鮮空氣，并測(cè)量進(jìn)入氣缸的空氣量。按怠速進(jìn)氣量的控制方式不同，空氣供給系統(tǒng)分為旁通空氣式和直接供氣式兩種，如圖2-18所示。

（a）旁通空氣式（b）直接供氣式圖2-18空氣供給系統(tǒng)1—空氣濾清器；2—空氣流量傳感器；3—怠速控制閥；4—進(jìn)氣歧管；5—?jiǎng)恿η唬?—節(jié)氣門體2.2.2燃油供給系統(tǒng)1.燃油供給系統(tǒng)的組成

燃油供給系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供混合氣燃燒所需的燃油，主要由油箱、電動(dòng)汽油泵、輸油管、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、燃油分配管（燃油導(dǎo)軌）、噴油器和回油管等組成。圖2-19燃油供給系統(tǒng)1—油箱；2—電動(dòng)汽油泵；3—輸油管；4—回油管；5—噴油器；6—燃油壓力調(diào)節(jié)器；7—燃油分配管；8—燃油濾清器2.燃油壓力調(diào)節(jié)器壓力調(diào)節(jié)器的功用就是調(diào)節(jié)燃油壓力，使噴油壓差保持恒定。

噴油壓差就是指燃油分配管內(nèi)燃油壓力與進(jìn)氣管內(nèi)氣體壓力的差值，一般為300kPa左右。燃油壓力調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)圖3.燃油壓力脈動(dòng)阻尼器

在一些電控燃油噴射系統(tǒng)的電動(dòng)燃油泵或燃油導(dǎo)軌上，安裝有燃油壓力脈動(dòng)阻尼器，其作用是降低噴油器噴油時(shí)引起的燃油壓力波動(dòng)，并降低噪聲。圖2-22燃油壓力脈動(dòng)阻尼器結(jié)構(gòu)圖1—閥片；2—膜片；3—回位彈簧燃油壓力脈動(dòng)阻尼器一般不會(huì)發(fā)生故障。需進(jìn)行拆卸時(shí)，注意應(yīng)首先釋放燃油系統(tǒng)壓力。2.2.3電子控制系統(tǒng)1.信號(hào)輸入裝置

信號(hào)輸入裝置包括各種傳感器和開關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的不同部位，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的各種參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的電信號(hào)輸入ECU。（1）空氣流量傳感器（AirFlowSensor，AFS）或歧管壓力傳感器（ManifoldAbsolutePressureSensor，MAP）：用于檢測(cè)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣量。AFS能直接檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，MAP只能間接測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。（2）曲軸位置傳感器（crankshaftpositionsensor，CPS）：用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，控制噴油提前角和點(diǎn)火提前角。

發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器及開關(guān)信號(hào)的主要功用如下所述。（3）凸輪軸位置傳感器（camshaftpositionsensor，CPS）：用于檢測(cè)活塞上止點(diǎn)位置，控制開始噴油時(shí)刻和開始點(diǎn)火時(shí)刻，故又稱為氣缸識(shí)別傳感器（CylinderIdentificationSensor，CIS）。部分汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，曲軸位置傳感器與凸輪軸位置傳感器制成一體，統(tǒng)稱為曲軸位置傳感器，并用CPS表示。（4）節(jié)氣門位置傳感器（ThrottlePositionSensor，TPS）：用于檢測(cè)節(jié)氣門開度大小，如節(jié)氣門關(guān)閉、部分開啟和全開等。

此外，ECU通過(guò)計(jì)算節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)的變化率，便可得到汽車加速或減速信號(hào)。（5）冷卻液溫度傳感器（coolanttemperaturesensor，CTS）：又稱為水溫傳感器，用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度。（6）進(jìn)氣溫度傳感器（IntakeAirTemperatureSensor，IATS）：用于檢測(cè)吸入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的空氣的溫度。（7）氧傳感器或O2傳感器（ExhaustgasoxygenSensor，EGOS）：用于檢測(cè)排氣管排出廢氣中氧的含量，來(lái)反映可燃混合氣的A／F。（8）車速傳感器（VehicleSpeedSensor，VSS）：用于檢測(cè)汽車行駛速度。（9）點(diǎn)火開關(guān)信號(hào)（IgnitionSwitch，IGN）：當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通“點(diǎn)火（IG）”擋位時(shí)，向ECU輸入一個(gè)高電平信號(hào)。（10）起動(dòng)開關(guān)信號(hào)（StartingSwitch，STA）：當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)接通“起動(dòng)（ST）”擋時(shí)，向ECU輸入一個(gè)高電平信號(hào)。（11）空調(diào)開關(guān)信號(hào)（AirConditioningSwitch，A/C）：當(dāng)空調(diào)開關(guān)接通時(shí)，向ECU提供接通空調(diào)的信號(hào)。（12）電源電壓信號(hào)（U-Battery，UBAT）：向ECU提供蓄電池端電壓信號(hào)。（13）空擋起動(dòng)開關(guān)信號(hào)（NeutralStartSwitch，NSW）：在選裝自動(dòng)變速器的汽車上，用于檢測(cè)自動(dòng)變速器的擋位選擇開關(guān)是否處于空擋位置。2.ECUECU又稱為電子控制單元或電子控制組件，俗稱電腦。ECU用于接收各種傳感器和控制開關(guān)輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)工況信號(hào)，根據(jù)ECU內(nèi)部預(yù)先編制的控制程序和存儲(chǔ)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷確定適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況的噴油時(shí)間和點(diǎn)火提前角等參數(shù)，并將這些參數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)控制各種執(zhí)行元件動(dòng)作，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)保持最佳運(yùn)行狀態(tài)。ECU還具有故障自診斷測(cè)試功能和應(yīng)急處理功能（后備功能）。在ECU對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制的同時(shí)，還對(duì)傳感器傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與鑒別，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某傳感器傳輸?shù)男盘?hào)參數(shù)超出規(guī)定值范圍或沒有傳輸信號(hào)時(shí)，ECU將判定該傳感器或相關(guān)線路發(fā)生故障，并將故障信息編成代碼儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，以便維修時(shí)調(diào)用，與此同時(shí)，立即啟用后備功能，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入故障應(yīng)急狀態(tài)運(yùn)行。3.執(zhí)行器

執(zhí)行器又稱為執(zhí)行元件，是電控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行器用于接受ECU的控制指令，完成具體的控制動(dòng)作。發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)常用的執(zhí)行器主要功用如下所述。（1）電動(dòng)汽油泵：給發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)提供規(guī)定壓力的燃油。（2）油泵繼電器：控制電動(dòng)汽油泵電路的接通與切斷。（3）噴油器：接收ECU發(fā)出的噴油脈沖信號(hào)，并計(jì)量燃油噴射量。（4）氧傳感器加熱器：加熱氧傳感器的檢測(cè)部件，使傳感器盡快投入工作。

在汽車電控系統(tǒng)中，還設(shè)有一個(gè)故障診斷插座（故障測(cè)試儀接口）。當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)生故障或需要了解控制系統(tǒng)的工況參數(shù)時(shí)，利用測(cè)試儀通過(guò)故障診斷插座可以調(diào)取所需信息和參數(shù)。2.3電控燃油噴射系統(tǒng)傳感器的結(jié)構(gòu)原理2.3.1歧管壓力傳感器1.歧管壓力傳感器的作用與分類

歧管壓力傳感器用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，又稱為進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器或進(jìn)氣絕對(duì)壓力傳感器。歧管壓力傳感器采用間接測(cè)量方式測(cè)量進(jìn)氣量，即依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷變化測(cè)出進(jìn)氣歧管內(nèi)絕對(duì)壓力值，進(jìn)而測(cè)算發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。2.電容式歧管壓力傳感器

電容式歧管壓力傳感器利用傳感器的電容效應(yīng)測(cè)量進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力，主要由氧化鋁膜片及厚膜電極等構(gòu)成。電容式歧管壓力傳感器

ECU根據(jù)傳感器輸出信號(hào)的頻率便可確定進(jìn)氣歧管的絕對(duì)壓力。其信號(hào)頻率和進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力值成正比，該頻率大約在80～120Hz范圍內(nèi)變化。3.半導(dǎo)體壓敏電阻式歧管壓力傳感器

半導(dǎo)體壓敏電阻式歧管壓力傳感器利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)測(cè)量進(jìn)氣歧管的絕對(duì)壓力，主要由壓力轉(zhuǎn)換元件和將轉(zhuǎn)換元件輸出信號(hào)進(jìn)行放大的混合集成電路等構(gòu)成。半導(dǎo)體壓敏電阻式歧管壓力傳感器（a）硅鋼片（b）控制電路圖2-28半導(dǎo)體壓敏電阻式歧管壓力傳感器工作原理1—硅片；2—硅；3—真空管；4—硼硅酸玻璃片；5—二氧化硅膜；6—應(yīng)變電阻；7—金屬片；8—穩(wěn)壓電源；9—差動(dòng)放大器

該類傳感器尺寸小、精度高、成本低、響應(yīng)性好、通用性強(qiáng)和測(cè)量范圍廣，是目前進(jìn)氣壓力傳感器中最先進(jìn)的一種，應(yīng)用廣泛。4.膜盒傳動(dòng)的可變電感式（LVDT）歧管壓力傳感器

膜盒傳動(dòng)的可變電感式歧管壓力傳感器主要由膜盒、鐵心、感應(yīng)線圈和電子電路等組成。

LVDT式歧管壓力傳感器

感應(yīng)線圈由兩個(gè)繞組構(gòu)成，一個(gè)與振蕩電路相連，產(chǎn)生交流電壓，在線圈周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)；另一個(gè)為感應(yīng)繞組，用于產(chǎn)生信號(hào)電壓。LVDT式歧管壓力傳感器工作原理

當(dāng)進(jìn)氣歧管壓力變化時(shí)，膜盒帶動(dòng)鐵心在磁場(chǎng)中移動(dòng)，使感應(yīng)線圈產(chǎn)生的信號(hào)電壓隨之變化，再將該電壓信號(hào)送到電子電路，后經(jīng)檢波、整形和放大后，作為傳感器的輸出信號(hào)送至ECU。5.表面彈性波式（SAW）歧管壓力傳感器

表面彈性波式（SAW）歧管壓力傳感器在一塊壓電基片上用超聲波加工出一薄膜敏感區(qū)，上面刻制換能器（壓敏SAW延時(shí)線），換能器與電路組合成振蕩器。（a）傳感器結(jié)構(gòu)（b）換能器結(jié)構(gòu)圖2-31SAW式歧管壓力傳感器2.3.2空氣流量傳感器1.空氣流量傳感器的作用與分類

空氣流量傳感器（AFS）又稱為空氣流量計(jì)（AFM），用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，并將進(jìn)氣量信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入ECU，以供ECU計(jì)算確定噴油時(shí)間（即噴油量）和點(diǎn)火時(shí)間，是發(fā)動(dòng)機(jī)ECU計(jì)算噴油時(shí)間和點(diǎn)火時(shí)間的主要依據(jù)。目前車用空氣流量傳感器主要有翼片式空氣流量傳感器、卡門渦旋式空氣流量傳感器和熱式空氣流量傳感器等。2.翼片式空氣流量傳感器

翼片式空氣流量傳感器由測(cè)量板（葉片）、緩沖板、阻尼室、旁通氣道、怠速調(diào)整螺釘、回位彈簧等組成。此外，其內(nèi)部還設(shè)有電動(dòng)汽油泵開關(guān)及進(jìn)氣溫度傳感器等。翼片式空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)

圖2-35電位計(jì)

（a）電位計(jì)內(nèi)部電路（b）工作原理圖2-36翼片式空氣流量傳感器工作原理1—電位計(jì)；2—來(lái)自空氣濾清器的空氣；3—到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣；4—測(cè)量板；5—電位計(jì)滑動(dòng)觸頭；6—旁通空氣通道2.卡門渦旋式空氣流量傳感器

卡門渦旋式空氣流量傳感器（Karmanscrolltypeairflowmeter）在進(jìn)氣管道中央設(shè)置一個(gè)錐體狀的渦流發(fā)生器，當(dāng)空氣流過(guò)時(shí)，在渦流發(fā)生器的后部將會(huì)不斷產(chǎn)生稱之為卡門渦旋的渦流串，若測(cè)出卡門渦流的頻率便可感知進(jìn)氣量的大小。按照渦旋數(shù)的檢測(cè)方式不同，卡門渦旋式空氣流量傳感器有超聲波檢測(cè)方式和反光鏡檢測(cè)方式兩種。

圖2-37卡門渦旋式空氣流量傳感器（超聲波檢測(cè)方式）1—整流柵；2—渦旋發(fā)生體；3—渦旋穩(wěn)定板；4—信號(hào)發(fā)生器（超聲波發(fā)射頭）；5—超聲波發(fā)生器；6—通往發(fā)動(dòng)機(jī)；7—卡門渦旋；8—超聲波接收器；9—與渦旋數(shù)對(duì)應(yīng)的疏密聲波；10—整形放大電路；11—旁通通路；12—通往ECU；13—整形成矩形波（脈沖）

（a）結(jié)構(gòu)（b）原理（c）輸出信號(hào)波形圖2-38卡門渦旋式空氣流量傳感器（反光鏡檢測(cè)方式）1—反光鏡；2—發(fā)光二極管；3—彈性鋼片；4—空氣流；5—卡門渦旋；6—渦旋發(fā)生體；7—壓力導(dǎo)向孔；8—光電品體管；9—進(jìn)氣管路；10—支承板3.熱式空氣流量傳感器

熱式空氣流量傳感器有熱線式和熱膜式兩種形式，直接檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣的質(zhì)量流量，檢測(cè)原理完全相同。

熱線式空氣流量傳感器的檢測(cè)元件是鉑金屬絲，熱膜式空氣流量傳感器的檢測(cè)元件是鉑金屬膜。

此外還具有進(jìn)氣阻力小、無(wú)磨損部件等優(yōu)點(diǎn)，目前大多數(shù)中高檔轎車都采用這種傳感器。

熱線式與熱膜式空氣流量傳感器主要由發(fā)熱元件（熱線或熱膜）、溫度補(bǔ)償電阻（冷絲或冷膜）、信號(hào)取樣電阻和控制電路等組成。

鉑金屬檢測(cè)元件的響應(yīng)速度很快，能在幾毫秒內(nèi)反映出空氣流量的變化，因此測(cè)量精度不受進(jìn)氣氣流脈動(dòng)的影響（氣流脈動(dòng)在發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最為明顯）。①熱線式空氣流量傳感器。

圖2-39熱線式空氣流量傳感器1—傳感器密封蓋；2—印刷控制電路板；3—卡環(huán)；4—防護(hù)網(wǎng)；5—溫度補(bǔ)償電阻絲（冷絲）；6—鉑金屬絲（熱線）；7—取樣管；8—CO調(diào)整螺釘；9—防護(hù)塞；10—接線插座②熱膜式空氣流量傳感器。

熱膜式空氣流量傳感器對(duì)熱線式空氣流量傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，其發(fā)熱元件采用平面形鉑金屬薄膜（厚約200μm）電阻器，故稱為熱膜電阻。圖2-40熱膜式空氣流量傳感器1—接線插座；2—護(hù)套；3—鉑金屬膜；4—防護(hù)網(wǎng)

為了防止進(jìn)氣溫度變化使測(cè)量精度受到影響，在熱膜電阻附近的氣流上游設(shè)有鉑金屬膜式溫度補(bǔ)償電阻。

溫度補(bǔ)償電阻和熱膜電阻與傳感器內(nèi)部控制電路連接，控制電路與線束連接器插座連接，線束插座設(shè)在傳感器殼體中部。圖2-41熱膜式空氣流量傳感器內(nèi)部元件1—控制回路；2—通往發(fā)動(dòng)機(jī)；3—熱膜；4—進(jìn)氣溫度傳感器；5—金屬網(wǎng)2.3.3節(jié)氣門位置傳感器1.節(jié)氣門位置傳感器的作用與分類

發(fā)動(dòng)機(jī)工況（如起動(dòng)、怠速、加速、減速、小負(fù)荷和大負(fù)荷等）不同，對(duì)混合氣濃度的要求也不相同。節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門開度（即發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷）大小轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，以便確定A／F的大小。按結(jié)構(gòu)不同，節(jié)氣門位置傳感器分為觸點(diǎn)式、可變電阻式、觸點(diǎn)與可變電阻組合式三種類型；按輸出信號(hào)的類型不同，節(jié)氣門位置傳感器可分為線性（量）輸出型和開關(guān)（量）輸出型。2.觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器

觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器主要由節(jié)氣門軸、大負(fù)荷觸點(diǎn)（又稱為功率觸點(diǎn)）、凸輪、怠速觸點(diǎn)和接線插座組成。

（a）外形（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（c）輸出特性圖2-44觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1—節(jié)氣門軸；2—功率觸點(diǎn)（PSW）；3—凸輪；4—怠速觸點(diǎn)（IDL）；5—接線插座3.組合式節(jié)氣門位置傳感器（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。組合式節(jié)氣門位置傳感器主要由可變電阻滑動(dòng)觸點(diǎn)、節(jié)氣門軸、怠速觸點(diǎn)和殼體組成。

（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（b）電路

圖2-45組合式節(jié)氣門位置傳感器1—可變電阻滑動(dòng)觸點(diǎn)；2—鍍膜電阻；3—絕緣部件；4—節(jié)氣門軸；5—怠速觸點(diǎn)（2）輸出特性。其輸出特性如圖2-46所示。當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉或開度小于1.2°時(shí)，怠速觸點(diǎn)閉合，其輸出端子IDL輸出低電平“0”；當(dāng)節(jié)氣門開度大于1.2°時(shí)，怠速觸點(diǎn)斷開，輸出端子IDL輸出高電平“5V”。（a）怠速觸點(diǎn)輸出信號(hào)（b）滑動(dòng)觸點(diǎn)輸出信號(hào)圖2-46組合式節(jié)氣門位置傳感器輸出特性2.3.4曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器曲軸位置傳感器又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角傳感器，用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(hào)并輸入ECU，以便計(jì)算確定并控制噴油提前角與點(diǎn)火提前角。

曲軸位置傳感器（CPS）凸輪軸位置傳感器又稱為氣缸識(shí)別傳感器（CIS）用于采集配氣凸輪軸的位置信號(hào)并輸入ECU，以便確定活塞處于壓縮（或排氣）行程上止點(diǎn)的位置。大多數(shù)汽車將曲軸與凸輪軸兩種位置傳感器制成一體。曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器分為磁感應(yīng)式、霍爾式和光電式幾類。豐田采用磁感應(yīng)式；德國(guó)采用磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器和霍爾式凸輪軸位置傳感器；日產(chǎn)采用光電式曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器。2.3.5氧傳感器1.氧傳感器的作用與分類

氧傳感器是排氣氧傳感器（EGOS）的簡(jiǎn)稱，又稱為含氧量傳感器、λ傳感器。氧傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上，通過(guò)監(jiān)測(cè)排氣中氧離子的含量獲得混合氣的A／F信號(hào)，并將A／F信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)ECU。

氧傳感器分為氧化鋯（ZrO2）式和氧化鈦（TiO2）式兩種類型。氧化鋯式氧傳感器又分為加熱型與非加熱型氧傳感器兩種，氧化鈦式一般都為加熱型傳感器。2.氧化鋯式氧傳感器結(jié)構(gòu)原理（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。氧化鋯式氧傳感器主要由鋼質(zhì)護(hù)管、鋼質(zhì)殼體、鋯管、加熱元件、電極引線、防水護(hù)套和線束連接器等組成。

圖2-50氧化鋯式氧傳感器1—鋼質(zhì)護(hù)管；2—排氣；3—?dú)んw；4—防水護(hù)套；5—電極引線；6—陶瓷加熱元件；7—排氣管；8—二氧化鋯固體電解質(zhì)陶瓷管（鋯管）；9—加熱元件電源端子；10—加熱元件搭鐵端子；11—信號(hào)輸出端子（2）測(cè)量原理。圖2-51氧化鋯式氧傳感器工作原理

1—排氣；2—排氣管；

3—大氣；4—固體ZrO2；

5—鉑電極；6—保護(hù)層（3）工作特性。圖2-52氧化鋯式氧傳感器工作特性

1—傳感器的電動(dòng)勢(shì)；

2—CO濃度；

3—無(wú)鉑電極時(shí)的電動(dòng)勢(shì)；

4—氧離子濃度3.氧化鈦式氧傳感器的結(jié)構(gòu)原理（1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。氧化鈦式氧傳感器的外形與氧化鋯式氧傳感器相似，主要由二氧化鈦傳感元件、鋼質(zhì)殼體、加熱元件和電極引線等組成。

圖2-53氧化鈦式氧傳感器1—加熱元件；2—二氧化鈦元件；3—基片；4—墊圈；5—密封圈；6—?dú)んw；7—滑石粉填料；8—密封釉；9—護(hù)套；10—電極引線；11—連接焊點(diǎn)；12—密封襯墊；13—傳感器引線（2）測(cè)量原理。由于二氧化鈦半導(dǎo)體材料的電阻具有隨氧離子濃度變化而變化的特性，因此氧化鈦式氧傳感器的信號(hào)源相當(dāng)于一個(gè)可變電阻。

氧化鈦式氧傳感器的特性氧化鈦式氧傳感器工作電路2.3.6溫度傳感器1.溫度傳感器的作用與分類

度傳感器將被測(cè)對(duì)象的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入ECU，ECU修正控制參數(shù)或判斷檢測(cè)對(duì)象的熱負(fù)荷狀態(tài)。

按檢測(cè)對(duì)象不同，溫度傳感器主要有發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、燃油溫度傳感器、排氣溫度傳感器、空調(diào)溫度傳感器（或空調(diào)溫控開關(guān)）等。

進(jìn)氣溫度傳感器

按結(jié)構(gòu)與物理性能不同，溫度傳感器可分為熱敏電阻式、雙金屬片式、熱敏鐵氧體式和石蠟式等。

熱敏電阻式和熱敏鐵氧體式溫度傳感器屬于物性型傳感器，雙金屬片式和石蠟式溫度傳感器屬于結(jié)構(gòu)型傳感器?，F(xiàn)代汽車廣泛采用物性型熱敏電阻式溫度傳感器。2.熱敏電阻式溫度傳感器

（a）外形（b）兩端子式（c）單端子式圖2-57熱敏電阻式溫度傳感器NTC型溫度傳感器特性溫度傳感器的工作電路2.4電控燃油噴射系統(tǒng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理2.4.1噴油器1.噴油器的作用與分類

電磁噴油器簡(jiǎn)稱噴油器，俗稱噴嘴，用于向氣缸或進(jìn)氣道內(nèi)噴射適量的、霧化的燃油。

按結(jié)構(gòu)不同，噴油器可分為軸針式、球閥式和片閥式三種。目前，主要采用球閥式噴油器。按噴油器電磁線圈電阻值大小，噴油器可分為高電阻型（13～18Ω）和低電阻型（1～3Ω）兩種。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）軸針式噴油器。

圖2-61軸針式噴油器1-進(jìn)油口；2、6—O形密封圈；3—濾網(wǎng)；4—回位彈簧；5—閥體；7—閥座；8—軸針；9—電磁線圈；10—線束插座（2）球閥式噴油器。（3）片閥式噴油器。圖2-62球閥式噴油器閥體

1—彈簧座；2—導(dǎo)桿；3—球閥；4—針閥

圖2-63片閥式噴油器1—燃油濾網(wǎng)；2—導(dǎo)桿；3—?dú)んw；4—片閥；5—帶孔閥座；6、12—O形密封圈；7—底座；8—油道；9—電磁線圈；10—復(fù)位彈簧；11—彈簧預(yù)緊力調(diào)節(jié)滑套3.工作原理

當(dāng)噴油器電磁線圈通電時(shí)，線圈中產(chǎn)生電磁吸力吸引針閥閥體。當(dāng)電磁吸力大于復(fù)位彈簧的彈力時(shí)，閥體使彈簧壓縮而上升（上升行程很小，一般為0.1～0.2mm）。

閥體上升時(shí)，針閥（球閥或片閥）隨閥體一同上升，針閥（球閥或片閥）離開閥座時(shí)，針閥被打開，燃油便從噴孔噴出，噴出燃油的形狀為小于35°的圓錐霧狀。由于燃油壓力較高，因此噴出的燃油為霧狀。

當(dāng)噴油器的電磁線圈電流切斷時(shí)，電磁吸力消失，閥體在復(fù)位彈簧的彈力作用下復(fù)位，針閥（球閥或片閥）回落到閥座上將閥門關(guān)閉，噴油停止。2.4.2電動(dòng)汽油泵1.電動(dòng)汽油泵的作用與分類

電控燃油噴射系統(tǒng)均采用電動(dòng)汽油泵，用于向噴油器提供油壓高于進(jìn)氣歧管壓力250～300kPa的燃油。

因?yàn)槿加褪菑挠拖鋬?nèi)泵出，經(jīng)壓縮或動(dòng)量轉(zhuǎn)換將油壓提高后，再經(jīng)輸油管送到噴油器，所以油泵的最高輸出油壓需要450～600kPa，其供油量比發(fā)動(dòng)機(jī)最大耗油量大得多，多余的燃油將從回油管返回油箱。

按汽油泵結(jié)構(gòu)不同，電動(dòng)汽油泵可分為葉片式、滾柱式、齒輪式、渦輪式和側(cè)槽式五種。目前常用的有滾柱式、葉片式和齒輪式三種汽油泵。電動(dòng)汽油泵

葉片式電動(dòng)汽油泵

按汽油泵安裝方式不同，電動(dòng)汽油泵可分為內(nèi)裝式和外裝式兩種。內(nèi)裝式安裝在油箱內(nèi)，外裝式安裝在油箱外的輸油管路中。目前，大多數(shù)汽車都采用內(nèi)裝式汽油泵。內(nèi)裝式汽油泵不易產(chǎn)生氣阻和泄漏，有利于汽油泵電動(dòng)機(jī)的冷卻，且噪聲較小。內(nèi)裝式電動(dòng)汽油泵的安裝位置2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

電動(dòng)汽油泵主要由永磁式直流電動(dòng)機(jī)、油泵、限壓閥、單向閥和泵殼等組成。

電動(dòng)機(jī)由永久磁鐵、電樞、換向器和電刷等組成。油泵由泵轉(zhuǎn)子和泵體組成。泵轉(zhuǎn)子固定在電動(dòng)機(jī)軸上，隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2-67電動(dòng)汽油泵1—進(jìn)油口；2—限壓閥；3—電樞；4—泵殼；5—接線端子；6—出油口；7—單向閥；8—永久磁鐵；9—泵體3.電動(dòng)汽油泵的控制（1）開關(guān)控制型。圖2-68電動(dòng)汽油泵開關(guān)控制（速度—密度型）圖2-69電動(dòng)汽油泵開關(guān)控制（質(zhì)量—流量型）（2）轉(zhuǎn)速控制型。圖2-70電動(dòng)汽油泵轉(zhuǎn)速控制2.5電控燃油噴射系統(tǒng)的控制原理2.5.1噴油器控制

發(fā)動(dòng)機(jī)各種傳感器信號(hào)輸入ECU后，ECU根據(jù)數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷結(jié)果，發(fā)出脈沖信號(hào)指令控制噴油器噴油。

噴油器控制電路2.5.2噴油正時(shí)控制1.同時(shí)噴射控制（a）控制電路（b）控制信號(hào)波形（c）正時(shí)關(guān)系圖2-72同時(shí)噴射控制電路與正時(shí)的關(guān)系2.分組噴射控制（a）控制電路（b）正時(shí)關(guān)系

分組噴射控制電路與正時(shí)的關(guān)系3.順序噴射控制（a）控制電路（b）氣缸判別信號(hào)（c）曲軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角信號(hào)

（d）正時(shí)關(guān)系圖2-74順序噴射控制電路與正時(shí)的關(guān)系2.5.3發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)噴油量的控制圖2-75發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)噴油量控制2.5.4發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后噴油量的控制發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后噴油量控制2.5.5發(fā)動(dòng)機(jī)斷油控制超速斷油與減速斷油控制1.超速斷油控制圖2-78超速斷油控制曲線圖2-79減速斷油控制曲線2.減速斷油控制

減速斷油控制的三個(gè)條件：①節(jié)氣門位置傳感器信號(hào)表示節(jié)氣門關(guān)閉；②發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度達(dá)到正常工作溫度；③發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于燃油停供轉(zhuǎn)速，燃油停供轉(zhuǎn)速值由ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、負(fù)荷等參數(shù)確定。3.清除溢流控制

斷油控制系統(tǒng)清除溢流的條件：①點(diǎn)火開關(guān)處于起動(dòng)位置；②發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于500r／min；③節(jié)氣門全開。4.減轉(zhuǎn)矩?cái)嘤涂刂?/p>

變速器自動(dòng)升擋時(shí)，變速器ECU向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU發(fā)出一個(gè)減轉(zhuǎn)矩信號(hào)，暫時(shí)中斷個(gè)別氣缸噴油，降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以便減輕換擋沖擊，該控制功能稱為減轉(zhuǎn)矩?cái)嘤涂刂啤?.6電控電子點(diǎn)火系統(tǒng)2.6.1電控電子點(diǎn)火系統(tǒng)的組成

電控電子點(diǎn)火系統(tǒng)（亦稱微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，MCI，MicrocomputerControlIgnition）能實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火提前角的控制，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，降低燃油消耗量和有害氣體的排放量。2.6.2MCI主要部件的結(jié)構(gòu)原理1.爆燃傳感器

在微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中，ECU根據(jù)爆燃（爆震）傳感器（KnockSensor，KS）的信號(hào)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否發(fā)生爆燃，對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火提前角閉環(huán)控制（防爆燃控制）。

發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃時(shí)，氣缸內(nèi)的可燃混合氣異常燃燒導(dǎo)致壓力急劇上升而引起缸體振動(dòng)（爆震），使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率降低，甚至導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。

目前汽車廣泛采用檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)頻率來(lái)檢測(cè)爆燃。發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃產(chǎn)生的壓力沖擊波頻率一般為6～9kHz，在檢測(cè)缸體振動(dòng)頻率時(shí)，一般都將爆燃傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體側(cè)面。

爆燃傳感器按檢測(cè)方式不同，可分為共振型與非共振型；按結(jié)構(gòu)不同，可分為壓電式和磁致伸縮式。1）壓電式爆燃傳感器

壓電式爆燃傳感器主要由套筒、壓電元件、慣性配重、塑料殼體和接線插座等組成。

（a）實(shí)物照片（b）結(jié)構(gòu)圖2-81壓電式爆燃傳感器1—套筒底座；2—絕緣墊圈；3—壓電元件；4—慣性配重；5—塑料殼體；6—固定螺栓；7—接線插座；8—電極不同轉(zhuǎn)速時(shí)爆燃傳感器輸出波形傳感器輸出信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)角的對(duì)應(yīng)關(guān)系2）磁致伸縮式爆燃傳感器

磁致伸縮式爆燃傳感器主要由感應(yīng)線圈、伸縮桿、永久磁鐵和外殼組成，如圖2-84所示。磁致伸縮式爆燃傳感器

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，傳感器的伸縮桿隨之振動(dòng)，感應(yīng)線圈中的磁通量發(fā)生變化。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，線圈中感應(yīng)出交變電動(dòng)勢(shì)，即傳感器有電壓輸出，輸出電壓高低取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)強(qiáng)度和振動(dòng)頻率。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體振動(dòng)頻率達(dá)到6～9kHz時(shí)，傳感器產(chǎn)生共振，振動(dòng)強(qiáng)度最大，線圈中產(chǎn)生的電壓最高。爆燃傳感器輸出信號(hào)波形3）燃燒壓力檢測(cè)式爆燃傳感器

直接檢測(cè)燃燒壓力法的測(cè)量精度最高，但傳感器安裝困難且耐久性較差，通常采用間接檢測(cè)燃燒壓力法。其傳感器又稱為墊圈式爆燃傳感器或壓力檢測(cè)式爆燃傳感器，是一種非共振型壓電效應(yīng)式傳感器，結(jié)構(gòu)原理與前述壓電式爆燃傳感器相同。

墊圈式爆燃傳感器的安裝位置1—火花塞；2—墊圈；3—爆燃傳感器；4—?dú)飧咨w奧迪轎車采用的燃燒壓力檢測(cè)式爆燃傳感器2.點(diǎn)火控制組件

圖2-87MCI的組成（桑塔納2000GSi型轎車）G40—凸輪軸位置（上止點(diǎn)位置）傳感器；G70—空氣流量傳感器；G62—冷卻液溫度傳感器；G72—進(jìn)氣溫度傳感器；G69—節(jié)氣門位置傳感器；F60—怠速觸點(diǎn)開關(guān)；G61、G66—爆燃傳感器；G28—曲軸位置（曲軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角）傳感器；J220—電控單元；N152—點(diǎn)火控制組件；N122—點(diǎn)火控制器；N128、N—點(diǎn)火線圈；Q—火花塞點(diǎn)火控制組件

圖2-89點(diǎn)火控制組件（N152）內(nèi)部電路J220—ECU；71—2、3缸點(diǎn)火控制端子；78—1、4缸點(diǎn)火控制端子；N—2、3缸點(diǎn)火線圈；N122—點(diǎn)火控制器；N128—1、4缸點(diǎn)火線圈3.點(diǎn)火線圈1）適用于二極管分配的點(diǎn)火線圈

適用于二極管分配同時(shí)點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈具有兩個(gè)初級(jí)繞組，一個(gè)次級(jí)繞組。高壓二極管有直接安裝在點(diǎn)火線圈內(nèi)部和連接在點(diǎn)火線圈外部?jī)煞N結(jié)構(gòu)形式。a）點(diǎn)火線圈內(nèi)部電路b）點(diǎn)火線圈實(shí)物圖2-90二極管分配同時(shí)點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈（內(nèi)裝式）

1—低壓插接器端子；2—初級(jí)繞組；3—次級(jí)繞組；4—高壓二極管；5—高壓接線柱

圖2-91二極管分配同時(shí)點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈（外接式）1—點(diǎn)火線圈；2—高壓二極管；3、11—接電子點(diǎn)火模塊；4—彈簧；5—初級(jí)繞組Ⅰ；6—初級(jí)繞組Ⅱ；7—鐵心；8、16—高壓導(dǎo)電片；9、18—電源接線柱；10、19—高壓線插座；12—外殼；13—導(dǎo)磁板；14—襯紙；15—次級(jí)繞組；17—變壓器油a）點(diǎn)火線圈連接線路b）點(diǎn)火線圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)2）適用于點(diǎn)火線圈分配的點(diǎn)火線圈

適用于點(diǎn)火線圈分配的點(diǎn)火線圈每個(gè)都有一個(gè)初級(jí)繞組和一個(gè)次級(jí)繞組，兩個(gè)或三個(gè)點(diǎn)火線圈多采用組合安裝的形式。適用于六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的組合式點(diǎn)火線圈一例如圖2-92所示。

圖2-92點(diǎn)火線圈分配同時(shí)點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈（I）1—點(diǎn)火線圈A高壓線插座；2—點(diǎn)火線圈B高壓線插座；3—點(diǎn)火線圈C高壓線插座；4—點(diǎn)火線圈低導(dǎo)線插座；5—點(diǎn)火線圈內(nèi)部電路1—支架；2—點(diǎn)火線圈；3—低壓插座；4—高壓二極管；5—高壓引線；6—蓋；7—填充材料；8—低壓接線柱；9—外殼；10、13—鐵心；11—次級(jí)繞組；12—初級(jí)繞組圖2-93點(diǎn)火線圈分配同時(shí)點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈（Ⅱ）3）單獨(dú)點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈

單獨(dú)點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈（因其外形細(xì)長(zhǎng)如筆，亦稱筆式點(diǎn)火線圈）通常是將點(diǎn)火線圈直接安裝在火花塞上端。這種點(diǎn)火線圈可省去高壓導(dǎo)線，使點(diǎn)火能量的損失和點(diǎn)火系統(tǒng)的故障率進(jìn)一步降低。圖2-95單獨(dú)點(diǎn)火方式的點(diǎn)火線圈1—接ECU；2—初級(jí)繞組；3—次級(jí)繞組；4—火花塞4）桑塔納GLi、2000GLi轎車閉磁路式點(diǎn)火線圈

（a）外形（b）原理（c）電路

圖2-96閉磁路式點(diǎn)火線圈（桑塔納GLi、2000GLi轎車）

1—點(diǎn)火線圈負(fù)極；2—次級(jí)繞組；3—初級(jí)繞組；4—高壓插孔；5—鐵芯；

6—?dú)庀叮?5—點(diǎn)火線圈正極；J220—ECU2.6.3MCI控制原理1.基本控制原理MCI控制原理2.點(diǎn)火提前角的確定

發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出最大功率和最小油耗的點(diǎn)火提前角為最佳點(diǎn)火提前角，該點(diǎn)不在壓縮行程上止點(diǎn)處，應(yīng)適當(dāng)提前。

理論和實(shí)踐證明，發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳點(diǎn)火提前角應(yīng)能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒臨近爆燃而又不發(fā)生爆燃，發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳點(diǎn)火提前角隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化實(shí)際上是非線性的。最佳點(diǎn)火提前角曲面

點(diǎn)火提前角由初始點(diǎn)火提前角、基本點(diǎn)火提前角和修正點(diǎn)火提前角三部分組成。1）初始點(diǎn)火提前角

初始點(diǎn)火提前角又稱為固定點(diǎn)火提前角，其值大小取決于發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，并由曲軸位置傳感器的初始位置決定，一般為上止點(diǎn)前6°～12°。

在下列情況時(shí)，實(shí)際點(diǎn)火提前角等于初始點(diǎn)火提前角：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)；（2）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于400r／min時(shí)；（3）檢查初始點(diǎn)火提前角時(shí)。此時(shí)診斷插座測(cè)試端子短路，怠速觸點(diǎn)IDL閉合，車速低于2km／h。2）基本點(diǎn)火提前角

基本點(diǎn)火提前角是發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的點(diǎn)火提前角，是設(shè)計(jì)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)確定的點(diǎn)火提前角。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響點(diǎn)火的因素較多，理論推導(dǎo)基本點(diǎn)火提前角的數(shù)學(xué)模型比較困難，而且很難適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

因此，國(guó)內(nèi)外普遍采用臺(tái)架試驗(yàn)方法，利用發(fā)動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行狀態(tài)下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定基本點(diǎn)火提前角。3）修正點(diǎn)火提前角

為使實(shí)際點(diǎn)火提前角適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，以便得到良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能，必須根據(jù)相關(guān)因素（如冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、開關(guān)信號(hào)等）適當(dāng)增大或減小點(diǎn)火提前角，即對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行必要的修正。修正點(diǎn)火提前角的方法有多種，主要有暖機(jī)修正和怠速修正。

發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際點(diǎn)火提前角是上述三個(gè)點(diǎn)火提前角之和。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每轉(zhuǎn)一圈，ECU計(jì)算處理后就輸出一個(gè)點(diǎn)火提前角信號(hào)。因此，當(dāng)傳感器檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、冷卻液溫度發(fā)生變化時(shí)，ECU自動(dòng)調(diào)整點(diǎn)火提前角。

當(dāng)ECU確定的點(diǎn)火提前角超過(guò)允許的最大點(diǎn)火提前角或小于允許的最小點(diǎn)火提前角時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)很難正常運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)ECU將以最大或最小點(diǎn)火提前角允許值進(jìn)行控制。3.MCI配電方式1）機(jī)械配電（有分電器電控電子點(diǎn)火系統(tǒng)）

機(jī)械配電是由分火頭將高壓電分配至分電器蓋旁電極，再通過(guò)高壓線輸送到各缸火花塞上的傳統(tǒng)配電方式。

在這種點(diǎn)火系統(tǒng)的分電器中，有的除保留了傳統(tǒng)的機(jī)械式配電結(jié)構(gòu)外，不再有傳統(tǒng)的分電器中的斷電器、離心式和真空式點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)器。在有些車型的分電器中可裝有曲軸位置傳感器（Ne信號(hào)）和凸輪軸位置傳感器(G信號(hào))。

豐田Camry的3S、5S發(fā)動(dòng)機(jī)、紅旗CA7220E型轎車都采用了該配電方式。

圖2-99有分電器的電控點(diǎn)火系統(tǒng)1—主繼電器；2—壓力傳感器；3—溫度傳感器；4—基準(zhǔn)位置傳感器；5—轉(zhuǎn)速傳感器；6—ECU；7—EFI控制；8—ESA控制；9—點(diǎn)火指令信號(hào)；10—電子點(diǎn)火器的IGt接線端子；11—ECU的IGt接線端子；12—電子點(diǎn)火器；13—點(diǎn)火監(jiān)視回路；14—閉合角控制；15—點(diǎn)火線圈；16—點(diǎn)火開關(guān)；17—蓄電池；18—至分電器；19—至發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速表2）電子配電（無(wú)分電器電控電子點(diǎn)火系統(tǒng)）

電子配電由點(diǎn)火控制器控制，點(diǎn)火線圈的高壓電按照一定的點(diǎn)火順序，直接加到火花塞上，實(shí)現(xiàn)直接點(diǎn)火，也稱為無(wú)分電器點(diǎn)火（Distributor-lessIgnition，DLI）系統(tǒng)。

目前，DLI點(diǎn)火系統(tǒng)在汽車上應(yīng)用廣泛，常見的電子配電方式又分為雙缸同時(shí)點(diǎn)火和各缸單獨(dú)點(diǎn)火兩種。圖2-100常見的電子配電方式（1）雙缸同時(shí)點(diǎn)火控制。①二極管分配式雙缸同時(shí)點(diǎn)火。圖2-101二極管分配高壓電的雙缸同時(shí)點(diǎn)火電路②點(diǎn)火線圈分配式雙缸同時(shí)點(diǎn)火。圖2-102點(diǎn)火線圈直接分配高壓的同時(shí)點(diǎn)火電路（2）各缸單獨(dú)點(diǎn)火控制。

點(diǎn)火系統(tǒng)采用單獨(dú)點(diǎn)火方式時(shí)，每一個(gè)氣缸都配有一個(gè)點(diǎn)火線圈，并安裝在火花塞上方。在點(diǎn)火控制器中，設(shè)置有與點(diǎn)火線圈數(shù)目相同的大功率三極管，分別控制每個(gè)線圈次級(jí)繞組電流的接通與切斷，其工作原理與同時(shí)點(diǎn)火方式相同。

單獨(dú)點(diǎn)火省去了高壓線，點(diǎn)火能量耗損少，所有高壓部件安裝在氣缸蓋上的金屬屏蔽罩內(nèi)，對(duì)無(wú)線電的干擾降低。4.發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的控制原理

發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生嚴(yán)重爆燃時(shí)，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性嚴(yán)重下降；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在爆燃臨界點(diǎn)或有輕微爆燃時(shí)，其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性最好。

利用點(diǎn)火提前角閉環(huán)控制系統(tǒng)能有效地控制點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在爆燃的臨界狀態(tài)。1）發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃控制系統(tǒng)的組成圖2-103發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃控制系統(tǒng)的組成與控制2）爆燃的判別與控制（1）基準(zhǔn)電壓的確定。圖2-104基準(zhǔn)電壓的確定方法（2）爆燃強(qiáng)度的判別。（3）發(fā)動(dòng)機(jī)爆燃的控制。圖2-106爆燃反饋控制曲線1—點(diǎn)火提前角極限值；2—ECU控制；3—分電器調(diào)節(jié)2.7汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輔助控制2.7.1怠速控制1.怠速控制的目的和策略

怠速控制（IdleSpeedControl，ISC）是通過(guò)調(diào)節(jié)空氣通路面積以控制空氣流量的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。a）系統(tǒng)組成b）控制過(guò)程圖2-107怠速控制系統(tǒng)2.怠速控制裝置分類

怠速控制的內(nèi)容包括起動(dòng)后控制、暖機(jī)過(guò)程控制、負(fù)荷變化的控制和減速時(shí)的控制等。怠速控制的實(shí)質(zhì)是通過(guò)調(diào)節(jié)空氣通道的流通面積來(lái)控制怠速的進(jìn)氣量。(a)節(jié)氣門直動(dòng)式(b)旁通空氣方式圖2-108怠速控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的空氣控制方式1—節(jié)氣門；2—發(fā)動(dòng)機(jī)；3—節(jié)氣門操縱臂；4—執(zhí)行元件；5—加速踏板拉索

旁通空氣控制裝置按其結(jié)構(gòu)和控制方式，又可分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)電磁閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、占空比電磁閥控制機(jī)構(gòu)和真空電磁閥控制機(jī)構(gòu)等。3.節(jié)氣門直動(dòng)控制機(jī)構(gòu)

節(jié)氣門直動(dòng)控制式是直接通過(guò)對(duì)節(jié)氣門最小開度的控制來(lái)控制怠速。由ECU控制直流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)量。直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)減速齒輪并通過(guò)螺旋傳動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)量轉(zhuǎn)變成直線移動(dòng)，從而控制節(jié)氣門開度的大小，達(dá)到控制怠速進(jìn)氣量和怠速轉(zhuǎn)速的目的。

圖2-109節(jié)氣門直動(dòng)控制裝置1—節(jié)氣門操縱臂；2—怠速執(zhí)行器；3、6—節(jié)氣門；4—噴油器；5—調(diào)壓器；7—防轉(zhuǎn)孔；8—彈簧；9—電動(dòng)機(jī)；10、11、13—齒輪；12—傳動(dòng)軸；14—絲杠4.旁通空氣控制機(jī)構(gòu)

旁通空氣控制機(jī)構(gòu)是通過(guò)改變旁通道的流通面積來(lái)控制怠速進(jìn)氣量，以達(dá)到怠速控制的目的。1）步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)（1）步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理。1—閥座；2—閥軸；3—定子線圈；4—軸承；5—進(jìn)給絲杠機(jī)構(gòu)；6—旁通空氣進(jìn)口；7—閥圖2-110步進(jìn)電機(jī)怠速控制閥(a)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)(b)爪極布置

圖2-111步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—線圈A；2—線圈B；3—爪極；4—定子；5—轉(zhuǎn)子；6—定子A

步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向可通過(guò)改變4個(gè)定子線圈的通電順序來(lái)實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)子一周分為32個(gè)步級(jí)進(jìn)行，每個(gè)步級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)爪的角度，即11.25°(一般步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為2～125個(gè)步級(jí))。控制電路如圖2-112所示。圖2-112步進(jìn)電機(jī)的控制電路（2）步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥的控制過(guò)程。圖2-113步進(jìn)電機(jī)式怠速控制機(jī)構(gòu)1—怠速控制閥；2—穩(wěn)壓箱；3—節(jié)氣門體；4—空氣流量計(jì)①初始值設(shè)定。②暖機(jī)控制。③反饋控制。④怠速轉(zhuǎn)速變化預(yù)控制。⑤其他控制。⑥學(xué)習(xí)控制。2）旋轉(zhuǎn)電磁閥式怠速控制機(jī)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)電磁閥裝在節(jié)氣門體上，通過(guò)永久磁鐵及周圍的磁化線圈控制機(jī)構(gòu)來(lái)控制閥門的旋轉(zhuǎn)角度，從而改變怠速空氣通道的截面積。(a)結(jié)構(gòu)(b)位置圖(c)工作原理圖2-114旋轉(zhuǎn)電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)1—閥；2—雙金屬帶；3—冷卻水腔；4—閥體；5—線圈L1；6—永久磁鐵；7—線圈L2；8—軸；9—旁通口；10—固定銷；11—擋塊；12—桿ECU的控制脈沖信號(hào)的占空比大小，即控制線圈L1、L2中平均電流的大小，使電磁閥旋轉(zhuǎn)一定的角度。占空比指ECU控制信號(hào)在一個(gè)周期內(nèi)通電時(shí)間與通電周期之比。圖2-115占空比圖

當(dāng)占空比為50%時(shí)，線圈L1、L2的平均通電時(shí)間相等，產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用力相互抵消，閥軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)。占空比超過(guò)50%時(shí)，線圈L2磁場(chǎng)強(qiáng)度大于線圈L1的磁場(chǎng)強(qiáng)度，閥門轉(zhuǎn)過(guò)一定角度，打開旁通口，旋轉(zhuǎn)電磁閥的工作原理如圖2-116所示。(c)工作原理(d)工作原理圖2-116旋轉(zhuǎn)電磁閥工作原理(a)控制電路(b)占空比信號(hào)3）占空比型電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)

占空比控制型電磁閥工作時(shí)，由ECU確定控制脈沖信號(hào)的占空比，磁化線圈中平均電流的大小取決于占空比。(c)與ECU連接圖2-117占空比控制型電磁閥結(jié)構(gòu)1—彈簧；2—磁化線圈；3—軸；4—閥；5—?dú)んw；6—波紋管；7—傳感器；8—進(jìn)氣總管；9—節(jié)氣門4）真空電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)圖2-118真空電磁閥怠速控制機(jī)構(gòu)2.7.2進(jìn)氣控制1.動(dòng)力閥控制系統(tǒng)

某些發(fā)動(dòng)機(jī)上采用動(dòng)力閥控制系統(tǒng)，它根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同負(fù)荷改變進(jìn)氣量，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。(a)打開(b)關(guān)閉圖2-119動(dòng)力閥控制系統(tǒng)1—真空室；2—真空電磁閥；3—ECU(ECCS)；4—單向閥；5—?jiǎng)恿﹂y2.進(jìn)氣慣性增壓控制系統(tǒng)

進(jìn)氣慣性增壓控制系統(tǒng)（AcousticControlInductionSystem，ACIS），亦稱諧波增壓進(jìn)氣控制系統(tǒng)，是一種利用進(jìn)氣流慣性產(chǎn)生的壓力波提高進(jìn)氣效率的進(jìn)氣控制系統(tǒng)。

圖2-120進(jìn)氣慣性增壓系統(tǒng)原理1—噴油器；2—進(jìn)氣道；3—空氣濾清器；4—空氣室；5—渦流控制氣門；6—控制閥；7—節(jié)氣門；8—進(jìn)氣增壓控制閥；9—真空馬達(dá)；10—真空電磁閥；11—真空罐；12—ECU(a)工作原理(b)控制原理3.廢氣渦輪增壓控制圖2-121廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng)工作原理圖1—切換閥；2—?jiǎng)幼髌鳎?—空氣冷卻器；4—空氣濾清器；5—ECU；6—釋壓電磁閥2.7.3配氣相位和氣門升程控制1.豐田車系可變氣門正時(shí)控制系統(tǒng)

豐田汽車公司將其可變氣門正時(shí)技術(shù)稱為智能可變氣門正時(shí)（VariableValveTiming-intelligent，VVT-i）控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)速的變化要求氣門正時(shí)隨之變化，傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)不具備這個(gè)功能，只有安裝有VVT-i控制系統(tǒng)，才能達(dá)到這一要求。

豐田可變氣門正時(shí)控制系統(tǒng)是一種控制進(jìn)氣凸輪軸氣門正時(shí)的機(jī)構(gòu)，在進(jìn)氣凸輪軸與傳動(dòng)鏈輪之間裝有油壓離合裝置，讓進(jìn)氣門凸輪軸與鏈輪之間轉(zhuǎn)動(dòng)的相位差可以改變，通過(guò)調(diào)整凸輪軸轉(zhuǎn)角對(duì)氣門正時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)在所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性，降低尾氣的排放。

現(xiàn)以豐田花冠3ZZ-FE發(fā)動(dòng)機(jī)為例，介紹VVT-i控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理。1）VVT-i控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

VVT-i控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

2）VVT-i控制系統(tǒng)的控制器

VVT-i控制器

工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU接收各傳感器傳來(lái)的信號(hào)，經(jīng)分析、計(jì)算后發(fā)出控制指令給凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥，凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥以此控制滑閥的位置控制機(jī)油液壓，使VVT-i控制器處于提前、滯后或保持位置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥多處在滯后狀態(tài)，以確保起動(dòng)性能。4）VVT-i控制系統(tǒng)控制過(guò)程

發(fā)動(dòng)機(jī)ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量、節(jié)氣門位置和水溫計(jì)算出一個(gè)最優(yōu)氣門正時(shí)，向凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥發(fā)出控制指令。凸輪軸正時(shí)機(jī)油控制閥根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的控制指令選擇至VVT-i控制器的不同油路，使之處于提前、滯后或保持這三個(gè)不同的工作狀態(tài)。

VVT-i系統(tǒng)控制原理2.本田車系可變氣門配氣相位和氣門升程電控系統(tǒng)

本田發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門配氣相位和氣門升程電控（VTEC）系統(tǒng)（VariableValveTimingandValveLifeElectronicControlSystem）由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制，ECU接收發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器（包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車速、水溫）的數(shù)據(jù)、參數(shù)并進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，影響進(jìn)氣門的開度和時(shí)間。

一般情況下，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)每缸氣門組只由一組凸輪驅(qū)動(dòng)，而VTEC系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)卻有中低速用和高速用兩組不同的氣門驅(qū)動(dòng)凸輪，并可通過(guò)電控系統(tǒng)的智能控制，進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。VTEC保證了發(fā)動(dòng)機(jī)中低速與高速不同的配氣相位及進(jìn)氣量的要求，使發(fā)動(dòng)機(jī)不論在高低轉(zhuǎn)速情況下運(yùn)轉(zhuǎn)均能達(dá)到動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性與低排放性的統(tǒng)一和極佳狀態(tài)。1）VTEC系統(tǒng)的組成

同一缸有主進(jìn)氣門和次進(jìn)氣門，主搖臂驅(qū)動(dòng)主進(jìn)氣門，次搖臂驅(qū)動(dòng)次進(jìn)氣門，中間搖臂在主次之間，不與任何氣門直接接觸。

VTEC系統(tǒng)氣門與搖臂機(jī)構(gòu)圖VTEC系統(tǒng)配氣機(jī)構(gòu)與普通配氣機(jī)構(gòu)相比較，主要區(qū)別是凸輪軸上的凸輪較多，且升程不等，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

以雅閣F22B1發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣凸輪軸（圖2-127）為例，除了原有控制兩個(gè)氣門的一對(duì)凸輪（主凸輪a和次凸輪b）和一對(duì)搖臂（主搖臂A和次搖臂B）外，還增加了一個(gè)較高的中間凸輪c和相應(yīng)的搖臂（中間搖臂C），三根搖臂內(nèi)部裝有由液壓控制移動(dòng)的小活塞。圖2-127可變氣門升程的控制凸輪2）VTEC系統(tǒng)的控制電路ECU接收發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器（包括轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、車速、水溫等）的參數(shù)并進(jìn)行處理，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，通過(guò)電磁閥調(diào)節(jié)搖臂活塞液壓系統(tǒng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速工況下由不同的凸輪控制，影響進(jìn)氣門的開度和時(shí)間。

VTEC系統(tǒng)控制電路VTEC整體結(jié)構(gòu)圖3.寶馬車系的VANOS和VALVETRONIC電控系統(tǒng)1）寶馬可變配氣凸輪軸相位控制技術(shù)VANOS

寶馬公司的可變配氣凸輪軸相位控制技術(shù)稱為VANOS（Variablecamshaftcontrol)。

這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)調(diào)整進(jìn)氣、排氣凸輪軸相對(duì)于曲軸的位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、排氣閥門開啟時(shí)間的改變。這種改變是持續(xù)進(jìn)行的，并且是基于節(jié)氣門踏板位置和當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)的。

起初，這項(xiàng)技術(shù)僅可以調(diào)節(jié)進(jìn)氣凸輪軸。雙可變氣門正時(shí)控制系統(tǒng)(DoubleVANOS)既可以控制進(jìn)氣凸輪軸，還可以控制排氣凸輪軸。同時(shí)，這種持續(xù)的調(diào)整會(huì)貫穿發(fā)動(dòng)機(jī)的全部速度區(qū)間。N42發(fā)動(dòng)機(jī)的雙VANOS的實(shí)物照片

圖2-131VANOS機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理圖1-鏈輪；2-前法蘭盤；3-扭轉(zhuǎn)彈簧；4-鎖止彈簧；5-鎖止彈簧限位板；6-鎖止銷釘；7-配氣凸輪軸；8-后法蘭盤；9-葉片；10-彈簧；11-壓力油道A；12-壓力油道B2）寶馬氣門升程控制技術(shù)VALVETRONIC

采用氣門升程控制技術(shù)VALVETRONIC后，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門的升程大小不再單純?nèi)Q于驅(qū)動(dòng)氣門的配氣凸輪的輪廓形狀，而是與發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小密切相關(guān)。（1）工作原理。寶馬N52發(fā)動(dòng)機(jī)的VALVETRONIC裝置

圖2-133VALVETRONICII的結(jié)構(gòu)1-伺服電機(jī)；2-蝸桿軸；3-回位彈簧；4-槽板；5-進(jìn)氣凸輪軸；6-調(diào)節(jié)板；7-進(jìn)氣