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1、第三章 汽车发动机集中控制系统第一节 电控汽油喷射系统 第二节 电控点火系统 第三节 怠速控制系统 第四节 发动机进气控制 第五节 发动机排放控制 第六节 柴油机电子控制 第七节 发动机电子控制装置的故障诊断与检修随着汽车技术和电子技术的飞速发展，汽车电 控单元采用功能强大的微机控制系统，使发动 机点火、喷油、怠速等许多功能由一台微机来 控制，由此产生了现代发动机集中控制系统 采用集中控制系统后，有利于发动机点火、喷 油的优化控制，改善了发动机的动力性、经济 性、和排放净化性能。整个系统只需一台微机 ，传感器可共用，由于采用集中控制，减小了 体积、增加了功能、简化了结构、成本了降低 。因此，发
2、动机集中控制系统是现代汽车电系 的发展趋势 精确的控制空燃比和点火时间是发动机集中控 制系统的主要功能。怠速、废气再循环、进气 增压、电动燃油泵、冷却风扇、极限转速等辅 助功能，也被不同程度的应用在各种类型的汽 车上汽油发动机的工作原理汽油发动机是一种使汽油和空气的混 合物在其缸体内部燃烧产生热能，并将 热能转变为机械能的动力装置目前汽车采用的发动机多数是内燃机 ，无论是以汽油机为代表的点燃式还是 以柴油机为代表的压燃式，都是将燃料 燃烧放出的热能转换为机械能，并通过 机械系统进行有效输出的机器为了产生动力，汽油发动机必须先将燃料和空气吸入气缸，经过压缩后使之 燃烧发出热能，再通过曲柄连杆机构
3、转化为机械能，最后还要将燃烧后的废气 排出气缸，至此，完成一个工作循环此循环周而复始的进行，发动机便连续不断产生动力四冲程发动机的工作循环，按其作用分为进气冲程 、压缩冲程、作功冲程和排气冲程 见图发动机常用名词 p空燃比-混合气中空气与汽油的质量之比通常用 A/F表示 p理论空燃比-理论上1Kg汽油完全燃烧所需要的 空气为14.7Kg，因此把空燃比为14.7Kg的混合 气称为标准混合气， 14.7：1被称为理论空燃 比 p上止点-是活塞顶平面在气缸中运动所处最高 点 p下止点-是活塞顶平面在气缸中运动所处最低 点 p行程-从上止点到下止点之间的距离叫活塞行 程用长度（mm）表示 p气缸工作容
4、积-活塞在气缸内从上止点移动到 下止点或由下到上所扫过的气缸容积称之为单 缸工作容积（L升）p排量-气缸工作容积*缸数称为排量（L升 ） p压缩比-气缸总容积燃烧室容积 是指单个气缸的总容积与燃烧室容积 之比，也就是压缩前气缸中气体的最大 容积与压缩后最小容积之比 p发动机工况-发动机的工作状况简称工况 ，通常用发动机的功率与转速或发动机 负荷与转速来表示第一节 电控汽油喷射系统电控汽油喷射系统（缩写为EFI）， 是利用各种传感器检测并输出发动机工 况信号到电控单元ECU，由ECU进行精确 计算和综合处理，确定该工况下所需的 最佳喷油量，输出喷油信号，控制喷油 器的喷油量大小和喷油时机。使发动
5、机 获得最大的功率、最低的油耗和最小的 污染一、电控汽油喷射系统的分类 u按检测进气量方式分有：压力型和流量型 压力型（D）电控汽油喷射系统基本特点是：ECU根据节气门后方进气管内安 装 的压力传感器测量的进气压力（该压力是负压， 它 表示发动机的负荷）和发动机转速信号，确定发 动 机的基本喷油量 流量（L）型电控汽油喷射系统基本特点是：ECU根据安装在空气滤清器之后 的 空气流量传感器测量进气流量（它表示发动机的 负 荷）和发动机转速信号，确定发动机的基本喷油 量u按控制模式分有：开环控制和闭环控制 开环控制 l 是指发动机运转时，ECU根据各个传感 器的输入信号，判断发动机的目前所处的 运
6、行工况，找出事先存储在ROM中所对应 的基本喷油量的数据，按照ECU内的预先 设置的程序和修正计算方法进一步优化处 理，确定出发动机在该工况下的最佳喷油 量并发出控制信号，驱动电磁喷油器动作 ，从而达到精确地控制混合气的空燃比l开环控制的优点是：简单易行。但控制精 度直接取决于ECU储存的基本数据的准确 度、程序及处理方法的适用度、各种传感 器的性能和精度及电磁式喷油器调整精度 等 l当喷油器和传感器性能变化时混合气就不 能保持在原预设的空燃比值上。不能通过 反馈控制喷油量的自行修正 l因此，它对发动机及控制系统的各个组成 部分精度要求高，系统本身抗干扰能力较 差，当使用工况超过预定范围时，不
7、能实 现最佳控制闭环控制 l它是在排气管上加装1-2个氧传感器，以 随时检测废气中的氧含量，并将检测结 果转变为电信号及时反馈给ECU，ECU可 随时修正喷入气缸的燃油量，使混合气 的空燃比保持在理论空燃比的附近，得 到最好的三元催化效果l闭环控制的优点是：空燃比精度高，可消除因 元器件质量和磨损等引起的性能变化对空燃比 的影响，工作稳定性好，抗干扰能力强。可保 证发动机运行在理论空燃比14.7附近很窄的范 围内，使三元催化装置对排气净化处理达到最 佳效果 l但是，由于发动机某些特殊运行工况（如起动 、暖机、加速、怠速满负荷）等，需要控制系 统提供较浓的混合气来保证发动机的各种性能 l因此，在
8、现代汽车发动机电控汽油喷射系统中 ，常采用开环与闭环相结合的混合控制方式按喷油器数目分类有：单点喷射（SPI）和多点 喷射（MPI） l单点喷射（SPI）单点喷射是在节气门上方，只安装一个或两个 喷油器，将汽油集中喷射在进气管中，又称为 节气门喷射或集中喷射 l多点喷射（MPI）多点喷射是每个气缸安装一个喷油器，将汽油 直接喷射到各个气缸进气门前方，又称为进气 门喷射 l单点喷射与多点喷射相比，结构简单二、电控汽油喷射系统的组成与基本原理电控汽油喷射系统（EFI）一般由空气供给系统、燃油供给 系统、电控系统三大部分组成。具体组成部件因电控汽油喷 射系统的类型、生产厂家及生产年代而不相同图为 L
9、型电控汽油喷射系统组成 该系统的燃油供给系统主要由：汽油箱 、电动汽油泵、汽油滤清器、喷油器、 冷起动喷油器、油压调节器、回油管等 组成 空气供给系统主要由：空气滤清器、空 气流量传感器、节气门、辅助空气阀、 进气歧管、进气门等组成 电控系统主要包括：ECU和各种传感器等 ，如发动机转速传感器、空气流量传感 器、节气门位置传感器、冷却水温度传 感器、进气温度传感器、氧传感器等电控汽油喷射系统电工作时，ECU接收空 气流量传感器和发动机转速传感器输入 的信号，计算出基本喷油量，再根据其 它各种传感器等输入的与发动机工况有 关的信号，对基本喷油量进行修正，确 定出与发动机工况相适应的最佳喷油量 ，
10、并输出一个与最佳喷油量相对应的有 一定脉冲宽度的的喷油信号，经驱动电 路放大后，控制电磁式喷油器的喷油时 间，将适量的燃油喷入进气管或气缸三、喷油正时控制喷油正时控制是指ECU控制电磁式喷油 器什么时刻开始喷油 u 电控汽油喷射系统大多采用多点间歇式 喷射方式，其喷射方式是断续进行的， 每次喷射都有一个持续期和间歇期 u多点间歇式喷射可分为：同步喷射和异 步喷射同步喷射-是指喷油频率与发动机转速同步由曲轴位置传感器触发 异步喷射-是指喷油频率与发动机转速无关，多属于临时补充供油性质，如急加 速时的补充喷油等 同步喷射可分为：同时喷射、分组喷射 和顺序喷射同时喷射早期生产的电控汽油喷射系统，通常
11、采用间歇同时喷射 喷油正时控制方式如图 l其特点是：所有喷油器均并联，共用一个之所以油器驱 动电路。ECU根据曲轴位置传感器的信号来触发驱动电路 ，控制功率三极管的导通和截止，同时接通或切断各喷 油器的电磁线圈电路，使喷油器同步动作，产生喷油过 程。通常曲轴每转一圈，喷油器喷射一次，同时喷射方式中各缸喷油器同步动作，喷油正时与发动机进气、压缩、作功、排气的循环无关。因此，各缸喷油器的喷射时刻不可能达到最佳，造成各缸混合气浓度不均匀但因其方式简单、对各缸活塞位置不需要判定，故目前一些汽车上仍采用分组喷射是指喷油器喷油过程分组进行 如图四缸发动机的喷油器通常分为两组，ECU控制两组喷 油器交替进行
12、喷射。其工作原理与同时喷射方式相 同，也是由曲轴位置传感器的信号触发顺序喷射又叫独立喷射，喷油器每循环各喷射一次，但 喷油过程是按照特定的顺序依次独立进行。 如 图l顺序喷射的控制系统通常需具备气缸位 置判定功能，曲轴位置传感器可用来提 供轴轴转角信号及活塞位置判断信号。 ECU可根据曲轴位置传感器的输出信号， 准确判断活塞位置，及时驱动相应的喷 油器线圈，喷油器开启喷油。喷油时刻 通常控制在各缸排气行程的上止点前70 度左右为宜l因顺序喷射的喷油时间可以设置在最佳 时间进行，控制精度好，混合气形成十 分有利，故对提高发动机的燃油经济性 及环保有利 l但其控制系统的电路及控制软件较为复 杂所以
13、多应用在高档轿车的发动机电控汽 油喷射系统四、喷油量控制在电控燃油喷射系统中，传感器将发动 机的各种工况信号提供给ECU，ECU根据 这些信号控制喷油器喷射适量的燃油或 中断喷油，以满足发动机各种工况的需 要 喷油器的喷油量分为：基本喷油量和补 充（额外）喷油量其控制原理如下： u基本喷油量 发动机一转动就会产生两个信号：发动机转速信 号和负荷状况信号 l发动机转速信号由转速传感器提供 l发动机负荷信号由空气流量计或进气管压力传感 器所测量的进气量决定 lECU根据这两个信号所决定的喷油量称为基本喷 油量u补充喷油量 l在许多工况下，除基本喷油量外，还需要 额外喷油量，如：在起动时或大负荷工况
14、 下，需供给发动机补充喷油量 l在电控汽油喷射系统中精确地提供喷油量 ，是由ECU收集各种传感器送来的信号运 算后决定的。它根据实际需要提供喷油量 ，因此使用电控汽油喷射系统，具有省油 、动力性好、污染小一系列优点冷却液温度决定的补充喷油量只要冷却液温度低于80度，冷却液温度传 感器测量冷却液温度后产生补充喷油信号 。因此，冷却液温度不同，由其所决定的 补充喷油量也不同 空气温度决定的补充喷油量只要空气温度低于40度，进气温度传感器 就能十分精确的测量进气温度变化，产生 所需的补充喷油量信号，当进气温度高于 40度时，产生较少补充喷油量的信号节气门开度决定的补充喷油量当节气门开度变化时，由节气
15、门位置传感器内的怠速触点和全开触点的接通或断开或节气门电阻值的变化 ，可测量节气门的开关变化情况，发出补充喷油量的信号点火开关决定的补充喷油量点火开关在“ST”（起动）位置时，产 生补充喷油量信号。点火开关所控制的补 充喷油量有以下四个方面 l冷起动补充喷油量当点火开关位于“ST”位置时，冷车起 动阀起作用，将补充喷油量喷入进气管， 可使发动机在较短的时间内起动l起动补充喷油量无论冷却液温度高、低，只要点火开关位于“ST”位置时，发动机就会得到一 定量的补充喷油量。此补充喷油量受点 火开关控制，只要点火开关在“ST”位 置上，就存在补充喷油量l起动后补充喷油量发动机起动后，点火开关由“ST”档
16、转到“ON”（点火）档，此时起动补充喷油 量消除，起动后补充喷油量建立起来随着发动机运转时间增长，“起动后补充喷油”逐渐减少，最后为0起动后补充喷油量的多少由冷却液决定l怠速后补充喷油量在怠速工况下，当踩下加速踏板使汽车 起步时，怠速后补充喷油量的供给，能使 汽车较为平稳地起步和加速，此喷油量依 据冷却液温度自动控制 l此外，还有节气门全开补充喷油量节气门全开是指节气门开启34度以上时 的补充喷油，节气门全开补充喷油可使发 动机在行驶时达到最平稳和最佳燃烧值状 态。节气门全开补充喷油量大约是基本喷 油量的13%左右u油量中断 减速断油 l当发动机减速，特别是在汽车紧急制动时 ，ECU会向喷油器发出停止喷油的信号， 使燃油供应中断。此功能可节省燃油、减 少污染、使汽车有良好的制动效果 l 燃油中断信号是在放开加速踏板时，节 气门位置传感器的怠速触点接通而产生的 ，该触点一接通就向ECU发出停止喷油信 号。ECU再根据发动机转速信号，冷却水 温信号及有无空调工作等负载信号，进行 断油控制减速断油控制图 当加速踏板松
