1、汽車電控技術 1 第第2章章 汽油機電控系統概述汽油機電控系統概述 2.1 汽油機電控系統的基本組成汽油機電控系統的基本組成 2.2 汽油機燃油噴射系統的分類汽油機燃油噴射系統的分類 2.3 電控汽油噴射的優點電控汽油噴射的優點 汽車電控技術 2 信號輸入裝置信號輸入裝置 （各種傳感器）（各種傳感器） Sensors 電子控制單元電子控制單元 (ECU) 執行元件執行元件 Actuators 電控系統的基本組成電控系統的基本組成 傳感器 執行器 ECU 2.1.1 2.1.1 發動機電控系統的構成發動機電控系統的構成 任何一種電子控制系統，其主要組成都可分為信號輸任何一種電子控制系統，其主要組

2、成都可分為信號輸 入裝置、電子控制單元（入裝置、電子控制單元（ECUECU）和執行元件三部分。）和執行元件三部分。 2.1 2.1 發動機電控系統的基本組成發動機電控系統的基本組成 汽車電控技術 3 信號輸入裝置信號輸入裝置：各種傳感器，用于采集控制系統所：各種傳感器，用于采集控制系統所 需的信息，并將其轉換成電信號通過線路輸送給需的信息，并將其轉換成電信號通過線路輸送給ECUECU。 常用的傳感器有：空氣流量計、進氣管絕對壓力常用的傳感器有：空氣流量計、進氣管絕對壓力 傳感器、節氣門位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、曲傳感器、節氣門位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、曲 軸位置傳感器、進氣溫度傳感器、

3、冷卻液溫度傳感器、軸位置傳感器、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、 車速傳感器、爆燃傳感器、起動開關、空調開關、檔車速傳感器、爆燃傳感器、起動開關、空調開關、檔 位開關、制動燈開關等。位開關、制動燈開關等。 電子控制單元（電子控制單元（ECUECU）：給傳感器提供參考電壓，接：給傳感器提供參考電壓，接 受傳感器或其他裝置輸入的電信號，并對所接受的信受傳感器或其他裝置輸入的電信號，并對所接受的信 號進行存儲、計算和分析處理，根據計算和分析的結號進行存儲、計算和分析處理，根據計算和分析的結 果向執行元件發出指令。果向執行元件發出指令。 執行元件執行元件：受：受ECUECU控制，具體執行某項控制功能

4、的裝控制，具體執行某項控制功能的裝 置。置。 常用的執行元件有：噴油器、點火器、怠速控制常用的執行元件有：噴油器、點火器、怠速控制 閥、閥、EGREGR閥、炭罐電磁閥、油泵繼電器、節氣門控制電閥、炭罐電磁閥、油泵繼電器、節氣門控制電 機、二次空氣噴射閥、儀表顯示器等。機、二次空氣噴射閥、儀表顯示器等。 汽車電控技術 4 空氣流量計空氣流量計MAFSMAFS：測量發動機的進氣量，將信號輸入 ECU。 進氣管絕對壓力傳感器進氣管絕對壓力傳感器MAPSMAPS：測量進氣管內氣體的絕對 壓力，將信號輸入ECU。 節氣門位置傳感器節氣門位置傳感器TPSTPS：檢測節氣門的開度及開度變化， 信號輸入ECU

5、。 凸輪軸位置傳感器凸輪軸位置傳感器CMPSCMPS：提供曲軸轉角基準位置信號。 曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器CKPSCKPS：檢測曲軸轉角位移，給ECU提供 發動機轉速信號和曲軸轉角信號。 進氣溫度傳感器進氣溫度傳感器IATSIATS：檢測進氣溫度信號。 冷卻液溫度傳感器冷卻液溫度傳感器ECTSECTS：給ECU提供冷卻液溫度信號。 車速傳感器車速傳感器VSSVSS：檢測汽車的行駛速度，給ECU提供車速 信號（SPD信號）。 傳感器的類型及功用：傳感器的類型及功用： 汽車電控技術 5 氧傳感器氧傳感器O2SO2S：檢測排氣中的氧含量。 爆燃傳感器爆燃傳感器KSKS：檢測汽油機是否爆燃及爆燃強

6、度。 空調開關空調開關A/CA/C：當空調開關打開，空調壓縮機工作， 發動機負荷加大時，由空調開關向ECU輸入信號。 檔位開關檔位開關：自動變速器由空檔掛入其他檔時，向ECU 輸入信號。 起動開關起動開關STASTA：發動機起動時，給ECU提供一個起動 信號。 制動燈開關制動燈開關：制動時，向ECU提供制動信號。 動力轉向開關動力轉向開關：當方向盤由中間位置向左右轉動時， 由于動力轉向油泵工作而使發動機負荷加大，此時 向ECU輸入信號。 巡航控制開關巡航控制開關：當進入巡航控制狀態時，向ECU輸入 巡航控制狀態信號。 汽車電控技術 6 2.1.2 2.1.2 發動機電控系統的功能發動機電控系統

7、的功能 電子燃油噴射系統（電子燃油噴射系統（EFIEFI） 功用：根據進氣量確定基本噴油量，再根據其他傳感功用：根據進氣量確定基本噴油量，再根據其他傳感 器（如冷卻液溫度傳感器、節氣門位置傳感器等）信器（如冷卻液溫度傳感器、節氣門位置傳感器等）信 號等對噴油量進行修正，使發動機在各種運行工況下號等對噴油量進行修正，使發動機在各種運行工況下 均能獲得最佳濃度的混合氣，從而提高發動機的動力均能獲得最佳濃度的混合氣，從而提高發動機的動力 性、經濟性和排放性。性、經濟性和排放性。 電控點火系統（電控點火系統（ESAESA） 功用：是點火提前角控制功用：是點火提前角控制 。根據各相關傳感器信號，。根據各

8、相關傳感器信號， 判斷發動機的運行工況和運行條件，選擇最理想的點判斷發動機的運行工況和運行條件，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，火提前角點燃混合氣，從而改善發動機的燃燒過程， 以實現提高發動機動力性、經濟性和降低排放污染的以實現提高發動機動力性、經濟性和降低排放污染的 目的。目的。 汽車電控技術 7 怠速控制系統（怠速控制系統（ISCISC） 功用：是在發動機怠速工況下，根據發動機冷卻液溫度、功用：是在發動機怠速工況下，根據發動機冷卻液溫度、 空調壓縮機是否工作、變速器是否掛入擋位等，通過怠速空調壓縮機是否工作、變速器是否掛入擋位等，通過怠速 控制閥對發動機的進氣

9、量進行控制，使發動機隨時以最佳控制閥對發動機的進氣量進行控制，使發動機隨時以最佳 怠速轉速運轉。怠速轉速運轉。 排放控制系統排放控制系統 功用：主要是對發動機排放控制裝置的工作實行電子控制。功用：主要是對發動機排放控制裝置的工作實行電子控制。 排放控制的項目主要包括：廢氣再循環（排放控制的項目主要包括：廢氣再循環（EGREGR）控制，活）控制，活 性炭罐電磁閥控制，氧傳感器和空燃比閉環控制，二次空性炭罐電磁閥控制，氧傳感器和空燃比閉環控制，二次空 氣噴射控制等。氣噴射控制等。 進氣控制系統進氣控制系統 功用：主要是根據發動機轉速和負荷的變化，對發動機的功用：主要是根據發動機轉速和負荷的變化，對

10、發動機的 進氣進行控制，以提高發動機的充氣效率，從而改善發動進氣進行控制，以提高發動機的充氣效率，從而改善發動 機動力性。機動力性。 汽車電控技術 8 增壓控制系統增壓控制系統 功用：是對發動機進氣增壓裝置的工作進行控制。在裝功用：是對發動機進氣增壓裝置的工作進行控制。在裝 有廢氣渦輪增壓裝置的汽車上，有廢氣渦輪增壓裝置的汽車上，ECUECU根據檢測到的進氣管根據檢測到的進氣管 壓力，對增加裝置進行控制，從而控制增壓裝置對進氣壓力，對增加裝置進行控制，從而控制增壓裝置對進氣 增壓的強度。增壓的強度。 巡航控制系統巡航控制系統 功用：設定巡航控制模式后，功用：設定巡航控制模式后，ECUECU根據

11、汽車運行工況和運根據汽車運行工況和運 行環境信息，自動控制發動機工作，使汽車自動維持一行環境信息，自動控制發動機工作，使汽車自動維持一 定車速行駛。定車速行駛。 警告提示警告提示 功用：由功用：由ECUECU控制各種指示和報警裝置，一旦控制系統出控制各種指示和報警裝置，一旦控制系統出 現故障，該系統能及時發出信號以警告提示現故障，該系統能及時發出信號以警告提示 。 汽車電控技術 9 自診斷與報警系統自診斷與報警系統 功用：用來提示駕駛員發動機有故障；同時，系統將功用：用來提示駕駛員發動機有故障；同時，系統將 故障信息以設定的數碼（故障碼）形式儲存在存儲器故障信息以設定的數碼（故障碼）形式儲存在

12、存儲器 中，以便幫助維修人員確定故障類型和范圍。中，以便幫助維修人員確定故障類型和范圍。 失效保護系統失效保護系統 功用：主要是當傳感器或傳感器線路發生故障時，控功用：主要是當傳感器或傳感器線路發生故障時，控 制系統自動按電腦中預先設定的參考信號值工作，以制系統自動按電腦中預先設定的參考信號值工作，以 便發動機能繼續運轉。便發動機能繼續運轉。 應急備用系統應急備用系統 功用：是當控制系統電腦發生故障時，自動啟用備用功用：是當控制系統電腦發生故障時，自動啟用備用 系統（備用集成電路），按設定的信號控制發動機轉系統（備用集成電路），按設定的信號控制發動機轉 入強制運轉狀態，以防車輛停駛在路途中。入

13、強制運轉狀態，以防車輛停駛在路途中。 汽車電控技術 10 2.2.1 按噴射位置分類按噴射位置分類 缸內直接噴射：缸內直接噴射：噴油器裝在氣缸蓋上，把燃油直接噴入氣缸內。目噴油器裝在氣缸蓋上，把燃油直接噴入氣缸內。目 前未全面推廣。前未全面推廣。 進氣管噴射：進氣管噴射：燃油噴在進氣管上。按噴油器數量不同，又分為：燃油噴在進氣管上。按噴油器數量不同，又分為： 單點噴射系統：單點噴射系統：在節氣門上方有一個中央噴射裝置，用在節氣門上方有一個中央噴射裝置，用12個噴個噴 油器集中噴射。又稱為節氣門體噴射油器集中噴射。又稱為節氣門體噴射TBI或中央噴射或中央噴射CFI。 多點噴射系統多點噴射系統：每

14、缸進氣門處裝有：每缸進氣門處裝有1個噴油器，由個噴油器，由ECU控制噴油。控制噴油。 單點噴射系統單點噴射系統多點噴射系統多點噴射系統 2.2 2.2 汽油機燃油噴射系統的分類汽油機燃油噴射系統的分類 汽車電控技術 11 類型類型燃料供給方式燃料供給方式 連續噴射方式連續噴射方式 （K型、型、KE型）型） 在發動機運轉期間，汽油連續不斷地噴射到進氣道內。在發動機運轉期間，汽油連續不斷地噴射到進氣道內。 間歇噴射方式間歇噴射方式 （EFI型）型） 在發動機運轉在發動機運轉 期間，將汽油間歇期間，將汽油間歇 噴入進氣道內。噴入進氣道內。 同時噴射同時噴射 所有噴油器同時噴油、所有噴油器同時噴油、

15、同時斷油同時斷油 分組噴射分組噴射 將噴油器分成幾組。同將噴油器分成幾組。同 組噴油器同時噴油及斷油組噴油器同時噴油及斷油 順序噴射順序噴射 各噴油器按發動機工作各噴油器按發動機工作 順序噴油順序噴油 2.2.2 按噴射時序分類按噴射時序分類 汽車電控技術 12 同時噴射同時噴射 特點：特點：所有各缸噴油器由所有各缸噴油器由ECU控制同時噴油和停油。控制同時噴油和停油。 工作原理：工作原理：噴油正時控制是以發動機最先進入作功行程的缸為基準，在噴油正時控制是以發動機最先進入作功行程的缸為基準，在 該缸排氣行程上止點前某一位置，該缸排氣行程上止點前某一位置，ECU輸出指令信號，接通該組噴油器輸出指

16、令信號，接通該組噴油器 電磁線圈電路，該組噴油器開始噴油。電磁線圈電路，該組噴油器開始噴油。 汽車電控技術 13 分組噴射分組噴射 特點：特點：把所有噴油器分成把所有噴油器分成24組，由組，由ECU分組控制噴油器。分組控制噴油器。 工作原理：工作原理： 以各組最先進入作功的缸為基準，在該氣缸排氣行程上止點以各組最先進入作功的缸為基準，在該氣缸排氣行程上止點 前某一位置，前某一位置，ECU輸出指令信號，接通該組噴油器電磁線圈電路，該組輸出指令信號，接通該組噴油器電磁線圈電路，該組 噴油器開始噴油。噴油器開始噴油。 汽車電控技術 14 順序噴射順序噴射 特點：特點：噴油器驅動回路數與氣缸數目相等。

17、噴油器驅動回路數與氣缸數目相等。 工作原理：工作原理：ECU根據凸輪軸位置傳感器（根據凸輪軸位置傳感器（G信號）、曲軸位置傳感器信號）、曲軸位置傳感器 （Ne信號）和發動機的作功順序，確定各氣缸工作位置。當確定各缸活信號）和發動機的作功順序，確定各氣缸工作位置。當確定各缸活 塞運行至排氣行程上止點某一位置時，塞運行至排氣行程上止點某一位置時，ECU輸出噴油控制信號，接通噴輸出噴油控制信號，接通噴 油器電磁線圈電路，該缸開始噴油。油器電磁線圈電路，該缸開始噴油。 汽車電控技術 15 2.2.3 2.2.3 按進氣量的計量方式分類按進氣量的計量方式分類 汽車電控技術 16 開環控制系統：開環控制系

18、統：對發動機及控制系統的精度要求高，控制精度低。對發動機及控制系統的精度要求高，控制精度低。 （無氧傳感器）通過實驗室確定的發動機各工況的最佳供油參數（無氧傳感器）通過實驗室確定的發動機各工況的最佳供油參數 預先存入電腦，在發動機工作時，電腦根據系統中各傳感器的輸預先存入電腦，在發動機工作時，電腦根據系統中各傳感器的輸 入信號，判斷自身所處的運行工況，并計算出最佳噴油量。其精入信號，判斷自身所處的運行工況，并計算出最佳噴油量。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。當使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。當使 用工況超出預定范圍時，不能實現最佳控制。用工況超出

19、預定范圍時，不能實現最佳控制。 閉環控制系統：閉環控制系統：裝有氧傳感器。可達到較高的空燃比控制精度。裝有氧傳感器。可達到較高的空燃比控制精度。 （有氧傳感器）在系統中，發動機排氣管上加裝了氧傳感器，（有氧傳感器）在系統中，發動機排氣管上加裝了氧傳感器， 根據排氣中含氧量的變化，判斷實際進入氣缸的混合氣空燃比，根據排氣中含氧量的變化，判斷實際進入氣缸的混合氣空燃比， 在通過電腦與設定的目標空燃比進行比較，并根據誤差修正噴油在通過電腦與設定的目標空燃比進行比較，并根據誤差修正噴油 量。空燃比控制精度較高。量。空燃比控制精度較高。 目前普遍采用目前普遍采用開環和閉環相結合開環和閉環相結合的控制方案

20、。的控制方案。 注意注意 2.2.4 按有無反饋信號分類按有無反饋信號分類 汽車電控技術 17 2.2.5 按噴射系統的控制方式分類按噴射系統的控制方式分類 機械式汽油噴射系統：機械式汽油噴射系統： 機械式汽油噴射系統：機械式汽油噴射系統：噴射裝置和計量裝置都是機械裝置噴射裝置和計量裝置都是機械裝置 機電混合式汽油噴射裝置機電混合式汽油噴射裝置：改進型的：改進型的K系統，在機械控制裝置上系統，在機械控制裝置上 增加了電控單元、傳感器和電液式壓差調節器增加了電控單元、傳感器和電液式壓差調節器 電控式汽油噴射系統：電控式汽油噴射系統： 單一電控汽油噴射系統：單一電控汽油噴射系統：用單一的用單一的E

21、CU控制單一的電控系統控制單一的電控系統 發動機集中管理系統發動機集中管理系統：Motronic系統，將多項控制功能集中在一系統，將多項控制功能集中在一 起統一管理，目前電控系統都采用集中管理系統起統一管理，目前電控系統都采用集中管理系統 汽車電控技術 18 2.2.6 按噴油壓力高低分類按噴油壓力高低分類 高壓燃油噴射系統：高壓燃油噴射系統：高于進氣管壓力高于進氣管壓力200KPa以上，廣泛運用以上，廣泛運用 于于MPI系統。系統。 低壓燃油噴射系統：低壓燃油噴射系統：低于進氣管壓力低于進氣管壓力200KPa以下，廣泛運用以下，廣泛運用 于于SPI系統。系統。 汽車電控技術 19 2.3 電

22、控燃油噴射系統的優點電控燃油噴射系統的優點 電子控制技術在汽油機上的應用全面提高了汽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，與化油器式汽油機相比，電控汽油機的綜合性能，與化油器式汽油機相比，電控汽 油噴射在以下幾個方面有明顯的改善和提高。油噴射在以下幾個方面有明顯的改善和提高。 1.1.改善了各缸混合氣的均勻性改善了各缸混合氣的均勻性 在化油器式汽油機中，當混合氣在通過不同截在化油器式汽油機中，當混合氣在通過不同截 面、不同長度和具有一定彎曲弧度的進氣管時，由面、不同長度和具有一定彎曲弧度的進氣管時，由 于空氣和汽油微粒的密度不同，空氣比較容易改變于空氣和汽油微粒的密度不同，

23、空氣比較容易改變 方向，而汽油微粒受慣性力的作用繼續向進氣管的方向，而汽油微粒受慣性力的作用繼續向進氣管的 末端運動，造成了各缸混合氣濃度不均勻。對于微末端運動，造成了各缸混合氣濃度不均勻。對于微 機控制的多點噴射系統，燃油噴在各缸的進氣歧管機控制的多點噴射系統，燃油噴在各缸的進氣歧管 內，從進氣總管分流到各缸的僅僅是空氣，這樣就內，從進氣總管分流到各缸的僅僅是空氣，這樣就 能使各缸混合氣的濃度基本一致，有利于降低能使各缸混合氣的濃度基本一致，有利于降低COCO和和 HCHC的排放量，改善發動機的經濟性。的排放量，改善發動機的經濟性。 汽車電控技術 20 2. 2.發動機的動力性和經濟性有了一

24、定程度的提高發動機的動力性和經濟性有了一定程度的提高 由于電控汽油噴射采用壓力噴射方式形成混合氣，由于電控汽油噴射采用壓力噴射方式形成混合氣， 因此進氣管中不需要設置喉管，這樣可以降低進氣系因此進氣管中不需要設置喉管，這樣可以降低進氣系 統的阻力，減少進氣壓力損失，使發動機具有較高的統的阻力，減少進氣壓力損失，使發動機具有較高的 充氣效率，從而有利于提高發動機的經濟性和動力性。充氣效率，從而有利于提高發動機的經濟性和動力性。 另外，電控汽油機一般不采用進氣預熱，這樣可以提另外，電控汽油機一般不采用進氣預熱，這樣可以提 高進氣的密度，有利于提高發動機的升功率。高進氣的密度，有利于提高發動機的升功

25、率。 3.3.有害物排放量顯著減少有害物排放量顯著減少 現代電控汽油機都采用空燃比反饋控制，因而在現代電控汽油機都采用空燃比反饋控制，因而在 閉環控制時，都能把空燃比精確控制在閉環控制時，都能把空燃比精確控制在14.714.7：1 1附近附近 （即（即1 1）。此時，三元催化轉化器具有最高的凈）。此時，三元催化轉化器具有最高的凈 化效率，使排人大氣中的化效率，使排人大氣中的COCO、HCHC和和NOxNOx大大減少。另大大減少。另 外，有些電控汽油機還采用廢氣再循環、二次空氣噴外，有些電控汽油機還采用廢氣再循環、二次空氣噴 射、進氣渦流強度控制、廢氣渦輪增壓等多種綜合措射、進氣渦流強度控制、廢

26、氣渦輪增壓等多種綜合措 施。這些綜合措施不僅可以提高發動機的其他性能，施。這些綜合措施不僅可以提高發動機的其他性能， 而且可以進一步減少汽油機有害物的排放量。而且可以進一步減少汽油機有害物的排放量。 汽車電控技術 21 4. 4.改善了汽油機過渡工況響應特性改善了汽油機過渡工況響應特性 發動機運行工況發生變化，電控系統能根據傳感發動機運行工況發生變化，電控系統能根據傳感 器的輸入信號迅速調整噴油量或增加異步噴射，提器的輸入信號迅速調整噴油量或增加異步噴射，提 供與發動機運行工況相適應的空燃比，不僅提高了供與發動機運行工況相適應的空燃比，不僅提高了 汽油機變工況響應速度，而且也改善了工況過渡的汽油機變工況響應速度，而且也改善了工況過渡的 平穩性。另外，電控汽油機采用壓力噴射方式，汽平穩性。另外，電控汽油機采用壓力噴射方式，汽 油的霧化質量好、蒸發速度快，在各種工況下混合油的霧化質量好、蒸發速度快，在各種工況下混合 氣都有良好的品質，也有利于提高汽油機非穩定工氣都有良好