學(xué)習(xí)情境一發(fā)動機電控系統(tǒng)總體認識

學(xué)習(xí)情境一發(fā)動機電控系統(tǒng)總體認識一、任務(wù)分析二、相關(guān)知識三、任務(wù)實施四、知識與能力拓展一、任務(wù)分析·學(xué)習(xí)和研究汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)的作用、工作原理、結(jié)構(gòu)和檢修方法，對于從事汽車方面的工作具有十分重要的意義?！るm然汽車發(fā)動機電控系統(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，只要真正掌握汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)的作用、基本工作原理，及時了解各種新技術(shù)在汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)中的應(yīng)用動態(tài)，就一定能適應(yīng)汽車發(fā)展的要求，真正維護好汽車發(fā)動機電控系統(tǒng)。二、相關(guān)知識（一）發(fā)動機電控技術(shù)發(fā)展概述·汽油發(fā)動機電控技術(shù)的發(fā)展一般可分為如下3個階段。1．第一階段（1952—1957年）·1934年，德國就成功研制出第一架汽油噴射發(fā)動機的軍用飛機，該發(fā)動機采用了向進氣管連續(xù)噴射汽油的混合氣配制方法?！さ诙问澜绱髴?zhàn)后期，美國開始采用機械式柱塞噴射泵向發(fā)動機汽缸內(nèi)直接噴射汽油?！さ诙问澜绱髴?zhàn)后，汽油噴射技術(shù)逐漸應(yīng)用到汽車發(fā)動機上?！?952年，德國生產(chǎn)的Daimler-Benz300L型賽車裝用了德國博世（Bosch）公司生產(chǎn)的第一臺機械控制式汽油噴射裝置，它采用氣動式混合調(diào)節(jié)器控制空燃比，向汽缸內(nèi)直接噴射汽油?！み@一階段的主要特征是飛機發(fā)動機的燃油噴射技術(shù)成功地移植到汽車發(fā)動機上，車用汽油噴射裝置大多采用機械式柱塞噴射泵，控制功能是借助于機械裝置實現(xiàn)的，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴，因此發(fā)展緩慢，技術(shù)上無重大突破，應(yīng)用范圍也僅限于賽車和國數(shù)不多的追求高速和大功率的豪華轎車上。2．第二階段（1958—1979年）·1967年，由德國Bosch公司成功研制出K-Jetronic燃油噴射系統(tǒng)（K系統(tǒng)），它是一種機械式的燃油噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)簡圖如圖1-1所示?！ぴ贙-Jetronic燃油噴射系統(tǒng)的研制基礎(chǔ)上，德國Bosch公司開始著手研究開發(fā)電子控制汽油噴射技術(shù)，該系統(tǒng)簡圖如圖1-2所示?！?967年，德國Bosch公司開發(fā)出用進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)（簡稱D型，該系統(tǒng)簡圖如圖1-3所示）。·1973年經(jīng)改進發(fā)展為采用翼板式空氣流量計的直接測量進氣空氣體積流量來控制空燃比的L-Jetronic電子控制燃油噴射系統(tǒng)（簡稱L型，該系統(tǒng)簡圖如圖1-4所示），后來又相繼開發(fā)出采用熱線式和熱膜式空氣流量計的更先進的LH-Jetronic電子控制燃油噴射系統(tǒng)（簡稱LH型，該系統(tǒng)簡圖如圖1-5所示），進一步提高了控制精度，開創(chuàng)了燃油噴射電控新時代?！?0世紀(jì)70年代后期，汽車發(fā)動機電子控制技術(shù)發(fā)展到發(fā)動機綜合控制系統(tǒng)（也稱發(fā)動機集中控制系統(tǒng)）。·1979年，德國Bosch公司開始生產(chǎn)集電子點火和電控汽油噴射系統(tǒng)于一體的數(shù)字式發(fā)動機綜合控制系統(tǒng)。·這一階段的主要特征是汽油發(fā)動機燃油噴射控制實現(xiàn)了從機械控制、模擬電路控制向數(shù)字電路控制的發(fā)展，以計算機為控制核心的發(fā)動機集中管理系統(tǒng)在汽油機中得到廣泛應(yīng)用，發(fā)動機集中管理的控制功能不斷拓展，使汽油機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，美國通用公司研制發(fā)動機節(jié)氣門體燃油噴射系統(tǒng)（簡稱TBI，又稱單點燃油噴射系統(tǒng)）?！?983年，德國Bosch公司也推出了Mono-Jetronic單點燃油噴射系統(tǒng)（SPI）?！ぴ撓到y(tǒng)簡圖如圖1-6所示?！?995年，美國率先在轎車上全部采用了電控汽油噴射系統(tǒng)；歐洲生產(chǎn)的轎車采用汽油噴射系統(tǒng)的占90%以上?！?0世紀(jì)90年代中后期，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運用與發(fā)展，發(fā)動機電子控制系統(tǒng)已成為車載局域網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。·1997年以后，歐洲、美國等部分廠家生產(chǎn)的汽油發(fā)動機開始采用汽油直噴技術(shù)進行分層稀薄燃燒，進一步降低了發(fā)動機油耗和排放。（二）發(fā)動機電控系統(tǒng)的優(yōu)點

（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）起動性能好（5）自動修正空燃比（6）減速斷油，減少排污（三）發(fā)動機電控系統(tǒng)的應(yīng)用

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

（6）增壓控制系統(tǒng)（7）巡航控制系統(tǒng)（8）警告提示（9）自診斷與報警系統(tǒng)（10）失效保護系統(tǒng)（11）應(yīng)急備用系統(tǒng)（四）發(fā)動機電控系統(tǒng)零部件·發(fā)動機電控系統(tǒng)零部件主要有傳感器、發(fā)動機電控單元和執(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，也稱空氣流量計）（2）進氣歧管絕對壓力傳感器（MAPS）

（3）節(jié)氣門位置傳感器（TPS）

（4）曲軸位置傳感器（CKPS，也稱發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器）圖1-14曲軸位置傳感器實物

（5）凸輪軸位置傳感器（CMPS，也稱判缸傳感器）

（6）進氣溫度傳感器（IATS）（7）冷卻液溫度傳感器（CTS）（8）爆燃傳感器（也稱爆震傳感器）（9）氧傳感器（O2S）2．發(fā)動機電控單元3．執(zhí)行器（1）噴油器（INJ）（2）點火器（ICM）

（3）怠速控制閥（ISCV，也稱為怠速馬達或步進電機）（4）電動燃油泵（FP）（5）活性炭罐電磁閥（ACCV）（五）發(fā)動機電控系統(tǒng)的類型

1．按噴射方式不同分類

（1）同時噴射（2）分組噴射（3）順序噴射2．按噴射位置不同分類

（1）進氣管噴射（MFI）（2）缸內(nèi)直接噴射（FSI）4．按噴油器數(shù)量不同分類（1）單點噴射系統(tǒng)（2）多點噴射系統(tǒng)5．按有無反饋信號分類

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)（無氧傳感器）（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)（有氧傳感器）（六）發(fā)動機電控系統(tǒng)的組成與工作原理

·發(fā)動機電控系統(tǒng)一般都是由3個子系統(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)動機提供清潔的空氣并控制發(fā)動機正常工作時的進氣量?！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)動機電控單元的指令進行噴油。3．控制系統(tǒng)·發(fā)動機電控系統(tǒng)由傳感器、電控單元和執(zhí)行器三部分組成。·在發(fā)動機電控系統(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)實施·根據(jù)發(fā)動機電控系統(tǒng)的組成圖（圖1-51、圖1-52），觀察發(fā)動機電控系統(tǒng)零部件在車上的布置（圖1-53所示為桑塔納2000GLi轎車AFE發(fā)動機D型Motronic1.5.4電子控制多點汽油順序噴射系統(tǒng)、圖1-54所示為桑塔納2000GSi轎車AJR發(fā)動機L型Motronic3.8.2電子控制多點汽油順序噴射系統(tǒng)）。四、知識與能力拓展

（一）汽油噴射控制·汽油噴射控制包括噴油正時控制、噴油量控制和斷油控制?？刂品绞接型娇刂坪彤惒娇刂啤！ね娇刂剖侵缚刂瞥绦蚺c發(fā)動機各缸工作循環(huán)相一致，具有規(guī)律性；異步控制是指控制程序與發(fā)動機各缸工作規(guī)律不一致，無固定位置和時間。1．噴油正時控制·噴油正時控制就是指ECU控制噴油器什么時候開始噴油?！吸c噴射系統(tǒng)的噴油器工作由ECU根據(jù)發(fā)動機工況要求，控制噴油器連續(xù)噴油?！ざ帱c噴射系統(tǒng)的噴油器分為順序噴射、分組噴射、同時噴射三種。2．噴油量控制·噴油量控制是保證發(fā)動機在各種運行工況下，都能獲得最佳的混合氣濃度，以提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和降低排放污染。·在汽油機電控燃油噴射系統(tǒng)中，噴油量控制是通過控制噴油器噴油時間來實現(xiàn)的，控制模式分為發(fā)動機起動時的噴油量控制和發(fā)動機起動后的噴油量控制兩種。（1）發(fā)動機起動時的噴油量控制

（2）發(fā)動機起動后的噴油量控制·發(fā)動機起動后，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)動機缸內(nèi)直噴技術(shù)

1．發(fā)動機缸內(nèi)直噴技術(shù)優(yōu)點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?。虼丝梢杂贸〉幕旌蠚猓O速時可達40∶1），工作油耗、排放也遠遠低于普通汽油發(fā)動機。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)動機的壓縮比大大高于進氣道噴射式發(fā)動機的壓縮比。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，而且無須預(yù)熱進氣歧管來幫助燃油霧化，還可以冷卻進氣來提高進氣量，增大功率，節(jié)氣門響應(yīng)更快。④將燃油噴射在汽缸內(nèi)，避免了進氣管的形狀和表面質(zhì)量對混合氣的影響。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）提高點火能量（3）分層燃燒技術(shù)·有的汽油直接噴射發(fā)動機采用直立進氣道與曲面頂?shù)幕钊浜?，形成必要的缸?nèi)渦流運動?！と鐖D1-63所示，有的發(fā)動機活塞頂部采用