汽車電子控制技術(shù)》電子教案

1、汽車電子控制技術(shù)課程教案學(xué)院 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 專業(yè) 汽車維修工程教育教師 王忠良 河北師范大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械系章節(jié)第一章汽車電子控制技術(shù)概論日期重點(diǎn)汽車電子控制系統(tǒng)的分類難點(diǎn)汽車電子控制系統(tǒng)的組成第一節(jié) 電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用汽車是由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身和電氣設(shè)備四部分組成。汽車電氣設(shè)備包括汽車電器系統(tǒng)與汽車電子控制系統(tǒng)兩部分。汽車電子控制系統(tǒng)由傳感器、電器開關(guān)、電子控制單元和執(zhí)行器等組成，包括發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)、底盤電子控制系統(tǒng)和車身電子控制系統(tǒng)等子系統(tǒng)。電子控制技術(shù)最早應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)上，汽油機(jī)電子控制技術(shù)成為電子技術(shù)應(yīng)在汽車上的主要標(biāo)志。第二節(jié) 汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展汽車電子控制技術(shù)發(fā)展的根本

2、原因有兩個(gè)方面：一是電子技術(shù)水平不斷提高，這是汽車電子控制技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)；二是全球能源緊缺、環(huán)境保護(hù)和交通安全問題，促使汽車油耗法規(guī)、排放法規(guī)的不斷提高。汽車油耗法規(guī)和排放法規(guī)促進(jìn)了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展，汽車安全法規(guī)促進(jìn)了汽車底盤和車身電子控制技術(shù)的發(fā)展。一、汽車電子控制技術(shù)發(fā)展歷程（一）發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展汽油機(jī)電子控制技術(shù)的發(fā)展歷程是伴隨著汽油機(jī)燃油供給技術(shù)的發(fā)展而來的。為適應(yīng)降低汽油機(jī)燃油消耗和有害物排放量的要求，汽油機(jī)燃油供給技術(shù)經(jīng)歷了從機(jī)械控制汽油噴射到現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)集中管理系統(tǒng)，以及目前正在迅猛發(fā)展的缸內(nèi)直噴技術(shù)。1934年，德國懷特（Wright）兄弟發(fā)明了向發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)

3、氣管內(nèi)連續(xù)噴射汽油來配制混合氣的技術(shù)，并研制成功第一架采用燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)的軍用戰(zhàn)斗機(jī)。1952年，德國Bosch公司研制成功了第一臺機(jī)械控制缸內(nèi)噴射汽油機(jī)，并成功地安裝在戴姆勒奔馳（DaimlerBenz）300 L型賽車上。1958年，Bosch公司研制成功了機(jī)械控制進(jìn)氣管噴射汽油機(jī)，并成功地安裝在梅賽德斯奔馳（MercedesBenz）220S型轎車上。從20世紀(jì)50年代開始，美國、歐洲和日本先后頒布了對汽車有害排放進(jìn)行限制的各種法規(guī)，70年代的能源危機(jī)導(dǎo)致了對汽車燃油消耗進(jìn)行限制的法規(guī)。這些法規(guī)的頒布，推動(dòng)了以環(huán)保和節(jié)能為主要目標(biāo)的電子控制汽油噴射技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也加快了汽車電子控制技

4、術(shù)發(fā)展的進(jìn)程。1953年美國本迪克斯公司（Bendix）開始研制由真空管電子控制系統(tǒng)控制的汽油噴射裝置，并在1957年研制成功。該系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)氣壓力，由設(shè)在各個(gè)節(jié)氣門前的噴油器與進(jìn)氣行程同步噴油，遺憾的是該專利技術(shù)并未被推廣應(yīng)用。1967年，德國博世（Bosch）公司根據(jù)美國本迪克斯公司的專利技術(shù)，開始批量生產(chǎn)利用進(jìn)氣歧管絕對壓力信號和模擬式計(jì)算機(jī)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比A/F的D型燃油噴射系統(tǒng)（D-Jetronic），裝備在德國大眾（Voldswagen）汽車公司生產(chǎn)的VW-1600型和奔馳280SE型轎車上，率先達(dá)到了當(dāng)時(shí)美國加利福尼亞州的排放法規(guī)要求，開創(chuàng)了汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制燃油噴射技術(shù)的新時(shí)代

5、。D型燃油噴射系統(tǒng)是用電子電路控制噴油器閥門的開啟時(shí)刻與開啟時(shí)間。1973年，德國Bosch公司在D型燃油噴射系統(tǒng)（D-Jetronic）的基礎(chǔ)上，改進(jìn)發(fā)展成為L型燃油噴射系統(tǒng)（L-Jetronic）。L型噴射系統(tǒng)利用了翼片式空氣流量傳感器直接測量進(jìn)氣管內(nèi)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣的體積流量，與利用進(jìn)氣歧管絕對壓力來間接測量進(jìn)氣量的D型噴射系統(tǒng)相比，檢測精度和控制精度大大提高。在電控汽油噴射系統(tǒng)開發(fā)和不斷完善的過程中，汽油機(jī)電控點(diǎn)火系統(tǒng)的研究開發(fā)也取得了重大進(jìn)展。19731974年，美國通用（General）汽車公司生產(chǎn)的汽車裝上了集成電路IC點(diǎn)火控制器，次年高能點(diǎn)火裝置HIC點(diǎn)火控制器投入實(shí)際應(yīng)用。1

6、976年，美國克萊斯勒（Chrysler）汽車公司研制成功微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)，取名為“電子式稀混合氣燃燒系統(tǒng)ELBS”。該系統(tǒng)由模擬計(jì)算機(jī)對點(diǎn)火進(jìn)行控制，根據(jù)大氣壓力、進(jìn)氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速等信號計(jì)算出最佳點(diǎn)火時(shí)刻，控制200多個(gè)參數(shù)，對實(shí)際點(diǎn)火提前角進(jìn)行最佳控制。1977年，美國通用汽車公司研制成功了數(shù)字式點(diǎn)火控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM，ROM）和模數(shù)（AD）轉(zhuǎn)換器等組成，是一種真正的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。1978年，美國通用汽車公司研制成功了同時(shí)具有控制點(diǎn)火時(shí)刻控制、空燃比反饋控制、廢氣再循環(huán)控制、怠速轉(zhuǎn)速控制、故障自診斷和帶故障運(yùn)行控制功能的電子

7、控制系統(tǒng)。1979年，德國Bosch公司在L-Jetronic系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將電控點(diǎn)火系統(tǒng)和電控燃油噴射系統(tǒng)組合在一起，采用數(shù)字計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，開發(fā)出了MMotronic系統(tǒng)，即發(fā)動(dòng)機(jī)集中管理系統(tǒng)。1979年，日本日產(chǎn)（Nissan）汽車公司研制成功了集點(diǎn)火時(shí)刻控制、空燃比控制、廢氣再循環(huán)控制和怠速轉(zhuǎn)速控制與一體的發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)ECCS，該系統(tǒng)具有自診斷功能，裝備在公子Cedric牌和光榮Gloria牌轎車上。1980年，日本豐田（TOYOTA）公司開發(fā)出了具有汽油噴射控制、點(diǎn)火控制、怠速轉(zhuǎn)速和故障自診斷功能的豐田計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)TCCS。同年，三菱MITSUBISHI汽車公司研制成功了采用

8、卡爾曼渦流式空氣流星傳感器的電子控制燃油噴射系統(tǒng)ECI。1981年，Bosch公司在L-Jetronic系統(tǒng)基礎(chǔ)上，開發(fā)出了LH-Jetronic系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用新穎的熱線式空氣流量傳感器，能直接測出進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)空氣的質(zhì)量流量。19871989年，Bosch公司又相繼開發(fā)出了用于中小型乘用車的電控單點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)，即Mono-Jetronic系統(tǒng)和Mono-Motronic系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代，為了滿足更加嚴(yán)格的排放指標(biāo)和根據(jù)“京都議定書”確定的分階段降低汽車CO排放量的要求，世界各主要汽車公司除了逐步增加發(fā)動(dòng)機(jī)集中管理系統(tǒng)的控制功能，以滿足當(dāng)時(shí)排放法規(guī)的要求外，還加大了能滿足未來法規(guī)要求的其

9、他技術(shù)開發(fā)力度，尤其是缸內(nèi)直噴技術(shù)。1995年，日本三菱（MITSUBISHl）汽車公司公布了電控缸內(nèi)直噴汽油機(jī)（即GDI系統(tǒng)），采用汽油缸內(nèi)直噴技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)的分層稀薄燃燒。然而由于當(dāng)時(shí)技術(shù)并不成熟，因此也造成該系統(tǒng)的低速NOx排量相當(dāng)驚人，而隨即被許多注重環(huán)保的國家拒于門外。2001年，Volkswagen/Audi集團(tuán)研制出獨(dú)有的FSI（Fuel Stratified Injection）缸內(nèi)直噴系統(tǒng)。另外，還有凱迪拉克的SIDI雙模直噴發(fā)動(dòng)機(jī)、奔馳的CGI直噴發(fā)動(dòng)機(jī)、馬自達(dá)的DISI直噴系統(tǒng)等。在此期間，Bosch公司也開發(fā)成功了具有節(jié)氣門控制功能的ME-Mo

10、tronic系統(tǒng)和采用缸內(nèi)直噴技術(shù)的MED-Motronic系統(tǒng)。我國在轎車汽油機(jī)電子控制技術(shù)應(yīng)用方面起步較晚，1994年上海大眾推出采用D-Jetronic電控汽油噴射系統(tǒng)的桑塔納2000型轎車。2000年，我國政府規(guī)定：5人座以下的化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車自2001年1月1日起停止生產(chǎn)，電控燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)得到快速發(fā)展。（二）電子控制防抱死制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）是汽車上的一種主動(dòng)安全裝置，其作用是在汽車制動(dòng)時(shí)，防止車輪抱死在路面上滑拖，以提高汽車制動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向控制能力和縮短制動(dòng)距離。早在20世紀(jì)30年代，制動(dòng)防滑裝置就運(yùn)用在鐵路機(jī)車的制動(dòng)中，防止車輪抱死后在鋼軌上

11、滑行造成局部摩擦。1920年，英國人霍納摩爾研制成功了ABS技術(shù)，并于1932年申請了第一個(gè)防滑專利。1947年，在美國飛機(jī)上開始采用ABS，并很快成為飛機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)裝備。1954年，美國福特（Ford）公司率先在林肯（Lincoln）轎車上采用ABS技術(shù)。1958年，杜爾（Dunlop）輪胎公司研制成功四輪兩通道低選控制式Maxa-ret ABS，并安裝在載貨汽車上。1960年，哈理·福格森·雷斯（Harry Ferguson Reserch）公司將Maxa-ret ABS改造成四通道控制式ABS，并于1966年安裝在野馬V-8型汽車上，使汽車制動(dòng)性能大幅度提高。1970年

12、，羅伯特·博世（Robert Bosch）公司開始研發(fā)ABS。到目前博世公司一直進(jìn)行ABS的研發(fā)，是世界上最大的ABS生產(chǎn)公司。1975年，美國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車安全標(biāo)準(zhǔn)對重型載貨汽車和客車配備ABS提出了要求。1978年，梅賽德斯-奔馳（Mercedes-Benz）和寶馬（BMW）汽車公司首次在450SEL等轎車的部分產(chǎn)品中安裝由博世公司生產(chǎn)的ABS-系統(tǒng)。ABS-系統(tǒng)采用數(shù)字計(jì)算機(jī)和電磁閥，其控制頻率達(dá)到每秒10次以上，能夠明顯提高汽車的制動(dòng)性能。1985年，博世公司對ABS-系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)簡化和系統(tǒng)優(yōu)化，研制出了經(jīng)濟(jì)型防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS-E系統(tǒng)；1990年，德爾科（Delco）公司開

13、發(fā)出更為經(jīng)濟(jì)的四輪防抱死制動(dòng)系統(tǒng)ABS-系統(tǒng)。進(jìn)人90年代后， ABS的裝車率大幅度提高，加之法規(guī)的推動(dòng)作用，ABS已成為汽車上標(biāo)準(zhǔn)裝備或選擇裝備。除博世公司外，生產(chǎn)ABS的公司還有德國的瓦布克（WABCO）公司和戴維斯（TEVES）公司、美國的德爾科（Delco）公司和本迪克斯（Bendix）公司。我國對ABS的研究始于80年代初，上海汽車制動(dòng)系統(tǒng)有限公司引進(jìn)并合資生產(chǎn)的ABS產(chǎn)品已于1997年2月投產(chǎn)。吉林大學(xué)、重慶公路研究所等單位也一直從事ABS的研制工作。（三）電子控制自動(dòng)變速器技術(shù)的發(fā)展自動(dòng)變速器是在機(jī)械式變速器、液力變矩器和電子控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。19世紀(jì)初在歐洲發(fā)明了液力

14、傳動(dòng)技術(shù)，并應(yīng)用在船舶上。1930年，液力變矩器應(yīng)用在公共汽車上。1938年，美國通用（General）公司研制了將行星齒輪變速器與液力耦合器結(jié)合在一起的液力自動(dòng)變速器，這是現(xiàn)代轎車自動(dòng)變速器的雛形。1939年安裝在通用公司生產(chǎn)的奧茲莫比爾（Oldsmobile）轎車上。1942年，美國通用公司研制的自動(dòng)變速器上采用了雙導(dǎo)輪、可閉鎖的綜合式變矩器。1969年，雷諾（Renault）汽車裝備了采用電子計(jì)算機(jī)控制的液力自動(dòng)變速器，標(biāo)志著電子控制自動(dòng)變速器的出現(xiàn)。1978年，美國克萊斯勒（Chrysler）公司生產(chǎn)了帶鎖止式液力變矩器的自動(dòng)變速器。自1981年起，美國、日本一些汽車公司相繼開發(fā)出各種

15、采用微處理機(jī)的微機(jī)控制自動(dòng)變速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)變速器的智能控制。1983年，德國博世（Bosch）公司研制成功發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器共用的電子控制單元，實(shí)現(xiàn)了對動(dòng)力總成的聯(lián)合控制。自20世紀(jì)80年代后期開始，豐田（TOYOTA）等汽車公司開發(fā)了AT智能控制系統(tǒng)，如豐田汽車公司的ECT-I（intelligent electronic system）。電子控制自動(dòng)變速器也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件精度要求高、制造難度大，傳動(dòng)效率低等缺點(diǎn)。近年來，機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）、無級自動(dòng)變速器（CVT）也得到快速發(fā)展。和液力自動(dòng)變速器相比，機(jī)械式自動(dòng)變速器具有更高的傳動(dòng)效率，無級自動(dòng)變速器可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)改變

16、，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配。二、汽車電子控制技術(shù)發(fā)展趨勢汽車采用車載局域網(wǎng)LAN技術(shù)是汽車電子控制技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。第三節(jié) 汽車電子控制系統(tǒng)的分類一、按控制對象分類分為：（1）發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)（2）底盤電子控制系統(tǒng)（3）車身電子控制系統(tǒng)二、按控制目標(biāo)分類分為（見表1-5）：（1）動(dòng)力性控制系統(tǒng)（2）經(jīng)濟(jì)性控制系統(tǒng)（3）排放性控制系統(tǒng)（4）安全性控制系統(tǒng)（5）舒適性控制系統(tǒng)（6）操縱性控制系統(tǒng)（7）通過性控制系統(tǒng)第四節(jié) 汽車電子控制系統(tǒng)的組成一、汽車電子控制系統(tǒng)的基本組成但就總體結(jié)構(gòu)而言，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)都是由傳感器、電子控制單元（Electronic Control Unit

17、，簡稱ECU）和執(zhí)行器3部分組成。（一）傳感器傳感器是將各種非電量（物理量、化學(xué)量、生物量等）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的另一種物理量（一般為電量）的裝置。（二）電子控制單元電子控制單元是以單片微型計(jì)算機(jī)（即單片機(jī)）為核心所組成的電子控制裝置，具有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)管理等功能。電子控制單元的主要任務(wù)是：向各種傳感器提供它們所需的基準(zhǔn)電壓；接收傳感器或其他裝置輸入的信號，并將它們轉(zhuǎn)換為微機(jī)能夠處理的數(shù)字脈沖信號；儲(chǔ)存輸入的信息，運(yùn)用內(nèi)部已有的程序?qū)斎胄畔⑦M(jìn)行運(yùn)算分析，輸出執(zhí)行命令；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的變化，自動(dòng)修正預(yù)置的標(biāo)準(zhǔn)值；將輸入信息與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，如發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)

18、異常，確定故障位置，并把故障信息儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。（三）執(zhí)行器執(zhí)行器又稱執(zhí)行元件，是電子控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行器的功能是接受電控單元發(fā)出的指令，完成具體的執(zhí)行動(dòng)作。二、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的組成圖1-5所示為桑塔納2000GSi、3000型轎車采用的莫特朗尼克（Motronic）M3.8.2型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)。圖1-6所示為該電子控制系統(tǒng)的組成，圖1-7所示為該電子控制系統(tǒng)各組成部件的安裝位置。（一）傳感器與開關(guān)信號1. 傳感器傳感器有空氣流量傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、怠速節(jié)氣門位置傳感器和節(jié)氣門位置傳感器（兩只傳感器與節(jié)氣門控制組件J338制作成一體）、冷卻液溫度傳感器、

19、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器、爆震傳感器和車速傳感器。節(jié)氣門控制組件J338又稱為節(jié)流閥體，由怠速節(jié)氣門位置傳感器G88、節(jié)氣門位置傳感器G69、怠速控制電機(jī)V60和怠速控制閥F60組成。怠速節(jié)氣門位置傳感器G88安裝在節(jié)流閥體內(nèi)并與怠速電機(jī)V60連接在一起；節(jié)氣門位置傳感器G69安裝在節(jié)氣門軸上。兩只節(jié)氣門位置傳感器的功用都是檢測節(jié)氣門開度信號并輸入電控單元J220。在M3.8.2型發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的進(jìn)氣量采用了直接控制節(jié)氣門開度的方式進(jìn)行控制，所以發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速范圍內(nèi)工作時(shí)，電控單元J220將根據(jù)怠速節(jié)氣門位置傳感器G88提供的信號調(diào)節(jié)怠速時(shí)的節(jié)氣門開度；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速以外的工

20、況時(shí)，電控單元J220將根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器G69提供的信號進(jìn)行控制。2. 開關(guān)信號開關(guān)信號有以下幾種：點(diǎn)火開關(guān)信號IGN。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于“點(diǎn)火（IG）”擋位時(shí)，向電控單元輸入一個(gè)高電平信號。起動(dòng)開關(guān)信號STA。當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于“起動(dòng)（ST）”擋位時(shí)，向電控單元輸入一個(gè)高電平信號?？照{(diào)開關(guān)信號A/C。當(dāng)空調(diào)開關(guān)接通時(shí)，向電控單元提供提供接通空調(diào)系統(tǒng)的信號。電源電壓信號UBAT。向電控單元提供蓄電池端電壓信號?？論醢踩_關(guān)信號NSW，在裝備自動(dòng)變速器的汽車上，用于檢測自動(dòng)變速器的檔位選擇開關(guān)是否處于空擋位置。（二）執(zhí)行器執(zhí)行器有電動(dòng)燃油泵、電磁噴油器、怠速控制電動(dòng)機(jī)（在節(jié)氣門控制組件J338內(nèi)），

21、活性炭罐電磁閥、點(diǎn)火控制器和點(diǎn)火線圈。章節(jié)第二章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射技術(shù)日期重點(diǎn)燃油噴射電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理難點(diǎn)燃油噴射電子控制系統(tǒng)的控制過程第一節(jié) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的組成汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的組成主要由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和燃油噴射電子控制系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)組成。一、空氣供給系統(tǒng)功能：向發(fā)動(dòng)機(jī)提供混合氣燃燒所需的空氣，并測量出進(jìn)入氣缸的空氣量。分類：旁通式和直供式供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：進(jìn)氣道長且設(shè)有動(dòng)力腔（諧振腔）。利用空氣動(dòng)力效應(yīng)?？諝鈩?dòng)力效應(yīng)包括氣流慣性效應(yīng)與氣流壓力波動(dòng)效應(yīng)。可變進(jìn)氣系統(tǒng)：高轉(zhuǎn)速、大負(fù)荷時(shí)配用粗而短的進(jìn)氣歧管，中低轉(zhuǎn)速和中、小負(fù)荷時(shí)配用細(xì)而長的進(jìn)氣歧管。二、燃

22、油供給系統(tǒng)功能：向發(fā)動(dòng)機(jī)提供混合氣燃燒所需的燃油。三、電子控制系統(tǒng)組成：傳感器與控制開關(guān)、ECU和執(zhí)行器第二節(jié) 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射系統(tǒng)的分類一、按噴射系統(tǒng)的控制方式分類按汽油噴射系統(tǒng)的控制方式不同，汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)可分成機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)、機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)和電子控制式汽油噴射系統(tǒng)。1機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)是指利用機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)燃油連續(xù)噴射的汽油噴射系統(tǒng)。機(jī)械控制式汽油噴射系統(tǒng)，也稱K-Jetronic系統(tǒng)，1967年由德國Bosch公司推出。2機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)是指由機(jī)械機(jī)構(gòu)與電子控制裝置結(jié)合實(shí)現(xiàn)燃油噴射的汽油噴射系統(tǒng)。機(jī)電結(jié)合式汽油噴

23、射系統(tǒng)也稱KE-Jetronic系統(tǒng)，它是K-Jetronic系統(tǒng)的改進(jìn)型，德國Bosch公司于1982年推向市場。3電子控制式汽油噴射系統(tǒng)電子控制式汽油噴射系統(tǒng)是指由電控單元直接控制燃油噴射的系統(tǒng)?，F(xiàn)代電噴汽油機(jī)已全部采用電子控制式汽油噴射系統(tǒng)，但汽油機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)展的初期，都是僅具有單一電控汽油噴射控制功能，現(xiàn)已全部被發(fā)動(dòng)機(jī)集中管理系統(tǒng)所代替。二、按噴油器的噴射部位分類按噴油器噴射燃油的部位不同，汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)可分為進(jìn)氣管噴射系統(tǒng)和缸內(nèi)噴射系統(tǒng)兩種類型。其中進(jìn)氣管噴射又可分為單點(diǎn)噴射（SPI、TBI或CFI）和多點(diǎn)噴射（MPI）兩種類型，多點(diǎn)噴射又可分為壓力型（即D型）和流量型（即L型）

24、多點(diǎn)噴射系統(tǒng)兩種類型。1缸內(nèi)噴射系統(tǒng)缸內(nèi)噴射系統(tǒng)又稱為缸內(nèi)直接噴射系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是：噴油器安裝在汽缸蓋上，噴油器以較高的燃油壓力（約34MPa）把汽油直接噴入發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)，并與空氣混合形成可燃混合氣?！案淄饣旌稀钡娜秉c(diǎn)是顯而易見的，進(jìn)入燃燒室的混合氣只能夠通過氣門的開、閉來被動(dòng)控制，對發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化的適應(yīng)性差。采用缸內(nèi)噴射方式，能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況隨時(shí)調(diào)整空燃比，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況采取不同的噴油方式，通過合理組織缸內(nèi)的氣體流動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)分層稀薄燃燒，有利于進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)有害物排放和燃油消耗量。例如奧迪（大眾）FSI技術(shù)便采用了兩種不同的注油模式，即分層注油和均勻注油模式。發(fā)動(dòng)機(jī)低速或中速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)采用

25、分層注油模式。此時(shí)節(jié)氣門為半開狀態(tài)，空氣由進(jìn)氣管進(jìn)入汽缸，由于活塞頂部制作成特殊的形狀，進(jìn)入汽缸的空氣在活塞頂部火花塞附近形成渦流。當(dāng)壓縮過程接近尾聲時(shí)，少量的燃油由噴油器噴出，形成可燃混合氣。此時(shí)在火花塞周圍的混合氣濃度較高，而燃燒室的其他地方則濃度較低，實(shí)現(xiàn)了分層燃燒。分層注油方式可以充分提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)節(jié)氣門完全開啟、發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，采用均勻注油模式。此時(shí)，大量空氣高速進(jìn)入汽缸形成較強(qiáng)渦流并與汽油均勻混合，從而促進(jìn)燃油充分燃燒，實(shí)現(xiàn)了均勻燃燒，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。這樣，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況改變注油模式，始終保持最適宜的供油方式，使燃油得到充分利用，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力

26、性，降低了污染物排放。但是采用缸內(nèi)噴射方式，為了布置噴油器，汽缸蓋要重新設(shè)計(jì)，同時(shí)也增加了汽缸蓋結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使制造成本增加。另外，采用缸內(nèi)噴射方式，需要能耐高溫、耐高壓，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，可靠、壽命長的噴油器。目前，大眾（VAG）、寶馬（BMW）、奔馳（Mercedes-Benz）、通用（GM）以及豐田（Toyota Lexus）等公司已經(jīng)開始使用缸內(nèi)噴射系統(tǒng)。2進(jìn)氣管噴射系統(tǒng)進(jìn)氣管噴射系統(tǒng)（也稱缸外噴射）的特點(diǎn)是：噴油器安裝在進(jìn)氣總管或者進(jìn)氣歧管上，噴油器把汽油噴入進(jìn)氣總管或者進(jìn)氣歧管，噴入的汽油在進(jìn)氣管中與空氣混合形成可燃混合氣，在進(jìn)氣行程被吸入汽缸。采用進(jìn)氣管噴射方式時(shí)，噴油器不與高溫高

27、壓的燃?xì)饨佑|，并且發(fā)動(dòng)機(jī)改動(dòng)很小。對于進(jìn)氣管噴射系統(tǒng)，按噴油器的安裝部位不同，又分為單點(diǎn)噴射系統(tǒng)和多點(diǎn)噴射系統(tǒng)。（1）單點(diǎn)噴射系統(tǒng)單點(diǎn)噴射系統(tǒng)（Single Point Fuel Injection System，縮寫為SPFI或SPI）也稱節(jié)氣門體噴射或集中噴射系統(tǒng)，是指在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)流閥體（即節(jié)氣門體）的節(jié)氣門上方安裝一只或并列安裝兩只噴油器的燃油噴射系統(tǒng)。（2）多點(diǎn)噴射系統(tǒng)多點(diǎn)噴射系統(tǒng)（Multi-Point Fuel Injection System，縮寫為MPFI或MPI）是指在發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)汽缸進(jìn)氣門前方的進(jìn)氣歧管上均設(shè)計(jì)安裝一只噴油器的燃油噴射系統(tǒng)。多點(diǎn)噴射系統(tǒng)在發(fā)展過程中，曾經(jīng)研制

28、出幾種典型的基本型式，這幾種型式可分為D型、L型、LH型和M型燃油噴射系統(tǒng)，它們代表著不同年代燃油噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和技術(shù)水平。其中D和L分別來源于德文的Druck（壓力）和Luftmengen（空氣流量）。LH型和M型是在L型基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的多點(diǎn)噴射系統(tǒng)。二、按噴油器噴射方式分類按噴油器噴射方式分類，汽油機(jī)燃油噴射系統(tǒng)可以分為連續(xù)噴射系統(tǒng)和間歇噴射系統(tǒng)兩種類型。1連續(xù)噴射系統(tǒng)連續(xù)噴射系統(tǒng)是指在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，噴油器連續(xù)不斷地噴射燃油的燃油噴射系統(tǒng)。這種噴射方式不需要考慮噴油定時(shí)和各缸的噴油順序，因此其控制非常簡單，但混合氣的均勻性、空燃比控制精度及過渡工況的響應(yīng)特性都較差。連續(xù)噴射方式用在B

29、osch公司的機(jī)械控制汽油噴射系統(tǒng)（KJetronic系統(tǒng)）和機(jī)電結(jié)合式汽油噴射系統(tǒng)（KEJetronic系統(tǒng)）中。2間歇噴射系統(tǒng)間歇噴射系統(tǒng)是指在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，噴油器間歇噴射燃油的燃油噴射系統(tǒng)。目前，絕大多數(shù)電子控制燃油噴射系統(tǒng)都屬于間歇噴射系統(tǒng)，如上海桑塔納2000GSi、愛麗舍、夏利等轎車發(fā)動(dòng)機(jī)。間歇噴射系統(tǒng)按照各缸噴油器的噴油時(shí)序不同，分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射三種方式。（1）同時(shí)噴射同時(shí)噴射是指各缸噴油器開始噴油和停止噴油的時(shí)刻完全相同。（2）分組噴射分組噴射是指把發(fā)動(dòng)機(jī)所有汽缸分成2組（四缸機(jī)）或3組（六缸機(jī)），ECU用兩個(gè)或三個(gè)控制電路控制各組噴油器。（3）順序噴射順序噴

30、射又稱次序噴射，是指在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，噴油器按各缸的工作順序，依次把汽油噴入各缸的進(jìn)氣歧管。第三節(jié) 燃油噴射電子控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理一、空氣流量傳感器作用：檢測進(jìn)入汽缸的空氣流量?？諝饬髁總鞲衅鲗⒖諝饬髁孔?yōu)殡娦盘栞斎隕CU，ECU根據(jù)空氣流量傳感信號決定基本噴油量和點(diǎn)火時(shí)間。（一）空氣流量傳感器分類根據(jù)檢測進(jìn)氣量的方式不同，空氣流量傳感器分為D型（即壓力型）和L型（即空氣流量型）兩種類型?！癉”型來源于德文“Druck（壓力）”的第一個(gè)字母，是利用壓力傳感器檢測進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對壓力，測量方法屬于間接測量法。裝備“D”型傳感器的系統(tǒng)稱為“D”型燃油噴射系統(tǒng)，控制系統(tǒng)利用該絕對壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來計(jì)

31、算吸入汽缸的空氣量?！癓”型來源于德文“Luftmengen（空氣流量）”的第一個(gè)字母，是利用流量傳感器直接測量吸入進(jìn)氣管的空氣流量。汽車采用的“L”型傳感器分為體積流量型（如翼片式、渦流式）傳感器和質(zhì)量流量型（如熱絲式和熱膜式）傳感器。（二）翼片式空氣流量傳感器1翼片式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)安裝在空氣濾清器與節(jié)氣門之間的進(jìn)氣管路上翼片式空氣流量傳感器主要由翼片組件和電位計(jì)組件兩部分組成。翼片組件和電位計(jì)組件是同軸結(jié)構(gòu)，軸端有盤形回位彈簧。1）翼片組件由計(jì)量翼片和緩沖翼片構(gòu)成。計(jì)量翼片轉(zhuǎn)過的角度取決于空氣流速和回位彈簧的預(yù)緊力矩，當(dāng)進(jìn)氣的作用力與彈簧的回轉(zhuǎn)力平衡時(shí)，計(jì)量翼片便穩(wěn)定在某一角度。空氣

32、流量傳感器進(jìn)氣通道的旁邊還有一個(gè)旁通氣道。旁通氣道的流通截面積可由一個(gè)CO調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整。汽油泵開關(guān)設(shè)置在空氣流量傳感器內(nèi)，由滑臂控制。2）電位計(jì)組件當(dāng)翼片帶動(dòng)電位計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電位計(jì)上的滑臂便在電阻片上滑動(dòng)，使輸出電阻變化。3）工作電路與接線插座圖2-194）進(jìn)氣溫度傳感器圖2-192翼片式空氣流量傳感器的工作原理電阻轉(zhuǎn)變成ECU接收的電壓信號的方法有兩種（即空氣流量信號的選擇方法有兩種）：方法一：如圖所示。用（VCVS）/VB作為傳感器的輸出信號。采用（VCVS）/VB作為傳感器的輸出信號可以消除蓄電池電壓VB的波動(dòng)對測量結(jié)果的影響。方法二：如圖所示。直接用傳感器滑臂上的輸出電壓作為傳感器的

33、輸出信號電壓。該電路中的電源電壓由ECU的穩(wěn)壓電路提供。（三）渦流式空氣流量傳感器1渦流式空氣流量傳感器的測量原理在穩(wěn)定的流體中放置一圓柱狀物體后，在其下游的流體就會(huì)產(chǎn)生相互平行的兩列渦旋，而且渦旋交替出現(xiàn)，這種物理現(xiàn)象叫卡爾曼渦流。流速與渦流頻率之間具有如下關(guān)系：2渦流式空氣流量傳感器的分類根據(jù)渦流頻率的檢測方法不同，汽車用渦流式空氣流量傳感器分為光電式和超聲波式兩種類型。3光電檢測渦流式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖2-23所示。光電式空氣流量傳感器主要由整流柵、渦流發(fā)生器、發(fā)光二極管、光敏晶體管、反射鏡等組成。其中發(fā)光二極管、光敏晶體管、反射鏡構(gòu)成了渦流頻率的檢測器。4超聲波檢測渦流式空氣

34、流量傳感器的結(jié)構(gòu)原理如圖2-25所示。超聲波式空氣流量傳感器主要由整流柵、渦流發(fā)生器、超聲波發(fā)生器、超聲波接收器、集成電路、進(jìn)氣溫度傳感器、大氣壓力傳感器等組成。其中超聲波發(fā)生器、超聲波接收器、集成電路用于檢測卡爾曼渦流的頻率。設(shè)置旁通空氣道的目的是為了調(diào)節(jié)傳感器的氣體流通截面積，以適應(yīng)不同排量發(fā)動(dòng)機(jī)的需要。當(dāng)由發(fā)射器發(fā)射的超聲波通過進(jìn)氣流到達(dá)到超聲波接收器時(shí)，由于渦流的影響，使接收器接收到超聲波信號的時(shí)間（即單個(gè)波的相位）和時(shí)間之差（即相鄰波之間的相位差）發(fā)生變化，而且此時(shí)間和時(shí)間之差的變化與渦流頻率成正比。集成電路據(jù)此可計(jì)算出渦流的頻率。當(dāng)進(jìn)氣流中沒有渦流時(shí)，接收器接收到的超聲波的相位、相

35、位差和發(fā)射器發(fā)射的超聲波完全相同。當(dāng)進(jìn)氣流中有渦流時(shí)，有的超聲波由于受到渦流的加速作用而提前到達(dá)接收器，有的超聲波由于受到渦流的減速作用而遲后到達(dá)接收器。每通過一個(gè)渦流，便出現(xiàn)一個(gè)超聲波提前到達(dá)的、遲后到達(dá)的變化過程，集成電路根據(jù)這一變化輸出一個(gè)脈沖波。特點(diǎn)：傳感器輸出的信號是與渦流頻率同步的脈沖數(shù)字信號，其響應(yīng)速度是空氣流量傳感器中最快的，幾乎能同步反映空氣流速的變化，因此特別適用于數(shù)字式計(jì)算機(jī)處理。這種傳感器還具有測量精確度高、進(jìn)氣阻力小、無磨損等優(yōu)點(diǎn)，但其價(jià)格高，因此只有少數(shù)高檔轎車使用。另外，卡爾曼渦流式傳感器測量的是體積，因此應(yīng)根據(jù)進(jìn)氣溫度和大氣壓力對其進(jìn)行修正，所以使用卡爾曼渦流式

36、傳感器的汽車上，均裝配進(jìn)氣溫度傳感器和大氣壓力傳感器。（四）熱線式和熱膜式空氣流量傳感器1熱線式和熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)1）熱線式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)熱線式空氣流量傳感器主要由熱線鉑絲電阻RH、溫度補(bǔ)償電阻RK（又叫冷線）、控制電路板（包括RA、RB兩個(gè)固定電阻）、防護(hù)網(wǎng)以及空氣流量傳感器外殼等組成。傳感器工作時(shí)控制電路將熱線鉑絲加熱到高于進(jìn)氣溫度100120，這也是將鉑絲稱為熱線的原因。2）熱膜式空氣流量傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)發(fā)熱元件采用平面形鉑金屬薄膜電阻器。采用蒸發(fā)工藝沉積。2熱線式和熱膜式空氣流量傳感器的測量原理熱線式空氣流量傳感器是利用空氣流過熱線時(shí)的冷卻效應(yīng)制成的。鉑絲熱線的電阻

37、值與其本身的溫度成正比。在環(huán)境溫度一定時(shí)，給惠斯通橋形電路供電，電橋會(huì)達(dá)到平衡。當(dāng)有空氣流過取樣管中的鉑絲熱線時(shí)，進(jìn)氣會(huì)帶走熱線的熱量，使其溫度降低，熱線的電阻值隨即也降低，橋形電路的平衡被破壞。為重新達(dá)到平衡，使熱線電阻恢復(fù)到原來數(shù)值，就必須增大電流，使熱線溫度提高。當(dāng)空氣流量大時(shí)，帶走的熱量就越多，熱線電阻的變化就越大，為重新達(dá)到平衡所需增加的電流值也就越大。電流的變化又使固定電阻RA兩端的電壓U0發(fā)生變化，此變化的電壓就是熱線式空氣流量傳感器的傳感信號。3溫度補(bǔ)償原理溫度補(bǔ)償電阻RK（也叫冷線），也安裝在取樣管內(nèi)，其電阻值也隨進(jìn)氣溫度的變化而變化，從而抵消了環(huán)境溫度對橋形電路平衡的影響。

38、發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，傳感器中的控制電路調(diào)節(jié)作用在鉑絲熱線和溫度補(bǔ)償電阻上的加熱電流（50120mA），使鉑絲熱線和溫度補(bǔ)償電阻上的溫度之差始終保持在100120，也只有在此溫度差時(shí)惠斯通橋形電路才能達(dá)到平衡。（五）空氣流量傳感器性能比較見表2-2二、進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器（一）功用與類型作用：把進(jìn)氣管內(nèi)節(jié)氣門后方的進(jìn)氣壓力轉(zhuǎn)換成電信號。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，節(jié)氣門后進(jìn)氣歧管內(nèi)的絕對壓力，反映了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀況，間接反映了發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量。該信號與轉(zhuǎn)速信號輸送到ECU后用于確定基本噴油量。分類：壓阻效應(yīng)式、電容式和電感式。（二）壓阻效應(yīng)式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器1. 壓阻效應(yīng)單晶硅材料在受到應(yīng)力作用后其電阻率發(fā)生

39、明顯變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高、尺寸小、成本低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和抗振性好2. 壓阻效應(yīng)式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器的結(jié)構(gòu)安裝位置：直接安裝在進(jìn)氣管上，固定在機(jī)艙內(nèi)前圍板上，固定在機(jī)艙一側(cè)支架上組成：硅膜片、混合IC（集成電路）、真空室、殼體和線束插接器內(nèi)部結(jié)構(gòu)：硅膜片、真空室、硅杯、底座、真空管接頭和引線電極等。硅膜片為壓力轉(zhuǎn)換元件，由單晶硅制成。硅膜片為邊長3mm的正方形，其中部采用光刻腐蝕的方法制成一個(gè)直徑為2mm、厚度約為50m的薄膜片。在薄膜片上，采用集成電路加工技術(shù)和臺面擴(kuò)散層（擴(kuò)散硼）加工出4個(gè)阻值相等的應(yīng)變電阻片，這4個(gè)應(yīng)變電阻片利用低阻擴(kuò)散層（P型擴(kuò)散層）連接成惠斯通橋形電路

40、?；菟雇蛐坞娐返妮敵鲂盘?，再由混合集成電路中的溫度補(bǔ)償電路、信號放大電路和A/D（模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換）電路處理后，輸送給ECU。硅杯、殼體和底座構(gòu)成的腔室為真空室，殼體的頂部設(shè)有排氣孔，利用排氣孔將該腔室抽真空后，再用錫焊密封排氣孔，從而形成真空室。真空室為基準(zhǔn)壓力室，基準(zhǔn)壓力為0。3. 壓阻效應(yīng)式進(jìn)氣歧管絕對壓力傳感器的工作原理當(dāng)接通點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，惠斯通橋形電路便加上電源電壓UCC。發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，惠斯通橋形電路中4個(gè)應(yīng)變電阻片的電阻相等，電橋平衡，電橋的輸出電壓U0為零。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，硅膜片在進(jìn)氣歧管內(nèi)壓力的作用下產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)變，進(jìn)而產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)變電阻片的阻值在硅膜片應(yīng)力的作用下就會(huì)發(fā)生變化，

41、惠斯通電橋失去平衡，在電橋的輸出端即得到輸出電壓U0。通過特殊加工，使4個(gè)電阻應(yīng)變片處于特殊的位置，即在受到膜片拉應(yīng)力的作用下，應(yīng)變電阻R2、R4增加（即產(chǎn)生正向增量R），應(yīng)變電阻R1、R3減?。串a(chǎn)生負(fù)向增量R）。如圖2-19所示，當(dāng)惠斯通橋形電路的電源電壓為UCC時(shí)，電橋的輸出電壓U0為：U0=（R+R）UCC/（R+R）+（RR）（RR）UCC/（R+R）+（RR）= UCC（R/R）三、曲軸與凸輪軸位置傳感器曲軸與凸輪軸位置傳感器是電控汽油噴射系統(tǒng)中必不可少的傳感器。當(dāng)ECU控制噴油器噴油時(shí)，首先必須知道哪缸的活塞即將到達(dá)排氣上止點(diǎn)；當(dāng)ECU控制火花塞跳火時(shí)，首先必須知道哪缸的活塞即將

42、到達(dá)壓縮上止點(diǎn)，然后再根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角信號控制噴油和點(diǎn)火。（一）曲軸與凸輪軸位置傳感器的功用與分類曲軸位置傳感器CPS（Crankshaft Position Sensor）又稱為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸轉(zhuǎn)角傳感器，其功用是采集曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號，并將信號輸入控制單元，進(jìn)行點(diǎn)火控制和噴油控制。曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度信號用于確定點(diǎn)火時(shí)刻和噴油時(shí)刻，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號用于確定噴油量和點(diǎn)火提前角。凸輪軸位置傳感器CPS(Camshaft Position Sensor)又稱為汽缸判別傳感器CIS(Cylinder Identification Sensor)和相位傳感器，為了區(qū)別于曲軸位置傳感器CPS，凸輪軸位置傳

43、感器一般都用CIS表示。凸輪軸位置傳感器的功用是采集配氣凸輪軸的位置信號，并將信號輸入ECU，以便ECU識別1缸壓縮上止點(diǎn)，從而進(jìn)行順序噴油控制、點(diǎn)火控制和爆震控制。根據(jù)工作原理分類：電磁感應(yīng)式、霍爾式和光電式（二）光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖2-37所示，日產(chǎn)轎車光電式曲軸與凸輪軸位置傳感器，該傳感器安裝在分電器內(nèi)部，主要由發(fā)光二極管、光敏晶體管、信號盤（又稱轉(zhuǎn)盤）以及整形電路組成。2.工作原理發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，信號盤隨著分電器軸同步旋轉(zhuǎn)，信號盤上的縫隙便連續(xù)切斷從發(fā)光二極管照向光敏晶體管的光束。當(dāng)發(fā)光二極管發(fā)出的光線穿過信號盤上的縫隙照射到光敏晶體管上時(shí)，光敏晶體管導(dǎo)通；當(dāng)發(fā)光二

44、極管發(fā)出的光線被信號盤遮擋住時(shí)，光敏晶體管截止。發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)過兩圈，信號盤轉(zhuǎn)過一周，在與細(xì)縫隙相對應(yīng)的光敏晶體管上感應(yīng)出360個(gè)脈沖電壓信號，這就是曲軸位置傳感器輸出信號。信號盤轉(zhuǎn)過一周的同時(shí)，也在與粗縫隙相對應(yīng)的光敏晶體管上感應(yīng)出6個(gè)脈沖電壓信號，這就是凸輪軸位置傳感器輸出信號。設(shè)計(jì)安裝保證每個(gè)脈沖信號產(chǎn)生在對應(yīng)汽缸活塞的壓縮行程，而且脈沖信號的下降沿還表示該活塞的瞬時(shí)位置是上止點(diǎn)前70°。6條粗縫中較寬的一條粗縫，其輸出高電平寬度比其他5個(gè)脈沖寬，它除了向ECU提供活塞行程和位置信息外，還表示這些信息屬于基準(zhǔn)汽缸(1缸)。（三）磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器1基本結(jié)構(gòu)與工作原理圖2

45、-40所示。主要結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)子（即觸發(fā)齒輪）、永久磁鐵、鐵心、感應(yīng)線圈發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，磁路中的氣隙便不斷發(fā)生變化，穿過感應(yīng)線圈的磁通量也不斷變化，從而在感應(yīng)線圈中感應(yīng)出電信號。2桑塔納與捷達(dá)轎車用磁感應(yīng)式曲軸位置傳感器如圖2-43所示。曲軸位置傳感器安裝在曲軸箱內(nèi)靠近飛輪一側(cè)的缸體上，主要由信號發(fā)生器和信號轉(zhuǎn)子組成。信號轉(zhuǎn)子為齒盤式，在其圓周上均勻間隔地制作有58個(gè)凸齒、57個(gè)小齒缺和一個(gè)大齒缺。大齒缺輸出基準(zhǔn)信號，對應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸1或汽缸4壓縮上止點(diǎn)前一定角度。大齒缺所占的弧度相當(dāng)于兩個(gè)凸齒和三個(gè)小齒缺所占的弧度。3豐田轎車TCCS系統(tǒng)磁感應(yīng)式曲軸與凸輪位置傳感器圖2-45所示。豐田公

46、司2JZ-GE六缸發(fā)動(dòng)機(jī)電磁感應(yīng)式曲軸與凸輪軸位置傳感器。傳感器裝在分電器內(nèi)部。傳感器分上、下兩部分。上部分由固定在分電器軸上的No.1正時(shí)轉(zhuǎn)子和固定在分電器殼體內(nèi)的G1、G2耦合線圈組成，G1、G2耦合線圈相隔180°安裝，產(chǎn)生G信號；下部分由固定在分電器軸上的No.2正時(shí)轉(zhuǎn)子和固定在分電器殼體內(nèi)的Ne耦合線圈組成，產(chǎn)生Ne信號。Ne信號由等間隔24個(gè)輪齒的轉(zhuǎn)子（No.2正時(shí)轉(zhuǎn)子）和Ne耦合線圈產(chǎn)生分電器軸轉(zhuǎn)過一圈（曲軸轉(zhuǎn)兩圈），G轉(zhuǎn)子的凸緣便交替經(jīng)過耦合線圈G1和G2，在兩個(gè)耦合線圈各產(chǎn)生一個(gè)電脈沖信號。G1耦合線圈產(chǎn)生正向脈沖信號（下降沿）時(shí)表示第六缸處于壓縮行程上止點(diǎn)前10&

47、#176;，G2耦合線圈產(chǎn)生正向脈沖信號（下降沿）時(shí)表示第一缸處于壓縮行程上止點(diǎn)前10°。（四）霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器1霍爾式傳感器的工作原理霍爾效應(yīng)原理：把一個(gè)通有電流的霍爾半導(dǎo)體基片（即霍爾元件）放置在與電流方向垂直的磁場中時(shí)，在垂直于電流和磁場的方向上就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)微量電壓，我們把該電壓稱為霍爾電壓?；魻栯妷篣H與通過的電流I和外加磁場的強(qiáng)度B成正比?；魻柺絺鞲衅饔袃蓚€(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：一是輸出電壓信號近似于方波信號；二是輸出電壓高低與被測物體的轉(zhuǎn)速無關(guān)。圖2-49所示為工作原理。2桑塔納與捷達(dá)轎車霍爾式凸輪軸位置傳感器霍爾式凸輪軸位置傳感器安裝在配氣凸輪軸的前端、配氣凸輪軸同步帶

48、輪腹板的背面。如圖2-51所示。凸輪軸位置傳感器由帶有半周（180°）葉片的信號輪2和霍爾效應(yīng)式信號發(fā)生器3組成。曲軸轉(zhuǎn)兩圈，配氣凸輪軸轉(zhuǎn)一圈，信號發(fā)生器輸出各占360°曲軸轉(zhuǎn)角的高、低電平信號。當(dāng)高電平上升沿出現(xiàn)時(shí)，表示正在向上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的是第1、4缸活塞，且1缸正在進(jìn)行的是壓縮行程，4缸為排氣行程。由于相對安裝位置的關(guān)系，判缸信號在時(shí)間上先于曲軸位置傳感器的上止點(diǎn)信號。因此，ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器產(chǎn)生的判缸信號、曲軸位置傳感器產(chǎn)生上止點(diǎn)信號及曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)間基準(zhǔn)和已經(jīng)確定的各缸工作順序，就可對噴油正時(shí)及噴油持續(xù)時(shí)間、點(diǎn)火正時(shí)及閉合角等進(jìn)行控制。3切諾基吉普車霍爾式凸輪軸位

49、置傳感器切諾基吉普車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的汽缸識別信號由霍爾式凸輪軸位置傳感器提供，該傳感器又稱為同步信號傳感器，安裝在分電器內(nèi)，主要由脈沖環(huán)（信號轉(zhuǎn)子）、霍爾信號發(fā)生器組成。脈沖環(huán)上制有凸起的葉片，占180°分電器軸轉(zhuǎn)角（相當(dāng)于360°曲軸轉(zhuǎn)角）。沒有葉片的部分也占180°分電器軸轉(zhuǎn)角。（五）差動(dòng)霍爾式曲軸與凸輪軸位置傳感器1差動(dòng)霍爾式傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)差動(dòng)霍爾式傳感器又稱雙霍爾式傳感器，其基本工作原理與霍爾式傳感器相同，傳感器的輸出電壓由兩個(gè)霍爾信號疊加而成。差動(dòng)霍爾式傳感器主要由帶凸齒的信號轉(zhuǎn)子和霍爾信號發(fā)生器組成，如圖2-54所示。因?yàn)檩敵鲂盘枮榀B加信號，所以在同

50、樣的條件下增大了傳感器的輸出信號。這樣，轉(zhuǎn)子凸齒與信號發(fā)生器之間的氣隙可以增大（一般增大到1mm±0.5mm，普通霍爾式傳感器僅為0.2mm0.4mm），從而便可將信號轉(zhuǎn)子設(shè)制成像電磁感應(yīng)式傳感器轉(zhuǎn)子一樣的齒盤式結(jié)構(gòu)。其突出優(yōu)點(diǎn)是信號轉(zhuǎn)子便于安裝。2切諾基吉普車差動(dòng)霍爾式曲軸位置傳感器切諾基吉普車2.5L（四缸）、4.0L（六缸）電子控制燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)采用了差動(dòng)霍爾電路的霍爾式曲軸位置傳感器。2.5L四缸電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上制有8個(gè)齒缺，如圖2-37a所示。8個(gè)齒缺分成兩組，每4個(gè)齒缺為一組，兩組之間相隔角度為180°，同一組中相鄰兩個(gè)齒缺之間間隔角度為20°

51、。4.0L六缸電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上制有12個(gè)齒缺，如圖2-37b所示。12個(gè)齒缺分成三組，每4個(gè)齒缺為一組，相鄰兩組之間相隔角度為120°，同一組中相鄰兩個(gè)齒缺之間間隔角度也為20°。四缸發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生兩組共8個(gè)脈沖信號；六缸發(fā)動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生三組共12個(gè)脈沖信號。在每組信號輸入ECU時(shí)，可以知道有兩個(gè)汽缸的活塞即將到達(dá)上止點(diǎn)位置。在四缸發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，利用一組信號，ECU可知汽缸1、4活塞接近上止點(diǎn)；利用另一組信號可知汽缸2、3活塞接近上止點(diǎn)。四、節(jié)氣門位置傳感器（一）節(jié)氣門位置傳感器的功用與分類節(jié)氣門位置傳感器TPS（Throttle Position Sens

52、or）的作用是把汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)換成電壓信號。該信號輸入ECU后用于判別發(fā)動(dòng)機(jī)工況（怠速工況、加速工況、減速工況、小負(fù)荷工況、大負(fù)荷工況等），并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況對混合氣濃度的需求來控制噴油時(shí)間。另外，在自動(dòng)變速器汽車上，節(jié)氣門位置傳感器信號還用于確定變速器換擋時(shí)刻和變矩器鎖止時(shí)刻。常見的節(jié)氣門位置傳感器有觸點(diǎn)式、可變電阻式、觸點(diǎn)與可變電阻結(jié)合式三種。（二）觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器1結(jié)構(gòu)觸點(diǎn)式節(jié)氣門位置傳感器由轉(zhuǎn)盤、活動(dòng)觸點(diǎn)、怠速觸點(diǎn)、全開觸點(diǎn)（功率觸點(diǎn)）等組成。2輸出特性當(dāng)節(jié)氣門完全關(guān)閉時(shí)，活動(dòng)觸點(diǎn)與右側(cè)的怠速觸點(diǎn)接合，怠速觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)（即怠速觸點(diǎn)ON），以此表示節(jié)氣門完全關(guān)閉

53、，發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速狀態(tài)；當(dāng)節(jié)氣門開度大于50時(shí)，活動(dòng)觸點(diǎn)與全開觸點(diǎn)接合，全開觸點(diǎn)處于閉合狀態(tài)（即全開觸點(diǎn)ON），以此表示節(jié)氣門開度大于50，發(fā)動(dòng)機(jī)處于大負(fù)荷狀態(tài)；當(dāng)節(jié)氣門開度小于50時(shí)，活動(dòng)觸點(diǎn)與兩個(gè)固定觸點(diǎn)都不接合，即怠速觸點(diǎn)OFF，全開觸點(diǎn)OFF，以此表示節(jié)氣門開度較小，發(fā)動(dòng)機(jī)處于中小負(fù)荷狀態(tài)。（三）組合式節(jié)氣門位置傳感器1結(jié)構(gòu)由滑動(dòng)電刷、電阻片、怠速觸點(diǎn)組成2輸出特性當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉或開度小于1.2°時(shí)，怠速觸點(diǎn)閉合，IDL輸出低電平；當(dāng)節(jié)氣門開度大于1.2°時(shí)，怠速觸點(diǎn)斷開，IDL輸出高電平。當(dāng)節(jié)氣門開度變化時(shí)，VTA與E2之間電壓隨之變化。五、溫度傳感器（一）溫度傳感器

54、的功用水溫傳感器的作用是把冷卻水溫度轉(zhuǎn)換為電信號，用于修正噴油量和修正點(diǎn)火提前角。進(jìn)氣溫度傳感器的作用是把進(jìn)氣溫度轉(zhuǎn)換為電信號輸入ECU，用于修正噴油量。（二）溫度傳感器分類1按結(jié)構(gòu)與物理性能分類分為熱敏電阻式、雙金屬片式、熱敏鐵氧體式、蠟式等。雙金屬片式和蠟式溫度傳感器屬于結(jié)構(gòu)型傳感器，熱敏電阻式和熱敏鐵氧體式溫度傳感器屬于物性（物理性能）型傳感器?，F(xiàn)代汽車廣泛采用熱敏電阻式溫度傳感器。2按檢測對象分類分為冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、排氣溫度、燃油溫度、空調(diào)溫度傳感器（三）熱敏電阻式溫度傳感器根據(jù)特性不同，熱敏電阻可分為正溫度系數(shù)（PTC）熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻、臨界溫度熱敏電阻（

55、CTR）。1結(jié)構(gòu)主要元件是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。熱敏電阻是用半導(dǎo)體材料摻入適量金屬氧化物，在1000下燒結(jié)而成的。加工熱敏電阻時(shí)，摻入的金屬氧化物的比例及燒結(jié)溫度不同，得到的熱敏電阻的特性也不同。用于測量水溫、進(jìn)氣溫度的熱敏電阻的工作溫度范圍是30130，而用于測量排氣溫度的熱敏電阻的工作溫度范圍是6001000。2特性與電路熱敏電阻的特性是：水溫越低，電阻越大，水溫越高，電阻越小。電路：圖2-64（四）熱敏鐵氧體式溫度傳感器熱敏鐵氧體材料的物理性能：磁性隨變化而變化的磁性材料。當(dāng)環(huán)境溫度低于臨界溫度時(shí)，熱敏鐵氧體材料可以被磁化成一個(gè)強(qiáng)磁體；當(dāng)環(huán)境溫度高于臨界溫度時(shí)，熱敏鐵氧體材料變成導(dǎo)磁性較

56、弱的物體。1結(jié)構(gòu)圖2-652工作原理當(dāng)環(huán)境溫度低于臨界溫度時(shí)，熱敏鐵氧體材料可以被磁化成一個(gè)強(qiáng)磁體，笛簧開關(guān)的觸點(diǎn)由于磁化而閉合；當(dāng)環(huán)境溫度高于臨界溫度時(shí)，熱敏鐵氧體材料磁性消失，磁阻大大增加，兩觸點(diǎn)臂內(nèi)磁通方向一致，產(chǎn)生斥力而斷開。六、開關(guān)控制信號開關(guān)量信號是表示發(fā)動(dòng)機(jī)處于某種狀態(tài)的定性參數(shù)，以是或否的方式傳輸?shù)紼CU。（一）蓄電池電壓信號蓄電池電壓變化時(shí)，對噴油持續(xù)時(shí)間、點(diǎn)火閉合角進(jìn)行修正。（二）點(diǎn)火開關(guān)信號點(diǎn)火開關(guān)接通時(shí)，ECU控制進(jìn)行預(yù)動(dòng)作。（三）起動(dòng)信號向ECU提供起動(dòng)機(jī)電路接通工作的信號。（四）空擋起動(dòng)開關(guān)信號空擋起動(dòng)開關(guān)信號NSW又稱停車/空擋開關(guān)，是表示自動(dòng)變速器擋位選擇開關(guān)所

57、處位置的信號。在裝有自動(dòng)變速器（A/T）汽車車上，空擋起動(dòng)開關(guān)只有處于P或N位時(shí)才能起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。（五）空調(diào)開關(guān)信號空調(diào)開關(guān)信號A/C是表示空調(diào)壓縮機(jī)是否進(jìn)入工作狀態(tài)的信號。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況時(shí)，ECU根據(jù)空調(diào)壓縮機(jī)是否工作來調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速。七、電控單元發(fā)動(dòng)機(jī)ECU是發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的中樞，其作用是由內(nèi)存的程序?qū)鞲衅鬏斎氲男盘栠M(jìn)行處理、分析、運(yùn)算、判斷，然后向執(zhí)行器輸出控制指令，控制執(zhí)行器的工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)按預(yù)定的工況工作。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU主要由輸入回路（包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器）、單片微型計(jì)算機(jī)、輸出回路等組成，由于單片微型計(jì)算機(jī)是ECU的主要組成，因此人們常把發(fā)動(dòng)機(jī)ECU稱作ECU或微處理機(jī)。（一）輸入回路輸入回路的作用是對輸入信號進(jìn)行預(yù)處理。其預(yù)處理的主要內(nèi)容是先將傳感器輸入信號中的雜波去除掉、