《汽车发动机电控技术》电子教案

《汽車發動機電控技術》

模組一概述

課題一發動機電子控制技術發展史

一、汽油機電子控制技術發展史

為適應降低汽油機燃油消耗和有害物排放量的要求，汽油機燃油供給技術經歷了從機械控制汽油噴射到現在的發動機集中管理系統，以及目前正在迅猛發展的缸內直噴技術。

1934年，德國懷特（Wright）兄弟發明了向發動機進氣管內連續噴射汽油來配製混合氣的技術。

1952年，德國Bosch公司研製成功了第一臺機械控制缸內噴射汽油機。

1958年，Bosch公司研製成功了機械控制進氣管噴射汽油機。

1953年美國本迪克斯公司（Bendix）開始研製由真空管電子控制系統控制的汽油噴射裝置，並在1957年研製成功。

1967年，德國博世（Bosch）公司根據美國本迪克斯公司的專利技術，開始批量生產利用進氣歧管絕對壓力信號和模擬式電腦來控制發動機空燃比A/F的D型燃油噴射系統（D-Jetronic）。

1973年，德國Bosch公司在D型燃油噴射系統（D-Jetronic）的基礎上，改進發展成為L型燃油噴射系統（L-Jetronic）。

1973~1974年，美國通用（General）汽車公司生產的汽車裝上了積體電路IC點火控制器。

1976年，美國克萊斯勒（Chrysler）汽車公司研製成功微機控制點火系統，取名為“電子式稀混合氣燃燒系統ELBS”。

1977年，美國通用汽車公司研製成功了數字式點火控制系統。

1979年，德國Bosch公司開發出了M—Motronic系統，即發動機集中管理系統。

1979年，日本日產（Nissan）汽車公司研製成功了集點火時刻控制、空燃比控制、廢氣再迴圈控制和怠速轉速控制與一體的發動機集中控制系統ECCS。

1980年，日本豐田（TOYOTA）公司開發出了具有汽油噴射控制、點火控制、怠速轉速和故障自診斷功能的豐田電腦控制系統TCCS。

1981年，Bosch公司開發出了LH-Jetronic系統。1987~1989年，Bosch公司開發出電控單點汽油噴射系統。

1995年，日本三菱（MITSUBISHl）汽車公司公佈了電控缸內直噴汽油機（即GDI系統）。2001年，Volkswagen/Audi集團研製出獨有的FSI（Fuel Stratified Injection）缸內直噴系統。

1994年上海大眾推出採用D-Jetronic電控汽油噴射系統的桑塔納2000型轎車。2000年，我國政府規定：5人座以下的化油器式發動機汽車自2001年1月1日起停止生產。

二、柴油機電子控制技術發展史

20世紀70年代典型的產品有德國Bosch公司電控VE分配泵，日本Zexel公司的電控系統。

20世紀80年代基於時間控制方式的新型電控噴油泵和高壓噴射系統的開發取得了巨大成功。典型產品有第二代電控VE分配泵的ECD—Ⅱ；德國Bosch公司可變預行程直列柱塞式電控噴油泵。

三、發動機電控技術發展趨勢

①噴油規律的控制

②混合氣濃度分佈控制

③輸出扭矩控制

④可變EGR控制

課題二發動機電子控制系統的組成

就總體結構而言，發動機電子控制系統都是由感測器、電子控制單元（Electronic Control Unit，簡稱ECU）和執行器3部分組成。

桑塔納2000GSi、3000型轎車發動機電子控制系統的感測器有空氣流量感測器、曲軸位置感測器、凸輪軸位置感測器、怠速節氣門位置感測器和節氣門位置感測器（兩只感測器與節氣門控制組件J338製作成一體）、冷卻液溫度感測器、進氣溫度感測器、氧感測器、爆震感測器和車速感測器。

發動機電控單元（ECU）除了接收上述感測器輸送的信號外，還要接收點火啟動開關、空調開關、怠速開關F60、電源電壓以及空擋安全開關（對裝有自動變速器的汽車而言）信號，以便判斷汽車運行狀態並採取相應的控制措施。

桑塔納2000GSi、3000型轎車發動機電子控制系統的執行器有電動燃油泵、電磁噴油器、怠速控制電動機（在節氣門控制組件J338內），活性炭罐電磁閥、點火控制器和點火線圈。

發動機上不同的執行器完成不同的控制功能。一個執行器和若干個感測器組合起來，構成了發動機電子控制系統中一個子系統，有的子系統同時具有多種控制功能。這些子系統有燃油噴射控制系統、微機控制點火系統、空燃比回饋控制系統、怠速控制系統、燃油蒸氣回收系統、發動機爆震控制系統、超速斷油控制系統、減速斷油控制系統、溢流清除控制系統、故障自診斷系統等。

課題三汽油機燃油噴射系統的分類

一、按噴油器的噴射部位分類

按噴油器噴射燃油的部位不同，汽油機燃油噴射系統可分為進氣管噴射系統和缸內噴射系統兩種類型。其中進氣管噴射又可分為單點噴射（SPI、TBI或CFI）和多點噴射（MPI）兩種類型，多點噴射又可分為壓力型（即D型）和流量型（即L型）多點噴射系統兩種類型。

1．進氣管噴射系統

對於進氣管噴射系統，按噴油器的安裝部位不同，又分為單點噴射系統和多點噴射系統。

（1）單點噴射系統

單點噴射系統（Single Point Fuel Injection System，縮寫為SPFI或SPI）也稱節氣門體噴射或集中噴射系統，是指在多缸發動機節流閥體（即節氣門體）的節氣門上方安裝一只或並列安裝兩只噴油器的燃油噴射系統。

（2）多點噴射系統

多點噴射系統（Multi-Point Fuel Injection System，縮寫為MPFI或MPI）是指在發動機每個汽缸進氣門前方的進氣歧管上均設計安裝一只噴油器的燃油噴射系統。發動機工作時，燃油適時噴在進氣門附近的進氣歧管內，空氣與燃油在進氣門附近混合，使各個汽缸都能得到混合均勻的混合氣。

2．缸內噴射系統

缸內噴射系統又稱為缸內直接噴射系統，其主要特點是：噴油器安裝在汽缸蓋上，噴油器以較高的燃油壓力（約3~4MPa）把汽油直接噴入發動機汽缸內，並與空氣混合形成可燃混合氣，如圖1-7所示。

目前，大眾（V AG）、寶馬（BMW）、賓士（Mercedes-Benz）、通用（GM）以及豐田（Toyota Lexus）等公司已經開始使用缸內噴射系統。

二、按噴油器噴射方式分類

按噴油器噴射方式分類，汽油機燃油噴射系統可以分為連續噴射系統和間歇噴射系統兩種類型。