1、第九章第九章 汽车的电子控制装置汽车的电子控制装置 学习目标概述 第一节 电子控制燃油喷射系统 第二节 汽车制动防抱死系统 第三节 电子控制自动变速箱 小结习题学习目标 1、了解电控燃油喷射系统特点和种类。2、理解电喷发动机空气供给系统、燃油供给系统的组成、结构与工作原理。3、掌握电喷发动机电子控制系统的组成、结构、工作原理及电路。4、理解滑移率与汽车附着性能的关系。5、掌握制动防抱死系统组成、分类及工作原理。6、掌握制动防抱死系统电路。7、理解典型制动压力调节方式及调节过程。8、理解电控自动变速器的基本组成、基本控制原理及特点。9、理解液力变矩器、行星齿轮变速系统、液压控制系统结构原理。10
2、、掌握电子控制系统的组成、工作原理及电路。概述 目前汽车电子技术已发展到利用微型计算机对整车各个系统进行集中地综合控制，主要体现在7个部分(见图)。在不同的汽车上，其组合形式和控制项目各有差异。如有的车型将发动机控制系统与自动变速器控制系统共用ECU(电控单元)；大多数车型的点火均由发动机ECU控制，但也有单独的ECU控制；不同车型控制项目也各有取舍。发动机电子控制系统集中了较多的控制功能，故又称发动机ECU为主控制器（主电控单元）。上述各控制系统，既单独地执行相应的控制功能，相互间又必须在极短的时间内交换大量信息资料，如发动机转速、负荷、温度和汽车行驶速度等。本章主要介绍电子控制燃油喷射系统
3、、电子控制防抱制动系统、电子控制自动变速系统。第一节 电子控制燃油喷射系统 一、电控燃油喷射系统的特点 二、燃油喷射系统的类型三、电控燃油喷射系统的组成和工作原理 四、电控汽油喷射系统实例 一、电控燃油喷射系统的特点 化油器由于结构简单，使用方便，成本较低，故20世纪末以前已广泛地应用在汽车发动机上。但存在燃油分配不均匀，过渡与冷态运行混合气成分控制质量差以及难以实施反馈控制等缺点，不能满足现代汽车性能进一步提高（降低排污、提高动力性和经济性）的要求。电子控制汽油喷射系统是一种新型的汽油机燃料供给系统，它通过采用大量的传感器感知发动机各种工况，经微机判别与分析，确定所需的最佳供油量(包括基本喷
4、油量和修正喷油量)，并在恒定的压力下，利用喷油器将一定数量的汽油直接喷入气缸或进气道内，与进入的空气混合而形成可燃混合气，从而提高汽油的雾化质量，改进燃烧，改善汽油机的性能。汽油喷射装置与传统的化油器供给系统相比：可使发动机功率提高5%-10%，油耗降低5%-10%，有害排放减少15%-20%，能满足目前最为严格的排放及燃料经济性法规的要求。燃油喷射电子控制系统控制原理 电控汽油喷射系统（与化油器式相比）的特点燃油喷射电子控制原理 电控汽油喷射系统的特点 注：+-表示次项性能良好；+-表示次项性能优良；0-表示次项性能一般。二、燃油喷射系统的类型 1、按喷油器的喷射位置分 （1）缸内喷射系统
5、（2）缸外喷射系统：单点喷射、多点喷射 2、按汽油喷射方式分 （1）连续喷射系统 （2）间歇喷射系统：同时喷射、顺序喷射和分组喷射 3、按空气量的检测方式分 （1）直接测量方式（流量型）（2）间接测量方式（压力型）4、按有无信息反馈分 （1）开环控制方式 （2）闭环控制方式 5、按喷射装置的控制方式分 （1）机械控制式(K型)（2）机电结合控制式(KE型)（3）电子控制式(EFI型)：D型、L型、LH型、M型、Mono型 1、按喷油器的喷射位置分 （1 1）缸内喷射系统）缸内喷射系统喷油器将燃油直接喷射到气缸内，又称缸内直接喷射。缸内喷射为多点喷射系统，喷油器安装在气缸盖上，需要较高的燃油压力
6、(3-4MPa)，喷油器的布置与缸内气流运动的组织比较复杂。由于汽油粘度低而喷射压力较高，且缸内工作条件恶劣(高温、高压)，因此对喷油器的技术条件和加工精度要求较高。根据福特汽车公司研究表明：缸内喷射的优越性在于能够实现稀薄混合气燃烧，有利于降低燃油消耗和控制排放。缸内喷射是发动机燃油喷射技术的发展方向，目前正致力于攻克喷油器工作寿命等关键技术问题。缸内喷射缸内喷射缸缸外外喷射喷射 （2 2）缸外喷射系统）缸外喷射系统喷油器安装在进气管（或进气支管）上，以0.1-0.4Mpa的喷射压力将燃油喷射在节气门或进气门附近的进气管（或进气支管）内，故又称进气管（或进气道）喷射，是目前常用的喷射方式。缸
7、外喷射按喷油器安装部位分：单点喷射（SPI）多点喷射（MPI）单点喷射（SPI）和多点喷射（MPI）单点单点喷射喷射多点多点喷射喷射单点燃油喷射系统：单点燃油喷射系统：在节气门体上安装一只或两只喷油器进行集中喷油。将燃油喷在节气门上方的进气管中，与进气气流混合形成可燃混合气，通过进气歧管再分配到各个气缸。因喷油器安装在节气门体中央集中喷射燃油，故单点喷射又称节气门体喷射（TBI）或中央喷射（CFI），如GM公司的TBI系统，Ford公司的CFI系统和Bosch公司的Mono-Jetronic、Mono-Motronic系统。该系统因喷油器离进气门较远，有利于形成均匀的可燃混合气，因此对燃油雾化
8、质量要求不高，可采用较低的喷油压力（0.1-0.2Mpa），降低制造成本，但各缸混合气分配不均匀的问题仍然没有解决。多点燃油喷射系统：多点燃油喷射系统：在每一个气缸的进气支管上装一个喷油器，喷油压力在0.2Mpa以上，燃油喷在进气门附近并与空气混合形成可燃混合气。该系统既能精确地控制空燃比，又能保证各缸混合气的均匀性，故广泛应用在各种电控燃油喷射发动机上。2、按汽油喷射方式分（1 1）连续喷射系统）连续喷射系统连续喷射又称稳定喷射，是在发动机运转期间连续不断地喷油。这种方式多用于机械控制式和机电结合式汽油喷射系统中，如Bosch公司的K-Jetronic、KE-Jetronic系统。其喷油量的
9、多少不取决于喷油器的形式，而取决于燃油分配器中燃油计量槽的开度或进出油口间的压差。此外，部分单点喷射系统也采用了连续喷射方式进行喷油。（2 2）间歇喷射系统）间歇喷射系统间歇喷射又称脉冲喷射，是在发动机运转期间间断喷油，喷油量的多少取决于喷油器开启时间的长短。目前，大多数电子控制燃油喷射系统都采用间歇喷射方式。按喷油时序又可分为：同时喷射、顺序喷射和分组喷射同时喷射、顺序喷射和分组喷射 同时喷射：同时喷射：在发动机运转期间，由电控单元ECU的同一个指令控制所有喷油器同时开启或同时关闭。一般发动机每转一转，各缸同时喷油一次，一个工作循环所需的油量，分两次喷入进气管，故又称同时双次喷射。该系统不需
10、要气缸判别信号，故电路与控制简单，但因各缸对应的喷射时间不可能都达到最佳，从而造成混合气形成的时间长短不一，使混合质量不一致。早期生产的电控汽油喷射发动机大多采用这种方式。此外，当燃油喷射系统发生故障，控制系统处于应急状态工作时，一般也采用同时喷射方式喷油。分组喷射：分组喷射：是将喷油器分组，由电控单元ECU分别发出喷油指令控制各组喷油器喷射燃油，同一组喷油器同时喷油。大部分中、低档轿车采用了分组喷射方式，如夏利TJ7130E、丰田皇冠(CROWN)3.0和日产千里马(MAXIMA)等轿车。顺序喷射：顺序喷射：顺序喷射也称次序喷射、独立喷射。在发动机运转期间，喷油器按各缸的工作顺序轮流喷射燃油
11、，曲轴每转两转，各缸喷油轮流进行一次。该系统可根据发动机的运行工况设定最佳喷射时刻，有利于提高燃料经济性，降低有害排放。20世纪90年代以后开发研制的燃油喷射系统基本采用了顺序喷射方式，如桑塔纳GLi、2000GLi、2000GSi、捷达AT、GTX型轿车和切诺基吉普车等。当系统发生故障处于应急状态工作时，电控单元将自动转换为同时喷射方式喷油。3、按空气量的检测方式分 （1 1）直接测量方式（流量型）直接测量方式（流量型）采用空气流量传感器直接测量发动机吸人的空气量，对空气流量的检测精度高，又可分为：体积流量型：有翼片式和卡门旋涡式质量流量型：有热线式和热膜式质量流量型测量精度比体积流量型测量
12、精度更高，因而可以对空燃比进行精确控制，这类传感器目前被广泛采用。桑塔纳2000GSi型轿车AJR发动机就是采用热膜式空气流量传感器。（2 2）间接测量方式（压力型）间接测量方式（压力型）以速度-密度方式检测进气量，即通过压力传感器检测进气管绝对压力，再根据发动机的转速间接推算出发动机吸人的空气量。由于进气管压力与吸入的空气量不是简单的线性关系，所以这种方法的测量精度较低。国产桑塔纳2000GLi型轿车发动机就是采用这种传感器。4、按有无信息反馈分（1 1）开环控制方式）开环控制方式 开环控制是一种无信息反馈控制装置的控制方式。控制器不对控制系统的输出进行监测，即不对实际输出与期望输出的差异进
13、行监测。该控制方式，发动机工况参数的信息可以通过控制装置对执行机构产生影响，但其影响对发动机产生的结果信息却无法反馈给控制装置。这样，执行机构执行控制指令后，控制对象是否达到 最佳状态，控制装置并不知晓，也就无法将控制对象调节控制在最佳状态。（2 2）闭环控制方式）闭环控制方式 闭环控制是带有信息反馈装置的控制方式。控制器通过反馈传感器和反馈电路对控制系统的输出进行连续监测，并根据实际输出与期望输出的差异产生相应的修正信号，使随后的实际输出更进一步向期望输出靠近。该控制方式，可将控制对象调整到最佳状态，使发动机始终工作在最佳状态。5、按喷射装置的控制方式分（1 1）机械控制式）机械控制式(K(
14、K型型)喷射系统喷射系统 特点：混合气的调节和配制为机械液力式控制，即根据空气流量计检测空气流量的大小，通过连接杆传动操纵燃油分配器的柱塞动作，通过改变燃油计量槽开度的大小控制喷油量，以满足发动机不同工况对可燃混合气浓度的要求；系统采用连续多点喷射方式。图示为Bosch公司1973年推出的K-叶特朗尼克(K-Jetronic)型机械控制燃油喷射系统。按喷射装置的控制方式可分为：按喷射装置的控制方式可分为：（1）机械控制式(K型)喷射系统 （2）机电结合控制式(KE型)喷射系统 （3）电子控制式(EFI型)喷射系统（2 2）机电结合控制）机电结合控制式式(KE(KE型型)喷射系统喷射系统是对机械
15、控制式的改进，在燃油分配器上加装了电液式压差调节器，增加了发动机转速、冷却液温度、节气门位置等传 感 器 和 电 控 单 元（ECU）。电控单元根据各传感器输入的信号，控制电液式压差调节器，改变燃油分配器计量槽进出口的压差，以调节燃油供给量，满足发动机不同工况对可燃混合气浓度的要求。图示为Bosch公司1982年生产的机电结合控制式燃油喷射系统(KE-Jetronic)。机械控制式燃油喷射系统(K-Jetronic)机电结合控制式燃油喷射系统(KE-Jetronic)（3 3）电 子 控 制 式）电 子 控 制 式(EFI(EFI型型)喷射系统喷射系统 以电控单元（ECU）为控制中心，通过空气
16、流量计和各种传感器(如发动机转速、进气压力、进气温度、冷却液温度、排气中氧浓度等传感器)，检测发动机的各种运行参数，再按照电脑中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的可燃混合气。电控燃油喷射系统通过控制喷油时间的长短来控制喷油量。电子控制式(EFI型)喷射系统 波许波许D D型汽油喷射型汽油喷射系统系统 D型喷射系统是最早应用在汽车发动机上的电子控制多点间歇式汽油喷射系统，于1967年由Bosch公司推出。其基本特点是以进气管压力和发动机转速作为基本控制参数，用来控制喷油器的基本喷油量。桑塔纳2000GLi、夏利 2 0 0 0、丰 田 皇 冠(CRO
17、WN)、本田雅阁(ACCORD)等型轿车装用D型喷射系统，但控制系统比早期D型有了较大改进（如空燃比和点火采用闭环控制）。电子控制汽油喷射系统的基本类型：电子控制汽油喷射系统的基本类型：波许D型（D-叶特朗尼克）波许L型（L-叶特朗尼克）波许LH型（LH-叶特朗尼克）波许M型（Motronic-莫特朗尼克）波许Mono型（Mono-叶特朗尼克）波许D型汽油喷射系统（D-Jetronic）波许波许L L型汽油喷射型汽油喷射系统系统 由D型喷射系统改进设计而成，于1973年推出的多点间歇式汽油喷射系统。其结构和工作原理与D型基本相同，所不同的是用翼片式空气流量传感器取代了D型的进气管压力传感器，可
18、直接测量发动机的进气量，提高了喷油量的控制精度。丰田大霸王(子弹头)、丰田佳美(CAMRY)轿车与马自达多用途汽车(MPV)装用改进L型喷射系统。波许L型汽油喷射系统（L-Jetronic）波许波许LHLH型汽油喷射型汽油喷射系统系统 是L型的变型产品，于1981年推出，两者结构与工作原理基本相同，主要区别在于LH型采用了热丝式(热线式)空气流量传感器来取代L型的翼片式空气流量传感器，电控单元开始采用大规模集成电路，空燃比实现闭环控制。通用别克(BUICK)、丰田凌志(LEXUS)LS400、日产尼桑风度(CEFIRO)、尼桑千里马(MAXIMA)、马自达626以及1991年后出厂的奔驰600
19、SE轿车等都采用了LH型燃油喷射系统。波许LH型汽油喷射系统（LH-Jetronic）波许波许M M型汽油喷射型汽油喷射系统系统 M型喷射系统将L型喷射系统与电子点火系统结合起来，于1979年推出，它用一个由大规模集成电路组成的数字式微型计算机同时对这两个系统进行控制，从而实现了汽油喷射与点火的最佳配合，进一步改善了发动机的起动性、怠速稳定性、加速性能、经济性和排放性。桑塔纳2000GSi、捷达AT、GTX、宝马535i、奥迪V8等型轿车采用改进M型喷射系统。波许M型汽油喷射系统波许波许MonoMono型汽油喷型汽油喷射系统射系统 Mono型喷射系统是单点喷射系统，于1986年推出，其工作原理
20、与多点喷射系统相似，电控单元根据进气量或进气管压力以及曲轴位置传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器及进气温度传感器等检测的发动机运行参数，计算出喷油量，在各缸进气行程开始之前进行喷油，并通过喷油持续时间的长短控制喷油量。波许Mono型汽油喷射系统波许波许MonoMono型汽油喷型汽油喷射系统射系统 单点喷射系统的喷油器距离进气门较远，喷入进气管的燃油具有足够的时间与进气气流混合形成均匀的可燃混合气，因此对燃油雾化质量的要求不高，可以采用较低的喷油压力(约0.1Mpa)，这样降低了对供油系统零部件的技术要求，从而降低了成本。在性能上优于电控化油器，而不及多点喷射系统。但系统结构简单，工作可
21、靠，维修调整方便，在中级和普及型轿车上应用较多。三、电控燃油喷射系统的组成和工作原理 电控汽油喷射系统一般由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三大部分组成。（一）空气供给系统（二）燃油供给系统（三）电子控制系统（一）空气供给系统 空气供给系统空气供给系统 1-节气门；2-空气流量计；3-进气温度传感器；4-空气滤清器 作用：作用：向发动机提供新鲜的空气。组成：组成：主要由空气滤清器、空气流量计或进气管绝对压力传感器、节气门、进气总管、进气支管和怠速空气控制阀等组成。1、空气计量 2、怠速控制系统 1、空气计量 发动机的进气量是一个关键参数，精确计量空气量对准确控制喷油量和点火正时十分重要
22、。(1)翼片式空气流量计 结构结构 翼片式空气流量计又称为活门式或叶片式空气流量计。由翼片部分，电位计部分和接线插头三部分组成。缓冲室3、4和缓冲叶片5的作用是减小进气气流的变化对测量叶片产生的冲击和震动，使叶片转动平稳，提高测量精度。怠速调整螺钉8用来调节怠速时的进气量大小，以改变怠速时的混合气浓度。翼片式空气流量计翼片式空气流量计1-进气温度传感器；2-回位弹簧；3、4-缓冲室；5-缓冲叶片；6-电位计；7-接线插头；8-怠速调整螺钉；9-旁通道；10-测量叶片 工作原理工作原理 传感器根据吸人空气气流对测量叶片10的作用力与弹簧2的弹力相平衡，使叶片偏转到一定角度，与叶片转轴同轴的电位计
23、6的滑臂随叶片一起转动，使电位计阻值发生变化，从而把进气流量的变化转化成电量参数的变化，实现对进气量的测量。ECU根据Vcs/VB信号（不受电源电压变化影响），计算空气流量的大小。翼片式空气流量计电路接线图 接线电路接线电路 翼片式流量计内有一进气温度传感器，接线端子为THA，其作用是测量进气空气的温度。另外内部Fc和E1之间设有燃油泵控制触点。当发动机起动运转时，吸人空气量接通Fc和E1之间开关，从而接通燃油泵电路，使燃油泵工作。翼片式空气流量计结构简单，工作可靠性高，测量精度不受电源电压波动的影响，但叶片对进气产生阻力，动态响应慢，需要对进气温度、压力进行修正。(2)卡门旋涡式空气流量计
24、卡门旋涡式空气流量计(反光镜检测式)1-簧片；2-光敏三极管；3-反光镜；4-板簧；5-卡门旋涡；6-导压孔；7-涡流发生器；8-发光管 测量原理测量原理利用卡门涡流原理测量空气流量。在进气通道上设置一锥状体涡流发生器，当空气流过时，涡流发生器 后 部 会 不 断 产 生 旋 涡（称卡门旋涡），空气流速V与卡门旋涡的频率f之间存在如下关系：式中：St-斯特巴尔系数（约为0.2）；d-涡流发生器外径 测得卡门旋涡的频率就可以知道空气流速V，再乘以空气通道的有效截面积，便可获得空气的体积流量。StfdV 结构与工作原理结构与工作原理按检测方式的不同可分为反光镜检测式和超声波检测式两种。反光镜检测方
25、式反光镜检测方式：是把涡流发生器两侧的压力变化，通过导压孔引向薄金属制成的反光镜表面，使反光镜振动（振动频率与单位时间内产生的旋涡数量相对应），反光镜振动时将发光管投射的光反射给光敏三极管，光敏三极管便产生与涡流频率相对应的电信号。反光镜检测方式的涡流式流量计与电脑的接线见图。反光镜检测式卡门旋涡式空气流量计与电脑的接线1-流量计内部电路；2-电脑 卡门旋涡式空气流量计(超声波检测式)原理电路1-整流网栅；2-涡流发生器；3-超声波；4-超声波发射器；5-超声波接收器；6-信号处理电路 结构与工作原理结构与工作原理按检测方式的不同可分为反光镜检测式和超声波检测式两种。超声波检测方式超声波检测方
26、式：是利用卡门旋涡引起的空气密度变化进行测量的。在与空气流动方向的垂直方向安装超声波信号发生器，在其对面安装超声波接收器。从信号发生器发出的超声波受卡门旋涡造成的空气密度变化的影响，到达接收器时其相位发生变化，将接收器的信号进行整形、放大后的矩形波脉冲频率即为卡门旋涡的频率。(3)热线式和热膜式空气流量计 热式空气流量计工作原理 测量原理测量原理在空气道中放置一电热体，通电后使电热体保持一定的温度，空气通过时将会带走热量而使电热体的温度下降，电热体的电阻下降。这时，必须增大通过的电流以维持电热体的温度。空气流量大，带走的热量就多，维持电热体温度所需的电流也就大。热式空气流量计就是利用空气流量与
27、电热体之间这样一种对应关系来检测空气流量。它所测量的是空气质量，一般不需要对大气压力及进气温度进行修正。Rk-温度补偿电阻；RH-电热体电阻；RA、RB-精密电阻；Uo-输出信号 测量原理测量原理电热体电阻RH、空气温度补偿电阻RK及精密电阻RA、RB组成惠斯登电桥。工作时，控制电路使电热体与进气温度差保持在一定值。当进气量增大时，电热体的冷却作用加剧而使其电阻减小，控制电路立即增大通过RH的电流IH，并通过电阻RA上电压降的上升输出相应的空气流量增大信号。结构结构热式空气流量计有热丝式和热膜式之分，根据电热体放置的位置不同又有主流式和旁通式两种形式。热丝式：主要由取样管（测试管）、白金热线（
28、铂丝）、温度补偿电阻（冷线）、控制电路、防护网、连接器及壳体等组成（图为主流式）。热线用铂丝制成，工作温度一般在100120。为防止进气气流的冲击和发动机回火对热丝造成损坏，两端都有金属网加以保护。由于热丝上有任何沉积物都会影响测量精度，因此传感器具有自洁功能，即在每次发动机熄火后约5s，控制电路产生较大的控制电流，将热丝迅速加热到1000左右的高温约1s，以烧掉热丝上的沉积物。热线式空气流量计与电脑的接线 热膜式空气流 量计结构 1-控制电路；2-热膜；3-温度传感器；4-金属网 热线式空气流量计与电脑的接线如图所示。热膜式：结构和工作原理与热丝式基本相同，是将电热体由热线改为热膜，由一铂片
29、固定在树脂薄膜上构成，使铂片免受空气气流的直接冲击，从而提高传感器的工作可靠性和使用寿命。热式空气流量计具有测量范围大、反应灵敏（铂金属发热元件的响应速度很快）、体积小、结构简单、无需进行进气温度和压力修正，因此应用日益广泛。(4)进气管绝对压力传感器(4)(4)进气管绝对压力传感器进气管绝对压力传感器 进气管绝对压力传感器是速度-密度方式检测进气量的电控汽油喷射系统中最重要的传感器（作用同空气流量计），它能根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力的变化，并转换成电信号，与转速一起送到电控单元(ECU)，作为决定喷油器基本喷油量的依据。进气管绝对压力与节气门开度和发动机转速有关，节气门开度越
30、大，进气管压力越高（真空度越低）。当节气门全开时，进气管压力接近大气压力，因此，进气管绝对压力反映了发动机负荷，通过测量进气管绝对压力和发动机转速可以间接确定进入气缸的空气量。种类：根据信号产生的原理可分为电压型（变电压信号）和频率型（变频率信号）。电压型：有半导体压敏电阻式或电阻应变片式、真空膜盒式（可变电阻、可变电感和差动变压器式）。频率型：有电容式、表面弹性波式。其中以半导体压敏电阻式进气管压力传感器应用最为广泛。压敏电阻式传感压敏电阻式传感器原理器原理 a)半导体应变片贴片位置；b)传感器电路；1-硅膜片；2-集成放大电路；Rl、R2、R3、R4-半导体应变片 半导体压敏电阻式进气管压
31、力传感器 测量原理测量原理是利用半导体的压阻效应将压力转换为相应的电压信号。在硅膜片上布置有应变片并连接成惠斯登电桥，当硅膜片受力变形时，各应变片受拉或受压引起阻值变化，电桥就会有相应的电压输出。电桥输出的较弱信号经集成放大电路放大后输出。半导体压敏电阻式进气管压力传感器半导体压敏电阻式进气管压力传感器结构与原理结构与原理a)结构示意图；b)工作特性；l-滤波器；2-混合集成放大电路；3-压力转换元件；4-进气管压力；5-滤清器；6-外壳 传感器结构与特性传感器结构与特性（见图）硅膜片的一面是真空，另一面导入进气管压力，当进气管压力变化时，硅膜片的变形量就会随之改变，并产生与进气管压力相对应的
32、电压信号。进气管压力越大，硅膜片的变形量也越大，传感器的输出压力也就越大。半导体压敏电阻式进气管压力传感器具有线性度好，结构尺寸小，精度高，响应特性好，安装位置灵活等优点。传感器接线示意图传感器接线示意图1-进气管绝对压力传感器；2-硅片；3-至进气管 2、怠速控制系统 在化油器式发动机中，设有专门的怠速装置保证怠速的稳定，并可进行怠速调整(手动机械式)。在电控燃油喷射式发动机中，设置有发动机怠速控制系统。（1）功用和组成（2）控制原理（3）怠速控制方式分类（4）节气门直动式怠速控制（5）旁通空气式怠速控制（1）功用和组成（1 1）功用和组成）功用和组成稳定发动机的怠速转速；根据发动机怠速时负
33、荷变化情况，如冷起动后的暖机、空调开机、动力转向开关接通、自动变速器切换到行进位等，自动调节发动机怠速转速，使发动机处在最佳的怠速状态(既保证怠速转速的稳定，又尽可能降低燃油消耗和排放污染)。主要由各种传感器、电控单元（发动机ECU）和执行器（怠速控制阀）等组成。怠速控制系统组成（2）控制原理 怠速转速控制过程 怠速控制的实质是控制发动机怠速时的进气量(充气量)。怠速时的喷油量则由ECU根据预先设定的怠速空燃比和实际充气量计算确定。怠速转速控制过程（如图）：ECU首先根据节气门（怠速触点IDL）信号和车速信号，判断发动机是否处于怠速状态。当判定为怠速工况时，再根据发动机冷却液温度传感器信号、空
34、调开关、动力转向开关等信号，从存储器存储的怠速转速数据中查询相应的目标转速，然后将目标转速与曲轴位置传感器检测的发动机实际转速进行比较。怠速控制的实质是控制发动机怠速时的进气量(充气量)。怠速时的喷油量则由ECU根据预先设定的怠速空燃比和实际充气量计算确定。怠速转速控制过程（如图）：当发动机负荷增大，需要发动机快怠速运转，目标转速高于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀(增大比例电磁阀式怠速控制阀的占空比，或增加步进电机步进的步数)增大旁通进气量来实现快怠速；反之，当发动机负荷减小，目标转速低于实际转速时，ECU将控制怠速控制阀减小旁通进气量来调节怠速转速。（3）怠速控制方式分类 a)节气门直动
35、式 b)旁通空气式怠速进气量调节方式怠速进气量调节方式1-节气门；2-节气门操纵臂；3-执行元件 怠速控制方式分类：怠速控制方式分类：控制节气门关闭位置的节气门直动式；控制节气门旁通气道空气量的旁通空气式。（4）节气门直动式怠速控制 节气门直动式怠速控制节气门直动式怠速控制 a)结构；b)工作原理；1-怠速节气门位置传感器；2-应急弹簧；3-怠速控制电动机；4-节气门位置传感器；5-整体式怠速调节装置；6-热水进口；7-怠速开关；8-热水出口；9-节气门；10-节气门调节机构 桑塔纳2000GSi轿车AJR型发动机采用节气门直动式怠速控制，它由怠速控制电动机3通过齿轮传动机构来操作节气门开度。
36、节气门位置传感器将节气门开度信号输送给发动机ECU，ECU根据传感器检测到的发动机工况信息，确定目标转速，并与发动机实际转速进行比较，再根据差值确定相应的控制量，对怠速控制电动机进行控制，保证发动机维持在最佳怠速。怠速控制装置因故断电，应急弹簧2将节气门定位在预先设定的怠速应急运行位置(图b)，不影响驾驶员对节气门的调节。（5）旁通空气式怠速控制 旁通空气式怠速控制装置种类较多，常用的主要有双金属片式、石蜡式、电磁阀式和步进电动机式等。双金属片式石蜡式电磁阀式 步进电动机式双金属片式 当发动机温度较低时，双金属片下弯遮门打开，额外的空气从旁通空气通道流人气缸，发动机处于快怠速状态。当发动机起动
37、后，电热丝通电，使双金属片受热上翻，带动遮门慢慢关闭旁通空气通道，发动机处于正常怠速状态。双金属片旁通空气式怠速控制双金属片旁通空气式怠速控制1-节气门；2-翼片式空气流量计；3-怠速控制阀；4-怠速调节螺钉；5-插头；6-电热丝；7-双金属片；8-空气通道遮门 双金属片式怠速控制阀双金属片式怠速控制阀（补充空气阀）（补充空气阀）1-双金属片；2-弹簧；3-空气通道遮门（阀片）；4-电热丝 石蜡式 石蜡式怠速控制阀（补充空气阀）石蜡式怠速控制阀（补充空气阀）1-节气门；2-怠速调整螺钉；3-锥阀；4-推杆；5-蜡盒 石蜡式怠速控制装置是根据发动机冷却液温度来控制旁通空气通道的截面积，从而控制发
38、动机怠速。主要由锥阀3、推杆4、蜡盒5、平衡弹簧等组成，安装在发动机的水套上。蜡盒内的石蜡直接感受发动机冷却液的温度，当冷却液温度较低时，石蜡收缩，锥阀在弹簧力的作用下开启，打开旁通空气道，怠速转速升高；当冷却液温度升高时，石蜡受热膨胀，使推杆伸出，推动锥阀将旁通空气通道关闭，恢复正常怠速。电磁阀式 电磁阀式怠速控制装置实际上是一个调节空气流通截面积大小的比例电磁阀。阀门的开度由流过电磁线圈的电流产生的电磁力与弹簧力的平衡位置所决定，有直动式和转动式两种。直动式电磁阀是以改变阀的轴向位置来调节通道截面积的，而转动式电磁阀则是通过改变阀的角度位置来调节通道截面积的。电磁阀式怠速控制装置响应速度最
39、快。直动电磁阀式怠速控制阀：直动电磁阀式怠速控制阀：由电磁线圈2、阀轴3及阀4等主要部件构成。它是利用电磁线圈2产生的电磁吸力，使阀轴3在轴向作线位移，从而控制阀门的开度。当弹簧力与电磁力达到平衡时，阀门开度处于稳定状态。电磁吸力的大小取决于微机控制信号的占空比（信号脉宽大小）来调整电磁线圈的驱动电流大小。驱动电流大，电磁吸力大，阀门开度则大，反之，阀门开度则小。控制电路如图所示。直动电磁阀式怠速控制阀直动电磁阀式怠速控制阀1-弹簧；2-电磁线圈；3-阀轴；4-阀；5-壳体；6-波纹管 直动电磁阀式怠速控制阀控制电路直动电磁阀式怠速控制阀控制电路 转动电磁阀式怠速控制阀：转动电磁阀式怠速控制阀
40、：旋转滑阀安装在电枢轴上，与电枢轴一起转动，用以控制流过旁通道的空气量。永久磁铁3固装在外壳2上，其间形成磁场，电枢铁心上绕有两组绕向相反的电磁线圈L1和L2。当线圈L1通电时，电枢带动旋转滑阀顺时针偏转，空气旁通道截面关小；线圈L2通电时，电枢带动旋转滑阀逆时针偏转，空气旁通道截面开大。线圈L1和L2的通断由一条控制线控制，由控制信号的占空比决定。当占空比等于50%时(图a)，线圈L1、L2的平均通电时间相等，产生的电磁力矩相互抵销，电枢轴不偏转。当占空比小于50%时（图b），线圈L1的平均通电时间长，其合成电磁力矩使电枢带动电枢轴与滑阀顺时针方向转动，旁通空气道截面关小；反之，当占空比大于
41、50%时（图c），旁通空气道截面开大。控制电路接线如图所示。转动电磁阀式怠速控制阀结构转动电磁阀式怠速控制阀结构原理原理1-电接头；2-外壳；3-永久磁铁；4-电枢；5-空气旁通道；6-旋转滑阀 占空比定义示意图占空比定义示意图 怠速控制阀控制电路怠速控制阀控制电路 步进电动机式 步进电机式怠速控制阀步进电机式怠速控制阀1-步进电机转子；2-锥面控制阀；3-阀座；4-螺杆；5-挡板；6-励磁线圈 结构：结构：步进电动机式怠速控制阀主要由步进电动机、螺旋机构和锥面控制阀等组成。螺旋机构中的螺母和步进电机的转子制成一体，而螺杆和锥面控制阀制成一体。步进电机中有几组励磁线圈，改变励磁线圈的通电顺序，
42、可以改变电机的旋转方向。步进电动机的正、反转，通过螺杆4把电动机的旋转运动转变成锥面控制阀2的直线运动，以调节旁通空气通道的截面积，改变进气量的大小。步进电动机把转子转动一周分成若干个步级进行，每一周的步级越多，控制精度越高(如将一圈分成32个步级，则每个步级对应转角为11.25)。工作原理：工作原理：步进电机由电控单元控制。电控单元从发动机转速传感器获得发动机实际转速的信息，并将实际转速与预编程序中设定的目标转速相比较，根据两者偏差的大小向励磁线圈输出不同的控制脉冲电流。这时步进电机或正转或反转一定的角度，并驱动螺杆和锥面控制阀或向前或向后移动一定的距离，使旁通空气道的通过断面或减小或增大，
43、从而改变了进气量，达到控制怠速转速的目的。步进电动机式怠速控制阀控制电路步进电动机式怠速控制阀控制电路 控制电路：控制电路：步进电动机式怠速控制阀的典型控制电路如图所示。主继电器控制电路的作用是当点火开关关断（点火开关转到“OFF”位置）时，使ECU继续通电2S，以便使ECU完成起动初始位置的设定（怠速控制阀自动回复到全开位置，以利于下一次的起动）。（二）燃油供给系统 燃油供给系统组成燃油供给系统组成1-燃油箱；2-电动燃油泵；3-燃油滤清器；4-燃油总管；5-燃油压力调节器；6-喷油器 作用：作用：向发动机供给燃烧所需的汽油。组成：组成：主要由燃油箱、电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、
44、喷油器、燃油压力脉动阻尼器和燃油管路等组成。1、电动燃油泵 2、燃油压力调节器 3、燃油压力脉动阻尼器 4、电磁喷油器 电动燃油泵2把汽油从燃油箱1中泵出，经过燃油滤清器3滤去杂质，再通过燃油总管4分配到各个喷油器6。燃油压力调节器5保证喷油器两端压差恒定，使喷油量只受喷油时间长短的影响，提高喷油量控制精度。燃油压力脉动阻尼器可以减小燃油管路中油压的波动(由于燃油泵输出压力周期性变化，使喷油器喷油时引起油压变化)。1、电动燃油泵 功用：功用：是把汽油从燃油箱中泵出，供给燃油系统足够的具有规定压力(一般为0.2Mpa-0.3MPa)的汽油。种类：种类：根据结构与原理不同可以分为滚柱泵、涡轮（叶片
45、）泵和齿轮泵等。安装形式：安装形式：有燃油箱内和燃油箱外两种安装形式，滚柱泵自吸能力较强有箱内也有箱外安装的，涡轮泵自吸能力较差一般都采用内装形式。内装式有利于燃油泵冷却，不易产生高温气阻，已逐步取代外装式油泵。结构：结构：电动燃油泵主要由油泵、永磁电动机和外壳等部分组成。电机与泵做成一体，装在壳体内。工作时泵内充满燃油故也称为湿式泵。电动燃油泵一般还带有限压阀和单向阀。限压阀的作用是防止燃油管路堵塞时油压过高，造成油管破裂或燃油泵损坏。单向阀的作用是在发动机熄火后，燃油泵停止工作时密封油路，使燃油系统保持一定的油压，以便发动机下次容易起动。(1)滚柱泵 (2)齿轮泵 (3)涡轮泵 (4)电动
46、燃油泵的控制 滚柱式电动汽油泵滚柱式电动汽油泵(1)滚柱泵 滚柱泵是电动燃油泵中最常用的结构形式，它主要由转子9、滚柱8和泵体7等组成。装有滚柱的转子偏心安装在泵壳内。当永磁直流电动机4电源接通转动时，带动转子转动，滚柱在离心力的作用下压靠在泵壳的内表面上，起到密封的作用，在相邻两个滚柱之间形成一个密封油腔。滚柱之间的油腔容积在转子转动时，不断发生变化。在进油时，进油腔容积由小变大，形成一定的真空度，将燃油吸人泵内；在出油时，出油腔容积由大变小，滚柱之间的油压升高，高压油从出油口输出。滚柱泵通过对汽油压缩来提升油压，出口端的油压脉动较大，每转脉动数等于滚柱数，因此必须采用阻尼稳压器。工作过程中
47、泵油室的容积变化大，因此吸油高度和供油压力都比涡轮（叶片）泵大。此外，滚柱和定子易磨损，运行噪声较大，使用寿命也不如涡轮泵。齿轮泵齿轮泵1-壳体；2-泵套；3-从动齿轮；4-主动齿轮(2)齿轮泵 主要由带外齿的主动齿轮4、带内齿的从动齿轮3和泵套2等组成。主动齿轮偏心安装，由电动机带动旋转，从而带动从动齿轮一起转动。在齿轮啮合过程中，由内、外齿轮所密封的腔室容积不断发生变化，在容积增大处设置进油口，在容积减小处设置出油口，即可将燃油以一定压力泵出。与滚柱泵相比，在相同的外形尺寸下泵油室的数目（等于齿数）比滚柱泵多，输出的油量比较均匀，油压的波动较小。涡轮泵涡轮泵l-单向阀；2-限压阀；3-轴承
48、；4-电刷；5-电枢；6-永久磁铁；7-轴承；8-涡轮；9-滤清器；10-橡胶缓冲垫；11-泵体(3)涡轮泵 主要由圆周上有许多叶片的涡轮8和两个在相对于叶片部位开有合适通道的法兰组成的泵体11等组成。位于涡轮外围的叶片与泵体之间间隙非常小，当电动机驱动涡轮旋转时，叶片经过进油口处，燃油充满相邻两个叶片与泵壳之间的空腔，叶片旋转到出口处时，燃油排出泵外，燃油压力升高。涡轮泵通过油液分子间动量转换实现对汽油压力提升，因此压力升高效率不高，适用低压大流量场合（供油压力0.25-0.5MPa）。工作时涡轮与泵壳不直接接触，因此噪声低、振动小、磨损小，可靠性高。不存在容积变化对汽油的压缩，出口端的油压
49、脉动很小，因此可取消阻尼稳压器。油油泵泵开开关关控控制制(4)电动燃油泵的控制 电动汽油泵的控制主要包括汽油泵的开关控制和汽油泵转速控制两种。汽油泵开关控制：汽油泵开关控制：在电子控制汽油喷射系统中，为了保证安全，即使接通点火开关，只要发动机没有运转，汽油泵也不工作。汽油泵的开关控制通常是由断路继电器的控制来实现的。不同的电子控制汽油喷射系统有不同的控制方式。E EC CU U控控制制图示为装有叶板式空气流量计的L系统汽油泵开关控制电路。断路继电器线圈L1由流量计上的触点控制，线圈L2接在点火开关的起动接柱“ST”上。当发动机起动时，点火开关接通线圈L2，断路继电器闭合，汽油泵工作。如果发动机
50、处于工作状态，叶板式空气流量计的触点闭合，线圈L1通电，使断路继电器触点闭合，汽油泵工作。当点火开关从“ST”接柱回到其他位置，如果发动机不转动，汽油泵将停止工作。图示为由ECU通过输出电路来进行控制的电路，由ECU根据发动机转速信号是否存在来控制，适用于D系统以及采用卡门旋涡式和热线式空气流量计的L系统。当发动机起动时，线圈L2通电，触点闭合，使汽油泵通电工作。点火开关从“ST”接柱回位后，若发动机不转动，则汽油泵停止工作；若发动机运转，ECU得到转速信号Ne，使三极管VT导通，线圈L1通电，触点闭合，则汽油泵通电工作。油泵转速控制电路原理图（电阻式）油泵转速控制电路原理图（电阻式）汽油泵转
