汽车发动机电控技术

国内有关汽车电控发动机技术方面的书籍较多，但适合汽车类应用型本科使用的专业教材较少。为了满足应用型本科院校汽车服务工程、车辆工程等汽车类专业的教学需求，使学生及有关技术人员能够更系统地掌握有关汽车发动机电控技术的理论知识，特编写了《汽车发动机电控技术》。

《汽车发动机电控技术》注重汽车发动机电子控制技术的理论系统性，在知识结构上由浅入深、循序渐进，符合认知规律。同时兼顾了实践性和应用性，在熟悉了理论知识的基础上，达到掌握实践技能的目的。另外，在每章后编写有思考题，便于读者进行学习及自我测试。

《汽车发动机电控技术》共7章，分别介绍了汽车发动机电控技术的发展及汽车发动机电控系统的组成，系统讲解了汽油机电子燃油喷射系统、汽油机微机控制点火系统、发动机怠速控制系统、电控汽油机的排放控制系统、发动机辅助控制系统等主要电控系统的结构、控制原理及主要控制装置的检修。*后对柴油机电子控制系统做了介绍。

目    录

章  发动机电控系统概述     1

【知识目标】         1

【技能目标】         1

1.1  汽车*的发展   2

1.2  汽车发动机电子控制技术的发展        3

1.2.1 汽油机电子控制技术的发展    3

1.2.2 柴油机电子控制技术的发展    5

1.2.3 汽车发动机电控技术的发展趋势    5

1.3  发动机电控技术及其应用   5

1.4  发动机电子控制系统的组成        7

1.5  发动机电控系统主要传感器        8

1.5.1 空气流量传感器         8

1.5.2 进气压力传感器         14

1.5.3 节气门位置传感器    15

1.5.4 温度传感器         18

1.5.5 发动机转速与曲轴位置传感器         19

1.5.6 凸轮轴位置传感器    24

1.5.7 爆燃传感器         25

1.5.8 氧传感器    26

1.5.9 空燃比传感器    29

1.5.10 车速传感器       32

1.5.11 开关信号  33

1.6  电子控制单元        34

1.7  执行器   36

思考题     36

第2章  汽油机电子燃油喷射系统     38

【知识目标】         38

【技能目标】         38

2.1  概述        39

2.1.1 汽油机电子燃油喷射系统的优点    39

2.1.2 汽油机电子燃油喷射系统的基本类型    39

2.2  电子燃油喷射系统的组成   41

2.2.1 汽油供给系统    42

2.2.2 空气供给系统    46

2.2.3 电子控制系统    47

2.3  电子燃油喷射系统的控制   47

2.3.1 喷油时序的控制         47

2.3.2 喷油量的控制    50

2.3.3 燃油泵控制电路         54

2.4  电子燃油喷射系统的检测   56

2.4.1 燃油泵及喷油器的检测    56

2.4.2 燃油压力的测试         58

思考题     59

第3章  汽油机微机控制点火系统     60

【知识目标】         60

【技能目标】         60

3.1  概    述        61

3.1.1 微机控制点火系统的特点         61

3.1.2 微机控制点火系统的分类         62

3.2  微机控制点火系统的工作原理及控制        63

3.2.1 微机控制点火系统的组成及工作原理    63

3.2.2 微机控制点火系统的控制         64

3.3  微机控制点火系统的应用实例   70

3.3.1 有分电器点火系统    70

3.3.2 无分电器点火系统    73

3.4  微机控制点火系统的检测   78

3.4.1 微机控制点火系统点火正时的检测与调整    78

3.4.2 桑塔纳AJR发动机点火系统的检测         79

思考题     80

第4章  发动机怠速控制系统     81

【知识目标】         81

【技能目标】         81

4.1  概述        82

4.1.1 怠速控制系统的作用与功能    82

4.1.2 怠速控制系统的分类         83

4.2  发动机怠速控制系统的结构与原理   84

4.2.1 怠速控制系统的原理         84

4.2.2 怠速控制执行机构    85

4.2.3 节气门直动式怠速控制执行机构    94

思考题     95

第5章  电控汽油机的排放控制系统          96

【知识目标】         96

【技能目标】         96

5.1  概述        97

5.1.1 汽车排放污染的生成机理与危害    97

5.1.2 电控汽油机排放污染的控制方法    99

5.2  废气再循环(EGR)控制  100

5.2.1 废气再循环系统的类型及组成         101

5.2.2 废气再循环系统主要部件结构         103

5.2.3 EGR检修     106

5.3  曲轴箱强制通风系统   106

5.4  二次空气喷射系统        108

5.4.1 空气泵型二次空气喷射系统    108

5.4.2 脉冲型二次空气喷射系统         109

5.4.3 二次空气喷射系统的检查         111

5.5  三元催化转换器与闭环控制        111

5.5.1 三元催化转换器         111

5.5.2 空燃比的闭环控制    113

5.5.3 OBD—Ⅱ系统对TWC转换效率的监控方法   114

5.5.4 三元催化转换器检测方法         114

5.6  燃油蒸发排放控制系统        116

5.6.1 燃油蒸发排放控制系统的作用及控制方式    116

5.6.2 燃油蒸发排放控制系统的控制原理         117

5.6.3 燃油蒸发排放控制系统的结构及工作原理    118

5.6.4 燃油蒸发排放控制系统的检测         119

思考题     120

第6章  发动机辅助控制系统     121

【知识目标】         121

【技能目标】         121

6.1  废气涡轮增压系统        122

6.1.1 废气涡轮增压系统的结构及原理    122

6.1.2 电控废气涡轮增压系统的原理         123

6.2  可变进气系统        125

6.2.1 可变进气管长度控制         125

6.2.2 进气谐波控制    127

6.2.3 进气节流控制    130

6.3  可变配气相位控制系统        133

6.3.1 可变气门正时    133

6.3.2 可变气门升程    140

6.4  巡航控制系统        145

6.4.1 概述    145

6.4.2 巡航控制系统的组成与原理    146

6.4.3 巡航控制系统的电路与部件结构    147

6.5  电子节气门控制系统   150

6.6  故障自诊断系统   153

6.7  失效保护系统        155

思  考  题     156

第7章  柴油机电子控制系统     157

【知识目标】         157

【技能目标】         157

7.1  概述        158

7.1.1 柴油机电子控制系统发展概况         158

7.1.2 柴油机电子控制系统组成         158

7.1.3 柴油机电子控制系统的主要特点    159

7.2  柴油机电子控制系统的控制内容        160

7.3  柴油机电子控制系统类型结构及工作原理        163

7.3.1 位置式电控系统         163

7.3.2 时间控制式电控系统         165

7.3.3 时间－压力控制式电控系统    169

思考题     181

参考文献         182

章  发动机电控系统概述

【知识目标】

了解发动机电子控制技术的发展及趋势；了解发动机电控技术及其应用；熟悉发动机电子控制系统的组成；掌握发动机电控系统主要传感器的结构及工作原理；了解电子控制单元及执行器。

【技能目标】

能够对发动机电控系统主要传感器进行检测。

1.1  汽车*的发展

汽车*的发展是从20世纪50年代末开始的，大致经历了四个发展阶段。

*阶段，从20世纪50年代末到70年代中期，这一阶段的基本特点是电子产品和电子装置、模拟电路控制的发动机汽油喷射控制系统及其他控制系统开始在汽车上得到应用。

1960年，美国通用汽车公司(GM)开始采用IC电子调节器，并于1967年以后将其应用到所有车中。1973年，美国通用汽车公司开始采用电子点火装置，此后被逐渐普及。1974年起，通用公司开始装备加大火花塞电极间隙、增强点火能量的高能点火系统，并力图将分电器、点火线圈和电子控制电路融为一体。真正的电子控制点火系统是由美国克莱斯勒汽车公司于1976年首创的，称为电子式稀混合燃烧系统(ELBS)，它根据进气温度、冷却水温、转速、负荷等，由控制器(微型计算机)计算出*点火时刻，并指令点火。

第二阶段，从20世纪70年代中期到80年代中期，这一阶段的基本特点是集成电路和16位以下的微处理器在汽车上得到了广泛应用，仅具有某种单一控制功能的电控系统在汽车各系统和汽油机的电子控制系统中得以应用。

随着单片机技术的发展，出现了16位单片机，使得单一功能的控制技术被整机集中控制取代，同时实现了优化的点火正时和的空燃比控制。如日产汽车公司开发了能综合控制喷油、点火时刻、废气再循环、空燃比和怠速，并具有自我诊断功能的综合控制系统。

第三阶段为1982—1995年，这一阶段的基本特点是以微型计算机作为控制核心，能够实现多种控制功能的计算机集中管理系统逐步取代以前各自独立的电子控制系统，汽车电控系统的功能得到进一步拓展。

20世纪80年代后期，高性能的16位单片机出现(如MCS-96)，适用于更加复杂的实时处理系统。高性能16位单片机丰富的软硬件资源和强大的性能可以使发动机的控制策略更加丰富和完善，特别是增强了系统的自学习、故障诊断及失效保护等方面的功能。

20世纪90年代，23位单片机开始逐步得到应用，硬件上还采用了可编程逻辑阵列、数字信号处理(DSP)技术、微处理器外围芯片大规模集成化等*。硬件功能的增强使得控制系统向整车方向发展，如别克轿车采用了多种电子控制系统：动力总成(含发动机和变速箱)控制系统(PCM)、防抱死制动与牵引力控制系统(EBC/EBTCM)、安全气囊系统(SRS)、车身控制系统(BCM)等，其中PCM采用无分电器点火系统(DSI)和进气道多点顺序喷射系统。发动机控制包括空燃比、燃油蒸发净化(EVAP)、怠速、废气再循环(EGR)、冷却风扇、空调离合器、点火提前角和点火闭合期。变速控制包括自动换挡等。

第四阶段为1995年以后，这一阶段的基本特点是CAN总线技术和高速车用微型计算机在汽车上的广泛应用，汽车电控系统对高复杂程度使用要求控制能力的提高，为汽车电子控制从电子控制向智能化电子控制系统发展创造了条件。

由于汽车上的电子电器装置数量的急剧增多，为了减少连接导线的数量和重量，网络、总线技术在此期间有了很大发展。总线技术是将各种汽车电子装置连接成为一个网络，通过数据总线发送和接收信息。电子装置除了独立完成各自的控制功能外，还可以为其他控制装置提供数据服务。由于使用了网络化的设计，简化了布线，减少了电气节点的数量和导线的用量，使装配工作更为简化，同时也增加了信息传送的可靠性。通过数据总线可以访问任何一个电子控制装置，读取故障码对其进行故障诊断，使整车维修工作变得更为简单。

从2005年开始，微波系统、多路传输系统、ASKS-32位微处理器、数字信号处理方式的应用，使通讯与导航协调系统、自动防撞系统、动力*优化系统、自动驾驶与电子地图技术得到发展。汽车*的应用使汽车更加智能化。智能汽车装备有多种传感器，能够充分感知驾车者和乘客的状况，交通设施和周边环境的信息，判断乘员是否处于*状态，车辆和人是否会发生危险，并及时采取对应措施。

2008年，汽车*发展的方向向集中综合控制发展：将发动机管理系统和自动变速器控制系统，集成为动力传动系统的综合控制(PCM)；将制动防抱死控制系统(ABS)、牵引力控制系统(TCS)和驱动防滑控制系统(ASR)综合在一起进行制动控制；通过中央底盘控制器，将制动、悬架、转向、动力传动等控制系统通过总线进行连接。控制器通过复杂的控制运算，对各子系统进行协调，将车辆行驶性能控制到*水平，形成一体化底盘控制系统(UCC)。

在发动机的控制理论方面，发动机的控制从传统的查表法和PID控制法向*优控制、自适应控制以及神经网络控制、模糊控制等现代控制理论方向发展，使智能控制在发动机控制中的应用成为一个研究热点。

《汽车发动机电控技术》主要围绕汽车发动机电控系统，讲述其结构及原理，并对柴油机电控系统作了简单介绍。内容包括：发动机电控系统概述、汽油机电子燃油喷射系统、汽油机微机控制点火系统、发动机怠速控制系统、电控汽油机的排放控制系统、发动机辅助控制系统、柴油机电子控制系统。

《汽车发动机电控技术》兼顾了理论性和实践性，既可满足本科生对于理论深度上的学习要求，也可满足高职生和专科生对于理论提高上的学习要求。《汽车发动机电控技术》既可作为本科院校汽车服务工程、车辆工程等汽车类专业的教材或参考用书，也可作为从事汽车检测维修行业技术人员的参考用书。