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奥迪发动机讲义一、机体及曲柄连杆机构1、功用：曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内做直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，向外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转换成活塞的直线运动。2、机构组成：机体组（缸体、缸盖、曲轴箱、气缸垫）、活塞连杆组（活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦、连杆盖）、曲轴飞轮组（曲轴、飞轮、轴瓦、轴向定位件等）3、缸体：气缸即在缸体内部，它也是发动机及其他一些系统的装配基体。大部分缸体都采用的是铸铁缸体，并且没有缸套的结构。在2升发动机和3升发动机上采用了铝合金缸体，这种缸体是采用专利技术在英格兰制造的。主要目的是减小汽车的重量。3升铝制发动机与铸铁发动机相比可减少23公斤。由于铝合金的耐性差，因此采用了镶干式缸套的办法，这种缸套是在缸体铸造过程中嵌入的，因此结合牢固。据说这种缸体在维修过程中也可以另加缸套。由于许多元件由铝所构成，因此在紧固时钢螺栓表面有特殊涂层，要使用原厂螺栓。（问题：缸盖螺栓和缸体间是如何防止腐蚀的？）4、缸盖：缸盖是发动机当中最复杂的一个零件，它与缸体密封，构成燃烧室的一部分。同时也作为配气机构和进排气机构的一部分。奥迪目前普遍采用五阀发动机，这使得缸盖的结构更加复杂。缸盖上的铝缸盖螺栓孔内镶有螺纹衬套。作用一是螺栓衬套采用钢制，产生预应力，可以抑制铝缸盖热状态下的剧烈变形。二是防止螺栓与缸盖接触，而发生接触腐蚀。5、曲轴箱：这里指的是下曲轴箱。它与缸体共同来包容曲轴。它的另一个作用是承载机油。现代发动机由于工作温度很高，机油温度也相应非常高，因此要采取各种措施降低机油温度，为提高机油的散热能力，目前奥迪发动机油底壳均采用铝制。由于它做为油泵的承载体，同时其上也有油道，因此结构也渐趋复杂。安装时是抹胶还是用密封垫要参看维修手册的要求，抹胶也要按维修手册的要求去做（主要指宽度）。6、气缸垫：采用金属汽缸垫，由于金属气缸垫变形量很小，因此不必在热机后再紧固一遍螺栓。同时在更换新缸垫时，必须在装配前方可打开包装（因上有一层密封膜）7、活塞：2升和3升发动机的活塞销座结构呈梯形，表面也经过热处理。由于现代发动机工作负荷很大，因此减少活塞质量是有特殊意义的。8、活塞销：采用全浮式活塞销，安装时活塞要加热。9、曲轴：轴瓦均不可互换。10、活塞环：采用三道环结构，二道气环，一道油环。气环安装时有方向，TOP向上。并且活塞环要互相错开120度角。11、连杆：为增强连杆的刚度，为润滑连杆小头，有的在连杆内部钻有孔道，形成内部油道。连杆盖与连杆间定位采用的是锯齿形定位，即在连杆生产过程中，先对其内圆进行加工，同时在连杆盖与连杆分离处加工一应力槽，然后胀断，胀断表面凸凹不平即可做为二者的定位点。定位非常可靠。曲轴采用全支承曲轴，曲轴的轴向定位由止推片来完成。12、 飞轮：在四缸机上均采用的是双质量飞轮，其工作原理见自学手册。在拆卸和安装飞轮时，要做好与曲轴对应的标记，因为二者相互位置唯一，故不做标记不好定位。13、平衡轴技术及其安装要求：平衡轴技术的应用，主要目的是在缸体上找到或另施加一个力平衡掉由于惯性力而产生的对于缸体的作用力。发动机是汽车重要的振动源，在发动机运转时，所产生的不断变化的反倒力偶矩、惯性力及其力矩传递到发动机支架，使支架产生振动。振动影响到汽车的平顺性和舒适性，增加噪声和零件磨损，引起紧固件松动，个别零件过载损坏，车辆乘员疲劳等。发动机平衡就是指对惯性力及其力矩的平衡分析，使传到支架的振动减至合理的程度。满足平衡的条件是：所有旋转惯性力和往复惯性力及其力矩均是平衡的。发动机主要有三个运动件对发动机振动产生影响，一是活塞的往复运动，二是曲轴的旋转运动，三是连杆的复合平面运动，为了减化，可将整个运动件减化为两个运动部分，一是活塞的往复运动，二是曲轴的旋转运动。考虑振动也就考虑这两个部分的运动情况。由于曲轴的旋转运动所产生的惯性力完全可以在轴上加平衡质量来完成，因而我们又把重点放在了活塞的往复运动所产生的惯性力上。活塞的往复惯性力是一个自由力，即这个力不象气体力可在缸内平衡，因此它会传到发动机支撑上，从而产生整车的振动。惯性力是活塞在加速或者减速过程当中产生的，与活塞加速度方向相反的力。根据运动学我们可以计算出活塞的加速度为：a=R2(cos+cos2)Fj=-mj R2(cos+cos2)=-mj R2 cos-mj R2 cos2=Fj+Fj我们把Fj和Fj分别叫做一阶惯性力和二阶惯性力。也把它们因此而产生的惯性力矩叫做一阶惯性力矩和二阶惯性力惯。不同的发动机（主要根据汽缸数量和布置形式），其所具有的惯性力和力矩的平衡状态都不同。因此平衡的方式也不同。例如我们的直列四缸机，其二阶惯性力是不平衡的，而其他惯性力和力矩都是平衡的。因此，只需将其二阶平衡力平衡掉即可。举个例子，在活塞向下运动时，上半程加速运动，则产生了向上的惯性力，这个惯性力就会通过缸体作用到车架上，使车架受向上的力。当活塞运动到下半程，是减速运动，惯性力向下，就会对车架产生向下的作用力。比如Fj，就相当于在曲轴上有一个质量为mj的一个质量，活塞在上止点时相当于这个质量在角度为零处产生的离心力。由于体积等原因找到了两个平衡质量。这些力周而复始地作用在车架上。那么平衡的方法是在缸体上取得一个与其二阶惯性力相反方向的力，这个力与惯性力始终大小相等方向相反。因此加了两个左右与曲轴对称的平衡轴。再如V6发动机其主要的惯性力是由于一惯性力而产生的一阶惯性力矩，因此只加了一根平衡轴。此处要画出正弦曲线图。1、检查气缸工作压力（可由学员来查找）：A、 发动机机油温度不低于30度B、 蓄电池已充足电C、 拔下喷油阀插头D、 拔下点火线圈功率放大器上的五孔插头E、 节气门全开F、 用缸压表VAG1381或VAG1763G、 起动起动机，直到表上读数不再升高二、轮系组成、调整方法及要求发动机除为汽车的行走系统提供动力外，还为其他系统提供动力，并成为其他系统部件的装配基体如发电机、空调机、动力转向泵等。为这些元件提供动力是由皮带轮通过多楔皮带传动的。所以有时称为轮系。一般汽车上有两套轮系，其一是楔形带（或V形带）轮系，用来驱动诸如发电机、空调机和转向助力泵。其二是齿形带轮系，主要用来驱动凸轮轴。在此处主要研究外部轮系。外部轮系结构不同的发动机也有不同，轮系可以在照片上体现，也可以在Elsawin上演示出来。拆装方法：可由学员在手册中找到相应的工具及一些具体要求。并做实际操作三、配气机构作用：配气机构的作用是适时地开启和关闭各个气缸的的进气门和排气门，使可燃混合气或新鲜空气进入燃烧室，并将燃烧的废气及时排出气缸。所谓适时就是根据活塞的位置来开启或关闭气门。而开关的时间取决于凸轮的形状。结构：气门座、气门、气门导管、气门弹簧、气门弹簧座及锁片、凸轮轴、气门挺杆、齿形带等。奥迪发动机总体结构是两轴发动机，即取消了中间轴。同时采用的是五气门机构，因此凸轮轴采用了双凸轮轴。1、 凸轮轴驱动方式：由于发动机采用的是五气门技术，因此出现了两个凸轮轴。驱动方式分为两种，一种是由曲轴驱动排气凸轮轴，再由排气凸轮轴驱动进气凸轮轴。另外一种是进气凸轮轴和排气凸轮轴均采用的是齿形带并且均由曲均来进行驱动。为了适时地开闭气门，需要得到正确的配气正时。这可分成两步，一是排气凸轮轴与曲轴的相互位置的调整，二是进排气凸轮轴间的相互位置的调整。如调整错误，有可能发生气门碰到活塞的情况为考虑进气充分并实现废气再循环，发动机采用了凸轮轴角度可变技术，分为两种，一种是固定相位的凸轮轴调整，一种是连续相位的凸轮轴调整。其调整角度和发生调整时发动机转速分别为：1300rpm-3600rpm可调整10-19度而连续调整的凸轮轮可调角度要大得多：如3升发动机进气可调整42度，排气可调整22度。凸轮轴的调整可能与负荷还有关系，因此，在测试调整角度时，要进行路试。2、 排气门采用了充钠技术，可使排气门降低工作温度100度，钠在970度时变成液体，在气门内部有很好的热传导能力。在处理排气门时要注意方法，即不能当做普通的废物进行处理，因为金属钠与水反应非常剧烈，易发生爆炸。用一金属锯在气门杆中央将其锯成两段。锯断后切勿与水接触，然后将气门投入一小水桶内，浸泡十分钟，人员必须远离水桶，以免钠燃烧产生的化学反应伤及人员。经上述处理后，气门方能按常规报废。3、 气门挺杆采用的是液压挺杆，其操作方式见自学手册。检查：A、 液压挺杆只能成套更换B、 安装新挺杆后，30分钟内不得起动发动机（气门会碰活塞）C、 起动发动机时出现的不规则气门噪音属正常现象D、 起动发动机，运转至冷却液温度约80度E、 将发动机转速提高到2500rpm，运行约2分钟，如需要，进行路试。F、 如仍有噪音，可按手册要求去检查4、 五气门技术：采用多气门技术，可以极大的改善充气质量，据说，五阀机的充气系数较二阀机有很大的提高，在3500rpm时，两阀机的充气效率是0。7，而五阀机的充气系数可达0。9。在发动机上做实际操作：A、 更换水泵（实际演练的是正时皮带轮的更换方法）B、 进、排气凸轮轴及张紧链的更换方法C、 自诊断来观察凸轮轴的调整过程（看elsa）以及电磁阀的测试四、润滑系统主要组成部件：油泵（带有压力限制阀）、机油滤清器、调压阀（机油滤器后）、单向阀、润滑系统的主要功用冷却润滑表面 冷却活塞提供飞溅润滑为各个轴承表面提供润滑油，减少磨损提供压力油，驱动凸轮轴调整机构及凸轮轴链条张紧器、液压挺杆特殊结构处理：加装单向阀，保证缸盖油量供应加装限压阀，保证压力需要，加装压力监测和机油高度、温度传感器，为驾驶员提供机油信息加装曲轴箱通风装置，防止空气污染，同时提高经济性。工作条件：问题：活塞及缸壁是如何润滑的？检查机油压力和机油压力开关（维修手册17-38）（在这时要指出，不同的发动机有不同的压力标准值，要参考手册进行）工作温度高，因此采用喷射机油的方式进行冷却。缸壁润滑相应也得到了解决。在1。8T上做试验，在打开点火开关后，将机油压力开关接地，则报警，响三声，红声报警灯闪亮五、冷却系统主要组成部件：水泵、节温器、风扇、膨胀罐、散热器、热交换器、水管。主要功用：使发动机工作在最佳工作温度之下冷却自动变速器油，防止变速器过热冷却机油，防止机油过热工作条件：要求：系统内部压力要求及检测、冷却液型号及检测方法、更换冷却液要求在拆卸发动机上要放掉冷却液，只有重新使用装上原来的缸盖和缸体时，才可重复使用已排出的冷却液。但如果冷却液已脏，不得再次使用。冷却系统在发动机工作过程中,会产生大量的热,并向周围零件传递,将使零件温度升得很高,冷却系的任务就是强制地将零件吸收的热量散发出去,以保证发动机正常工作.若冷却能力不足,将产生以下后果:一、使零件温度过高,造成机械强度下降,零件很快损坏或烧蚀等.如活塞烧顶、拉缸及气门烧熔等。二、由于零件温度过高，膨胀量过大，正常的配合间隙被破坏，导致互相咬死三、温度高使进气量少，致使功率下降，严重时发动机会出现爆震现象四、温度高使机油变稀，润滑油膜不易建立，造成磨损严重，发动机的寿命降低。同时会使润滑油变质若冷却强度过强，将产生以下后果：一、 使发动机工作时各部分零件温度低，导致散失热量多，发动机的热效率低，功率下降而燃油消耗量增加二、 温度低使燃料不易蒸发，混合气不均匀,燃烧状态恶化三、 燃料难以蒸发,对气缸壁的润滑油膜冲刷作用增强,同时,稀释了润滑油,使润滑效果变差,加剧了零件的磨损,降低了使用寿命.因此,在发动机工作时,要把发动机温度维持在最佳范围内.在采用普通水并且没有加压系统前,为防止冷却水沸腾而使其失去冷却能力,而将水温控制在80-90范围内,而目前由于在冷却水中加入添加剂,同时采用压力密闭系统,使得冷却水温工作温度展宽,即80-120,甚至可达到130.冷却液控制温度的方式发生变化最初的控制方式是自然循环冷却方式采用节温器采用水和电共同控制的节温器根据目前研究结果,总的工作温度80-110比较理想,但如果深入分析会发现,在这个温度范围内,由于负荷和转速的不同,对外输入功率、减小燃料消耗和排气污染也相应发生着变化,对温度的要求还略有不同,在部分负荷情况下，工作温度在95-110比较理想，在全负荷工况，工作温度在85-95比较理想。系统元件：由电控元件组成控制方式：在部分负荷主要是蜡式节温器工作可控制小循环温度达到110，在此期间如进入全负荷运转后，电子控制开始。使冷却水温度降低。控制方式完全采用电脑控制来进行：根据负荷、水温、车速、发动机转速、进气温度等因素确定理论水温，然后根据电脑程序来对风扇（一、二档）、节温器加热占空比进行调节。水箱和机体还分别装有放水阀（注意位置）。）加注冷却液方法（维修手册19-15）安装节温器时其通风阀要朝上（维修手册19-24）检查冷却系统的密封性（维修手册19-28）七、二次空气系统在发动机冷起动时，由于混合气浓度相对较浓，因此在排气中会有较多的HC，对环境不利。二次空气系统可以将额外的经空气滤清器滤清的新鲜空气引入到排气管中，帮助未燃成分继续燃烧，这样做可以达到两个效果，一是有利于环保，二是可以帮助氧传感器和三元催化器尽管进参与工作。二者均在300度以上才可以正常工作。其工作时间是电脑根据发动机温度来决定的。根据起动时发动机的温度，据说最长可以实现100S的进气时间。二次空气系统的检查在维修手册中26-12中，需实际确认。实际操作：如何对二次空气系统进行检查六、汽油喷射系统电控系统根据各种传感器提供的信号来配制合适浓度的混合气并在合适的时候产生电火花把混合气点燃。汽油喷射系统的工作过程是：燃油供给系统提供了系统油压，空气供给系统经过空气流量计计量空气后再经节气门进入进气管，控制系统使喷油器适时喷油，从而使适当混合比的混合气进入气缸中。微机（电控单元）的主要功能是控制喷油器的开启时间，从而控制喷油量，而吸入的空气量是由节气门的开度确定的。汽油喷射系统的特点是：1）采用空气流量传感器，以空气流量为控制基础。2）以空气流量和发动机转速作为控制基本喷油量的因素。3）还接受节气门位置、冷却水温、空气温度、蓄电池电压、点火时间、空调等传感器信号，将这些表征发动机运行工况的信号作为喷油量的校正依据，适当修正喷油量，使发动机能稳定运行。整个喷射系统可分为燃油供给、空气供给与电子控制等三部分。1、燃油供给系统汽油从汽油箱泵出，经过电动汽油泵以约0.25MPa的压力流经汽油滤清器，滤去杂质后，进入分配管。在分配管的后端有一个压力调节器，它使喷油压力与进气管的压差保持恒定，过量的压力油将通过此压力调节器无损失地返回到油箱。由于汽油连续地流过，因此总能保证有正常的汽油供给。调节到一定范围的压力油将通过分配管分送到各喷油器，接受电控单元的指令控制，喷油器在规定时间将汽油喷入进气歧管，当进气门打开时，才将汽油与空气同时吸入气缸中。主要组成部件：油泵、汽油滤清器、燃油压力调节器、喷油器、油箱、油箱通风装置等主要功用：提供发动机工作所需要符合压力和量的要求的汽油，并防止油箱内的汽油蒸汽挥发至大气中去2、进气系统空气经过空气滤清器，滤去空气中的尘埃等杂质后，流经空气流量传感器，经过计量后，空气流沿着节气门通道流入进气歧管，再分别供给各个气缸。汽车行驶时的空气流量是由驾驶员通过加速踏板操纵节气门控制的。进气温度传感器通过电脑对油量进行校正，温度低时，增加喷油量，反之减少喷油量。进气道采用的是塑料进气管，可降低质量，同时制造相对也容易。塑料导热能力也较差。为改善在不同发动机转速下的充气效率，进气道采用了可变进气道，由真空来控制，有的发动机采用一个真空膜盒，有的发动机采用两个真空膜盒。采用两个膜盒很大程度上减小了转换辊的磨损。调整时发动机的转速是：4700rpm3、控制系统控制系统的工作过程是传感器适时地将发动机工作时的一些信息通过数字信号或模拟信号的形式提供给控制单元。控制单元接收到传感器信号后，进行加工、处理、对比，产生输出信号给执行元件，按照规定的信息完成相应的工作，同时控制单元还能对电控系统内部的元件进行不间断的监控，如发现元件出现故障，可将故障信息存储起来备修理人员使用。同时，对于比较严重的故障也可能通过声光等形式向驾驶员进行传递。控制单元还可以产生替代信号，即通过完好的信息来源，来计算出损坏的控制单元所无法给出的信息。当然其精确性不能达到百分之百正确，但维持发动机运转没有问题。执行元件接受发动机的指令，完成所分配的工作任务。（一）电脑电脑是一个微型计算机，内有集成电路以及其他精密的电子元件。电控单元装在一个金属壳内，可以防水和防热辐射。但其本身的使用温度最好不超过90，否则会损伤电控元件的功用。电控单元中的电子元件都安装在印刷电路板上。电脑的功用是接受传感器传来的信息，运算处理后，再给各种控制器发出指令。一般情况下，尽可能不要拆电脑，因电脑修复比较困难，拆装有可能损坏它。其中点火提前角的数据是在各种工况下，通过大量实验获得的，它可使发动机在任何工况下，都能得到理想的或者最佳的点火时刻和最佳喷油量。发动机控制电脑（ECU）主要有：中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出接口（I/O）、总线及电源供给电路等部分组成。在发动机控制电脑ECU的存储器（ROM）中，存储着点火控制程序、点火提前角的数据及喷油量调整的数据。（二）传感器传感器的主要功能是正确提供发动机运行状态信息。实际上传感器是一种变换器，它可把物理量、电量、化学量等信息转变为计算机能识别的电信号。在汽车发动机中主要是将温度、压力、流量、振动、成分等状态参数转换为电信号。1） 发动机转速信号转速和曲轴位置传感器（活塞位置信号）有分电器的系统转速信号多取自点火系分电器内的位置传感器信号输入电脑；Audi发动机将磁电式传感器装在曲轴的前后端，用一个齿形盘来作为连续输出脉冲的激励手段，。齿盘上沿圆周每隔6加工一个齿，其中去掉两个齿，为一、四缸上止点信号，因此，圆盘上实际上只有58个齿。旋转时由于空气间隙的变化，使磁回路的磁通量发生了变化，产生了感应电动势。其大小和转速成正比，其频率和转速与齿数的乘积成正比。这样曲轴每转一圈就产生几十个脉冲，表示了曲轴旋转快慢的步数。经电脑处理后即确定了曲轴的转速。曲轴位置（活塞位置）的表示方法是在齿盘上制一宽齿槽，代表了第一缸上止点前的某一位置。当宽齿槽转动到与传感器相对应位置时，通过线圈的磁通量发生不同于正常齿槽的变化，产生的感应电动势向电脑提供不同的电压信号，便计算出一缸上止点位置。另一个是曲轴（凸轮轴）位置传感器。该传感器可在曲轴（凸轮轴）转至某一特殊的位置，如1缸上止点或上止点前某一确定的角度时，在齿盘上制出一个特殊形状，比如一个宽齿槽，从而输出一个不同于转角信号的脉冲信号，微机将这一脉冲信号作为计算曲轴位置的基准点，并与曲轴转角信号一起计算曲轴任一时刻所处的具体位置。当ECU接收到一个信号时，ECU可以辨别出第一缸活塞到达上止点的时刻，由第一缸上止点对应的第一个信号开始记录曲轴位置，根据信号脉冲数ECU便可以知道某时刻的曲轴准确位置（为了使测得的曲轴位置更加精确，ECU通常把一个脉冲信号等分为若干个脉冲信号，称为分频。分频后每一个脉冲对应的曲轴转角为1或0.5），适时地向点火器发出一个点火控制脉冲信号，这个信号通常称作信号。如果发动机起动瞬间，已经过了产生G1信号的时间，G2信号尚未产生，由于无法辨别点火的气缸，所以必须等到G1信号产生才能实现点火控制。2）曲轴位置和转角传感器有如下特点：一个是曲轴转角传感器，该传感器可将发动机曲轴转过的角度变换为电信号输入微机，即曲轴每转过一定角度发出一个脉冲信号，微机不断地检测脉冲个数，即可判断出曲轴转过的角度，同时也可以此信号计算出发动机的转速。在微机控制的电子点火系统中，发动机转速信号是微机用来读取或计算基本点火提前角的最主要依据之一，而曲轴转角信号则用来计算具体的点火时刻。3）气缸鉴别信号凸轮轴位置传感器将活塞位置信号传感器安装在凸轮轴上，称为凸轮轴位置传感器该传感器装在凸轮轴上，轴转一周出现一次（或几次）电压升高信号。假设曲轴位置传感器信号为A，凸轮轴位置传感器信号为B，那么一个工作循环出现两次信号A，一次信号B，只有当AB信号同时进电控单元时，才控制喷油器喷油。角度。触发叶轮转动时，每当叶片进入霍尔集成块和永久磁铁的空气隙时，磁场被叶片割断，霍尔集成块接收不到磁场，就不产生霍尔电压，此时输出端输出高电位，每当叶片离开空气隙时，霍尔集成块就能接收到永久磁铁的磁场，输出端输出低电位，叶片不断的进入和离开空气隙，霍尔传感器输出一个矩形波信号送入电脑ECU4）空气流量信号取自空气流量传感器，用以计算吸入的空气流量；采用质量流量法来直接测得进气质量。进气流量是控制单元计算点火时刻和喷油量的主要影响因素，通过空气流量计空气入口处的空气格栅，进气涡流到达测量点。所使用的空气流量计是热膜式，电器元件放置在树脂膜上。其优点是：流量传感器无污物沉积 在热线式流量计上必要的每次停车后的空燃烧，在热膜式上不需要工作原理：在空气流量计内有温度传感器及热电阻。流动的空气对发热体有冷却的作用，空气量越大，则冷却能力越强。如保持热电阻与外界温度一定的温度差，则空气量越大，则所需电流就越多。或者说，保持热电阻恒定温度所需要的电流就是吸入空气量的对应值。5）节气门位置信号节气门位置传感器节气门位置传感器是一个与节气门轴连在一起的机械电开关。它反映节气门开度的大小和动作的快慢，它比空气流量计的信号反映略早一点。全程式节气门位置传感器 这种传感器是滑线电阻控制式，能输出不同电压的连续信号，以获得对应的喷油持续时间。输出电压与开度成正比，一般为05V。由于有了电位器，具备了加速率和减速率的感知和输出功能，使电脑能识别加减速度的意图，使电控单元可以发令加浓或断油。节气门位置传感器与电脑配合，还具有以下特殊功能：节气门突然全关急减速时，若转速仍然超过某一转速时（1800r/min），电脑自动切断油泵和喷油器的电源，停止喷油。而转速低于1200r/min时，自动接通油泵和喷油器电源，以保证正常怠速。7）冷却液温度信号取自冷却液温度传感器，用以反映冷却水的温度这种传感器利用半导体的电阻随温度的变化而改变的特性，其灵敏度很高。有NTC（负温度系数）和PTC（正温度系数）两种。但多采用热敏电阻式负温度系数传感器（NTC）， 对NTC型的温度传感器其温度-电阻特性是：其电阻随温度升高而降低，随温度降低而升高。由于电阻值的变化，工作电压在15V内变化。电脑感知温度变化的状态，对基本喷油量进行修正。也就是说水温愈高，气温愈高，喷油量愈少。8）空气温度信号取自空气温度传感器，用以反映吸入空气的温度；这种传感器利用半导体的电阻随温度的变化而改变的特性，其灵敏度很高。有NTC（负温度系数）和PTC（正温度系数）两种。但多采用热敏电阻式负温度系数传感器（NTC）， 对NTC型的温度传感器其温度-电阻特性是：其电阻随温度升高而降低，随温度降低而升高。由于电阻值的变化，工作电压在15V内变化。电脑感知温度变化的状态，对基本喷油量进行修正。也就是说水温愈高，气温愈高，喷油量愈少。9）氧传感器信号反映排出废气中氧的含量为了满足严格的排放法规的要求在电控汽油喷射的发动机上，均需安装三元催化净化器。它可以把发动机尾气中的一氧化碳、碳氢化合物氧化成二氧化碳和水，把氮氧化物还原成氮和氧。为了使三元催化净化器达到最佳的净化效率，必须把混合气的空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内。一旦混合气的空燃比偏离化学计量的空燃比，三元催化器对三种物质的转化率会急剧降低。因此对于现代发动机的控制方式均采用的是闭环控制，即安装氧传感器，将排气中的氧的含量反馈给发动机控制单元，由发动机控制单元对空燃比进行再控制。保持在理论空燃比附近。目前在奥迪车上采用的是两种类型的传感器。-氧化锆式氧传感器氧化锆式氧传感器是以氧化锆作敏感元件，在氧化锆内、外表面都覆盖着一层铂薄膜作电极。为了防止铂膜被废气腐蚀，在铂膜外覆盖一层多孔的陶瓷层，并且还加上一个开有槽口的套管。氧传感器的接线端有一个金属护套，使氧化锆传感器的内侧通大气。外侧则裸露在尾气中。氧化锆陶瓷体是多孔的，允许氧渗入该固体电解质内，当温度高于350度时，氧气发生电离，如果陶瓷体内侧大气含氧量与陶瓷体外侧含氧量不同，即存在着氧浓度差时，则在固体电解质内氧离子从大气了侧向尾气侧扩散，使氧化锆元件内形成一个微电池，在氧化锆内外两侧间就产生一个电压。当混合气稀时，排气中的含氧量高，传感器内外两侧的浓度差别很小，氧化锆所产生的电压低（接近于0伏）；反之，当混合气浓时，在排气中几乎没有氧。传感器内、外两侧的氧的浓度相差很大，氧化锆元件产生的电压高（约1伏）。在化学计量比附近，电压值突变。在发动机混合气的闭环控制中，氧传感器相当于一个浓稀开关。电子控制单元根据氧化传感器的输出信号控制喷油量的增加或减小，保持混合气的空燃比在化学计量比附近。氧化锆式氧传感器输出信号与工作温度有关，一般要在350-400度才能正常工作。所以目前氧传感器采用加热型氧传感器。此种传感器可以较快地使传感器达到正常工作温度。注：是否可以这样理解，即氧化锆内外两侧的氧都发生电离后，然后在两侧就形成了电位差？另外，在拔下氧传感器后为何有一个输出电压0。45伏？-宽带型氧传感器装在三元催化反应器前插头为六脚调整更精确、更精细通过单元泵工作，可将尾气中的氧吸入测量室，单元泵工作所用电流，即为传递给控制单元的电信号。控制氧传感器的电压值在450mv附近。如何对这种宽带型传感器进行测试？氧传感器装在排气管中，将排气中氧含量的状态转化为电信号，其工作原理是利用废气和大气中氧浓度差，产生电动势。只要实际空燃比偏离了理论空燃比，就有信号反馈给电脑，处理后发出新的喷油指令，也就是说控制单元据此反馈信号调控空燃比。氧传感器的主要构造是锆管。其外表面通废气，形成废气电极；内表面通大气，形成大气电极。若是理论空燃比时，锆管内外的氧浓度平衡，保持一个微小的基准电压。以此为界限，一旦内外氧浓度不平衡，氧离子就向差值一侧扩散，于是两极间产生突变的电动势（升压或降压），把信号反馈给电脑，形成闭环控制回路，使电脑调整喷油持续时间。氧传感器的输出特性是喷油量与排气中的氧含量成正比变化。即混合气浓时，排气中氧含量少，氧离子就从大气电极一侧向废气电极一侧扩散，两极间产生升压电动势，输入电脑，喷油量即减小；反之则增多。氧传感器电压变化一般在0.1V0.9V之间。（三）电控单元控制的执行元件1）喷油器（喷油脉宽，并确定喷油器的开启时间）喷油器是喷油系统中最重要的部件，它多安装在进气管上，多点喷射的汽车每个气缸都装有一个喷油器。喷油器是由电脑和继电器控制的。电控单元发出的指令可将喷油器头部的针阀打开，把准确配剂的定量的汽油喷入进气门前方。喷油器由壳体、电磁线圈、针阀、回位弹簧、滤网组成。喷油器体内有一个电磁线圈，喷油器头部的针阀与衔铁结合成一体。当电控单元送来电信号，电磁线圈通电后，便产生磁作用力，将衔铁芯与针阀吸起，使汽油通过精心设计的轴针头部环形间隙，在喷油嘴前端将汽油粉碎后喷出。喷油器是电磁操纵式，是不可拆式。用磁吸力使针阀打开喷油，各种喷油器的尺寸和喷孔的大小、多少和喷射方向不同。喷油量的多少：当喷油孔断面、喷油压力一定时，喷油量的多少决定于喷油持续时间的长短，即电磁线圈中电流脉冲信息信号的宽度。喷油时间根据各种因素确定实际喷油阀的开启时间。2）油泵继电器继电器的功用是：接受电脑的微电指令信号，输出强电控制电流。它承受和输出蓄电池电压。点火开关闭合后（ON），继电器即接通电脑、油泵、点火系、冷起动喷油器、喷油器、辅助空气阀等执行元件，使喷射系统处于待命状态。3）汽油泵：油泵本身装有安全阀和单向阀在出油口处设置单向阀，以防止发动机熄火时由于油压突然下降而可能导致汽油回流现象，这样可以保持油路中的残余油压，防止油路中气阻的产生，且使下一次起动更加容易注意问题此种油泵汽油都从电机中流过，因为没有空气，不会着火，其冷却是靠汽油，若无汽油，油泵仍然旋转，会因此冷却不良而烧毁一般采用油内安装，此种安装形式不容易产生气阻或漏油，注意油泵在油箱中要可靠定位，汽油泵与油箱间有一个不大的间隙，以防油泵将震动传给油箱。汽油泵借助于支架安装在油箱上，为防止油泵震动而引起噪声，使用了隔震橡胶垫油少时不能行车，油箱油量最好不小于油箱容积的四分之一油泵噪声大的原因可能是转子磨损过大汽油应干净，否则进油滤网易堵、回塞，汽油泵也容易磨损4）压力调节器压力调节器的主要任务是调节喷油器的喷油压力，使汽油压力与进气管压力之差保持常数。这样喷油器喷出的的汽油量可由喷油器的开启时间这一单一因素来控制。压力调节器是膜片弹簧，和油泵安全阀配合，控制供油压力保持在一定范围不变。因进气歧管是负压，喷油压力不需很高，但要使压力差保持恒定，以保证各转速下喷油的均匀性压力调节器的主要故障是弹簧张力疲劳后变小和膜片破裂，直接影响喷油压力的高低为保证不同情况下发动机正常工作，就要求汽油喷射系统与化油器一样，除具有主供油系统的功能外，还应在不同工况下有混合气较正功能。电控系统中，是由附加的各种传感器提供发动机温度、节气门位置等信息，并输入电控单元进行混合气校正后，使供给混合气与发动机工况相适应。5）怠速马达6）碳罐七、发动机点火系统发动机点火系统按其构成也可分成控制部分、传感器和执行部分（一） 控制部分通常把发动机发出功率最大和油耗最少的点火提前角称为最佳点火提前角。影响最佳点火提前角的因素有发动机转速、负荷、起动及怠速，还有水温、汽油的辛烷值、压缩比等。一般点火装置是无法达到最优控制的，只有应用微机及自制技术才能使点火提前角控制在最佳状态在发动机工作中，ECU根据各传感器输入的发动机信息，经过处理，再从存储器ROM中选择出最佳点火提前角，然后根据曲轴转角传感器输入的G1、G2信号与Ne信号。判断出发动机曲轴（活塞）到达规定的位置时，适时地输出点火控制信号IGt至点火器，控制点火。 （二）传感器1）发动机转速信号转速和曲轴位置传感器（活塞位置信号）如果发动机起动瞬间，已经过了产生G1信号的时间，G2信号尚未产生，由于无法辨别点火的气缸，所以必须等到G1信号产生才能实现点火控制曲轴位置和转角传感器有如下特点：一个是曲轴转角传感器，该传感器可将发动机曲轴转过的角度变换为电信号输入微机，即曲轴每转过一定角度发出一个脉冲信号，微机不断地检测脉冲个数，即可判断出曲轴转过的角度，同时也可以此信号计算出发动机的转速。在微机控制的电子点火系统中，发动机转速信号是微机用来读取或计算基本点火提前角的最主要依据之一，而曲轴转角信号则用来计算具体的点火时刻。3）气缸鉴别信号凸轮轴位置传感器该传感器装在凸轮轴上，轴转一周出现一次（或几次）电压升高信号。假设曲轴位置传感器信号为A，凸轮轴位置传感器信号为B，那么一个工作循环出现两次信号A，一次信号B，只有当AB信号同时进电控单元时，才控制喷油器点火。气缸辨别信号在有分电器的点火系中，只要知道了一缸的上止点位置，点火顺序由分电器的配电完成，在无分电器的点火系中，ECU需要控制几个点火线圈(同时点火系统每两缸有一个点火线圈，单独点火系统每一气缸有一个点火线圈)。为了实现依次对各缸点火，只有一个点火控制信号还不行，ECU还向点火器输出气缸辨别信号，以辨认出需要点火的气缸。ECU根据信号和信号的关系，经计算和分频电路，输出气缸辨别信号，点火器则能根据点火控制信号气缸辨别信号准确地确立需要点火的气缸。4）空气流量信号取自空气流量传感器，用以计算吸入的空气流量；工作原理：在空气流量计内有温度传感器及热电阻。流动的空气对发热体有冷却的作用，空气量越大，则冷却能力越强。如保持热电阻与外界温度一定的温度差，则空气量越大，则所需电流就越多。或者说，保持热电阻恒定温度所需要的电流就是吸入空气量的对应值。5）节气门位置信号节气门位置传感器节气门突然全关急减速时，若转速仍然超过某一转速时（1800r/min），电脑自动切断油泵和喷油器的电源，停止喷油。而转速低于1200r/min时，自动接通油泵和喷油器电源，以保证正常怠速。6）爆震传感器有些汽车为了提高发动机爆震的检测精度，更好地实现在大转矩、低油耗的前提下有效地控制点火时间，通常在爆震控制系统中装用了两个爆震传感器A/爆震及其产生的原因爆震是发动机的一种非正常燃烧，它通常是由于尚未燃烧的可燃混合气在压缩、热辐射等的作用下，产生自燃的结果。汽油发动机是利用火花塞提供的电火花将混合气点燃，开始是电火花把距火花塞最近的混合气点燃，然后，燃烧的火焰以火花为中心，迅速向四周传播，将燃烧室内的混合气引燃，这种燃烧过程为正常燃烧。如果火焰向外层扩散传播时，由于热辐射和压力波的冲击，使火焰中心外层（离火焰中心较远的未燃混合气）可燃混合气因受到压缩，温度急剧升高，在火焰前锋未达到之前便自行着火燃烧，于是产生了新的火焰中心，这多个火焰中心互相冲击，形成爆炸冲击波，撞击燃烧室壁、活塞顶等，发出尖锐的金属敲击声，造成这种瞬时燃烧的现象，简称为爆燃或爆震。爆震发生时，由于燃料急剧燃烧所产生的压力会使燃烧室内的气体震动，产生敲击声，因此可听到金属敲击的异常声响。又由于燃烧气体的振动热传递性好，如果这种情况持续发生，就会使火花塞的电极、活塞等产生过热和熔损等现象，使发动机损坏、而且爆震会使发动机的热效率降低、输出功率下降，同时其产生的冲击波破坏了燃烧室壁面润滑膜，使零件磨损加剧，局部过热而损坏。因此，对发动机来说，爆震是一种必须防止的最有害的故障现象。产生爆震的主要原因有：1）压缩比过大：由于种种原因，在燃烧室中形成大量积炭，积炭后燃烧室容积减小，从而使发动机实际压缩比提高。 2）使用低辛烷值（低牌号）的汽油：发动机燃用汽油的牌号是与压缩比成正比的，压缩比越高，它所燃用的汽油牌号应越高，否则会产生严重的爆震。3）点火时间过早：爆震和点火时刻有密切关系，点火时间过早时，气缸内的压力和温度将在活塞上行压缩时急剧升高，缸内压力的骤然升高，会使缸内混合气再度受到压缩，缸内温度剧烈升高，热辐射会明显加剧，因而易产生爆震。4）发动机过热：低速、大负荷及水温过高都很容易引起发动机过热而产生爆震。除以上原因外，爆震还与进气温度、混合比、进气压力、A/F等因素有关。B/爆震传感器爆震传感器的功用是把爆震时传到缸体上的机械振动转换成电压信号，输入给ECU作为爆震控制信号。爆震传感器大多安装在气缸体上常用的爆震传感器有两种，一种是磁致伸缩式爆震传感器，另一种是压电式爆震传感器。压电式爆震传感器又分共振型、非共振型和火花塞座金属垫型三种结构。磁致伸缩式爆震传感器和压电式爆震传感器的优缺点见表3-2的比较：表3-2 爆震传感器比较 型式磁致伸缩式（共振型）压电式共振型非共振型外形稍大小小结构复杂较复杂简单机电变换效率小大大阻抗小大大爆震信号判别传感器输入信号可识别传感器输入信号可识别回路中需要滤波器调整需调整共振点需调整共振点不需要调整共振点适应性随发动机而变随发动机而变可适用于各种发动机采用的汽车厂家通用、日产等公司克莱斯勒、丰田等公司三菱、雷诺等公司（2）压电式爆震传感器压电式爆震传感器内部装有压电元件、配重块及引线等。它的工作是利用结晶或陶瓷多晶体的压电效应，也可利用掺杂硅的压电电阻效应等。其工作原理是：当发生爆震，即当发动机气缸体出现振动时，此振动很快就传递到传感器的外壳上，该外壳与配重块之间便产生相对运动，而夹在这二者之间的压电元件受到的挤压力发生变化，这样就按照压电元件上所加压力的变化而产生电压信号。控制电脑（ECU）根据此电压的大小来判断爆震的强度。1） 共振型爆震传感器：该传感器由振子和压电元件构成，振子与发动机几乎具有相同的共振频率，发动机爆震时，振子共振，振动压力由压电元件转变成电信号送给ECU2） 2）非共振型爆震感器：该类型传感器是用压电元件直接检测爆震信息，并将振动转换成电压信号输出， 3）火花塞座金属垫型爆震传感器：该类型传感器是在火花塞的垫圈部位装上压电元件，根据燃烧压力直接检测爆震信息，并将振动转换成电压信号输出。该类型爆震传感器一般是每缸火花塞都各安装一个 C/爆震信号及处理如果发生爆震现象，在燃烧期间的输出振幅将增大，输入ECU后，经过放大、滤波处理，根据其值的大小判定有无爆震，再根据爆震情况进行反馈控制。D/爆震的抑制点火时刻提前，燃烧的最高压力就高，因此容易产生爆震。因此在设定点火时刻时，应留有离开爆震界限的余量。无爆震控制时，所留余量就必须大一些。这时的点火时刻比发出最大扭矩时的点火时刻滞后，故扭矩有所降低。若用爆震传感器能检测到爆震界限，就可以把点火时刻控制到接近爆震极限的位置，以便能更有效地得到发动机较大的输出功率。爆震控制的方法从改变点火提前角入手，对发动机实行爆震反馈控制。发生爆震时，减小点火提前角，每次调整都以一固定的角度递减，直到爆震消失为止。而后又以一固定的点火提前角提前点火，当发动机再次出现爆震时，ECU使点火再次推迟，调整过程如此反复进行。由于爆震仅在燃烧期间发生，为了避免因其它原因产生的机械振动的干扰引起误检测，只在爆震判定期间进行判定处理。也就是说只在点火信号发生后的一段时间内（爆震判定时间1内）检测到爆震信号时，ECU才会根据爆震的强弱，推迟点火时间，从而避免干扰产生的误检测。当爆震控制系统的ECU受到爆震信号后，调节点火时刻的方法有三种1）每当断定发生爆震时，慢慢地推迟点火，一步步减少修正量；2）一收到爆震的断定信号，迅速大幅度推迟点火，再慢慢地恢复到原来的点火时刻；3）每当断定发生爆震时，大幅度推迟点火，而且快速复原。第一种方法由于慢慢推迟点火，爆震会持续一段时间。 第二种方法有立刻抑制爆震的优点，但由于恢复慢， 点火推迟的持续时间较长，会导致油耗增加。第三种方法也能立刻制止爆震，但因点火时刻的变动大，有时会引起转矩的波动。（三）执行元件1、点火线圈：分两种，两缸共用点火线圈和直接点火系统：两个气缸共用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端，分别与一个火花塞相连，对两个气缸同时点火。直接点火系统：所谓直接点火系统是指在每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈，单独对本缸进行点火的点火系统。这种点火系点火线圈的高压输出端直接和火花塞相连接，不需要高压线。无分电器点火系统的点火线圈是特制的，同时点火系统的点火线圈有两个高压线插孔，分别和两个气缸的火花塞相联接；直接点火系统的点火线圈高压端直接插在火花塞上（每缸配用一个火花塞）。3） 由于无机械分电器不存在分火头和旁电极间跳火问题，同时减少了高压导线，因而能量损失明显减小，其机械磨损和发生故障的机会也同时减少。特别是直接点火系统已不设高压导线，各缸的点火线圈和火花塞一般均由金属包覆，其电磁干扰大大减小。4） 由于废除了分电器，节省了安装空间。3）直接点火系统采用了与气缸数相同特制的点火线圈，由于该点火线圈充电速率快，线圈充电时间短，因而能在高达9000rmin的宽广转速范围内提供足够的点火能量和高电压。4）与微机控制电子点火系所匹配的点火线圈为专用高能点火线圈，一般采用闭磁路，能量损失小，对外电磁干扰小。线圈的初级绕组电阻、电感都比较小，初级电流上升快，初级电流稳定值都比较大，在不控制的状态下一般可达2030A，为此，在点火器内一般都设有限流控制装置，当初级电流上升到一定值时，使其保持恒定不变，这样保证了发动机在任何工况下都能实现稳定的高能点火。5）两缸同时跳火：同时点火系统点火线圈，当线圈的初级电路被切断产生次级高压电时，两缸火花塞上同时跳火形成串联回路，此时的两缸一个是处于压缩状态的气缸称作作功气缸，而另一个是处于排气状态的气缸称作废火气缸。在能量的分配上，能保证压缩行程的气缸有足够的点火能量因为压缩行程的气缸压力较高，放电较为困难，其所需跳火电压较高；而排气行程气缸内接近大气压，放电容易，其所需电压较低。在大气压力下，当火花塞压力为1mm时，跳火电压仅为约1000V左右。在进行排气冲程的气缸中，火花塞点火只需很小的能量，而剩下的能量将用于压缩冲程中的气缸。当其他气缸工作时，同样的过程将被重复。6）同时跳火两缸跳火极性相反：在点火线圈初级次级绕组极性确定以后，一个火花塞总以固定的极性点火，而配对的火花塞总以相反的极性点火。这与火花塞以相同的极性点火的传统点火系统不同。2、点火器 点火器是微机控制的执行器之一，点火器的作用是根据ECU的指令，通过内部的大功率三极管的导通和截止，控制初级电流的通断，完成点火工作。各种发动机的点火器结构和电路各有不同，有的点火器除接通、切断初级电路的功能外，还有恒流控制、闭合角控制、气缸判别、点火监视等功能，也有的发动机不设点火器，点火器控制电路直接设在控制器（ECU）内部。此外，为了使汽车发动机运行能具有最佳的动力性、经济性，以及较好的排八、其它控制A怠速装置除发动机的功率外，怠速转速的调整是油耗的一个主要因素。发动机在怠速工况下运行，若用稀混合气工作会引起发动机缺火，使发动机运转不稳。若用过浓的混合气工作，又将引起不必要的燃料消耗。汽车在交通密集和拥塞的城市中行驶时，汽车的汽油消耗量中约30是取自怠速工况。因此调整一个尽可能低的怠速转速对降低燃料消耗有重要意义。但考虑到减少有害排放物，怠速转速的调整又应该稍高一些。汽车发动机怠速转速的控制还应注意在各种使用条件下，如冷车行驶、汽车电器、空调装置、自动变速换档与转向伺服机的接入等运行条件