发动机电控技术电子课件第二章

汽车发动机电控技术图解教程电子课件第二章黄费智、黄理经编著机械工业出版社2013年2月,第二章发动机电控燃油喷射技术（EFI）学习目标：1.熟悉电控汽油喷射系统的优点、分类和组成。2.掌握空气供给、燃油供给和电子控制三个子系统的组成、主要部件结构和工作原理。3.掌握燃油喷射系统的控制原理。4.熟悉空燃比反馈控制、断油控制、“怠速”控制、燃油蒸发及排放控制的原理与组成。第一节电控燃油喷射系统的组成与优点电控燃油喷射系统的组成如图2-1所示：,请首先观看一段有关汽车电控技术的视频！打开方法：1）右击“下列图标”；2）单击“包对象”；3）单击“激活内容”。,图2-1电控燃油喷射系统的组成,电控燃油喷射系统的功能如图2-2所示：,图2-2电控燃油喷射系统的组成框图,图2-3旁通空气式供气系统,一、空气供给系统空气供给系统的功能是提供混合气燃烧所需要的空气，并测量进气的质量。它分为旁通空气式供给系统和直供式供气两种型式。1.旁通空气式供气系统采用旁通式供气系统的车型有桑塔纳GLi、2000GLi、切诺基吉普车等。其构造参见图2-3。2.直供式供气系统由节气门直接控制“怠速”转速的发动机均采用直接式供气系统，它没有旁通空气道，见图2-4。采用直供式供气系统的车型有：桑塔纳3000、2000GSi、红旗、捷达AT、GTX系列等，其“怠速”进气量约为2.05.0g/s。,图2-4直供式空气式供气系统3.进气系统气流的流程进气系统气流的流程如图2-5所示。,图2-5进气系统气流的流程,4.可变进气系统可变进气系统的特点是“能够根据发动机转速和负荷的变化而自动改变进气管的有效长度和进气量大小”的系统，见图2-6：,图2-6可变进气系统1-旁通空气滤清器；2-节气门；3-转换阀；4-转换阀控制机构；5-发动机EFI,5.进气系统的结构特点1）其进气道较长，并设有动力腔（又称谐振腔）:以充分利用进气管内的空气动力效（包括“气流惯性效应”和“气流压力波动效应”），增大充气量。2）谐振进气系统的优点：是没有运动部件、工作可靠、成本低廉。其不足之处在于只能增加特定转速下的进气量和发动机转矩。,图2-7燃油供给系统的流程图图2-8燃油系统在车上的位置,二、燃油供给系统燃油供给系统的功能是提供混合气燃烧所需要的燃油，其流程、在车上的具体位置及其结构如图2-7、图2-8和图2-9所示：,图2-9燃油供给系统的结构,三、燃油喷射电控系统1.燃油喷射电控系统的组成与安装位置燃油喷射电控系统各类元件在汽车上的安装位置如图2-10所示:,图2-10电控系统各种元件在汽车上的位置示意图燃油喷射电控系统的组成如图2-11所示：,图2-11燃油喷射电控系统组成,2.电控汽油喷射系统的优点电控汽油喷射系统相对化油器式燃油供给系统而言，具有下列“八大”优点：（1）能够提供在各种工况下的最佳空燃比的混合气浓度电控单元根据汽车各种工况下的经过精确计量的进气量来控制喷油量，能够保证最佳空燃比的混合气浓度，使得汽车的动力性、燃油经济性和排放性能大为提高。（2）大大降低有害气体的排放由于对排气进行了反馈控制，大大降低了HC、CO、NOx三种有害气体的排放。（3）燃油喷射压力高、雾化好燃油喷射压力高、雾化好，且各缸燃油分配均匀，有利提高发动机运转稳定性。（4）能够补偿由于大气压力和环境温度变化而引起的空气密度变化对于不同海拔高度地区大气压力和环境温度变化而引起的空气密度变化，ECU能够做出及时而准确地补偿，不至于影响汽车的动力性。（5）提高了汽车速度变化时的动力性能当汽车处于加减速的过渡运转阶段，ECU能够迅速控制燃油系统做出反应，使得汽车的加减速性能更加良好。（6）具有减速自动断油功能当汽车减速时，ECU控制供油系统自动断油，既能降低排放又能降低油耗的效果。（7）进气阻力小，充气性能好电控系统取消了进气系统中的喉管，因而进气阻力小，并能充分利用进气流的惯性增压作用，充气性能好，有利于动力性的提高。（8）启动性能好当发动机起动时，ECU能够计算出和控制喷油系统提供起动所需要的流量，使得发动机起动容易、暖机快，大大改善了发动机的起动性能。,第二节电控燃油喷射系统的分类及其结构原理电控燃油喷射系统的各种分类方法及其类型见图2-12：图2-12发动机燃油喷射系统的各种分类方法及其类型图2-12全面反映了电控燃油喷射系统的各种类型，现分述如下：,图2-13K型机械控制式燃油喷射系统,图2-14K型机械控制式燃油喷射系统油量调节原理a)油量调节机构；b)柱塞筒的结构1-柱塞；2-柱塞筒；A-进油孔；B-计量槽（出油槽）,一、按燃油喷射系统的控制方式分类1.机械控制式燃油喷射系统（1）机械式燃油喷射系统是指最早期利用机械机构实现燃油连续喷射的控制系统。该系统于1967年研制成功并装于奔驰和奥迪轿车上，称为K-Jetronic型喷射系统，K型机械控制式燃油喷射系统的结构原理如图2-13所示：（2）K型机械控制式燃油喷射系统油量调节原理见图2-14。2.机电结合式燃油喷射系统机电结合式燃油喷射系统是指在K型基础上的改进的KE型，即由机械与电子控制相结合的燃油喷射系统。KE型与K型的主要区别在于增加了燃油压差调节器、油压调节器、ECU、水温调节器等。机电结合式燃油喷射系统结构原理见图2-15：,图2-15KE型机电结合式燃油喷射系统,3.电子控制式燃油喷射系统电子控制式燃油喷射系统是指由电控单元（ECU）直接控制燃油喷射的系统。由于它能够根据发动机负荷和的转速变化情况精确控制喷油量，以提供最佳空燃比，从而达到满意的经济性能和排放性能，因此现已被广泛应用于各类轿车，如桑塔纳系列轿车、捷达AT、GTX型轿车、夏利2000型、威乐Vela型、威驰VIOS型、皇冠3.0型、锐志REIZ以及切诺基BJ2021和北京2020VJ型吉普车等。其结构原理：（1）供油系统提供约高于进气管压力300KPa的清洁燃油给位于进气门附近的喷油嘴。（2）驾驶员通过节气门控制发动机的工况：由节气门位置传感器检测节气门位置信号并转变为电信号输入ECU，ECU根据发动机的工况按不同模式来控制喷油量。（3）当中小负荷时：ECU提供空燃比比较稀的经济混合气；当满负荷或大负荷时，ECU提供空燃比比较浓的功率混合气；而在节气门关闭的怠速工况下，ECU提供空燃比比较浓的混合气,以保证“怠速”稳定。其结构原理参见图2-16：,图2-16电子控制式燃油喷射系统,图2-16电子控制式燃油喷射系统,二、按喷油器喷油部位分类发动机燃油喷射系统按喷油部位可分为缸内喷射系统和进气管喷射系统。1.缸内喷射系统缸内喷射系统如图2-17a和图2-18所示，进气管喷射系统如图2-17b所示：,图2-17喷油器按喷油部位分类a)缸内喷射；b)进气管喷射,图2-18缸内喷射,图2-19喷油嘴的安装部位示意图a)单点喷射；b)多点喷射,2.进气管喷射系统（缸外喷射系统）进气管喷射系统又称缸外喷射系统，与缸内喷射系统相比的主要优点是进气管喷射系统对发动机体的设计改动量小和对喷油嘴的材质与精度要求较低，故国产轿车普遍采用了进气管喷射系统，如红旗、桑塔纳、捷达、奥迪、广州本田、夏利、丰田、威驰、威乐海南马自达以及北京现代等。进气管喷射系统又分为单点燃油喷射系统与多点燃油喷射系统。（1）单点燃油喷射系统（SPFI或SPI）单点燃油喷射系统如图2-19a所示；多点燃油喷射系统如图2-19b所示。（2）多点燃油喷射系统(MPFI或MPI)多点燃油喷射分为D型、L型、LH型和M型。分别代表不同年代燃油喷射系统技术发展阶段与水平。D表空气压力，L表空气流量，而LH和M表示在L型的改进型产品。1）“博世”D型多点燃油喷射系统：D型喷射系统特点是测量进气量用歧管压力传感器。国产桑塔纳、夏利2000、威乐Vela、威驰VIOS、东风雪铁龙爱丽舍Elyse、吉利自由舰、切诺基BJ2021、北京2020VJ吉普等均采用D型多点燃油喷射系统。但将传统D型的空燃比和点火提前的开环控制改进为闭环控制，见图2-20。,图2-20“博世”D型多点燃油喷射系统,2）“博世”L型多点燃油喷射系统：L型喷射系统是由D型改进设计发展而成的，其显著特点是测量进气量采用叶片式空气流量传感器取代D型的进气歧管压力传感器。“博世”L型多点燃油喷射系统组成如图2-21所示。,图2-21“博世”L型多点燃油喷射系统,图2-22“博世”LH型多点燃油喷射系统,3）“博世”LH型多点燃油喷射系统：LH型的显著特点：是测量进气量采用“热丝”式空气流量传感器取代L型的翼片型空气流量传感器。“博世”LH型多点燃油喷射系统是L型的改进型，两种系统的结构原理基本相同。现代轿车采用LH型燃油喷射系统的车型较为普遍，如凌志LS400、马自达626、尼桑风度CEFIRO、尼桑千里马MAXIMA、别克世纪CENTURY以及奔驰600SE等。其结构原理见图2-22。4）“博世”M型多点燃油喷射系统：M型的显著特点是将喷油系统和点火系统组合在同一个ECU中进行控制，因而可使得喷油量与点火提前得到最佳匹配。现代轿车如桑塔纳3000、红旗、捷达AT/GTX等所使用的M型与传统的M型相比又有了较大的改进。如采用直接点火系统、以热膜式空气流量传感器取代“热丝”式传感器、采用节气门直接控制进气量以及取消了冷启动喷油器，以采用软件控制冷启动喷油量等。“博世”M型多点喷射系统组成如图2-23：,图2-23“博世”M型多点燃油喷射系统1-油箱；2-电动汽油泵；3-汽油滤清器；4-油压缓冲器；5-电控单元；6-点火线圈；7-配电器；8-火花塞；9喷油器；10-燃油分配管；11-油压调节器；12-冷启动喷油器；13-“怠速”调节螺钉；14-节气门；15-节气门位置传感器；16-翼片式空气流量传感器；17-进气温度传感器；18-氧传感器；19-冷启动限时开关；20-冷却液温度传感器；21-“怠速”控制阀；22-CO调节螺钉；23-凸轮轴位置传感器；24-曲轴位置传感器；25-蓄电池；26-点火开关；27-燃油喷射主继电器；28-燃油泵继电器,三、按喷油器喷油方式分类燃油喷射系统按喷油方式，可分为连续喷射和间歇喷射两大类。1.连续喷射系统连续喷射系统是指在发动机整个运转期间，喷油器连续不断地喷射燃油的燃油控制系统。它主要应用于早期的机械式喷射系统、机电结合式喷射系统和单点喷射系统。如博世公司的K型和KE型喷射系统。其喷油量大小取决于燃油分配器中的燃油计量槽的开度的大小（参见图2-11b）以及喷油器进出油口之间的燃油压差。2.间隙喷射系统间歇喷射系统是指在发动机整个运转期间，喷油器间歇地喷射燃油的控制系统。它为绝大多数现代轿车所采用。其喷油量大小取决于喷油器阀门开启时间（即由ECU所决定的喷油脉冲的宽度）。它分同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种类型，如图2-24所示。,图2-24喷油器的喷射时序a)同时喷射；b)分组喷射；c)顺序喷射,第三节电控燃油喷射系统的控制过程一、燃油喷射系统的控制原理各种电控汽油喷射式燃料供给系统（EFI）尽管形式多种多样，但其控制原理的共同特点可概括为：以喷油器为控制对象，以电控单元（ECU）为控制核心，依据各种传感器所测定的工作参数（其中以空气流量和发动机转速为控制基础），按照ECU事先设定的控制程序，通过对汽油喷射时间的精确控制来调节喷油量和改变混合气浓度，使得发动机能够在各种工况下均能获得与其工况相匹配的最佳空燃比，从而满足发动机对于动力性、经济性和排放的要求。电控汽油喷射式燃料供给系统（EFI）的基本控制原理如图2-25和表2-1所示,图2-25L型燃油喷射系统喷油控制原理图,表2-1各类传感器和开关信号的作用以及与ECU的控制关系,二、喷油器的控制各种电控喷射系统喷油器控制电路大体相同，桑塔纳系列喷油器控制过程见图2-26：,图2-26桑塔纳系列轿车喷油器控制电路,喷油器按电磁线圈控制方式，分为电压驱动式和电流驱动式，如图2-27、图2-28示：,图2-27喷油器电压驱动回路图2-28喷油器电流驱动回路,三、喷油正时的控制喷油正时是指喷油器何时开始喷油。按照喷油器的安装部位，燃油喷射系统分为单点喷射系统（SPFI或SPI）和多点喷射系统（MPFI或MPI）。SPI只有一只或两只喷油器，安装在节气门体上，发动机一旦工作就连续喷油。MPI则每个汽缸分配一只喷油器，安装在燃油分配管上。MPI根据燃油喷射的时序不同，又分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种方式。1.同时喷射的控制多点同时喷射方式就是各缸喷油器并联在一起，其电磁，线圈由一只功率管VT控制驱动，各缸喷油器同时喷油。其控制线路如图2-29所示。,图2-29同时喷射控制电路与喷油正时的关系a)控制电路；b)控制信号波形；c)喷油正时关系,图2-30多点燃油分组喷射控制电路与喷油正时的关系a)控制电路；b)正时关系,2.分组喷射的控制多点分组喷射方式是指将喷油器分组进行控制。一般将四缸分为两组，六缸分成三组，八缸分成四组。图2-30所示为四缸发动机分组喷射的控制电路。夏利TJ7130和切诺基吉普车2.5L四缸发动机采用了此种喷油方式。3.顺序喷射（独立喷射）的控制多点顺序喷射方式是指各缸喷油器按照一定的顺序进行喷油。由于各缸喷油器是独立喷油，故又称“独立”喷射方式。实现独立喷射的关键在于需要确定即将到达排气上止点的是哪一缸的活塞。为此ECU需要一个凸轮轴位置传感器来提供“判缸”信号（四缸机的“判缸”信号一般在排气上止点前BTDC60左右时产生）。ECU首先根据“判缸信号确定即将到达排气上止点的是哪一缸的活塞，再根据曲轴位置传感器提供的曲轴转角信号计算出该活塞位于排气上止点的具体角度，并适时发出喷油控制指令，使各缸喷油器适时开始喷油。独立喷射的控制电路如图2-31所示。,图2-31多点燃油顺序喷射控制电路与喷油正时的关系a)控制电路；b)负汽缸判别信号；c)曲轴转速与转角信号；d)正时关系,四、发动机起动时喷油量的控制1.起动工况的特点发动机工况不同，对混合气浓度的要求也不同。尤其是冷启动、“怠速”、急加速、急减速等特殊工况，对混合气的浓度都要特殊的要求。当发动机起动时，由于靠起动机驱动运转，其转速很低（汽油机3050r/min，柴油机150200r/min）,且转速波动大，导致空气流量信号或进气压力信号误差较大。因此，ECU不能以其作为计算和控制喷油量的依据，而采用特殊的控制方法进行控制。2.起动时喷油量的控制方法发动机启动时，ECU是按照ROM中预先已经编制好的启动程序和根据实验预先已经设定的启动空燃比来进行控制的，且喷油量控制采用开环控制方式，控制过程如图2-32所示。,图2-32起动时的喷油量控制示意图,在具有“清除溢流控制”功能的燃油喷射系统中，当发动机转速低于300r/min时，若此时节气门开度大于80%，ECU则判定为“清除溢流控制”状态，且会令喷油器立即停止喷油。3.冷起动时的喷油量控制冷启动时，发动机温度很低，喷入进气管的燃油不易蒸发，因此实际被吸入汽缸的可燃混合气的浓度相对减小，故冷启动时必须进行加浓控制。图2-33所示为冷起动时ECU所控制的基本喷油量与温度的关系。,图2-33冷起动时的基本喷油量,五、发动机起动后喷油量的控制1.总喷油量的确定：发动机起动后进入正常工况运转时的喷油量控制称为起动后喷油量控制。如图2-34所示。,图2-34发动机起动后的喷油量控制示意图,2.基本喷油量的确定基本喷油量是在标准大气状态（温度为20、大气压力为101KPa）下，根据发动机每个工作循环的进气量、发动机转速以及设定的空燃比而确定的。（1）发动机每工作循环进气量和转速对基本喷油量的影响发动机每循环进气量和发动机转速分别由进气量传感器（空气流量传感器或进气歧管压力传感器）和发动机转速传感器测定。进气量传感器是衡量燃油喷射系统技术水平高低的重要标志。进气量传感器分为：1）进气歧管压力传感器是间接测量进气量，其测量精度最低；如桑塔纳2000GLi、北京切诺基吉普车以及大部分经济型轿车采用进气歧管压力传感器。2）叶片式、“量芯”式和“卡尔曼”漩涡式空气流量计是通过测量体积流量来直接测量进气量，其测量精度较高；3）而“热丝”式和热膜式空气流量计是通过检测进气质量来测量进气量，其测量精度最高，故其喷射系统最好。如桑塔纳2000GSi、3000型、捷达AT、GTX型轿车采用热膜式空气流量计来检测进气量，该系统是最好的一种。,图2-35发动机在不同转速和负荷条件下的空燃比（A/F）范围,（2）空燃比（A/F）对基本喷油量的影与空燃比的确定发动机在不同转速和负荷时的最佳空燃比（A/F）数值是预先经过台架试验测试获得的，并以三维图形（称为“脉谱”图）形式存储在只读存储器（ROM）中，如图2-35所示。,表2-2电控发动机在不同转速和负荷条件下的空燃比（A/F）范围,3.喷油修正量的确定当发动机实际运行条件改变时，为保证其正常运转，应对基本喷油量进行修正。即：修正后的喷油量=修正系数基本喷油量修正主要考虑进气温度、大气压力、蓄电池电压以及氧传感器反馈等方面的因素（对于“热模式”空气流量计则无需考虑进气温度、大气压力修正），修正的具体方法如图2-36和图2-37所示：（1）进气温度与大气压力的修正方法（修正系数KPT的确定）修正系数KPT与空气温度t和大气压力P间的关系曲线称“脉谱”图，如图2-36示。,（2）总电源电压的修正方法（修正系数KBAT的确定）修正系数KBAT与蓄电池电压的关系曲线预先存储在ROM中，总电源电压的修正方法如图2-37所示。,图2-36进气温度与大气压力修正系数,图2-37喷油量修正系数与蓄电池电压的关系,（3）空燃比反馈修正方法为净化排气，电控发动机一般均安装了氧传感器和三元催化转化器，通过氧传感器反馈空燃比信号，从而对喷油量进行反馈优化控制，将空燃比精确控制在理论空燃比（14.7）附近，并使三元催化转化器能够发挥最高的转化效率。但在下列情况下ECU不进行空燃比反馈控制：起动工况；起动后暖机工况；大负荷工况；加速工况；减速工况；氧传感器温度低于正常工作温度；氧传感器输入ECU的信号电压10s以上时间保持不变。4.喷油增量的确定（1）起动后的短暂时间内喷油增量的修正（修正系数KAS的确定）发动机冷起动后，由于低温混合气雾化不良，燃料会沉积在进气管上而导致混合气变稀，使得发动机运转不稳甚至熄火。为此，在起动后的短暂时间内，必须增加喷油量。其方法如图2-38所示。,图2-38起动后喷油增量的修正,（2）暖机过程中冷却液温度的修正（修正系数KCT的确定）暖机过程中冷却液温度的修正如图2-39所示。,图2-39冷却液温度不同时喷油增量的修正,（3）加速时喷油增量的修正（修正系数KAC的确定）加速时，为了保证发动机能够输出足够的转矩来改善加速性能，必须增大喷油量。加速喷油增量的修正如图2-40所示。,图2-40加速喷油增量的修正,六、喷油提前角和喷油持续时间的控制喷油提前角和喷油持续时间的控制需要综合运用发动机工作循环、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器等有关知识进行分析，下面以实例说明。【案例2-1】桑塔纳2000GSi、3000型轿车四缸发动机喷油提前角和喷油持续时间的控制过程1.已知条件设发动机1000r/min时的喷油持续时间为2ms，喷油提前角为6，其喷油时间控制过程如图2-39所示。,图2-41喷油提前角与持续时间控制过程,图2-41喷油提前角与持续时间控制过程,2.喷油提前角的控制过程喷油提前角是指从喷油开始到活塞运行到排气上止点的时间内，曲轴所转过的角度。由桑塔纳2000GSi、3000型轿车凸轮轴位置传感器CIS和曲轴位置传感器CPS工作情况可知：1）发动机每旋转两转（720），其霍尔式凸轮位置传感器产生一个判缸信号，且信号下降沿在第一缸压缩上止点前88时产生。2）发动机每旋转一转（360），曲轴位置传感器CPS产生58个脉冲信号，每个“凸齿”和“小齿缺”均占3曲轴转角，大齿缺占15曲轴转角。如果大齿缺信号后的第一个“凸齿”信号在“判缸”信号后产生，则该“凸齿”信号上升沿对应于“第1缸”压缩上止点前81，如果不是在判缸信号后产生，则该“凸齿”信号上升沿对应于第4缸压缩上止点前81（88-7=81）如图2-41所示。3.喷油持续时间的控制过程喷油器开始喷油后，ECU使喷油脉冲保持高电平不变，并根据内部“晶振”周期控制喷油时间。当喷油脉冲宽度达到2ms时，立即将喷油脉冲转变为低电平，,使三极管截止，切断喷油器线圈电流而停止喷油。由于当发动机1000r/min时，喷油持续2ms的时间相当于曲轴转角12，所以喷油结束时间应对应于第15个凸齿信号下降沿。4.喷油的控制流程微机控制发动机喷油的软件流程如图2-42所示它包括主程序、自检程序、故障报警子程序、起动子程序、和“怠速”子程序等组成。主程序的功能是监测判定发动机的工作状况，计算或从喷油“脉谱”图中查询确定空燃比A/F、喷油时间、喷油提前角，并发出喷油指令，控制喷油器线圈的接通与切断，控制喷油器开始喷油和停止喷油。微机控制的发动机喷油系统采取实时控制方式进行控制，其控制精度高、运算速度快，因此可以大大提高发动机的动力性、经济性和排放性。,图2-42喷油控制流程图,第四节发动机空燃比反馈控制系统（EGR）反馈控制系统是指凡是系统的输出端与输入端之间存在反馈回路系统，即输出量对控制作用有直接影响的系统，称为反馈控制系统，或称闭环控制系统。“闭环”的含义就是应用反馈调节作用来减小系统的误差。一、空燃比反馈控制的目的随着汽车油耗法规和排放法规要求的不断提高，装配空燃比反馈系统的汽车越来越多，如桑塔纳、捷达、夏利、威乐、威驰、锐志、皇冠、切诺基、北京吉普等国产车都已经装备空燃比反馈系统，其目的是节约燃油和降低有害物质的排放量。其排气净化的效率如图2-43所示。,图2-43排气净化率曲线,二、空燃比反馈控制系统的组成1.空燃比反馈控制系统组成空燃比反馈控制系统是在燃油喷射系统基础上增设氧传感器而组成，如图2-44所示。,图2-44空燃比反馈控制系统组成,2.三元催化转换器结构原理三元催化转换器由催化剂载体、催化剂和外壳组成，结构原理如图2-45所示：图2-45三元催化转换器结构原理,三、空燃比反馈控制的过程1）限制电平：即氧传感器输出电压的平均值。当高于限制电平0.5V时表明混合气偏浓；当低于限制电平0.5V时表明混合气偏稀。2）空燃比反馈控制过程：如图2-46所示。,图2-46空燃比反馈控制特性曲线a)实际空燃比；b)氧传感器信号电压；c)空燃比反馈修正系数KAF,3）判断氧传感器完好的标准：正常情况下，氧传感器输入到ECU的信号电压在低电平（0.10.3V）与高电平（0.70.9V）之间的变化率为10次/min以上。若电压变化过慢（低于10次/min）或电压保持不变（保持高电平不变或低电平不变）则表明氧传感器发生故障。4）开环控制的情况：当氧传感器发生故障而失效时，ECU将对空燃比实行开环控制。由于开环控制不能将空燃比控制在理论空燃比附近，因此，油耗和有害气体排放都将大大增加。四、空燃比反馈控制条件1.发动机ECU实施空燃比反馈控制条件发动机ECU实施空燃比反馈控制的“四个必备条件”是：1）发动机冷却液温度达到正常工作温度（80）以上；2）发动机运行在怠速工况或部分负荷工况；3）氧传感器温度达到正常工作温度(氧化锆式氧传感器温度达到300；氧化钛式氧传感器温度达到600时才能输出电压信号)；,4）氧传感器输入到ECU的信号电压变化频率不低于10次/min。2.发动机ECU对空燃比实行开环控制的情况在下述“七种情况”下，发动机ECU将对空燃比实行开环控制：1）发动机起动工况：此时需要浓混合气，以便能够顺利起动。2）发动机暖机工况：此时发动机温度低于正常工作温度（80），需迅速升温。3）发动机大负荷工况：此时需要加浓混合气，使其输出较大功率。4）加速工况：此时需要输出最大转矩，以便迅速提高汽车速度。5）减速工况：此时需要停止喷油，使发动机转速迅速降低。6）氧传感器温度低于正常温度：氧化锆式氧传感器温度达到300、氧化钛式氧传感器温度达到600时才能输出电压信号。温度低于正常温度不能输出电信号。7）当氧传感器输入到ECU的信号电压持续10s以上时间保持不变时：表明氧传感器已经失效，ECU将自动进入开环控制状态。,第五节发动机断油控制系统断油控制是指在某些特殊工况下，燃油喷射系统暂时中断喷油器喷油，以满足发动机运行的特殊要求。图2-47超速断油与减速断油控制过程,一、断油控制系统的组成发动机断油控制系统的组成如图2-47所示。根据断油的条件不同，断油控制分为超速断油控制、减速断油控制和清除溢流控制等。二、超速断油控制超速断油控制是指当发动机转速超过允许的极限转速时，ECU立即控制喷油器中断燃油喷射的过程。发动机转速越高，曲柄连杆机构的离心力就越大。当离心力过大时，发动机就有“飞车”而损坏的危险。因此，每台发动机都有一个极限转速值。一般为60007000r/min。超速断油控制的目的就是防止发动机超速运转而损坏机件。超速断油的过程如图2-48所示。,图2-48超速断油控制曲线,三、减速断油控制减速断油是指发动机在高速运转过程中突然减速时，ECU自动控制喷油器中断燃油喷射的过程。高速行驶的汽车当突然松开加速踏板减速时，发动机将在汽车惯性力作用下高速旋转，由于节气门已经关闭，进入汽缸的空气很少。因此，若不停止供油，则混合气将很浓而导致燃烧不完全和有害气体排放急剧增加。减速断油的目的就是节油和减少有害气体排放。减速断油的过程如图2-49所示,图2-49减速断油控制曲线,例如，威驰VIOS轿车的8A-FE发动机在2500r/min正常运转时，若突然松开节气门，喷油器就会自动停止供油；而当其转速降到“复供”转速1400r/min时，喷油器又会自动恢复供油。由图2-49还可以看出：当冷却液温度越低，和发动机负荷越大（如空调接通），则燃油停供转速和“复供”转速就越高。四、清除溢流控制1.清除溢流的概念当发动机起动时，燃油喷射系统会自动提供加浓的混合气。若因某种原因多次起动未能成功，则淤积于汽缸内的浓混合蒸汽就会对火花塞产生侵蚀，使其不能跳火。此种火花塞被混合气侵蚀的现象称为“溢流”（或“淹缸”）。清除溢流是指当将加速踏板踩到底，同时接通起动开关起动发动机时，ECU自动控制喷油器中断燃油喷射，以便排除事先淤积于汽缸内的浓混合蒸汽，而使得被侵蚀的火花塞迅速干燥能够跳火的过程。,2.清除溢流的控制条件ECU控制的自动清除溢流控制系统只有在以下三个条件同时满足时，才能进入清除溢流状态工作：1）节气门全开（即将加速踏板踩到底）；2）点火开关处于起动位置；3）发动机转数低于300500r/min。3.正确的起动操作方法1）由上述控制清除溢流的条件可知，在起动燃油喷射式发动机时，不必踩下加速踏板，而只要直接接通起动开关即可。否则，ECU控制的断油控制系统很可能自动进入清除溢流工作状态，而导致发动机无法起动。2）如果当接通起动开关起动机运转而发动机不能起动时，则可利用断油控制系统的清除溢流功能，先将溢流清除，然后再进行起动。,第六节发动机怠速控制系统（ISC)怠速控制就是怠速转速的控制。怠速控制系统能够在汽车有效使用期内，不会由于发动机老化、汽缸积碳、火花塞间隙变化以及温度变化等原因而改变怠速转速。如果需要调整怠速转速，则必须通过故障诊断仪来改变控制程序进行怠速设定。一、怠速控制系统的组成怠速控制系统主要由各种传感器、控制信号开关、怠速控制阀和ECU等组成。设有旁通空气道的怠速控制系统组成如图2-50所示。对于直供式供气系统则由ECU通过控制怠速控制阀直接改变节气门开度来控制怠速转速。在ROM中，存储有与温度对应的最佳怠速转速，如图2-51所示。,图2-50设有旁通空气道的怠速控制系统组成图2-51不同温度下的怠速转速,二、怠速转速控制过程怠速控制的内容主要包括怠速时发动机负荷变化的控制和汽车所配置电器负荷变化的控制。其实质是控制发动机怠速时的进气量。而怠速时的喷油量则由ECU根据预先经过试验设定的怠速空燃比和实际充其量计算确定。ECU控制怠速转速的方法如下：1）当怠速负荷变化时：当怠速”负荷增大时，ECU控制怠速控制阀，使进气量增大，从而使怠速转速提高，以防怠速运转不稳或熄火；而当怠速负荷减小时，ECU控制“怠速”控制阀，使进气量减少，以免怠速转速过高。2）当各类开关或电器工作状态变化时：当空调开关、动力转向开关等接通或空挡起动开关断开时，发动机负荷就会增大，转速就会降低。若转速下降过多，就可能熄火。因此，在接通空调开关或动力转向开关之前，ECU需要先将怠速转速提高，以防熄火。反之，当空调开关、动力转向开关断开时，发动机负荷又会减小，转速又会升高，结果不仅油耗增大，而且容易引起汽车追尾或起步前冲，给驾驶带来一定困难。故在断开空调开关和动力转向开关之后，ECU需要将怠速转速降低，以防怠速过高。另外，当电器负荷增大（如夜间行车接通前照灯、按喇叭等）时，电器系统的电压就会降低，若电源电压过低，就会影响电控系统正常工作和用电设备的正常用电。因此在电源电压降低时，ECU需要提高“怠速”转速，以便提高电源电压。“怠速”转速控制过程见图2-52。,图2-52“怠速”转速控制过程,国产汽车电控发动机的怠速转速如表2-3所示。表2-3各型汽车燃油喷射式发动机的怠速转速,三、怠速控制电路与控制方法1.怠速控制电路采用步进电机式怠速控制阀的控制电路如图2-53所示。,图2-53步进电机式“怠速”控制阀控制电路,2.怠速控制方法（1）初始位置确定为了改善发动机再次起动的性能，在点火开关断开时，ECU将控制怠速控制阀处于全开状态，从而为再次起动做好准备。其控制过程如下：当ECU内部主继电器控制电路接收到点火开关拨到断开（OFF）位置的信号时，ECU将利用备用电源输入端（“Batt”端子）提供的电压控制主继电器(即燃油喷射继电器)的线圈继续供电2s，使得步进电机的控制阀退回到初始位置，以便发动机再次起动时具有较大的进气量。（2）起动控制起动发动机时，由于“怠速”控制阀预先设定在全开位置，因此进气量较大，使得发动机容易起动。步进电机式“怠速”控制阀的起动与暖机控制过程如图2-54所示。,图2-54步进电机式“怠速”控制阀的起动与暖机控制过程,图2-54步进电机式“怠速”控制阀的起动与暖机控制过程,3）暖机控制暖机控制如图2-54b所示。第七节燃油蒸发回收控制系统一、燃油蒸发回收控制系统的功能燃油蒸发回收控制系统又称燃油蒸发排放控制系统。汽油是一种挥发性很强的物质，当燃油箱、曲轴箱、气门室以及燃油管路中的燃油受热后，其表面就会产生蒸汽，如不妥善处理，就将散发到大气中造成环境污染。燃油蒸发回收控制系统的功能就是预防燃油蒸汽排入大气而污染环境，同时通过蒸汽的回收利用达到节约能源。如国产汽车桑塔纳、捷达、夏利、切诺基、北京吉普等车型均已设置燃油蒸发回收控制系统，利用活性碳罐吸附燃油箱、曲轴箱、气门室以及燃油管路中的汽油蒸汽，待发动机起动后，再将活性碳罐吸附的燃油送入燃烧室燃烧，不仅可降低95%以上燃油蒸汽排放量，且还能节约能源。,二、燃油蒸发回收控制系统的结构原理桑塔纳2000GSi型轿车配置的燃油蒸发回收控制系统如图2-55所示。由活性碳罐、活性炭罐电磁阀N80、通风管以及ECU等组成。活性“炭罐”内部装活性炭，它是一种吸附能力极强的物质，用于吸附收集燃油供给系统中挥发的燃油蒸汽。,图2-55燃油蒸发回收控制系统的组成,活性炭罐电磁阀又称再生电磁阀或油箱通风阀，其外形如图2-56所示。图2-56活性碳罐电磁阀外形与基本参数活性炭罐电磁阀安装于活性炭罐与节气门之间，桑塔纳2000GSi型轿车的活性炭罐与活性炭罐电磁阀N80、通风管的连接情况如图2-57所示。,图2-57活性碳罐与电磁阀、通风管的连接燃油蒸发回收控制系统在发动机温度和转速达到