汽车电器与电子控制电子书

1、第九章 典型发动机集中控制系统第一节 丰田TCCS系统TCCS是丰田计算机控制系统的英文缩写。控制内容主要包括发动机控制、电子控制自动变速器（ECT）、制动防抱死系统（ABS）、电控悬架（TEMS）、牵引控制（TRC）、空调（AC）、巡航控制（CCS）和安全气囊（SRS）等方面内容。而发动机控制系统又包括电子控制汽油喷射（EFI）、电子控制点火提前（ESA）、怠速控制（ISC）、废气再循环控制（EGR）、蒸发污染控制（ECS）、谐波进气增压系统控制（ACIS）、故障诊断（DIAGN）、失效保护与后备功能和怠速混合气浓度调节（CO排放控制）等内容。不同的车型，其控制内容及方式略有差异。下面着重介

2、绍凌志LS400轿车1UZ-FE型发动机控制系统的组成及工作情况, 图9-1为控制系统电路。图9-1 1UZ-FE型发动机控制系统电路图一、汽油供给系统 1汽油供给系统的特点 目前生产的1UZ-FE发动机取消了冷起动喷油器和温度时间开关，而采用全电脑控制的冷起动。在冷态下起动时，ECU会发出增加喷油的指令，从而使冷起动的空燃比控制得更为精确，排气净化功能更好。 汽油泵实行ECU控制，分为高、低速的两级控制，转速可变，既减少了汽油泵的磨损和省电，又能满足发动机不同工况下所需的供油量。2系统描述：图9-2为1UZFE型发动机汽油供给系统的结构，它主要由汽油泵、汽油过滤器、汽油压力调节器、油压脉动减

3、振器、喷油器、冷起动喷油器和温度时间开关（1992年前车型）、供油总管和汽油箱等组成。汽油泵安装于汽油箱内，通电后将汽油加压到0.5Mpa左右，汽油压力调节器则将汽油压力调节到比进气歧管的压力高 284 kPa的恒定压力，再通过供油总管分配到各喷油器，喷油器的电磁阀根据ECU的指令打开，汽油持续地由喷油器喷出，在进气歧管内与空气混合后再进入气缸。多余的汽油通过回油管回流到汽油箱。油压脉动减振器的作用是消除喷油时产生的汽油压力波动，使空燃比控制得更精确。图9-2 1UZ-FE汽油供给系统1-汽油泵 2-油压脉动减振阀 3-冷起动喷油器 4-右总输油管5-汽油压力调节器 9-喷油器 7-左总输油管

4、 8-汽油供给过滤器二、进气系统1系统描述 1UZFE型发动机进气系统主要由空气过滤器、空气流量计、节气门体、进气室、各种连接管和真空软管等组成。此外还有计量节气门开度的节气门位置传感器和用于发动机怠速控制的怠速控制阀（ISC阀）。2进气系统的主要组件：（1）空气流量计（本书第二章）。（2）节气门体 节气门体内装有主节气门和副节气门，用于控制进气量（即发动机的负荷）的大小，外部装有主节气门位置传感器、副节气门位置传感器、节气门缓冲器和主节气门强制开启器。图9-3为节气门体的外部配置。图9-3 节气门体的外部配置1- 节气门缓冲器 2-主节气门强制开启器 3-主节气门位置传感器 4-副节气门位置

5、传感器 由于凌志LS400型轿车设有牵引控制系统（TRC），在TRC控制行驶状态下，发动机的主节气门由主节气门强制开启器强制打开（全开），进气量由副节气门控制，节气门开度信号也由副节气门位置传感器负责将信号传送给ECU。（3）进气室和进气歧管 进气室位于V形气缸体的中间，进气室有如一只大容量的空气室，其作用是减少进气脉动和各缸的相互干涉，有利于提高各缸的充气量。进气室的两侧各设有4个进气管，此8个进气歧管相互交叉布置，目的是增加进气歧管的长度，提高进气谐波压力，有利于进一步提高充气量。进气室的前端装有ISC阀，左侧装有EGR阀。（4）怠速控制阀（ISC阀） 怠速控制阀安装于进气室的前端，开度受

6、ECU控制，ECU则根据发动机的冷却液温度、是否已接入空调（A/C信号）和动力转向输出等工况来确定ISC阀的正常怠速或快怠速状态。1UZFE型发动机常态下的额定怠速为650±50rmin。ISC阀为步进电动机式，它主要由阀门、阀杆、转子、定子和壳体等组成。ECU对ISC阀的启闭位置控制共有125个步级，从而令怠速得到了非常精确的控制。 发动机每次停机时，一旦点火开关转至“0FF”位置，ISC阀会回复至全开位置，以利于下一次的起动。三、电子控制系统 1UZFE型发动机的电子控制系统主要包括电子控制单元、各类传感器和控制开关和各类执行器1电子控制单元（ECU）凌志LS400型轿车采用的是

7、发动机和变速器集中控制的ECU，安装在仪表板右端杂物箱的右侧。2传感器和控制开关等（1）空气流量计 1UZFE型发动机常用的是卡门旋涡式空气流量计。近期1UZFE型发动机也开始装用热线式空气流量计。（2）节气门位置传感器 1UZFE型发动机设有主、副两个节气门位置传感器。它安装于节气门体的外侧，传感器的转轴与节气门联动。主节气门位置传感器采用有两组滑道和主、副触点的线性节气门位置传感器，利用变化的电阻值，可知节气门开度，节气门开度输出信号VTA则使ECU对喷油量进行控制，以获得相应的功率。当节气门闭合时，怠速触点闭合，ECU便感知到发动机处于怠速状态。 副节气门位置传感器的结构与上述的节气门传

8、感器基本相同，当车辆行驶工况处于牵引控制（TRC）状态时（主要是在泥泞、湿滑的路面中行驶时，防止车轮打滑的控制），在主节气门强制开启器的作用下，主节气门处于全开位置，进气量由副节气门传感器控制。（3）进气温度传感器 进气温度传感器安装在空气流量计内，其感温元件为热敏电阻，它具有负的温度电阻系数，发生故障时，ECU会自动地将进气温度设定在20维持基本喷油量。（4）冷却液温度传感器 冷却液温度传感器安装在节温器的下方，其感温元件也为热敏电阻。当温度过高时（发动机过热），则会发出故障保护指令，将冷却液的温度信号设定于80，维持基本喷油量。 （5）曲轴转速和凸轮位置传感器 1UZFE发动机的曲轴转速和

9、凸轮轴位置传感器均为磁电式。1）曲轴转速传感器。曲轴转速传感器安装于曲轴正时齿轮的左下方，以曲轴正时齿轮后面的信号盘为触发元件。曲轴转速传感器包括一个12齿的信号盘和一个磁电式感应头，曲轴每转过30°便送出1个脉冲信号（Ne）给ECU，ECU再将每个脉冲信号细分成30份，便得到了精确度为1°的曲轴转速信号。2） 凸轮轴位置传感器。凸轮轴位置传感器用于识别一、六气缸活塞的上止点位置，以左、右侧凸轮轴皮带轮的凸缘为触发元件。其由一个单凸的信号盘和一个磁电式感应头组成，1UZFE型发动机有两个凸轮轴位置传感器G1和G2，用于分别代表左、右列气缸的基准曲轴位置。信号盘的凸缘固定于左

10、右两侧基准气缸（一缸、六缸）活塞上止点前10°的位置，曲轴每转2圈，凸轮轴才转l圈，信号盘的凸缘便切割磁力线1次，向 ECU送出一个 G1、G2信号，ECU便可以判别出六缸、一缸已处于上止点前（BTDC）10°的位置并将它作为点火的基准信号。（6）车速传感器 1UZFE发动机的车速传感器安装于变速器的输出端附近，通过软轴再与仪表板的车速表连接。传感器为舌簧开关式，它主要由转子、转轴、舌簧管和外壳等组成。（7）爆震传感器 1UZFE发动机采用的是共振型压电式爆震传感器，当发生爆震时，振动片处于共振状态，振幅最大，压电元件输出的压电信号也最大，ECU即判别发生了爆震，随即向点火

11、器发出推迟点火的指令，使爆震即时消失。（8）氧传感器 1UZFE发动机设有二个三元催化净化器，每一个TWC具有主、副两个氧传感器，因而整机便有4只氧传感器。 1UZFE发动机采用氧化锆型氧传感器，其电信号元件为具有固体电解质特性的氧化锆（ZrO2）。氧传感器安装于TWC前（或后）部的排气管中，外侧与废气接触，内部与大气相通，为了防止废气对铂膜的腐蚀，在铂膜上又覆盖了一层多孔性陶瓷层，并加装了防护套管。在传感器内设有电热丝，用于暖机或轻负荷工况下的内部加热，电热丝的加热工况由ECU控制。（9）可变电阻器 可变电阻器用于调整怠速时可燃混合气的空燃比，从而进一步控制怠速时的CO排放浓度。可变电阻器安

12、装于空气流量计后端的进气软管附近，其外形见图9-4，内部结构见图9-5。可变电阻器为一只可变电阻元件，VAF为活动触点，与怠速混合气调整螺钉联动，顺时针转动，VAF向VC端移动，输出高电压，ECU便稍为增加喷油量，混合气变浓，怠速较为稳定，但废气中的CO含量会有所提高。相反，如果逆时针转动时，喷油量则减少。混合气变稀，废气中的CO含量有所减少。可变电阻器的正反向调整范围仅限于260°。图9-4 可变电阻器外形 1-调整工具（SST） 2-可变电阻器图9-5 可变电阻器的内部结构1-连接器 2-怠速混合气调节螺钉 3-电阻器（10）海拔高度补偿器（HAC） 海拔高度补偿器（HAC）就是

13、用来检测大气压力的传感器，它由压电晶体制成，根据环境气压的变化而输出不同的电压信号，气压越大输出的电压越高，ECU依据HAC电压信号的高低转换成进气密度，再向喷油器发出修正喷油量的信号。 海拔高度补偿器安装在ECU内，如果HAC发生故障，ECU会执行故障保护功能，将进气压力定于105 kPa，维持行驶。3电控汽油系统工作过程起动时，ECU根据冷却液温度传感器的信号，由内存的冷却液温度喷油时间图找出相应的基本喷油时间，再进行进气温度修正和电瓶电压修正，得到起动时的喷油持续时间。当发动机的转速超过预定值时，ECU根据其的内存三元脉谱图，以空气流量计的信号和发动机转速确定基本喷油时间，再根据冷却液温

14、度、空气温度、节气门开度（VTA信号或IDL信号）、A/C信号、车速等因素，对喷油量进行修正。起动后喷油量的修正通常包括起动后加浓、暖机加浓、进气温度修正 、大负荷修正、过渡工况空燃比的修正和怠速的稳定性修正等。 ECU除了空气流量计和其他各种传感器的输入信号控制喷油量外，为了确保车辆行驶的安全、延长发动机的寿命、节省燃油和减少废气污染，ECU还具有以下的切断汽油喷射功能和汽油泵的控制功能：（1）高速燃油切断 当发动机的转速超过了额定转速（5400 rmin）时，为避免机件的损坏，ECU会立即发出停止汽油喷射的指令，转速下降到约5200 rmin时，ECU又会发出恢复汽油喷射的指令。（2）减速

15、燃油切断 当车速处于从高速工况减速行驶时，ECU通过节气门的关闭速率、车速和发动机转速以及冷却液温度等信号，会发出停止汽油喷射的指令，以节省燃油。（3）换挡燃油切断 换挡时如果继续喷射汽油，则容易造成齿轮的碰撞和换挡的困难，ECU便设置了换挡燃油切断功能。（4）汽油泵的控制 l992年以后，1UZFE型发动机改用专用的汽油泵，ECU对汽油泵进行高、低转速的二级控制。发动机起动时，ECU向汽油泵发出一个高电平信号，汽油泵便作高速运转，供油量提高；当发动机处于怠速或中小负荷工况时，ECU便向汽油泵输出一个低电平信号，汽油泵便低速运转，以减少高速磨损；当发动机以大负荷或高转速运转时，ECU便向汽油泵

16、ECU输出一个高电平信号，汽油泵便作高速运转，提高供油压力。第二节 福特EEC-IV系统目前福特轿车均采用了福特汽车公司1988年推出的第四代电子发动机控制组件，用质量流量型空气流量计取代了以往的进气歧管绝对压力传感器，并采用功能最强、最先进的微处理器，根据各传感器输入的信号优化发动机工作，使发动机控制能力进一步增强，改善了冷起动和可驾驶性，同时还具有很强的故障自检测性能。下面主要介绍X型和U型发动机控制系统的结构特点和工作原理一、电控汽油喷射系统 X型、U型发动机汽油喷射系统为电控、多点、进气门口、间歇、顺序喷射系统，它包括汽油供给装置、空气供给装置、电控单元、传感器和执行器几大部分。汽油由

17、安装在油箱内的电动汽油泵吸出，经汽油过滤器输送到汽油分配管，再经分配管处电磁式喷油器将汽油以雾状的形式喷射到每一缸进气门口处。每个喷油器的喷油时刻和喷油量由电控单元根据发动机工况和各传感器输入的信号、发动机点火顺序等因素确定。喷油量由电控单元通过控制施加到喷油器电磁线圈的电脉冲宽度来精确地控制。为了使喷油器喷油量唯一地决定于喷油器通电时间，在汽油分配管末端安装有一个膜片式压力调节器，通过真空管路将膜片室上方与进气歧管相通，使喷油压力与进气歧管压力差保持恒定。表9-1列出了福特92款轿车采用的传感器和执行器。表9-1福特轿车用传感器和执行器测量（控制）参数传感器/执行器曲轴位置及转速节气门位置发

18、动机冷却液温度发动机进气温度排气中氧浓度起动信号空调离合器位置变速器位置动力转向EGR系统排气压力发动机进气流量 空燃比控制点火正时控制怠速控制排气再循环量控制汽油蒸气排放控制空调及冷却风扇转速控制电动汽油泵控制分电器处霍尔效应式传感器线性式节气门位置传感器负电阻系数温度传感器负电阻系数温度传感器加热型氧化锆氧传感器点火起动开关空调压缩机离合器开关离合器接合开关变速器位置开关动力转向压力开关压力变送器热线式空气流量传感器喷油器TFIIV点火系统占空比型旁通空气阀EGR真空度调节器电磁式排气阀AC及风扇控制系统汽油泵继电器1空气流量计（MAF） 早期的福特公司生产的轿车采用进气歧管压力传感器测量

19、进气量，在92款轿车中，用在进气管旁通管路中安装的热线式质量空气流量传感器测量发动机进气量，以电压变化的形式输出给电控单元，来感知进气量的质量流量，其输出电压范围为0.5V5.0V。为了防止污物污染热线，在进气系统中空气过滤器后装有滤网。2进气温度和发动机冷却液温度传感器 当进气温度和发动机冷却液温度变化时，电控单元要相应地根据温度变化对喷油器喷油量及怠速空气量进行调整。发动机进气温度由热线式空气流量计内的冷线测量，冷却液温度由安装在缸体上的温度传感器测定，两种温度传感器均采用负系数电阻制成，随温度的升高，传感器电阻值相应减小，由此产生一相应的电压信号传送给电控单元，由电控单元控制执行器对进气

20、系统及供油系统进行校正。其输出电压范围为0.3V3.7V。3节气门位置传感器为了感知节气门开启的位置及开启的速率，以实现对在不同节气门开度及加、减速工况下调节混合气浓度，X型、U型发动机采用了安装在节气门轴上的线性旋转式电位计测量节气门的开启，输出电压范围05V，电控单元根据节气门位置信息控制空燃比，点火提前角以及废气再循环数量。4怠速控制系统 当使用空调、动力转向装置以及发动机暖车阶段要对怠速空气量进行调整，两种形式发动机采用如图9-6所示的直动式、占空比型的辅助空气阀，它是由电控单元根据传感器输入的信号控制的电磁旁通阀，通过控制电磁阀的开、闭，使部分空气绕过节气门而进入进气歧管。图9-6

21、直动式、占空比型的辅助空气阀结构图1-电磁线圈 2-阀体5排气氧传感器 采用了加热型氧化锆氧传感器。根据排气中氧气的含量引起氧化锆元件内、外表面两电极间电压的变化来感知混合气浓度，电控单元根据此信息以及其它传感器传入的信息，反复调节喷油器喷油量，使混合气空燃比稳定在14.7:l附近。在X型发动机中只在排气管中采用了一只氧传感器；而在U型发动机中由于结构为V型，所以在前、后两侧排气管中分别装了一只氧传感器。二、电子控制点火系统福特公司生产的轿车采用了TFIIV型电子分电器点火系统。分电器其内部安装有霍耳式叶轮开关机构（图9-7）。叶轮开关机构由一端的霍尔传感器和另一端的永久磁铁所组成，在两者的缝

22、隙中有一带窗口的杯形叶轮转动，当叶轮窗口处于霍耳开关与永久磁铁之间时，磁路接通，使通电的霍耳元件两侧产生电压；当窗口转过，磁路切断，电压信号变为0。电控单元根据该信号判断曲轴的位置和发动机转速，并根据已存入的发动机转速、负荷与点火提前角关系图和其它传感器输入的信号，确定最佳的点火提前角。电控单元通过点火模块控制点火线圈一次侧线圈接地断开，从而在二次侧线圈中感应出高压电，该高压电经分火头和分电器盖，传至每一缸的火花塞，实现点火的电子控制。图9-7 分电器内叶轮开关机构1-霍耳式点火系统 2-叶轮 3-窗口 4-永久磁铁三、电子控制系统目前福特公司生产的轿车电子控制系统为EECIV型，它是由输入信

23、号、电子控制组件（ECA）、输出信号所组成（图9-8）。该系统的基本功能就平格今动机最佳混合气浓度控制喷油量和点火提前，其它组件以及故障自诊断，并当出故障时控制故障运行状态。图9-8 电子控制系统组成示意图EECIV电子控制系统中电子控制组件与前述基本相似，所不同的是它增加了RAM存贮器，该存贮器实际是原RAM存贮器的扩展，在RAM中存有经闭环系统状态下修正的开环控制程序，即经过自学习修正后的新的开环控制程序。下面介绍一下其发动机电子控制系统的控制模式。1起动模式 为了使发动机迅速起动，起动时必须增加喷油器喷油量，并对最佳点火提前角进行相应的调整，因此轿车在起动时，点火开关接至起动位置，电子控

24、制组件ECA进入起动模式，此时系统处于开环控制状态。每个喷油器按发动机点火顺序，在每工作循环同时喷油两次，或者每个喷油器在曲轴每转喷油一次，从而增加起动喷油量。同时，ECA控制点火系统使点火提前角处在上止点前10°15°曲轴转角。当发动机起动后，ECA根据发动机冷却液温度的变化调整喷油器的喷油量，同时控制辅助空气阀电磁线圈通、断电的比例，使发动机进入快怠速暖机阶段。当发动机冷却液温度达到发动机规定的运行温度时，ECA控制系统进入正常运行模式。在发动机正常运行模式下，如果出现发动机运转不稳的现象，ECA控制系统进入低速模式，以防止发动机熄火。2低速模式在正常运行模式下，当发动

25、机转速低于 500rmin时，系统进入低速模式，由于此时发动机工作处于一种脉动状态，空气流量计测量结果波动较大而很难实施对喷油器最佳喷油量的控制，为了防止发动机熄火，ECA控制系统给喷油器一个固定的，预先设置的最佳的喷油的脉冲宽度，此脉宽不受空气流量计信号的影响。3气门全关模式（怠速和减速模式） 在发动机怠速工况，节气门处于全关位置时，ECA根据从发动机温度传感器、空气流量传感器、节气门位置传感器、排气氧传感器、曲轴位置及转速传感器以及空调离合器传入的信息，计算出喷油器喷油脉冲宽度并输出给喷油器。当氧传感器温度未达到正常运行温度时，怠速时喷油器喷油控制采取开环控制方式。只有当氧传感器温度达到正

26、常运行温度时，系统进入闭环控制，ECA根据氧传感器传入的信息，对喷油器的喷油量进行校正，一旦氧传感器发生故障无信号输出时，ECA即以为氧传感器处于冷态，控制系统进入开环控制状态。在汽车急减速，节气门迅速全关时，ECA根据节气门位置传感器传入的节气门关闭速率，在急减速状态下，迅速切断喷油器的喷油，同时控制辅助空气阀起到减速缓冲作用，确保发动机良好的燃油经济性和排放性。发动机点火时刻控制是根据各传感器传入的信息，根据ECA存贮器内存入的最佳点火提前角脉谱图而确定。节气门辅助空气阀旁通空气量多少，由ECA根据发动机转速、发动机冷却液温度（ECT）、空调（AC）开关、起动信号、节气门位置信号等，通过控

27、制辅助空气阀电磁线圈的通、断电占空比来控制，为了保证发动机怠速运转稳定，当由节气门位置传感器传入的信息表明节气门处于关闭状态时，ECA控制EGR阀关闭。4部分节气门模式发动机部分节气门开度下，要确保发动机良好的经济性和排放性，排气氧传感器正常运行温度下，喷油系统处于闭环控制状态，点火提前角控制类似于节气门全关模式。在部分节气门开度下，ECA根据节气门位置传感器传入的信息控制EGR阀的开通截面积，再由压力变送器根据排气压力变化进行反馈控制，从而正确地控制废气再循环气体的数量。5节气门全开模式（WOT） 当节气门处于全开位置时，节气门位置传感器将该信息输送到ECA，由ECA控制增加喷油器的喷油脉冲

28、的宽度，以增加喷油量。同时，对点火提前角进行相应的调整。若节气门处于全开位置时，ECA控制EGR闭处于关闭状态，从而保证发动机发出最大动力。6发动机低温与高温运行 当发动机温度处于比较低或比较高的状态，ECA根据发动机冷却液温度传感器、进气温度传感器传入的信息，对喷油量和点火提前角进行相应的校正，以使发动机运转稳定。7喷油闭环控制自学习功能 福特公司生产的轿车喷油闭环控制系统具有自学习功能，即当系统处于闭环状态下，由于部件的磨损等因素造成闭环控制参数与开环控制参数（即存入ECA中控制参数）相差比较大时，ECA控制对原开环控制程序进行修正，并将修正后程序存入RAM中，所以轿车在使用中应特别注意，

29、不能随意将蓄电池正、负极电缆拆掉，否则存入RAM中的学习程序等参数将被取消，这样会造成发动机短时间内出现运转不稳，怠速过高，经济性下降等问题，只有运行5km16km之后，新的学习程序才被重新存入RAM中，发动机控制进入正常状态。8故障运行模式 当ECA监视到某个传感器超出测量范围时，ECA用预先存在存贮器内的值来取代该传感器继续控制执行器工作，同时将该传感器故障以代码的形式存入存贮器，并通过发动机检查灯通知驾驶员，防止因信号异常使控制失常，车辆不能正常行驶。当ECA中的CPU发生故障不能实施控制时，ECA起用备用系统，此时，喷油脉冲、点火提前角均为一固定值，无废气再循环，确保发动机不熄火，以保

30、证运行到临近的维修厂。当备用系统未起动之前，发动机熄火，ECA使用故障模式有效管理系统（FMEM），使发动机仍能起动，并进入备用系统控制状态。第三节 上海通用GM BUICK轿车电控系统上海通用别克GL、GLX轿车所用的发动机是3.0L（L46）V型6缸汽油机，采用MFI电控多点汽油喷射系统。别克新世纪轿车发动机采用SFI顺序多点汽油喷射系统。一、发动机电控系统说明发动机控制的核心部件称为动力系统控制模块（PCM），PCM主要控制汽油喷射系统、点火正时、变速驱动桥、动力系统功能的车载系统。能够识别系统故障，并通过故障灯警示，存储故障码，区分故障部位。PCM向各类传感器或开关提供5V或12V电压

31、，利用晶体管或驱动装置来控制搭铁或控制供电电路，从而控制输出电路元件，如喷油器、A/C、怠速控制阀、冷却风扇继电器等。PCM安装在空气过滤器的上方，图9-9为PCM的外形及安装位置。PCM与输入、输出信号的关系如表9-2所示。图9-9 PCM的外形与安装表9-2 PCM与输入、输出信号的关系PCM利用第二代串行数据通信电路连接，使PCM与其它电子控制模块共享数据信息。故障自诊断时，可以使用Tech2及数据连接插头（DLC）通过串行数据线路与PCM进行通讯。当PCM检测到需要进行诊断和修理的故障后，PCM通过故障指示灯向驾驶员发出警报。故障指示灯接收到点火开关供电信号的同时，PCM通过接地将指示

32、灯接通，以对指示灯进行监测。正常时，PCM在每个点火周期的开始的瞬间将指示灯接通。PCM可以监测自身电压、自身故障、串行数据线路及故障指示灯电路。当检测到故障时，PCM产生相应的故障码（DTC）。所有传感器和输入开关均可使用扫描工具Tech2进行诊断，扫描工具还可用于将发动机正常运行值与正在诊断的发动机运行参数进行比较。PCM更换后，需要使用扫描工具Tech2及Techline系统设备对PCM进行编程。二、传感器与控制电路1传感器控制电路该车发动机电子控制系统中常见的传感器控制电路如图9-10所示。图9-10 常见传感器控制电路2传感器（1）空气流量传感器（MAP） 采用热线式空气流量计，安装

33、在节气门体上，将空气流量的信号转变为电信号传递给动力控制模块。空气流量大，表明发动机在加速运转，空气流量小，表明发动机在减速或怠速运转。空气流量信号在汽车处于巡航状态时应保持相对稳定，并随着节气门开度逐渐变化，能在突然加速时剧烈变化。（2）节气门位置传感器（TPS） 节气门位置传感器为三导线型可变电阻式传感器，安装在节气门体上，由节气门轴操纵。其作用是探测节气门的开度，并向动力控制模块发送相应的电压信号。当节气门开度改变时，节气门位置传感器输出电压也随之变化。输出电压的范围大约从1.0V（节气门全关）变化到4.0V以上（节气门全开）。 （3） 凸轮轴位置传感器 采用霍尔式，位于发动机前部的气缸

34、侧，动力转向泵之后。曲轴转动期间，动力控制模块监测凸轮轴位置传感器的同步信号，并将信号传给点火控制模块，以确定哪个气缸应首先点火。（4）曲轴位置传感器 曲轴位置传感器包括7X和24X曲轴位置传感器。7X曲轴位置传感器安装在发动机机体右下部，为点火控制模块提供参考信号；24X曲轴位置传感器安装在发动机正时端盖的前部，谐振平衡器后部，用来拾取曲轴转子的脉冲信号，并传递到动力控制模块，使发动机低速运转（小于1200rmin）时，精确控制发动机点火正时，改进怠速质量。7X曲轴位置传感器（图9-11）靠近曲轴，曲轴平衡轴后面装有个同心环（环上有个开口），环上有7个槽孔，其中6个槽孔每个相隔60°

35、;，第7个槽孔与第6个槽孔相隔10°。点火控制模块通过7X的通、断脉冲信号来判断曲轴位置，为动力控制模块计算点火正时提供依据。图9-11 7X曲轴位置传感器24X曲轴位置传感器（图9-12）信号用来精确测定发动机转速。24X曲轴位置传感器与7X曲轴位置传感器的工作原理相同，不同的是环上有24个均匀分布的槽孔。曲轴每转1周，24X曲轴位置传感器产生24个通、断脉冲信号。图9-12 24X曲轴位置传感（5）爆震传感器 爆震传感器安装在发动机机体上，靠近起动机和发动机机油过滤器，用以监测气缸内的爆震情况，使动力控制模块在爆震期间发出指令，延迟点火正时。（6）进气温度传感器（IAT） 进气温

36、度传感器是一种负温度系数型传感器，安装在进气导管内，用于测量进入发动机气缸中的空气温度。传感器的电阻值随进气温度的升高而减小。（7）冷却液温度传感器（ECT） 冷却液温度传感器安装在发动机的右后部，深入发动机水套中，与冷却液直接接触。它也是一种负温度系数型传感器。（8）氧传感器 氧传感器由锆铂材料构成，安装在排气歧管内，电压信号的变化范围约为0.1V（稀混合气）0.9V（浓混合气）。动力控制模块根据接收到的氧传感器信号来判断废气中的氧含量，以对混合气的浓度作出相应的调节。（9）车速传感器 其实质上相当于永磁发电动机，安装在变速器内，监测并向动力控制模块提供车速信号。当车速超过 5kmh时，其产

37、生一个脉冲交流电压（电压的幅值和频率随车速的增加而增加），并传给动力控制模块，再将交流电压换算成车速，通过车速表指示出来。三、汽油系统和进气系统汽油供给和进气系统的作用是根据发动机工况的不断变化，向发动机提供一定量的汽油和干净空气的可燃混合气，汽油供给系统由汽油过滤器、喷油器、汽油管路、油箱、汽油压力调节器、汽油泵、汽油泵继电器等组成。进气系统则由怠速控制阀、节气门体、节气门位置传感器和上下歧管总成组成。如图9-13所示，油箱中的汽油经汽油泵加压，通过汽油过滤器过滤后，被输送到分配管。安装在分配管上的喷油器接到PCM的喷射指令后，向相应气缸的进气歧管喷射一定量的汽油，喷出的汽油在进气歧管内与新

38、鲜空气混合后，进入发动机燃烧室燃烧。安装在分油管上的燃油压力调节器使供给喷油器的汽油压力保持稳定。多余的汽油经回油管流回油箱。经过空气过滤器过滤后的空气被空气流量计测量其流量后，由节气门流入进气管内。怠速时，为维持发动机的稳定运转，PCM控制怠速控制阀打开，让一部分的空气流到节气门的后面。图9-13 汽油供给系统1-汽油压力表 2-放气软管 3-汽油压力接头 4-歧管真空软管接头 5-快速连接接头 6-尼龙管 7-汽油过滤器 8-压力管9-回油管 10-油泵出油口密封件11-滤网 12-汽油泵 13-汽油管断流适配器 14-汽油管15-汽油压力调节器四、电控汽油喷射系统工作模式动力控制模块根据

39、相关传感器的输入信号来确定需要供给发动机的汽油数量，进行喷油器的控制和喷油定时控制，形成具有良好燃烧性能的可燃混合气。1起动模式 当点火开关第一次转到ON位置时，动力控制模块使汽油泵继电器接通2秒，汽油泵开始向汽油加压，动力控制模块根据冷却液温度传感器和节气门位置传感器的信号，确定空燃比是否适合于发动机起动。空燃比的变化范围为1.5：1（冷却液温度为-36时）到14.7：1（冷却液温度为94时）。动力控制模块通过改变喷油器的通电时间来控制起动模式时的供油量。2清除溢油模式 如果发动机出现溢油现象（汽油过量），将油门路板踩到底，便可清除溢油。此时，动力控制模块将使发动机完全断油，并且只要节气门在

40、全开位置，发动机转速在600rmin以下，动力控制模块便使喷油器保持该喷油速度。如果节气门的开度降到80以下，动力控制模块将回到起动模式。3运行模式该模式分为开环运行模式和闭环运行模式两种。 当发动机第一次起动，且转速高于 400rmin时，系统进入开环运行模式。这时发动机忽略氧传感器的信号，根据来自节气门位置传感器、冷却液温度传感器和空气流量传感器的输入信号来计算空燃比。在满足氧传感器已加热到正常工作温度、发动机冷却液温度高于规定值和发动机转速大于800rmin前，系统将保持开环运行模式。闭环运行的工作条件随发动机型号的不同而不同，这些条件被储存在动力控制模块内。一旦满足这些条件，系统便进入

41、闭环运行模式，否则进入开环运行模式。在闭环模式下，动力控制模块根据氧传感器信号来计算空燃比，使空燃比接近14.7：1。4加速模式 动力控制模块在检测到节气门开度和空气流量迅速增大时，立即作出响应，以增加汽油供给量。5减速模式动力控制模块在检测到节气门位置和空气流量减少时作出响应，减少汽油供给量。当发动机突然减速时，动力控制模块可在短期内完全切断汽油的供给。6蓄电池补偿模式当蓄电池电压较低时，动力控制模块可通过增加喷油器脉冲宽度、怠速转速和延长点火时间来避免因点火火花微弱而引起点火不良的现象。7断油模式 当点火开关断开时，喷油器将停止喷油，以防止发生自燃现象。如果未接收到点火控制模块的脉冲参考信

42、号，喷油器也不会喷油，这样发动机便不能运转，从而防止了溢油的发生。8发动机转速车速断油模式 动力控制模块监测发动机转速，当发动机转速增加到5600rmin以上时，动力控制模块使喷油器停止喷油。当转速降到5100rmin以下时，喷油器又恢复喷油。第四节 捷达轿车Motronic M电控汽油喷射系统捷达轿车采用德国Bosch公司Motronic电控多点汽油喷射系统。通过ECU接受发动机不同部位上的各种传感器的信号，测得发动机的各种工作参数，按照在电脑中设置的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工作情况下都能获得最佳浓度的混合气。如图9-14所示，捷达轿车Motronic M电

43、控汽油喷射系统按功能可分为供油系统、进气系统、点火系统和中央控制器（包括相关的传感器、执行器）。图9-14 汽油喷射系统的组成1-空气流量计 2-转速传感器 3-霍尔传感器 4-节气门电位计G69、怠速节气门电位计G88和怠速开关F60 5-进气温度传感器 9-冷却液温度传感器 7 -氧传感器 8 -爆震传感器 9-怠速电动机V60和节流阀体J388 10-氧传感器加热器 11-活性碳罐电磁阀 12-点火线圈N128和电子点火器N122 13-喷油器14 -汽油泵 15-ECU一、进气系统一般工况下，空气的流量通过驾驶人员操纵油门踏板等来控制。在怠速工况下，由ECU控制怠速电动机（怠速控制阀）

44、来调节空气流量，从而调节发动机怠速转速，怠速电动机采用一直流电动机，安装在节气门体内，通过齿轮机构调节节气门开度，正转或反转，并在其控制范围内加大或减小节气门开度，从而实现对发动机怠速控制。二、电子控制系统发动机电子控制系统必须具备正确反映发动机状况的传感器，根据传感器输入的信号计算发动机最佳控制结果的微机控制装置，以及直接操纵发动机的执行机构（表9-3）。 表9-3 Motronic M3.8.2系统传感器和控制功能传感器功能节气门位置传感器用来检测节气门开度怠速节气门电位计检测怠速时节气门的开度。怠速开关发动机处于怠速工作时，触点才闭合，识别出怠速工况空气质量流量传感器根据其输出电压测出空

45、气的质量流量发动机转速传感器输出发动机转速信号霍耳传感器凸轮轴每转一周产生一个信号，以确定上止点进气温度传感器将进入气缸的空气温度换成电信号送给ECU冷却液温度传感器将进入冷却液温度换成电信号送给ECU氧传感器测量废气中剩余氧的含量，以此确定混合气空燃比爆震传感器检测发动机爆震状况 三、汽油供给系统 1汽油系统的组成如图9-15所示，汽油油供给系统由汽油过滤器、压力调节器、汽油泵、喷油器等组成。Motronic M3.8.2发动机电子控制系统是多点喷射系统。系统在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器，汽油喷在每一缸的进气门附近。这种系统能较好地保证各缸混合气均匀。喷油器喷油量的大小取决于喷油器

46、的喷油阀开启时间，即ECU所指令的喷油脉宽。 图9-15 Motronic M3.8.2汽油供给系统2电控汽油喷射系统ECU根据有关传感器测得的运转工况按不同的方式控制喷油量。喷油量的控制方式可分为起动控制、运转控制、断油控制和反馈控制。（1）起动喷油控制 起动时，ECU不以空气流量计的信号作为喷油量的计算依据，而是按预先给定的起动程序来进行喷油控制。ECU根据起动开关及转速传感器的信号判定发动机是否处于起动状态，以决定是否按起动程序控制喷油。当起动开关接通且发动机转速低于300rmin时，ECU判定发动机处于起动状态从而按起动程序控制喷油。 此时，ECU按发动机冷却液温度、进气温度、起动转速

47、计算出一个固定的喷油量。冷车起动时，发动机温度很低，喷入进气道的汽油不易蒸发，为保证发动机在低温下也能正常起动必须进一步增大喷油量。由ECU控制，通过增加各缸喷油器的喷油持续时间或喷油次数来增加喷油量，所增加的喷油量及加浓持续时间完全由ECU机根据进气温度传感器和发动机冷却液温度传感器测得的温度高低来决定。这种冷起动控制方式不设冷起动喷油器和冷起动温度开关。（2）运转喷油控制 在发动机运转中，ECU主要根据进气量和发动机转速来计算喷油量。此外，ECU还要参考节气门开度、冷却液温度、进气温度、海拔高度及怠速工况、加速工况、全负荷工况等运转参数来修整喷油量，以提高控制精度。 由于ECU要考虑的参数

48、很多，通常将喷油量分成基本喷油量、修正量、增量三个部分并分别计算出结果。然后再将三个部分叠加在一起，作为总喷射量来控制喷油器喷油。 基本喷油量是根据发动机每个工作循环的进气量，按理论混合比（空燃比14.7：1）计算出的喷油量。修正量是根据进气温度、大气压力等实际运转情况对基本喷油量进行适当修正，以使发动机在不同运转条件下都能获得最佳浓度的混合气。修正量的内容包括进气温度修正、大气压力修正和蓄电池电压修正（电压变化时，自动对喷油脉宽加以修正）。 增量是在一些特殊工况下（如暖机、加速等），为加浓混合气而增加的喷油量。加浓的目的是为了使发动机获得良好的使用性能（如动力性、加速性、平顺性等）。 1）起

49、动后增量。在起动后一段短时间内必须增加喷油量，以加浓混合气，保证发动机稳定运转而不熄火。起动后增量比的大小取决于起动时发动机的温度并随发动机的运转时间增长而逐渐减小为零。 2）暖机增量。在冷车结束后的暖机运转过程中，发动机的温度一般不高。因此在暖机过程中必须增加喷油量。暖机增量比的大小取决于冷却液温度传感器所测得的发动机温度并随着发动机温度的升高而逐渐减小，直至温度升高至80时暖机加浓结束。 3）加速增量。在加速工况时，ECU是根据节气门位置传感器测得的节气门开启的速率鉴别出发动机是否处于加速工况的。 4）大负荷增量。大负荷及满负荷工况下要求发动机能发出最大功率因而喷油量应比部分负荷工况大，以

50、提供稍浓于理论混合比的功率混合气。大负荷信号由节气门开关内的全负荷开关提供或由ECU根据节气门位置传感器测得的节气门开度来决定。当节气门开度大于70°时，ECU按功率混合比计算喷油量并增加喷油量。（3）断油控制 为以满足发动机运转的特殊要求，暂时中断油喷射。它包括以下几种断油控制方式： 1）超速断油控制。超速断油控制过程是ECU将转速传感器测得的发动机实际转速与控制程序中设定的发动机最高极限转速（一般为60007000rmin）相比较。当实际转速超过此极限转速时，ECU就切断送给喷油器的喷油脉冲，使喷油器停止喷油，从而限制发动机转速进一步升高。2）减速断油控制。减速断油控制过程是EC

51、U根据节气门位置、发动机转速、冷却液温度等运转参数，作出综合判定，在节气门位置传感器中的怠速开关接通、发动机冷却液温度已达正常温度并且发动机转速减速断油转速时，执行减速断油控制。3）溢油消除。起动时汽油喷射系统向发动机提供很浓的混合气。若多次转动起动机后发动机仍未起动，淤积在气缸内的浓混合气可能会浸湿火花塞，使之不能跳火。这种情况称为溢油或淹缸。此时驾驶员可将油门踏板踩到底并转动点火开关起动发动机。ECU在点火开关处于起动位置；发动机转速低于500rmin且节气门全开条件下时才能进入溢油消除状态，自动中断汽油喷射以排除气缸中多余的汽油，使火花塞干燥。4）减扭矩断油控制。装有电子控制自动变速器的

52、汽车在行使中自动升挡时，控制变速器的电子控制模块（ECU中的TCM）会向汽油喷射系统的电子控制模块（ECU中的ECM）发出减扭矩信号。汽油喷射系统的ECM在收到这一减扭矩信号时会中断个别气缸（如二、三缸）的喷油以降低发动机转速，从而减轻换挡冲击。（4）反馈控制 汽油喷射系统进行反馈控制的传感器是氧传感器。使用氧传感器的发动机必须使用无铅汽油。反馈控制（闭环控制）是在排气管上加装氧传感器根据排气中氧含量的变化测定出进入发动机燃烧室混合气的空燃比值，把它输入ECU与设定的目标空燃比值进行比较，将误差信号经放大器控制电磁喷油器喷油量，使空燃比保持在设定目标值附近。第五节 柴油机电控喷射系统简介随着世

53、界范围内的能源危机及环境污染的日益严重，人们对汽车发动机在节能和排放方面的要求日趋严格。由于柴油机在转矩和油耗方面比汽油机具有明显的优势，所以越来越多的汽车采用了柴油机。作为满足柴油机排放、节能和提高性能的重要途径，柴油机电子控制技术已成为当前柴油机技术的重要发展方向。汽车柴油机电子控制的内容主要有最佳喷油量控制、最佳喷油正时控制、喷油压力控制、喷油率曲线类型控制、调速系统控制、进气涡流控制、废气再循环率、增压压力控制、电控可变进气系统（可变配气正时、可变进气管长度、可变涡流比等）、断缸控制、电热塞通电时间控制和自诊断等，其中最重要的是柴油喷射系统的控制。柴油机的电控喷射，不仅可以降低HC和排

54、放与排气烟度，还可降低噪声，改善起动性能，提高柴油机多方面的性能。柴油机电控喷射系统可分为拉移控制和时间控制两大类。位移控制是在机械控制喷油正时与喷油量的基础上，用执行机构（电磁液压或电磁式）控制油量调节和喷油提前器，实现喷油正时和喷油量的电控。也可用改变柱塞预行程的方法，实现可变供油速率的电控，以满足高压喷射中高速、大负荷和低怠速喷油过程的综合优化控制。如：直列柱塞泵电控系统或转子分配泵电控系统、电控调速器、单体泵或泵喷嘴的电控系统等。此种控制方式的系统响应慢，控制频率较低，精度不稳定。时间控制是在高压油路中利用一个或两个高速电磁阀的启闭，控制喷油泵和喷油器的喷油过程。喷油量由喷油器开启时间

55、的长短和喷油压力的大小来决定，喷油正时则由控制电磁阀的开启时刻所确定，从而实现喷油正时、喷油量和喷油速率的柔性一体控制。时间控制喷油系统的高压喷射可使柴油雾化得很细，发动机的燃烧过程进行得相当完善，且速度快，燃烧温度也不明显提高。喷油压力的提高，可降低HC、CO、微粒和碳烟的排放，也可使油耗降低。一、博世式喷油泵电子控制系统此系统保留了博世式喷油泵的柴油压送机构部分，而将传统的机械式调速器和喷油提前正时器分别由相应的电控装置所取代。日本五十铃汽车公司采用的IE系统就是一个典型实例，图9-16所示为该系统的框图。图9-16 日本五十铃汽车公司的IE系统框图1喷油量控制柴油机在运行时的喷油量是根据

56、由加速踏板位置和柴油机转速所确定的喷油量整定值来选定的。喷油泵调节齿杆位置则是由喷油量整定值、柴油机转速和具有三维坐标模型的预先存储在控制器内的喷油泵速度特性所确定。在运行中，系统一直校验和校正调节齿杆的实际位置和设定值之间的差异，以获得正确的喷油量。2喷油定时控制喷油定时是根据柴油机的负荷和转速确定，并根据冷却水的温度进行校正。控制器把喷油定时的整定值与实际值加以比较，然后输出控制信号使定时控制阀动作，以确定通至定时器的油量；油压的变化又使定时器的活塞移动，喷油定时就被调整到整定值。当发生故障时，定时器使喷油定时处在最滞后的位置。3怠速和暖车控制怠速有两种控制方式：其一为手动控制，另一种为自动控制。借助于选择开关可选定怠速控制方式。当选定手动控制时，转速由怠速控制旋钮来调整。选择自动控制时，随着冷却液温度逐渐升高，转速从暖车前的800r/min降至暖车后的400r/min。用这种方法可缩短冬季暖车时间。4巡航控制该系统的巡航控制是由车速、柴油机转速、加速踏板位置、巡航开关传感器和电子调速器控制器来实现。一个快速、精密的电子调速器执行器，根据控制器的指令自动进行巡航控制，使发动机始终处于最佳运动状态。在原有的电子调速器基础上，只需增加几个开关和软件就可实现这项功能。5柴油消耗量指示器这种指示器接收柴油机转速