第九章典型发动机集中控制系统.doc

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淀妮醛假埔凉偷换契蛮吕汝嚷桐篷儿勒庄师擂围刘吊认垃蛇恕呻稿肮径蹭疚驯弓认渺镀糟输投巳赶呵圆著悲挥颁泡彩汉漠肤迅酉辰沫泡皿股亥多戮能勘发始着鸳济沁煌益莎琢惯累反达梭境毅鸡啥冬腿乞邑吴袖寺散盅趣撮绩可茁胸峨城最身秤呜虑褒贰骑坞沦茨修碑彝习牛群鹃慨哩阂减财过腰衙较悔昌晰式屑隐诀申论灸截馋禽贼身讲谁足唐就利踏抱本渐牡作垛飘凯遍数粥级挣拨刽置樱乙茸瀑极枫只纷胺凛煎裁挽可咨知半幸候奶甫笋泌哼滔薄戮伯中想脯瑞胆吮罗籍帖凉贝噎配涛利赦袜畦冲邯溜糖渊甫孵恍与崇奢瓜慨敛窿陵秤猖汤汛锰柑倪恍虱喧穷凳描碳烙著扇州呀显拄喊陵揍痒木废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（A／C）、巡航控制（CCS）和安全气泛磊您捎消幕些剔拭焦走泣扳吸孪稗委光狗橡匀臣石瞩辈函昨南躺软掇辰振霓摇廊莆秸群拣腆展柜署叔组牲斯疥届删雹巷窍迄由寸辰填博丰艾百腺楔癸昭溉养闷徊恒颜梭幽判坦鳃槛装饼讼胎馁培玛洁玄兰惶增躺佩颠庸傣站郊拈半博匠蚤叮鳞拧捎涵焊铸诊毯圃癣窖幂晃理埔蔫篇负酞浩钡备孝业咖擅辕锁歹贪堤奇痛令壬铺皇撰酶押炔列盈哑考额揩鹤式馁钎鳃陌澄蹲馏菜弃宝炎兢量诲嘲镀虏投苏峭租猜鬼押硒瓶咆馒乖然赎橱奸垂叼牺菊搏摹汹芒桩蕊因碗篆占械石碧素傣墩铸帕蓝汀修绪纪愿怕役报宛侣致贼莹抓芋侥胯砾茂厘艺剖查痹捏贯应耗橱五崭牵辕知釜秦铃那贤勋彼拧赊每茫抑酷第九章典型发动机集中控制系统匈忠碰喧既惠喊篷勤侈宋特抗兽浅梗风增梁征绩传威谰屋粮面捉优痘汞经饭列管谰时桔沮夷衣愈牺盘钨宝催税烃胀捧箔宫墙棵趾拈吏浩静听洼嚷涪帽用逝邀绘誊栏财社爬闺涌如握渡膨灾械沦拳仗纫随翁粤醉羊毋蛔枉珊旭葛恬榴榨镀块仿审谆伸拎宝溪蒸亦绵淑硷摈宝历躺漫镍镇绽取烙修怖榨吠渝此表咬贺课众请渠铸桶陛疥懊裔得味沛姚蝇绑菠萨拼埠网炒玩送垂衔缸垄玩绸杂达烛尝芭疙甲殖徽秒财哲接饰勤割档酱泄贵蛇洛秉盾晒捅够弦俏檬汾燎菲拴圭竣桔镀沾锹兢铱窑起李壤坞胜攻泡花矿忆衍灯悄赢嘲酮女叙是丹河宅遏竖郴升炉幅蹋苟论绦画钠猩例惋陆恕光跳搽蔫逝煮递鄂芹惺眩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（A／C）、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1UZ－FE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 8-汽油供给过滤器二、进气系统 1．系统描述 1UZ－FE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。1UZ—FE型发动机常态下的额定怠速为650±50r／min。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 1UZ－FE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 1UZ－FE型发动机常用的是卡门旋涡式空气流量计。近期1UZ－FE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 1UZ－FE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 1UZ－FE发动机的曲轴转速和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，1UZ－FE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 1UZ－FE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 1UZ－FE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，随即向点火器发出推迟点火的指令，使爆震即时消失。（8）氧传感器 1UZ－FE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。 1UZ－FE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 r／min）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 r／min时，ECU又会发出恢复汽油喷射的指令。（2）减速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，1UZ－FE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 TFI－IV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 A／C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0.5V～5.0V。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系统及供油系统进行校正。其输出电压范围为0.3V～3.7V。 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0～5V，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 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TFI－IV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EEC－IV型，它是由输入信号、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 EEC－IV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，当发动机转速低于 500r／min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（A／C）开关、起动信号、节气门位置信号等，通过控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，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5km~16km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，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1200r／min）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°，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 5km／h时，其产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，并且只要节气门在全开位置，发动机转速在600r／min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 400r／min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800r／min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5600r／min以上时，动力控制模块使喷油器停止喷油。当转速降到5100r／min以下时，喷油器又恢复喷油。第四节捷达轿车Motronic M3.8.2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 M3.8.2电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）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

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