1、汽油發(fā)動機電子控制系統(tǒng) 第一節(jié)、電控燃油噴射系統(tǒng) 一、電控燃油噴射系概述 (一)電控汽油噴射系統(tǒng)的供油特性 對燃油噴射進行精確控制，可使發(fā)動機在各種工況下獲得合適濃度的混合氣?；旌蠚鉂舛鹊目刂瓶刹捎醚鮽鞲衅鬟M行閉環(huán)控制，但對特殊的運行工況，如需加濃混合氣時，采用開環(huán)控制。 (二)電控燃油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點 1提高發(fā)動機輸出功率和轉(zhuǎn)矩2降低燃油消耗 3.減少排放污染 4改善使用性能 二、電控汽油噴射系統(tǒng)分類汽油噴射系統(tǒng)的分類方法有多種，下面介紹幾種常用的方法。 1按噴油器安裝部位分類 有缸內(nèi)噴射（GDI）和缸外噴射 ，缸外噴射方式是目前昔遍采用的噴射方式，根據(jù)噴油器和安裝位置的不同可分為單點噴射方式

2、和多點噴射方式。(1)多點噴射(MPI)。 (2)單點噴射(SPI) 2按進氣量的檢測方式分類(1)流量型：流量型中又有L(體積型)型和LH(質(zhì)量型)型兩種。 (2)壓力型(D型)：D型系統(tǒng)根據(jù)進氣管內(nèi)絕對壓力間接計量發(fā)動機進氣量。ECU根據(jù)壓力信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號計算出進氣量，然后發(fā)出與之相對應的噴油脈沖信號，控制噴油器噴射適量的燃油。壓力型(D型)控制方式如圖3-3所示。3按噴射油壓分類有高壓噴射(高于進氣管壓力200kPa以上)和低壓噴射(低于進氣管壓力200kPa以下)。高壓噴射多用于MPI系統(tǒng)中，低壓噴射廣泛用于SPI系統(tǒng)中。 4.按噴射定時分類(1) 連續(xù)噴射：燃油噴射的時間占有全

3、循環(huán)的時間。連續(xù)噴射僅限于進氣管噴射（SPI）的情況。 (2)間歇噴射：可分為與發(fā)動機轉(zhuǎn)動同步和異步兩種噴射方式。與發(fā)動機轉(zhuǎn)動同步的間歇噴射方式又可分為：同時噴射（見圖3-4）、分組噴射（見圖3-5）和順序噴射（見圖3-6）三種。 二、電控汽油噴射系統(tǒng)的組成及工作原理 電控汽油噴射系統(tǒng)，按其功用來看，主要由進氣系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)三部分組成。1進氣系統(tǒng) 工作流程簡圖，如圖3-9所示，其功用是為發(fā)動機提供必需的空氣。2燃油供給系統(tǒng) 工作流程簡圖，如圖3-25所示。噴油器按發(fā)動機控制的噴油脈沖信號把汽油噴人進氣道。當冷卻水溫度低時，冷起動噴油器將汽油噴人進氣總管，以改善發(fā)動機低溫時的起

4、動性能。3電子控制系統(tǒng)如圖3-31所示。功用是根據(jù)各種傳感器的信號，由計算機進行綜合分析和處理，通過執(zhí)行裝置控制油量等，使發(fā)動機具有最佳性能ECU根據(jù)空氣流量計(L型)或進氣歧管壓力傳感器(D型)和轉(zhuǎn)速傳感器等的信號確定空氣流量，再根據(jù)空燃比要求及進氣量信號就可以確定每一個循環(huán)的基本供油量。然后根據(jù)各種傳感器的信號進行點火提前角、溫度、節(jié)氣門開度、空燃比等各種工作參數(shù)的修正，最后確定某一工況下的最佳噴油量。三、D型系統(tǒng) 1D型系統(tǒng)組成 通過檢測進氣歧管的真空度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來確定發(fā)動機進氣量，由ECU根據(jù)進氣管確定噴油量，該系統(tǒng)的組成如圖6-6所示。 2燃油系統(tǒng) 主要由油箱、電動汽油泵、汽油濾清

5、器、壓力調(diào)節(jié)器、冷起動噴油器和噴油器組成。噴油器噴油時，油路中油壓會有微小變化，因此汽油須經(jīng)脈動阻尼器調(diào)整，以減小油壓變化。圖6-8所示為脈動阻尼器的結(jié)構(gòu)，它可安裝在回油道或電動汽油泵體上。3空氣供給 節(jié)氣門處的真空度隨節(jié)氣門位置(開度)的變化而變化，由絕對壓力傳感器轉(zhuǎn)變成電信號輸給 ECU。4電子控制系統(tǒng) 1)ECU根據(jù)各傳感器信號進行處理，形成一個脈沖信號去操縱噴油器的開閉。除此之外，還有點火提前控制、怠速控制、自診斷系統(tǒng)、用程序起動等功能。 2)怠速工況修正。通過附加的空氣閥增加混合氣數(shù)量。3)加速工況修正。壓力變化的信息若不能立刻傳給ECU，將導致加速供油滯后，造成加速不良。在節(jié)氣門聯(lián)

6、接繼電器觸點處輸出脈沖信號，可使ECU及時發(fā)出指令增加供油。當節(jié)氣門關閉但曲軸高速旋轉(zhuǎn)時，繼電器產(chǎn)生終止供油以減少油耗的信號舶口下坡滑行加速和制動工況)。 4)溫度修正。在進氣歧管或空氣濾清器裝有進氣溫度傳感器，以此得到信號修正空氣密度隨溫度的變化。一般空氣溫度每降低 10，則增加供油13。 5)汽油泵控制如圖6-9所示。發(fā)動機起動時，汽油泵通電工作。發(fā)動機起動后，點火開關與IG接通，主繼電器觸點閉合。同時發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號Ne輸人ECU，VT導通，線圈L1通電。只要發(fā)動機運轉(zhuǎn)，繼電器觸點就閉合。為了便于發(fā)動機起動；點火開關剛接通時也會工作幾秒鐘。四、L型系統(tǒng)1L型系統(tǒng)組成 采用空氣流量計，直接測

7、量發(fā)動機進氣量，因而控制精度比D型系統(tǒng)更高。L型系統(tǒng)控制方法又稱質(zhì)量流量控制法，大部分結(jié)構(gòu)與D型系統(tǒng)相似(圖6-10)，均采用多點、間歇脈沖噴射方式。以下主要介紹與D型系統(tǒng)的區(qū)別。2燃油系統(tǒng) 油路構(gòu)成與D型類似，只是油壓力調(diào)節(jié)器采用了相對壓力控制，即將壓力控制在比進氣歧管壓力高196- 294kPa間的某個值。這樣，噴射更精確；結(jié)構(gòu)如圖6-11所示。噴油器采用同時噴射，簡化了ECU程序結(jié)構(gòu)。為了防止大量混合氣積聚在進氣歧管中，L型系統(tǒng)采用半油量噴射，第一次在一缸上止點噴油，以后隔360噴油一次。3空氣供給 L型系統(tǒng)用空氣流量計替代D型系統(tǒng)的進氣歧管絕對壓力傳感器?？諝饬髁坑嫲惭b在空氣濾清器和節(jié)

8、氣門之間，用于檢測吸入空氣量的多少。4 電子控制系統(tǒng) L型系統(tǒng)的進氣量信號中所包含的實際參數(shù)信息比D型系統(tǒng)的多，無須通過曲軸轉(zhuǎn)速校正進氣量，因而減少了校正參數(shù)。ECU中不需用發(fā)動機轉(zhuǎn)速校正噴油量的復雜系統(tǒng)。取消了加速浦量修正等。汽油泵開關控制如圖6-12所示。發(fā)動機轉(zhuǎn)動，繼電器總是閉合的五、空氣流量計按其結(jié)構(gòu)和工作原理主要有轉(zhuǎn)葉式、卡門螺旋式、熱線式。1風門式空氣流量計 主要由風門部分和電位計部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。測量葉片隨空氣流量的變化在空氣主通道內(nèi)偏轉(zhuǎn)。電位計與測量葉片同軸旋轉(zhuǎn)，葉片旋轉(zhuǎn)時帶動電位計滑臂轉(zhuǎn)動。吸人空氣氣流產(chǎn)生的推力與轉(zhuǎn)軸另一端的回位彈簧平衡，使葉片處于某一穩(wěn)定位

9、置，電位計滑臂轉(zhuǎn)動時，分壓Us會相應變化，即代表空氣流量。 2卡門旋渦式空氣流量計 所謂卡門旋渦，是指在流體中放置一個柱狀物體時，在這一柱狀物體的下游就會產(chǎn)生兩列旋轉(zhuǎn)方向相反，并交替出現(xiàn)的旋渦。 對于一臺具體的卡門旋渦式空氣流量計，體積流量與傳感器的輸出頻率成正比。只要檢測卡門旋渦的頻率，就可以求出空氣流量。 光學式卡門旋渦空氣流量計的工作原理如圖3-12所示。主要由管路、旋渦發(fā)生器、整流柵、導孔、金屬箔板彈簧、發(fā)光二極管(LED)、光敏晶體管等部分組成。它是利用光電原理進行信號檢測與轉(zhuǎn)換的。也可以利用超聲波來檢測計量。3. 熱式空氣流量計熱線式空氣流量計的原理：向鉑金絲(箔膜)供電使之發(fā)熱，

10、利用空氣的熱傳導量與空氣流相依存的關系來測量流量。在電橋臂上設有加熱絲和測溫熱敏電阻，調(diào)整熱絲電流使熱絲和熱敏電阻間溫差不隨空氣流量而變化，把供給熱絲的電流作為空氣流量信號?？諝饬髁亢洼敵鲂盘栭g的關系可由熱絲發(fā)熱量和傳熱量的關系推出：其中，I:供電電流；Ga:空氣流量；A，B：常數(shù)只要測出電流I，即可由上式求得空氣流量，代表空氣流量的電流信號，在低流速時，信號變化大。按先后順序介紹幾種實用結(jié)構(gòu)整流筒式：在整流筒內(nèi)架設有70m的鉑金絲，用鉑金在陶瓷上形成的箔膜電阻作測溫電阻，工作時熱絲被加熱到1000 (自潔)，排除塵埃附著的影響。分流式：將熱絲和測溫電阻設置在分流通道中，以減少流體波動對測量精

11、度的影響；同時，在發(fā)動機回火時能保護熱絲。薄膜電阻式：與整流筒式類似，只是不用熱絲而用薄膜電阻(制在薄型陶瓷上)，與空氣流成30夾角。插入式：可裝在進氣管任意部位，它將熱絲、旁通通道、測量電路作成整體結(jié)構(gòu)，從進氣管的側(cè)壁插入即可。其目的是減小整體體積。熱絲式空氣流量計的構(gòu)造傳感部分熱絲型(Hot-wire)：將鉑金絲架設在空氣流中;線圈型：將鉑金絲卷在陶瓷支架上；薄膜型(Hot-Film)：將 薄膜電阻設在陶瓷板上。 鉑金絲細，熱容量小，響應快，但易堆積塵埃，影響測量精度；熱容量大，響應較慢，但不易堆積塵埃，且對測量精度影響不大。測量電路：使熱絲和熱敏電阻間溫差保持恒定，現(xiàn)在采用一比較放大器，

12、可測量劇烈變化的空氣溫度。分流通道：從進氣通道分隔出來的支路，以降低氣流波動對測量精度的影響。2進氣壓力(MAP)傳感器又稱負壓傳感器，常用的有兩種：半導體壓敏電阻式和真空膜盒式。(1)半導體壓敏電阻式壓力傳感器 1)組成：由硅膜片、集成電路、濾清器、真空室和殼體組成，如圖3-19所示。 2)工作原理：硅膜片是利用半導體的壓電效應制成，如圖3-20所示，其周圍有四個應變電阻，以惠斯頓電橋的方式連接。當發(fā)動機進氣量發(fā)生變化時，硅膜片受到變化的壓力，電橋輸出相應的信號電壓，該電壓經(jīng)過集成放大電路放大后送給ECU，作為計算進入氣缸內(nèi)空氣流量的主要依據(jù)。 (2)真空膜盒式壓力傳感器 1)組成：由真空膜

13、盒、差動變壓器、振蕩器、整流器和濾波器等組成，如圖3-21所示。真空膜盒由薄金屬片焊接而成，其內(nèi)部被抽成真空，外部與進氣歧管相通，當外部壓力變化時會引起膜盒的膨脹或收縮變化。差動變壓器由一次線圈、兩個二次線圈和鐵心組成。兩個二次線圈反向串聯(lián)，差動變壓器的鐵心與膜盒連接在一起。 2)工作原理：如圖3-22所示，在一次繞組上加上交流電壓eP時，在兩個二次線圈中產(chǎn)生感應電勢es1和eS2。當鐵心在中間位置時，兩個二次線圈中的電勢相互抵消，故輸出電壓eS為零。當發(fā)動機進氣時，真空膜盒帶動鐵心向一個方向運動，兩個二次繞組中產(chǎn)生的電勢不等，就有電壓信號eS輸出。第二節(jié)、點火控制系統(tǒng)一、控制內(nèi)容和基本組成1

14、.控制內(nèi)容1）點火能量控制實時控制閉合角或初級線圈電流來實現(xiàn)。2）點火定時控制使發(fā)動機功率大、油耗低、爆震小和排放小。2. 基本組成普通電子點火系（增加了閉合角和恒流控制）和微機控制點火系。后者主要由傳感器、ECU、點火器和點火線圈組成。分為有分電器和無分電器(直接點火系)兩類。(一)有分電器的ECU控制點火系其分電器由配電器和信號發(fā)生器兩部分組成，其點火提前角由ECU根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)速信號和節(jié)氣門開度信號等進行控制，并參照其他工況予以修正，真正實現(xiàn)點火的最優(yōu)控制。 裝于分電器內(nèi)的信號發(fā)生器有磁感應式、霍爾式和光電式等。圖3-68所示為豐田1S-E型發(fā)動機上采用的磁感應式微機控制點火系。(二)無分電

15、器的ECU控制點火系、取消了分電器，由點火線圈直接向各缸火花塞提供高壓電，故稱為直接點火系。一種是單獨點火方式，另一種是同時點火方式。前者每缸各有一個點火線圈，各缸單獨點火，如圖3-69所示。后者兩缸共用一個點火線圈，兩缸同時點火。下面以豐田皇冠轎車直接點火系為例，介紹同時點火方式的工作原理，如圖3-70所示。1.組成：如圖3-71所示2.工作原理：ECU根據(jù)各傳感器的信號，經(jīng)過計算、處理，產(chǎn)生點火控制信號Igt和判缸信號給點火控制器，以辨別需要點火的氣缸。點火控制器根據(jù)判缸信號判別需要點火的氣缸；根據(jù)IGt信號控制點火的時刻。如當 IGdA=0，IGdB=1時，1、6缸點火需要點火，點火控制

16、器內(nèi)氣缸判別電路使VT1截止，1、6缸點火線圈的初級回路被切斷，次級產(chǎn)生高壓，1、6缸同時點火。點火正時流程圖如圖3-73所示。點火控制器除控制點火初級回路通斷和點火監(jiān)視功能外，還有閉合角控制、恒流控制、過電壓保護等功能。 (三)ECU控制點火系的工作原理 1點火提前角的優(yōu)化控制 點火控制最重要的是對點火提前角的控制。最佳的點火提前角，可以使發(fā)動機輸出功率提高、燃油消耗降低。影響最佳點火提前角的主要因素有轉(zhuǎn)速和負荷，以及起動、怠速、冷卻液溫度、汽油的辛烷值、壓縮比等因素。微機控制系統(tǒng)運用優(yōu)化控制方案，使點火提前角控制在最佳狀態(tài)。 2點火時間的確定ECU內(nèi)存兩種點火時間的數(shù)據(jù)，一種是“正常運轉(zhuǎn)時

17、的點火時間”，另一種是“起動時與檢查時的點火時間”。 (1)正常運轉(zhuǎn)時的點火時間。是指行車與怠速時的點火時間，是以實驗方法獲得的最佳點火時間值，存儲于ECU的ROM中。工作時以這些數(shù)據(jù)為基礎，再加上修正值即為實際的點火時間值。 實際的點火時間=初始點火時間+基本點火提前角+修正點火提前角。 1)初始點火時間，又稱固定點火提前角，對于豐田IG-GE發(fā)動機，其值為上止點前10。2)基本點火提前角包括怠速時的點火提前角與行車時的提前角兩種。怠速基本提前角通常為7；行車時的基本提前角，是根據(jù)發(fā)動機不同的轉(zhuǎn)速與負荷數(shù)值來確定的。 3)修正點火提前角。 冷卻液溫度修正：當冷卻液溫度低時，加大點火提前角；為

18、避免發(fā)動機過熱，其點火提前角應減小。 大氣壓修正：在大氣壓較低時，使點火時間進一步提前。 進氣溫度修正：當進氣溫度過低或過高時，為防止爆燃的產(chǎn)生而使點火時刻向后推遲。 爆燃修正：當發(fā)生爆燃時，將點火提前角推遲。 (2)起動與檢查時的點火時間。因為起動時發(fā)動機的工況非常不穩(wěn)定，所以將起動時的點火時間固定在初始值。 在檢驗點火時間時，按照規(guī)定的檢驗程序，使其調(diào)整端子搭鐵，以防止修正功能參與而使檢驗結(jié)果產(chǎn)生誤差，此時系統(tǒng)將按初始點火時間點火。例如桑塔納2000轎車在用點火測試儀器檢驗其點火提前角時，按要求將靠近點火線圈的45號端子搭鐵，此時點火提前角應保持在5不變。 六、爆燃控制 (一)爆燃及產(chǎn)生的

19、原因 爆燃的發(fā)生是因燃燒室中不可控制的非正常燃燒引起的。在火花塞產(chǎn)生的正常火焰之外，由于熱輻射和壓力波的沖擊而產(chǎn)生自燃火焰。這種自然火焰的前沿與正?；鹧媲把胤较蛳喾矗谑前l(fā)生兩個或數(shù)個前沿壓力波相撞，形成強烈的高頻沖擊波，傳播速率極大。其能量不再按正常的方式傳遞給活塞連桿，而是直接傳遞給機體，撞擊燃燒室及活塞頂，發(fā)出尖銳的金屬敲擊聲，嚴重時將導致金屬疲勞、活塞頂熔化和機體開裂。產(chǎn)生爆燃的原因有：發(fā)動機過熱；燃燒室和氣缸壁溫度過高；燃用低標號汽油；壓縮比異常(過大)；點火時間過早等。在壓縮比一定，汽油標號正確時，發(fā)動機過熱和點火時間過早成為產(chǎn)生爆燃的主要原因。此外，在發(fā)動機溫度及進氣溫度偏低時若

20、節(jié)氣門突然打開(大負荷)，也易產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象。為防止爆燃，一般在點火系中設有爆燃控制功能。 (二)爆燃傳感器爆燃傳感器安裝在發(fā)動機的缸體上，將爆燃引起的缸體振動轉(zhuǎn)換為電壓信號輸送給ECU，來監(jiān)測發(fā)動機有無爆燃發(fā)生。常用的有兩種：磁致伸縮式和壓電晶體式。 1磁致伸縮式爆燃傳感器(1)組成：由永久磁鐵、可被永久磁鐵勵磁的強磁體鐵心、繞在鐵心外圍的線圈及殼體組成。(2)工作原理：當爆燃發(fā)生時，發(fā)動機缸體產(chǎn)生振動，當頻率在7kHz左右時發(fā)生共振，強磁體鐵心此時振幅最大，磁通量變化最大，永久磁鐵通過鐵心的磁通密度變化最大，使鐵心外圍線圈的感應電動勢發(fā)生變化，在線圈的兩端有交流電壓輸出。2壓電晶體式爆燃傳感

21、器有兩種形式：共振型和非共振型。(1)共振型壓電式爆燃傳感器 1)組成：共振型壓電式爆燃傳感器主要有基座、振動片、壓電晶體元件和外殼等組成，如圖3-75所示。2)工作原理：壓電元件緊貼于振動片上，后者固定于基座。發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，振動片便發(fā)生振動，壓電元件也同時產(chǎn)生壓縮和伸張變形而產(chǎn)生壓電交變信號。由于振動片固有頻率與發(fā)動機的爆燃頻率相同，當發(fā)生爆燃時，振動片處于共振狀態(tài)，振幅最大，此時壓電元件輸出的壓電信號電壓也最大，其輸出特性如圖3-76所示。 2)非共振型壓電式爆燃傳感器 1)組成：由壓電元件、慣性配重塊、引線及殼體組成，如圖3-77所示。 2)工作原理：當發(fā)動機振動時，殼體與平衡塊之間產(chǎn)生

22、相對運動，從而使夾在中間的壓電元件承受變化的推壓力，壓電元件輸出變化的電壓信號。非共振型傳感器本身并無共振點，在控制組件上只檢出在7kHz左右爆燃所產(chǎn)生的電壓，通過該電壓值的大小判定爆燃強度。(三)爆燃的控制 當爆燃發(fā)生時，在7kHz左右時振動振幅異常大，而使爆燃傳感器輸出電壓最高，如圖3-78所示。ECU只檢出一定水平以上的爆燃，通過確認超出該水平的程度就可判定其爆燃強度。爆燃判定電路如圖3-79所示，將爆燃傳感器信號放大、濾波和半波整流后，用比較器I與由平均電路所產(chǎn)生的參比電平進行比較，以判定爆燃波形。然后用積分器積分后得到輸入電壓Ui，用比較器把輸入電壓Ui與基準電壓Ur作比較，每當Ui

23、UR時，多級單穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器立即發(fā)出爆燃的脈沖信號。 當爆燃控制系統(tǒng)的ECU收到爆燃信號后，立即將點火時刻推遲。推遲點火時刻的方法有三種，如圖3-80所示。(1)當判定爆燃發(fā)生時，慢慢地推遲點火，直到爆燃消除；(2)一收到爆燃判定信號，大幅度推遲點火，然后慢慢的恢復到原來的點火時刻；(3)每當判定爆燃發(fā)生時，大幅度推遲點火，而且快速復原。(1)爆燃持續(xù)時間長、消失慢； (2)可立即制止爆燃，但點火時間復原較慢 ； (3)也可立即制止爆燃，且對發(fā)動機工作性能無大影響，但點火時刻變動大 。減小點火提前角是消除爆燃的有效手段。 第三節(jié) 怠速控制裝置怠速控制裝置的作用，是根據(jù)發(fā)動機內(nèi)部阻力矩的變化，由E

24、CU自動維持發(fā)動機以穩(wěn)定怠速運轉(zhuǎn)。 一、怠速控制原理通常采用反饋控制方式，其控制原理如圖3-81所示。ECU根據(jù)各種傳感器的輸入信號所決定的目標轉(zhuǎn)速與發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速進行比較，根據(jù)比較得出的差值，確定相當于目標轉(zhuǎn)速的控制量，去驅(qū)動控制進氣量的執(zhí)行機構(gòu)(怠速控制器)。 (一)怠速狀態(tài)信號 ：節(jié)氣門全關(二)修正補償信號：當發(fā)動機溫度較低時，或者工況發(fā)生變化時如空調(diào)壓縮機開啟、動力轉(zhuǎn)向工作、自動變速器由PN擋換人行駛擋等。 二、怠速控制器怠速控制的內(nèi)容包括起動后控制、暖機過程控制、負荷變化的控制和減速時的控制等。怠速控制器是控制怠速空氣進氣量的執(zhí)行機構(gòu)， 按控制原理可分為節(jié)氣門直動控制式和旁通空氣

25、控制式兩類。節(jié)氣門直動控制式是通過對節(jié)氣門最小開度的控制來控制怠速的，一般用于單點噴射系統(tǒng)中。旁通空氣控制式通過改變空氣旁通道流通面積來控制怠速的進氣量，以達到怠速控制的目的，又稱為怠速空氣閥；根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同有輔助空氣閥式、電磁比例式、旋轉(zhuǎn)滑閥式、步進電機式等。 (一)輔助空氣閥式怠速控制器常用的空氣輔助閥有雙金屬片式和石蠟式兩種。 1雙金屬片式怠速控制器 (1)組成：雙金屬片式怠速控制器，是在發(fā)動機低溫起動時及起動后暖機過程中，使輔助空氣閥打開增加進氣量的一種快怠速裝置。它由繞有電加熱線曲的雙金屬片和控制旁通空氣道的閥門等組成，如圖3-84a所示。 (2)工作原理：當發(fā)動機低溫起動時，空氣閥

26、處于開啟狀態(tài)，補充的空氣經(jīng)輔助空氣閥進入燃燒室。由于這部分空氣經(jīng)過了計量，ECU控制增加補充噴油量，混合氣較濃，發(fā)動機以快怠速狀態(tài)運行。 發(fā)動機熱起時；電流通過加熱線圈對雙金屬片加熱；雙金屬片受熱彎曲變形，推動閥門動作，使旁通截面積逐漸減小，發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降。暖機后，閥門完全關閉旁通氣道，發(fā)動機恢復正常怠速運轉(zhuǎn)。閥門的開度受雙金屬片的控制，當周圍溫度在-20以下時全開，60以上時全關。 2石蠟式怠速控制器根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度來控制旁通空氣道的截面積，從而控制發(fā)動機的怠速。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-84b所示，它安裝在發(fā)動機的水套上，內(nèi)部由石蠟體、控制閥、平衡彈簧等組成。石蠟直接感受冷卻液的溫度，當冷卻液

27、溫度升高或降低時，石蠟受熱膨脹或收縮，直接推動控制閥左移或右移，從而將旁通空氣道開大或關小。 (二)電磁比例閥式怠速控制器主要由電磁線圈、比例閥、閥軸及旁通空氣道等構(gòu)成，如圖3-85所示。低溫起動時，ECU根據(jù)冷卻液溫度傳感器提供的低溫信號，指令電磁比例閥按一定比例打開，經(jīng)旁通空氣道進入發(fā)動機的空氣量增加，發(fā)動機處于快怠速狀態(tài)。隨著冷卻液溫度的升高，比例閥開度逐漸減小直至完全關閉。 當驅(qū)動電流大時，電磁吸力大，閥門開度則大，反之，閥門開度則小。波紋管的主要作用是保持閥門開啟位置的穩(wěn)定性。 (三)旋轉(zhuǎn)滑閥式怠速控制器1組成主要由永久磁鐵、電樞、旋轉(zhuǎn)滑閥等組成，如圖3-86a所示。旋轉(zhuǎn)滑閥因裝在電

28、樞軸上，與電樞軸一起轉(zhuǎn)動，用以控制旁道空氣道的空氣量。水久磁鐵固裝在外殼上，以形成永磁磁場。電樞鐵心上繞有兩組繞向相反的電磁繞組L1和L2，如圖3-86b所示。2工作原理 當電樞繞組L2通電時，電樞帶動旋轉(zhuǎn)滑閥順時針轉(zhuǎn)動，旁通空氣道的截面增大，怠速升高；當電樞繞組L1通電時，電樞帶動旋轉(zhuǎn)滑閥逆時針轉(zhuǎn)動，旁通空氣道截面減小，怠速降低。電樞繞組L1、L2的通電時間由ECU輸出的占空比信號控制，若占空比為 50，L1和L2的平均通電時間相等，兩繞組產(chǎn)生的電磁力矩抵消，電樞停止轉(zhuǎn)動。正常工作時的占空比范圍在18(滑閥關閉)82(滑閥打開)之間，滑閥旋轉(zhuǎn)角度為90度范圍。 (四)步進電機式怠速控制器主要

29、由步進電動機和控制閥門組成，如圖3-87所示。步進電動機可正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使閥心做軸向運動，改變閥心和閥座之間的間隙。間隙小，旁通空氣量少；間隙大，旁通空氣量多。 第四節(jié)、廢氣凈化控制為了減少汽車排氣污染，現(xiàn)代汽車采用了由ECU控制的多種排氣凈化裝置，如三元催化轉(zhuǎn)換、廢氣再循環(huán)(EGR)、活性炭罐蒸發(fā)控制系統(tǒng)等。(1)曲軸箱強制通風裝置(PCV)一減少曲軸箱竄氣引起HC污染；(2)燃油蒸氣排放控制裝置(EVAP)一減少汽油箱蒸發(fā)引起的HC污染；(3)廢氣再循環(huán)裝置(EGR)一減少排氣中NOx的含量；(4)三元催化凈化裝置(TWC)一減少排氣中CO、HC和NOX的含量 一、曲軸箱強制通風裝置 (一)

30、作用及原理 1.作用曲軸箱強制通風裝置，是曲軸箱的廢氣回收系統(tǒng)，它可以將由活塞與氣缸壁之間竄入曲軸箱的廢氣(HC)回收于燃燒室進行重新燃燒，既防止了機油變質(zhì)，又避免了廢氣外泄引起的大氣污染。 2.組成、原理 曲軸箱強制通風裝置主要由單向閥、PCV閥和相應的管路組成，如圖3-90所示。二、燃油蒸氣排放控制(EVAP) (一)燃油蒸氣的形成原因 汽車燃油箱的汽油蒸發(fā)氣體(HC)如果直接排向大氣，將會造成大氣污染。導致燃油箱汽油蒸發(fā)的原因有三個方面：一是熱傳遞：即由燃油箱供給發(fā)動機燃用的多余燃油的回流，把發(fā)動機的熱量傳回燃油箱。二是擾動因素。因車輛行駛時油箱晃動，促使汽油分子氣化。三是因晝夜溫差而產(chǎn)

31、生汽油蒸發(fā)。這些因素均會使燃油箱內(nèi)壓力升高，燃油蒸氣外溢而造成大氣污染。而要控制這些因素則是相當困難的，因此，現(xiàn)代汽車采用燃油蒸氣回收利用的方法，用燃油蒸氣排放控制裝置(EVAP)據(jù)發(fā)動機的工況控制回收量。 (二)EVAP系統(tǒng)組成及原理 1組成主要由燃油箱蓋、活性炭罐、ECU控制的真空開關閥(VSV)、油氣分離閥和相應的連接軟管等組成，如圖3-92所示。 2。工作原理 當燃油箱內(nèi)的燃油蒸氣壓力升高時，燃油蒸氣經(jīng)油氣分離閥、軟管和炭罐單向閥進入炭罐被吸附在活性炭內(nèi)，稱為“吸附過程”。當發(fā)動機起動并暖機升溫至40以上時，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速信號指令真空開關閥（VSV)開啟，進氣管內(nèi)的負壓將炭罐內(nèi)吸附在活

32、性炭表的燃油蒸氣脫附，導人進氣管內(nèi)，此為“脫附過程”。當油箱內(nèi)的燃油蒸氣被吸、壓力下降時，外界空氣便通過燃油箱蓋的單向閥進入燃油箱，使之達到內(nèi)外壓力平衡。油氣分離閥的作用是防止汽車傾翻時油箱內(nèi)的燃油從蒸氣管中漏出。 炭罐下端有一通大氣的孔，其作用是燃油蒸氣脫附被吸走后，防止炭罐的負壓太大而及時補充部分新鮮空氣，使炭罐內(nèi)的燃油脫附的更快、更徹底。同時還能使活性炭還原吸附能力，防止活性炭過早失效。由ECU通過操作VSV真空電磁閥的開閉來實現(xiàn)，當發(fā)動機停機或怠速時，如果冷卻液溫度未達到40時，電腦使VSV閥關閉，以免影響暖機和怠速工況；當發(fā)動機中高速以上時，電腦使VSV真空開關閥開啟，貯存在炭罐內(nèi)的

33、汽油蒸氣經(jīng)軟管被吸人發(fā)動機燃燒室。三、廢氣再循環(huán)(EGR)控制廢氣再循環(huán)(EGR) 是發(fā)動機工作過程中，將一部分廢氣重返氣缸進行再循環(huán)。廢氣在燃燒過程中吸收熱量，降低了最高燃燒溫度。由于NOx是在高溫富氧條件下生成的，因而廢氣再循環(huán)廣泛用于減少NOx排放。但是廢氣再循環(huán)過度會影響發(fā)動機怠速、低轉(zhuǎn)速小負荷、暖機工況的性能，廢氣再循環(huán)率(參與廢氣再循環(huán)的比例)必須適量控制。 圖3-94所示為可變廢氣再循環(huán)率控制系統(tǒng)。真空調(diào)節(jié)閥(VCV)由廢氣再循環(huán)電磁控制閥和怠速調(diào)節(jié)電磁閥組成。ECU根據(jù)傳感器輸入信號、點火開關和電源電壓等，給廢氣再循環(huán)控制閥提供不同占空比的控制脈沖信號，調(diào)節(jié)真空調(diào)節(jié)閥真空管的進

34、入空氣量，控制廢氣再循環(huán)閥的真空度，從而改變廢氣再循環(huán)率。廢氣再循環(huán)率與占空比成反比，當達到某一值時，廢氣再循環(huán)閥關閉停止工作。四、三元催化轉(zhuǎn)換與空燃比控制1轉(zhuǎn)換器在排氣管中，功用是通過三元催化劑與HC、CO和NOx發(fā)生反應，把廢氣中的有害氣體轉(zhuǎn)換成無害氣體。催化劑常用的是鉑(或鈀)和銠的混合物。圖3-97為三元催化轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率與空燃比的關系曲線，可見只有發(fā)動機在標準空燃比14.7:1運行時，三元催化器轉(zhuǎn)換效率最佳，為此必須對發(fā)動機的空燃比進行精確的控制，即把空燃比保持在理論空燃比附近，發(fā)動機在開環(huán)控制過程中，ECU根據(jù)進氣量、冷卻水溫度、進氣溫度等確定噴油量，這種控制方式不可能很精確，也就

35、很難將空燃比控制在三元催化效率最佳的范圍內(nèi)，為此，控制系統(tǒng)中普遍采用氧傳感器組成的空燃比反饋控制方式，即閉環(huán)控制。 氧傳感器安裝在排氣管內(nèi)，測量尾氣中氧的濃度，并將此信號反饋給ECU。常用的有二氧化鋯(ZrO2) 和二氧化鈦(TiO2)氧傳感器兩種。二氧化鋯氧傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3-101所示。 其基本元件是專用陶瓷體，即二氧化鋯固定電解質(zhì)管(亦稱鋯管)，固定在帶有安裝螺釘?shù)墓潭ㄌ變?nèi)，鋯管內(nèi)表面與大氣相通，外表面與排氣相通，其內(nèi)外表面都覆蓋著一層多孔性的鉑膜作為電極。為了防止排氣管內(nèi)廢氣中的雜質(zhì)腐蝕鉑膜，在鋯管外表的鉑膜上覆蓋一層多孔的陶瓷層，并加有帶槽口的防護套管。在其接線端有一個金屬護套，其上

36、開有一孔，使鋯管內(nèi)表面與大氣相通。當鋯管接觸氧氣時，氧氣透過多孔鉑膜電極，吸附于二氧化鋯，并經(jīng)電子交換成為負離子。由于鋯管內(nèi)表面通大氣，外表面通排氣，其內(nèi)外表面的氧氣分壓不同，則負氧離子濃度也不同，從而形成負氧離子由高濃度側(cè)向低濃度側(cè)的擴散。當擴散處于平衡狀態(tài)時，兩電極間便形成電動勢，所以二氧化鋯氧傳感器的本質(zhì)是化學電池，亦稱氧濃差電池。二氧化鋯氧傳感器的電壓特性如圖3-102所示。當混合氣較稀時，排氣中含氧必然多，鋯管內(nèi)外的氧氣濃度差小，只產(chǎn)生小的電壓；而當混合氣較濃時，排氣中含氧量較少，同時伴有較多的未完全燃燒物如CO、HC、H2等。這些成分在鋯管外面的鉑催化下，與氧發(fā)生反應，消耗排氣中殘余的氧，使鋯管外表面氧濃度變?yōu)榱?。這樣就使得鋯管內(nèi)外氧濃度差突然增大，傳感器輸出電壓也突然增大。因此，其輸出特性在過量空氣系數(shù)=1(即空燃比為14.7:1)附近突變，當 1時輸出幾乎為零，而 l時輸出電壓接近1V。 可見，利用二氧化鋯氧傳感器的這一輸出