汽车构造第4版：电控燃油喷射系统工作过程分析

1.燃油喷射系统的基本知识；

2.电控燃油喷射系统的基本组成及工作过程分析。

1.能够解答客户关于发动机燃油喷射方面的咨询；

2.能够识别电控燃油喷射系统的基本组成部件；

3.清楚电控燃油喷射系统的基本工作原理；

4.树立以客户为中心的理念，增强服务意识；

5.具有与客户沟通交流的能力；

6.具备信息搜集和处理的能力。

目前的汽油发动机都采用电控燃油喷射系统，你能向客户解答关于电控燃油喷射系统的相关咨询吗？你能指导客户正确加油吗？通过下面的学习，相信你能做到。

请你针对某个型号车辆的参数配置表，向客户解释有关发动机燃油喷射系统的相关参数的含义及对发动机性能的影响；针对某一具体车辆发动机的实物或图片，向客户说明该发动机汽油喷射系统的结构及特点。

一、燃油喷射系统的基本知识

（一）燃油

燃油是用于燃油发动机的燃料，主要分为汽油和柴油两种。汽油是由石油中提炼而得到的密度小又易于挥发的液体燃料。其主要性能为蒸发性、抗爆性和热值。

1.热值

汽油的热值是指单位质量（g）的汽油完全燃烧时所产生的热量。汽油的热值约为/kg。

2.蒸发性

汽油中必须含有足够比例的高蒸发性的成分，才能得到良好的冷起动性。蒸发性的大小影响发动机是否正常工作。当温度较高时，蒸发性过高的汽油易在油路中蒸发，形成“气阻”；当温度较低时，蒸发性过低的汽油会有一部分不能蒸发、燃烧，并滞留在气缸壁上，这不仅使燃油消耗量增加，而且会稀释润滑油，导致气缸磨损加快，发动机寿命减少。

3.抗爆性

汽油的抗爆性是指汽油在气缸中避免产生爆燃的能力。“爆燃”是一种非正常燃烧，它与发动机温度、压缩比、燃油特性等有关，通常在压缩行程终止时产生。它将造成发动机过热、排气冒烟、功率下降、油耗增加，并伴有明显的敲缸声，甚至损坏部件。

汽油抗爆性的评价指标是辛烷值。辛烷值表示异辛烷（C8H18）在汽油化合物中的容积百分比，其值最大为100。辛烷值越高，汽油抗爆性越好；反之，汽油抗爆性差。由于未经处理的直馏汽油抗爆性低，因此，需要加入抗爆剂。目前从环保的角度考虑，汽油普遍使用无铅的添加剂。测定辛烷值的方法有马达法和研究法。目前我国用研究法辛烷值表示汽油的抗爆性，并对不同汽油进行编号，如90、92和95号。选择汽油标号的依据主要是发动机的压缩比，压缩比高的发动机选用辛烷值高的汽油，反之，选用辛烷值低的汽油。

（二）可燃混合气的成分

可燃混合气是指燃料与空气的混合物。对汽油机而言，就是汽油与空气混合形成的混合物。

目前可燃混合气浓度常用过量空气系数和空燃比表示。我国采用过量空气系数，欧美采用空燃比。

1.过量空气系数

过量空气系数是指燃烧g燃料实际供给的空气质量与理论上g燃料完全燃烧所需的空气质量的比值，用α表示。α=1的可燃混合气定义为理论混合气；α＜1为浓混合气；α＞1为稀混合气。

2.空燃比

空燃比是指实际吸入发动机中的空气质量与燃料质量的比值，用R或A/F表示。A/F=14.7表示理论混合气；A/F>14.7为稀混合气；A/F＜14.7为浓混合气。

（三）可燃混合气的形成过程

液体汽油必须在蒸发为气态后才能与空气均匀混合。要使混合气在很短的时间（0.01～0.）内形成，必须先将燃料雾化成极小的油滴，以增大蒸发面积。

对于普通电喷发动机而言，汽油是通过发动机控制单元来控制喷油器电磁阀开启的，将一定压力的燃油以雾状喷入靠近进气门的进气歧管内，当发动机处于进气行程时，在气缸内产生真空，新鲜空气与汽油的混合气被吸入发动机气缸内。而汽油发动机缸内直喷则是通过发动机控制单元来控制喷油器电磁阀开启，将一定压力的汽油以雾状直接喷射到气缸内，燃油在气缸内混合形成可燃混合气。

（四）可燃混合气成分对发动机性能的影响

1.理论混合气

当α=1时，从理论上讲，气缸内空气与燃料充分混合后正好完全燃烧。但实际上，由于气缸内还存在废气、混合气混合不均匀等原因，使气缸内理论混合气不能完全燃烧。

2.稀混合气

当α>1时，气缸内有足够的空气使燃料完全燃烧，当α为1.05～1.15时，燃料消耗率最低，经济性最好，我们称燃料消耗率最低时对应的可燃混合气为经济混合气。当α更大时，由于空气过量，燃烧速度减小，热损失增加，发动机功率降低，出现进气管回火现象。

3.浓混合气

当α＜1时，气缸内可燃混合气中汽油分子较多，使燃烧速度加快，发动机功率增大，我们称发动机输出最大功率时的可燃混合气为功率混合气，其α一般为0.85～0.95。如果混合气太浓，将燃烧不完全，产生大量一氧化碳，同时在燃烧室内产生积炭，并发生排气管放炮和冒黑烟现象，导致发动机功率下降，燃油消耗率显著增加。

一般为了兼顾发动机的动力性和经济性，混合气浓度应在0.88～1.11。过浓或过稀（α＜0.4或α＞1.4）都将导致火焰传播无法进行，发动机运转不稳。

（五）发动机各工况对可燃混合气成分的要求

汽车的行驶工况随载荷、车速、路况等因素经常变化，各种工况对混合气浓度的要求也不同。

1.起动工况

由于发动机处于冷机状态（特别是北方冬天）及发动机转速较低，燃油不易汽化，造成气缸内实际产生的混合气浓度过低，不易起动，需要多喷入燃油，使发动机顺利起动。要求混合气浓度α=0.2～0.6。

2.暖机工况

发动机起动后，随着发动机温度逐渐上升，汽油的蒸发和汽化条件逐步转好，这时应逐步减少供油量，使α值逐步增大，但仍属于浓混合气范围。

3.怠速及小负荷工况

发动机在怠速工况时，节气门处于接近关闭位置，吸入的空气量少，并且汽油蒸发雾化效果差，应提供较浓的混合气，一般α=0.7～0.9。

4.中负荷工况

这是行车中最常用的工况，要求在中负荷工况燃油经济性最好，因此α=0.9～1.1。

5.全负荷工况

节气门全开时，为了使发动机发出最大的功率，应使α=0.85～0.95。

6.加速工况

节气门开度突然加大，使吸入的空气量急剧增加，气缸内可燃混合气浓度瞬间变稀，影响汽车加速性能，因此，在汽车加速过程中应增加喷油量。

二、电控燃油喷射系统的基本组成及工作过程分析

（一）汽油喷射系统的分类

现代汽车发动机使用的汽油喷射系统有多种形式，可以从以下几方面进行分类。

1.按喷油器的数目分类

在发动机燃油喷射系统中，按喷油器数目进行分类，可分为单点喷射（Single Point Injection，SPI）和多点喷射（Muiti Point Injection，MPI）两种形式。

单点喷射是在进气管的节气门体上或稳压箱内安装一个中央喷射装置，用一只或两只喷油器集中向进气歧管喷射，形成可燃混合气，在发动机进气行程时被吸入气缸内。故这种喷射系统可称为节气门体喷射系统或中央喷射系统。

多点喷射系统是在每个气缸进气门附近安装一个喷油器，所以各缸之间的空燃比混合较均匀，而且在设计进气管时可以充分利用空气惯性的增压效应，以实现高功率设计。

2.按燃油喷射位置分类

按燃油喷射位置不同，燃油喷射系统可分为缸内喷射和缸外喷射。

缸内喷射是指喷油器将燃油直接喷射到气缸燃烧室内，因此需要较高的喷油压力（3.0～4.Pa）。由于喷油压力较高，故对供油系统的要求较高，成本也相应较高。同时，由于要求喷出的燃油能分布到整个燃烧室，故缸内喷油器的布置及气流组织方向比较复杂。

缸外喷射是指进气歧管内喷射或进气门前喷射。该方式中喷油器被安装于进气歧管内或进气门附近，故燃油在进气过程中被喷射后与空气混合形成可燃混合气再进入气缸内。

理论上，喷射时刻设置在各缸排气行程上止点前70°左右为佳。喷射方式可以是连续喷射或间歇喷射。

3.按燃油喷射方式分类

根据燃油喷射方式不同，汽油喷射系统分为连续喷射和间歇喷射。

连续喷射是指在发动机运转期间汽油被连续不断地喷射，其喷油量的大小取决于喷油系统压力的高低。因无须考虑发动机的工作顺序和喷油时刻，所以其控制系统比较简单，多用于机械控制式和机电混合控制式汽油喷射系统中。

间歇喷射又称脉冲喷射，是指在发动机运转期间汽油被间断喷射。每次喷射时刻和喷油量的大小取决于喷油器针阀开启时刻和开启时间的长短。间歇喷射因能对喷油量进行精确控制而被广泛地应用于现代电控汽油喷射系统中。

间歇喷射按喷射时序的不同，又可分为同时喷射、顺序喷射和分组喷射，如图4-1所示。

图4-1　喷油时序

（a）同时喷射；（b）顺序喷射；（c）分组喷射

4.按进气量的计量方式分类

按进气量的计量方式不同，可分为直接计量方式和间接计量方式。

直接计量方式称为流量型（L型）。它是以质量流量方式计量进气量，即用空气流量计直接计量出进气管的空气流量，用测得的空气流量除以发动机的转速得到每一个循环的进气量，由此算出每一个循环的汽油喷射量。此方法计量精度高，目前应用广泛。

间接计量方法称为压力型（D型）。它是以速度-密度方式计量进气量，即通过压力传感器测出进气管的压力，再根据发动机的转速间接地推算出进气流量，从而确定汽油喷射量。因进气管压力与进气量之间不是简单的线性关系，故此种计量方法精度不高。

（二）汽油喷射系统基本组成

图4-2所示为M型电控燃油喷射系统示意图。它是将L型汽油喷射系统与电子点火系统结合起来，用一个大规模集成电路组成的数字化微型计算机同时对这两个系统进行控制，从而实现了汽油喷射与点火的最佳配合，进一步改善了发动机的起动性、怠速稳定性、加速性、经济性和排放性。它广泛应用于轿车发动机上。

图4-2　M型电控燃油喷射系统示意

根据其作用不同，电控汽油喷射系统可分为四个子系统，即汽油供给系统、进气与排气系统、点火系统和电子控制系统。

（三）汽油供给系统

汽油供给系统的作用是供给发动机燃烧过程所需的燃油。汽油供给系统主要由燃油泵、燃油滤清器、油压脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器等组成，如图4-3所示。燃油泵将燃油从燃油箱中吸出后，经过燃油滤清器滤除杂质和水分后，再经过脉动阻尼器使其油压脉动减小。燃油压力调节器控制供油总管的油压（通常为250～Pa）后，送至各缸喷油器。喷油器则根据ECU发出的指令，将计量后的燃油喷入各进气歧管或稳压箱中与流入发动机内的空气进行混合，形成可燃混合气。

图4-3　汽油供给系统

在正常工况下，发动机的喷油量由安装在进气门前的各喷油器（MPI）或位于节气门体位置的喷油器（SPI）的通电时间长短来决定。

1.汽油箱

汽油箱是用来储存汽油的，其容积大小与车型及发动机排量有关。其形状随车型不同而各异，这主要是为了适应在车上的布置安装。汽油箱的结构如图4-4所示。传统的汽油箱采用薄钢板冲压焊接制成，现代轿车油箱多数采用耐油硬塑料制成。

图4-4　汽油箱结构示意

油箱盖必须密封，以防止汽油因振荡溅出。为保证汽油泵正常工作，油箱盖设有空气阀和蒸气阀。图4-5所示为双阀式油箱盖剖面图。空气阀1受软弹簧控制，当汽油箱内燃油减少，压力下降到预定值（约Pa）时，大气推开空气阀1进入汽油箱；蒸气阀2受硬弹簧控制，当汽油箱内的蒸气压力增大到约Pa时，蒸气阀被推开，燃油蒸气泄出，保持汽油箱内压力正常。一些轿车的油箱盖上还设有重力阀，它的作用是依靠其自重，在正常情况下允许空气进入油箱以消除负压，当车辆倾斜45°或翻车时，此阀自动将通风口关闭，防止汽油漏出，以免发生火灾。

图4-5　双阀式油箱盖剖面图

1—空气阀；2—蒸气阀；3—密封垫和弹片；4—管口。

2.电动汽油泵

电动汽油泵的作用是向发动机输送充足的燃油并维持足够的压力，以保证喷油器在所有工况下能够有效地喷射。

根据电动汽油泵的安装位置，分内置式和外置式两种。内置式是将电动汽油泵安装在汽油箱内，外置式是电动汽油泵安装在汽油箱外。现在绝大多数轿车采用内置式电动汽油泵。

电动汽油泵结构如图4-6所示。

图4-6　电动汽油泵结构示意

只要发动机工作，电动汽油泵就一直工作，其过程是：电动汽油泵通电，电动机工作，带动泵体转动，吸入汽油。汽油通过泵体、电动机、单向阀由出油口泵出。其中单向阀的作用是防止汽油倒流。当发动机停机时，电动汽油泵也停止工作，使汽油管路和燃油导轨内保存一定残余压力的汽油，以便下次发动机容易起动，并可防止由于温度较高而产生的气阻现象。

卸压阀起到保护电动汽油泵过载限压的作用。一般如果电动汽油泵输出的压力超过Pa，卸压阀就会打开，多余的高压油流回油箱。

3.汽油滤清器

汽油滤清器的作用是将汽油中的氧化铁、粉尘等杂质滤去，防止燃油系统堵塞，减少机件的磨损，确保发动机稳定工作，提高可靠性。

汽油滤清器的结构如图4-7所示。滤芯一般由滤纸制造而成，可滤去0.m的杂质。汽油滤清器安装在汽油泵的出口一侧，它是一次性使用的。

图4-7　汽油滤清器的结构

4.燃油压力调节器

燃油压力调节器一般安装在燃油导轨上，其作用是根据进气歧管内的绝对压力的变化来调节系统油压（燃油总管油压），保持喷油器的喷油相对压力恒定，使喷油器的燃油喷射量只取决于喷油器的开启时间。一般系统油压为250～Pa。油压调整值随进气歧管压力的变化情况如图4-8所示。

图4-8　油压调整值随进气歧管压力的变化情况

燃油压力调节器的结构如图4-9所示。它有金属壳体，其内部由橡胶膜片分为弹簧室和燃油室两部分。弹簧室内有一个带预紧力的螺旋弹簧，它作用在膜片上。在膜片上安装一个阀，控制回油。另外，它还通过一根真空管与进气歧管相连。

图4-9　燃油压力调节器

（a）无油回到油箱；（b）有油回到油箱

当系统油压超过规定值时，汽油压力克服弹簧压力，将膜片向下压，打开阀门，与回油通道接通，使系统压力降低，回到规定值。

如果进气歧管真空度变大，为了维持燃油导轨内部与进气歧管内部的压力差恒定，就必须降低系统油压，把进气歧管真空度引入弹簧室，能够减小膜片上螺旋弹簧的作用力，进而减小打开阀门的压力，使系统油压下降到规定值；反之亦然。

当电动汽油泵停止工作时，在膜片和螺旋弹簧力的作用下使阀关闭，保持油路中的残余压力。

5.喷油器

喷油器是供油系统中非常重要的部件。它是一个电磁阀，由发动机控制单元控制。

电磁喷油器按喷油口形式，分为轴针式、球阀式和片阀式三种；按用途，分为单点式和多点式。

图4-10所示为轴针式电磁喷油器的结构。当电磁线圈无电流时，针阀在弹簧的作用下处于关闭状态。当发动机控制单元发出喷油脉冲信号时，电磁线圈产生电磁吸力，打开针阀（针阀上升约0.m），压力燃油通过针阀与阀座之间的间隙喷出，进入进气管。

图4-10　轴针式喷油器

（四）空气供给装置与废气排出装置

空气供给装置主要包括空气滤清器、节气门体、进气歧管等，如图4-11所示。废气排出装置包括排气歧管、三元催化反应器及消声器等，如图4-12所示。

图4-11　空气供给装置(www.xing528.com)

图4-12　废气排出装置

1.主要部件

（1）空气滤清器

空气滤清器的主要作用是过滤流入进气道的空气，防止空气中灰尘进入气缸，减少气缸、活塞、活塞环等零件的磨损，延长发动机的使用寿命。

空气滤清器常用的种类有纸质干式空气滤清器和油浴式空气滤清器。其中纸质干式空气滤清器应用最多，如图4-13所示，它是采用树脂处理的纸质滤芯，其优点是滤清效率高，并且与负荷无关，结构简单。

图4-13　纸质干式空气滤清器

（2）进排气歧管

进气歧管的作用是将可燃混合气或新鲜空气送到各个气缸；而排气歧管则是汇集各缸的废气，经排气消声器排出。

进气歧管多数由铝合金或铸铁制造，有些也采用复合塑料制造，如图4-14所示。

图4-14　进气歧管

稳压箱的作用是消除进气压力脉动，保证各缸混合气分配均匀，同时，进气歧管的形状、容积都进行了专门的设计，充分利用吸入空气的惯性增压作用，增大充气量，提高发动机功率。排气歧管多数采用铸铁制造，如图4-15所示。为了便于对进气歧管预热，有些发动机进、排气歧管安装在同一侧。

图4-15　排气歧管

（3）排气消声器

排气消声器的作用是降低排气噪声，并消除废气中的火星及火焰。

排气消声器有吸收、反射两种基本的消声方式，如图4-16所示。吸收式消声器是通过废气在玻璃纤维、钢纤维和石棉等吸声材料上的摩擦而减少其能量。反射式消声器则是多个串联的谐调腔与长度不同的多孔反射管相互连接在一起，废气在其中经过多次反射、碰撞、膨胀、冷却而降低压力，减轻振动。

图4-16　排气消声器

（a）吸收式消声器；（b）反射式消声器

汽车上实际使用的排气消声器，多数是综合利用不同的消声原理组合而成的，如图4-17所示。

图4-17　组合式消声器

2.可变进气系统

可变进气系统是通过进气系统的谐调作用，提高发动机的充气效率，以获得最佳的输出功率。

在进气过程中，当进气门刚打开时，进气门门口处产生一定的真空，形成负的压力波，这种负压力波沿进气管以声速传递到进气管的入口，然后反射，形成正的压力波，又返回到进气门入口端。如果在进气终止时，这种正的压力波波峰恰好到达进气门入口端，进气压力升高，充气效率增加；反之，如果波谷恰好到达进气门入口端，进气压力减小，充气效率降低。我们希望在发动机的转速范围内，这种正压力波与进气脉冲最佳匹配，使得进气终止时的正压力波的波峰恰好到达进气门入口端。这种增压技术称为谐波增压。

谐波增压可通过改变进气管的长度和容积实现。较长的进气歧管使发动机在低转速下获得较大的转矩，但在高转速下却会出现较低的最大输出功率，而较短的进气歧管却正好相反。通过可变进气歧管长度，可以保证在较大的转速范围内，不但具有较大的转矩，而且在高转速下具有较高的最大输出功率。

图4-18所示是奥迪A6轿车发动机可变进气系统的工作原理图。

图4-18　奥迪A6轿车发动机可变进气系统工作原理图

（a）低转速时使用长进气道；（b）低转速区域内的扭矩对比；（c）高转速时使用短进气道；（d）高转速区域内的功率对比

3.废气涡轮增压系统

废气涡轮增压是指利用发动机排出的高温高压废气能量，驱动涡轮做高速旋转，带动同轴上的压缩机，对燃烧所需的空气进行预压缩，这样，在发动机排量和转速不变的情况下，增加了流入发动机的空气量，提高了进气效率，因而可提高发动机的功率。

废气涡轮增压系统的结构原理如图4-19所示。排气管接到涡轮壳上。发动机排出的具有一定压力的高温废气经排气管进入涡轮壳里，高速的废气流按一定的方向冲击涡轮，使涡轮高速旋转。废气的压力、温度和速度越高，涡轮转速也越快，通过涡轮的废气最后排入大气。因为涡轮和增压器压缩轮安装在同一转子轴上，所以两者同速旋转。经过空气滤清器吸入压气机壳内的空气，被高速旋转的压缩轮甩向压缩轮的外缘，使其速度和压力增加，被压缩的空气经发动机进气管进入气缸，以提高发动机的充气量。

图4-19　废气涡轮增压系统结构原理

由于利用高温废气进行增压，涡轮增压器温度较高，经过压缩的空气温度也较高，使进气密度减少，对提高进气效率不利，因此，需要在压缩空气出口到进气管之间安装冷却器，冷却压缩空气，提高其密度。

（五）电子控制系统

电子控制系统包括各种传感器、电控单元、执行器。电子控制系统的作用是接收各传感器的信号，根据ECU设定的程序，对喷油时刻、喷油量及点火时刻等进行控制。

随着计算机控制功能的不断扩展，其控制项目也在不断增加，如怠速控制、进气控制、排放控制、故障自诊断等，形成多功能控制的集中管理控制系统。

图4-20所示为一个典型的轿车发动机燃油喷射控制系统。采用德国Bosch公司电子控制多点喷射系统。

图4-20　燃油喷射控制系统

1.传感器

（1）空气流量计

空气流量计为热膜式，型号为HFM5。它安装在空气滤清器和进气软管之间，其结构如图4-21所示。主要由阻流网、感知空气流量计的热膜（传感器元件）、进行进气温度修正的温度补偿电阻、控制热膜电流并产生输出信号的控制线路板及空气流量计壳体组成。热膜式空气流量计的传感元件如图4-22所示。

图4-21　热膜式空气流量计的结构

图4-22　热膜式空气流量计的传感元件

空气流量计用来测量进入发动机的空气量，该信号是控制单元计算点火时间和喷油量的主要参数，其工作原理如图4-23所示。在空气通道中放置着热膜RH和温度补偿电阻RK（惠斯顿电桥的两个臂）；在控制线路板上粘贴着一只精密电阻RA，也是惠斯顿电桥的一个臂，该电阻上的电压就是热膜空气流量计的输出电压信号；惠斯顿电桥还有一个臂RB，装在控制线路板上。工作时，热膜发热，其热量不断被空气带走，热膜被冷却，热膜周围通过的空气流量越大，被带走的热量也越多。热膜式空气流量计就是利用热膜与空气之间的这种热传递现象进行空气质量流量测量的。其工作原理是将热膜温度与吸入空气温度差值始终保持在100℃，热膜温度由混合集成电路控制，当空气质量流量增大时，由于空气带走的热量增多，为保持热膜温度，混合集成电路使热膜RH通过的电流增大；反之，则减小。这样就使通过热膜RH的电流是空气质量流量的单一函数。热膜加热电流的大小由惠斯顿电桥电路中精密电阻RA上的电压信号输出。在惠斯顿电桥的另一臂上有温度补偿电阻RK和电桥电阻RB，为了减小电损耗，其阻值较高，通过这个臂上的电流较小。

图4-23　热膜式空气流量计工作原理

RH—热膜电阻；RK—温度补偿电阻；RS—精密电阻；RB—电桥电阻。

热膜空气流量计的优点是没有运动件，无流动阻力，传感器无污染沉积，使用可靠性好。在使用过程中，如果空气流量传感器信号中断，控制单元将根据发动机转速、节气门电位计信号及进气温度信号计算出一个替代值。

（2）发动机转速传感器

发动机转速传感器是一个磁感应传感器，它采集曲轴转角位置和发动机转速信号。其工作原理如图4-24所示。在曲轴上有一个靶轮，靶轮上有60个齿，传感器对它进行扫描。当靶轮经过传感器时，产生一个变电压信号，其频率随发动机转速变化而变化，控制单元根据交变电压的频率识别发动机的转速。在靶轮上有一处缺两个齿，感应传感器扫描到该处时，1缸活塞处于上止点前72°，它是作为控制单元识别曲轴转角位置的基准标记。发动机转速传感器所感应出的信号如图4-25所示。

图4-24　发动机转速传感器G28工作原理

1—杆式永久磁铁；2—转速传感器壳体；3—缸体；4—软磁极柱；5—感应线圈；6—空气间隙；7—缺齿（基准标记）；8—靶轮；9—转速传感器。

图4-25　发动机转速传感器信号

1—齿；2—齿隙；3—参考标记。

（3）霍尔传感器

霍尔传感器安装在缸盖右侧，进气凸轮轴后端。它是一个电子开关，利用霍尔原理工作，结构如图4-26所示。霍尔传感器隔板上有一个霍尔窗口，凸轮轴每转一周（曲轴转720°），产生一个信号，该信号出现在1缸压缩行程上止点前72°。控制单元根据此信号可识别1缸压缩行程上止点位置，用于顺序喷油和爆震选择控制。如果霍尔传感器信号中断，它没有替代功能，发动机控制单元不能区分1缸和4缸。

图4-26　霍尔传感器

1—插头；2—传感器外壳；3—固定的壳体；4—密封圈；5—永久磁铁；6—霍尔元件；7—靶轮；a—空气间隙。

（4）进气温度传感器

进气温度传感器是一个负温度系数（NTC）电阻，即温度升高，阻值下降。它安装在进气管上体，如图4-27所示。进气温度传感器将进气温度转变成电信号，送给控制单元，用于各种控制功能的修正。如果该信号中断，控制单元将启用一个替代值，但不能准确感知进气温度，会导致热起动困难、排放量增加等故障。

图4-27　进气温度传感器

（5）冷却水温度传感器

冷却水温度传感器也是一个NTC电阻，直接与发动机冷却水接触，如图4-28所示。该信号是一个较重要的修正信号。如果该信号中断，控制单元将启用一个替代值，但不能准确感知冷却水温度，将会导致发动机冷热起动困难、油耗增加、怠速自适应差、排放升高等故障。

图4-28　冷却水温度传感器G62

1—插头；2—壳体；3—密封圈；4—螺纹；5—感温元件；6—防冻液。

（6）λ传感器

λ传感器就是所说的氧传感器，它安装在排气管谐振腔内，如图4-29所示。λ传感器用于检测发动机的燃烧状况，向控制单元提供修正喷油量的电信号，从而实现燃油喷射的闭环控制。氧传感器由氧化锆陶瓷及表面覆盖的多孔性铂膜制成，其内侧与大气相通，外侧与排出废气接触。废气中残余含氧量与大气中含氧量的浓度差，能在氧化锆陶瓷表面产生电位差，此电位差能体现废气中的氧含量，反映混合气的浓稀，控制单元根据此信号对喷油量进行调节。

图4-29　λ传感器

1—λ传感器陶瓷体；2—铂电极；3—触头；4—壳体触头；5—排气管；6—微孔陶瓷保护层；7—废气；8—大气；US—λ传感器电压。

氧传感器的最佳工作温度是600℃，工作温度区间为300～850℃，为此，在其内部设有加热器，使其能很快达到最佳工作温度。

（7）爆震传感器

爆震传感器的结构如图4-30所示。该车采用两个爆震传感器，分别安装在缸体进气侧1缸和2缸、3缸和4缸之间。当发动机发生爆震时，气缸中产生的爆震信号传递到爆震传感器的压电陶瓷，在其上产生一个电压信号，控制单元根据这个电压信号识别出爆震缸，并推迟该缸的点火。

图4-30　爆震传感器

1—压电陶瓷；2—振动片；3—壳体；4—螺钉；5—接触片；6—插头；7—发动机体；v—振动速度。

2.执行元件

（1）节流阀体

节流阀体也称节气门控制单元，它采用整体式结构，如图4-31所示，主要由怠速开关、怠速节气门电位计、节气门电位计及怠速电动机等组成。这种整体式结构取消了节气门的旁通通道，怠速调节直接在节气门上进行。最大优点是减少了部件数目，降低了漏气的可能性，避免了一些故障的发生。

图4-31　节气门控制单元

怠速开关、怠速节气门电位计、节气门电位计向控制单元提供节气门当前位置信息，属于传感器部分，怠速电动机是执行元件。在怠速范围内，控制单元根据各种信息，通过控制怠速电动机来调节怠速时节气门的开度，具体功能有：怠速时，怠速电动机根据发动机负荷和温度来控制节气门开大或关小，使发动机总是工作在最佳怠速状态；当快速松开油门踏板时，怠速电动机可使节气门缓慢回位，直至达到所要求的怠速转速为止，起到了节气门缓冲器的作用；若电子控制怠速失效，节气门将保持在一个确定位置，控制单元对此不起作用。

（2）喷油器

喷油器（图4-10）装在进气门上方的进气管下体上，每一个气缸都装有一个喷油器，它是由电磁元件控制的。电控单元发出指令信号，可将喷油器头部的针阀打开，把精确配制的一定量燃油喷入进气门前，并与吸入进气歧管内的空气混合，混合后的可燃混合气进入气缸内点火燃烧。

（3）点火线圈及终端能量输出极

点火系中的主要部件是点火线圈及终端能量输出极（点火模块）。点火线圈及终端能量输出极装在一个壳体里，固定在气缸体上，如图4-32所示。在点火线圈的壳体上有各缸排序标识。1、4缸共用一个点火线圈，2、3缸共用一个点火线圈。双火花点火线圈如图4-33所示。终端能量输出极根据控制单元指令控制点火线圈初级绕组的通电和断电，从而在点火线圈次级产生点火高压。

图4-32　点火线圈及终端能量输出极

1—2、3缸点火信号线；2—点火电源；3—1、4缸点火信号线；4—搭铁。

图4-33　双火花点火线圈

3.控制单元

发动机控制单元是一种具有80个插脚的电子综合控制装置，其外观结构如图4-34所示。

控制单元负责对发动机控制系统进行管理。它不仅控制燃油喷射系统，同时还具有点火控制、怠速控制、油箱通风控制、自诊断和备用控制等多种功能。具体功能如下：

①给传感器提供基准电压，将所需输出的信息转变成控制单元所能接收的信号。

②接收传感器或其他装置输入的各种信息。

③存储、计算、分析、处理信息；存储该车的特征参数；计算输出值；存储运算中的数据；存储故障信息。

④运算分析。根据信息参数求出执行命令数值，并将输出信息与标准值比较。

⑤输出执行命令。把弱信号变强的执行命令。

⑥自我修正功能（自适应功能）。

发动机控制单元（图4-34）能在较短时间内处理很多信号，并且具有上述功能，能够进行高精度的发动机控制。

图4-34　发动机控制单元外观结构

发动机控制单元要管理多个信息，它通过信号线与控制器或系统部件相连，如图4-35所示。通过这些附加信号与汽车上其他系统部件之间相互交换信息。

图4-35　控制单元与其他系统的信息交换

①发动机转速。控制单元从发动机转速传感器获得发动机转速信号，并传递给转速表。

②空调压缩机信号。控制单元通过空调继电器与空调压缩机相联系。空调压缩机信号是双向传递的，一方面，它可以向控制单元提供压缩机接通信息，由发动机控制单元控制节气门控制单元提高怠速转速；另一方面，在发动机处于急加速到全负荷、应急运行、冷却水温度过高等工况时，控制单元将切断空调压缩机工作。

③车速信号。控制单元从车速表上获得行驶速度信号，利用该信号由节气门控制单元进行怠速稳定控制。

随堂测试

1.目前我国用研究法________表示汽油的牌号，如90号、92号和95号。选择汽油牌号时，主要依据发动机的压缩比，压缩比高的发动机选用辛烷值________的汽油。

2.按燃油喷射位置不同，燃油喷射系统可分为________喷射和________喷射。

3.废气涡轮增压是指利用发动机排出的高温高压废气能量，驱动涡轮做高速旋转，带动同轴上的________，对燃烧所需的空气进行预压缩，增加了流入发动机的空气量，提高了进气效率，因而可提高发动机的________。

4.进气温度传感器通常采用负温度系数（NTC）电阻，即温度升高，阻值________。

5.λ传感器用于检测发动机的燃烧状况，向控制单元提供修正喷油量的电信号，从而实现燃油喷射的________控制。

任务实施

任务工单