§第二章汽油机电控概述学习目标通过本章的学习应掌握汽油机微机控制系统基本构成及三个基本组成的作用、主要控制功能、汽油喷射的分类等基本内容；了解采用微机控制汽油喷射的主要优点。
§2.1汽油机电控系统及控制内容自1967年德国（Bosch）公司开发的D-Jetronic电控汽油喷射系统面世以来，经过几十年的发展，汽油机电子控制技术经历了从模拟电路到数字电路，从普通电子控制到微型计算机控制，从单一功能到综合控制的过程。
§2.1.1 汽油机电控系统的构成现在汽油机电控系统尽管种类繁多,但作为一个控制系统,它们具有与其它控制系统相同的三个基本组成部分：传感器、电控单元(Elcetronic Control Unit ,ECU)和执行组件构成如图2.1所示传感器的作用是将反映发动机运行状况的机械动作、热状态等物理量信息，转换成相应的模拟或数字电信号，并输送到电控单元。
每一个传感器都是一个完整的测量装置，它们传输的信息，是电控系统做出各种控制决策的依据，如果没有这些传感器，电控单元就无法实现对发动机的有效可靠控制。
一台发动机的电控系统应有多少个传感器，取决于控制功能的简繁和需要达到的控制精度。
一般而言，控制功能越多，控制精度要求越高，所需的传感器越多。
电控单元（ECU）是电控系统的核心。
主要任务是：向各种传感器提供它们所需的基准电压（如：2V、5V、9V、12V等）；接收传感器或其它装置输入信号，并将它们转换为微机能够处理的数字脉冲；储存输入的信息，运用内部已有的程序对输入信息进行运算分析，输出执行命令；根据发动机性能的变化，自动修正预置的标准值；将输入信息与设定的标准值进行比较，如发现数据异常，确定故障位置，并把故障信息储存在内存中。
执行组件是在电控单元控制下完成特定功能的电气装置。
在电控系统中，ECU对执行组件的控制，一般通过控制执行组件电磁线圈搭铁回路来实现。
§2.1.2 汽油机电控系统的主要控制功能汽油机微机控制系统的控制功能,视发动机生产年份、制造商、发动机类型等有很大的差异。
一般而言，生产年份较早的发动机，控制功能相对较少，而近年生产的发动机，电控系统控制功能已有很大的扩展。
主要控制如下：一、汽油喷射控制：是汽油机电控系统最主要的控制功能，汽油喷射控制的内容主要有喷油正时控制、喷油持续时间控制、停油控制和电动汽油泵控制等。
喷油正时控制：即喷油开始时刻控制，包括根据曲线转角位置进行控制的同步喷射控制循和根据发动机运行工况进行控制的异步喷射控制两种方式。
喷油持续时间控制：也即喷油量控制。
包括发动机起动时的喷油持续时间控制，发动机起动后的喷油持续时间控制两种控制程序。
停油控制：包括减速停油控制、超速停油控制及停油后的恢复供油控制。
电动汽油泵控制：包括发动机起动前电动汽油泵的预运转控制、发动机正常运转时电动汽油泵运转控制。
二、点火控制：是汽油机电控系统的第二个主要控制功能。
电控系统对点火的控制包括点火正时控制、闭合角控制和爆震回馈控制三个内容。
点火正时控制：即最佳点火提前角控制。
包括初级线圈接通时间确定和通过电流的修正及点火控制。
闭合角控制：即点火线圈通电时间控制。
包括初级线圈接通时间确定和通过电流的控制。
爆震回馈控制：是汽油机电控系统特有的控制功能。
包括爆震的检测和回馈修正控制。
三、怠速控制：当发动机处于工况时，ECU根据转速的变化或附属装置接入与否，通过控制怠速控制装置，调整怠速工况的空气供给，使发动机保持最佳的怠速转速。
四、排气净化控制：其功能包括氧传感器的回馈控制、废气再循环控制（EGR）、二次空气喷射控制、活性炭罐清洗控制内容。
氧传感器的回馈控制：当ECU根据发动机的运行工况确定对空燃比实行死循环控制时，ECU根据氧传感器的回馈信号，修正喷油持续时间，把空燃比精确控制在14.7:1附近,使三元催化净化装置具有最高的净化效率。
废气再循环控制：在采用废气再循环的发动机中，ECU根据发动机的运行工况，通过真空电磁阀对废气再循环过程及再循环废气量进行控制，以降低NO X的生成量。
次空气喷射控制：在采用二次空气喷射装置的发动机中，ECU根据发动机的运行工况及工作温度，向排气管或三元催化转化器喷入新鲜的空气，以减少某些特殊工况下CO和HC的排放量。
活性炭罐清洗控制：在装有活性炭罐清洗控制装置的发动机中ECU定时打开炭罐清洗控制电磁阀，清洗活性炭层，恢复活性炭的吸附功能。
五、进气控制：包括进气谐振增压控制、进气涡流控制、配气定时控制及增压控制等。
进气谐振增压控制：在采用改变进气歧管长度的发动机中，ECU根据发动机的转速，控制谐振阀的开或关，以改善发动机高、低速工况时的功率和扭矩输出特性。
进气涡流控制：在采用进气涡流控制的多气门发动机中，ECU根据发动机转速，控制涡流阀的开或关，改变进气涡流强度，改善燃烧过程，提高发动机的输出扭矩和动力性。
配气定时控制：在采用可变配气定时的发动机中，ECU根据发动机的负荷和转速，通过改变配气定时定时，提高发动机的充气效率，改善发动机的动力性和经济性。
增压控制：在采用废气充气涡轮增压的电控汽油机中，ECU根据进气歧管压力控制增压器放气阀的开或关，使进气增压压力保持稳定。
六、故障自诊断和带故障运行控制故障自诊断控制：当电控系统的组成组件发生故障时，ECU根据故障类型做出最适当的应急处理，在大多情况下，使汽车仍能以稍差的性能行驶到汽修厂进行检修。
§2.2 汽油机燃油喷射系统的分类由于生产的厂商和年代的不同，正在使用的电控汽油机品种繁多，布置形式和结构有较大的差异。
为了对电控汽油机有一个概要的全面认识，对众多的电控汽油机按它们的主要结构特征或工作特征，可作如下分类。
§2.2.1按喷射位置分类对采用压力喷射方式形成混合的电控汽油机，按汽油的喷入位置分类，可分为缸内直喷式和进气管喷射式两种类型。
一、缸内喷射方式缸内喷射方式主要特点是：喷油器安装在气缸盖上，喷油器把汽油直接喷入发动机气缸内与空气混合形成可燃混合气，如图：2.2所示采用缸内喷射方式，通过合理组织缸内的气体流动可以实现分层稀薄燃烧，有利于进一步降低发动机有害排放和燃油消耗量。
但采用缸内喷射方式，为了布置喷油器，气缸盖需要重新设计，同时也增加了气缸盖结构的复杂性，使制造成本增加。
另外，采用缸内喷射方式，需要能耐高温和高压，动态响应速度快，可靠、寿命长的喷油器，目前在技术上还存在一定的困难。
在缸内喷射方式的电控汽油机开发研制中，取得较大成就的是日本三菱公司的GDI系统。
二、进气管喷射方式进气管喷射方式（也称缸内喷射方式）的特点是：喷油器安在进气总管或者进气歧管上，喷油器把汽油喷入进气总管或者进气歧管，喷入的汽油在进气气管中与空气混合形成可燃混合气，在进气行程被吸入气缸。
采用进气管喷射方式，喷油器不与高温高压的燃气接触，且发动机改动很小，所以现代电控汽油机普遍采用进气管喷射方式。
对于进气管喷射方式，按喷油器的安装部位不同，又分为单点喷射系统和多点喷射系统。
1．单点喷射系统单点喷射系统也称节气门体喷射或集中喷射系统，喷油器安装在进气总管的节气门上方，采用1—2个喷油器，如图2.3所示单点喷射系统的主要特点是：结构简单，化油器式汽油机几乎不经过改制就能成为微机控制的汽油喷射发动机。
另外，由于单点喷射系统的故障少，工作可靠性好。
但是，由于单点喷射系统的燃油是喷在进气总管内，因此各缸混合气的均匀性不如多点喷射系统。
2．多点喷射系统多点喷射系统的喷油器安装在每一个气缸的进气歧管上，喷油器把汽油喷在进气门附近与进气歧管内的空气混合形成混合气，如图2.4所示。
对于多点喷射系统，由于每一个气缸都有一个喷油器，使各缸混合气的均匀性得到很大的改善。
另外在进气管设计时，可充分利用进气的惯性增压效应，实现高功率设计。
现代微机控制汽油喷射发动机，普遍采用多点喷射系统。
§2．2．2 按喷射的时序分类汽油喷射的时序分类，可以分为连续喷射方式和间歇喷射方式两种类型。
一、连续喷射方式连续喷射也称稳定喷射。
发动机运行期间，喷油器的喷油是连续进行的。
这种喷射方式不需要考虑喷油定时和各缸的喷油顺序，因此控制非常简单，但混合气的均匀性、空燃比控制精度及过渡工况的回应特性都较差。
连续喷射方式仅用在Bosch公司的机械控制汽油喷射系统（K-Jetronic 系统）和机电结合式汽油喷射系统（KE-Jetronic系统）中。
二、间歇喷射方式间歇喷射方式也称脉冲喷射。
喷油器以间歇方式，在规定的时间段内把汽油喷入进气管。
间歇喷射方式按各缸喷油器的工作时序，分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种。
1．同时喷射方式同时喷射方式，各缸喷油器开始喷油和停止喷油的时刻完全相同，一般发动机每转一转，各缸喷油器同时喷油一次，发动机一个工作循环所需的油量，分二次喷入进气管，因此也称同时双次喷射方式，各喷油器的喷油正时及工作情况如图2.5所示对于同时喷射方式，由于所有气缸的喷油是同时进行的，因此也称喷油正时与发动机的工作过程没有关系，各缸混合气形成时间的长短不一致，造成各缸混合气的质量不一致的缺点。
但是，喷射方式具有不需要气缸判别信号，用一个控制电路就能控制所有的喷油器，电路与控制软件简单等优点，早期生产的电控汽油喷射发动机都采用同时喷射方式。
2．分组喷射方式分组喷射方式把发动机所有气缸分成2组（四缸机）或3组（六缸机），ECU用两个或三个控制电路控制各组喷油器。
发动机工作期间，各组喷油器依次交替喷射，每个工作循环各组喷油器都喷射一次（或两次）。
分组喷射方式各组喷油器的喷油正时和工作情况如图2.6所示分组喷射方式的控制电路虽然比同时喷射方式复杂，但各缸混合气的质量及空燃比控制精度都有较大的提高。
三、顺序喷射方式顺序喷射方式，也称独立喷射方式。
发动机运行期间，喷油器按各缸的工作顺序，依次把汽油喷入各缸的进气歧管，发动机曲轴每转二转，各缸喷油器轮流喷油一次。
顺序喷射方式各缸喷油器的喷油正时和工作情况如图2.7所示序进行喷油，因此微机控制系统必须配置检测基准气缸活塞位置和行程特征的传感器，获得判缸信号。
喷油开始时刻一般在排气行程上止点前60°～70°曲轴转角。
顺序喷射方式需要有与喷油器数目相同的控制电路，控制程序中需要增加基准气缸判别和喷油正时计算等内容，因此硬件设计和软件的编写都比较复杂。
但顺序喷射可以使每一个气缸都具有较佳的喷油正时，对提高混合气的最终质量，保持各缸混合气质量的一致具有重要的意义，同时有利于减少有害物排放，提高燃油经济性。
因此，现在的大多数电控汽油机都采用顺序喷射方式。
§2.2.3按喷射系统的控制方式分类按汽油喷射系统的控制方式分类,可分成机械式汽油喷射系统和电控汽油喷射系统.a)机械式汽油喷射系统机械式汽油喷射系统是一种以机械控制方式对汽油喷射过程进行控制的系统。
