任务一  发动机电控系统识别

当今，随着科技的不断进步及汽车工业的飞速发展，发动机电控系统已然成为现代汽车技术的核心，在汽车发展过程中担任着越来越重要的角色。电控系统通过精确控制发动机的燃油喷射、点火、进排气等关键过程，实现发动机性能的优化，提高燃油经济性，减少排放，使汽车运行更为高效、环保。接下来本模块将详细介绍发动机电控系统的基本原理、组成部分及其功能。

任务引入

汽修厂接收了一辆待维修的别克威朗车辆，客户反映汽车仪表板上的故障指示灯亮起，请你依据专业知识识别汽车发动机电控系统的主要部件。

一、汽车发动机电控系统的功能

为了满足汽车发动机的动力性、经济性和环保性的要求，汽车发动机电控系统需要具备以下基本功能。

（一）燃油供给控制功能

燃油量控制和喷油正时控制是汽车发动机电控系统最重要的控制功能之一。通过准确检测发动机工况和进气量及其他关键信号，再根据发动机的运行工况和汽缸点火顺序，在某一节点，将燃油喷进汽缸，混合空气形成接近理想空燃比14.7∶1的混合气。

（二）空气供给控制功能

空气供给控制功能可以根据发动机的需求调整进气量，从而提高发动机的燃油经济性等其他性能，通过控制进气量来控制发动机转速，控制进气路径、进气压力及进气时间来提高发动机的进气效率。

（三）进气控制功能

为了控制发动机转速，提高进气效率，加强发动机性能和提高燃油经济性，可以通过控制进气量、进气路径、进气时刻和进气压力来实现最佳空燃比。

（四）点火控制功能

点火控制功能主要包括点火时刻控制（点火提前角控制）和点火能量控制（点火线圈通电时间控制）。电控系统根据发动机运行工况和进气量控制火花塞在最佳时刻点燃混合气，以改善缸内燃烧过程，避免爆燃。此外，点火能量控制使发动机点火过程变得稳定和可靠。

（五）排放控制功能

排放控制功能通过精准的燃油量、喷油正时控制，配合废气再循环、油箱蒸气排放控制及三元催化器转化控制，使发动机的燃烧条件得以改善，有效降低汽车的废气排放量。

（六）怠速控制

怠速控制功能根据发动机的各种传感器信号（转速传感器、空气流量计、冷却液温度传感器等）来判断发动机当下的运行状态，精确调整发动机的进气量、喷油量等参数，确保发动机在怠速状态下能够高效稳定运行，减少油耗和排放。

二、汽车发动机电控系统的高级功能

在现代汽车电控系统中，除了具备以上涉及的基本功能，为了提高驾驶舒适性和体验感，还应该具备一些高级功能。

（一）涡轮增压控制功能

涡轮增压控制功能由发动机电子控制单元根据发动机的转速、负荷、进气压力等多种传感器信号，来控制涡轮增压器工作。涡轮增压器主要由废气涡轮和压气机两部分组成。

（二）自诊断控制功能

自诊断控制功能可对发动机的运行状态进行实时监控，当某个系统出现故障时能及时发出警告，并立即诊断和存储故障信息，以此来帮助驾驶人员和维修人员有效地进行故障排除。

（三）自适应控制功能

自适应控制功能是一种智能控制策略，能够根据车辆运行环境、驾驶员驾驶习惯及行驶道路条件，及时调整发动机的运行参数以实现最佳的驾驶体验。自适应控制功能包括自适应悬架系统、导航系统和驾驶辅助系统等。

（四）失效保护系统

失效保护系统就是当传感器或线路出现故障时，ECU会自动按预设值工作，确保发动机仍能运转，但性能有所下降。

（五）制动控制系统

制动控制系统包括防抱死系统（ABS）和车身电子稳定系统（ESP），可以提高制动效果和车辆稳定性。

三、汽车发动机电控系统的组成

汽车发动机电控系统主要由传感器、ECU和执行器三个部分组成，其工作关系示意如图1-1所示。传感器是一种信号输入装置，通常被安装在发动机的各个部位，用于采集发动机运行工况和运行环境等各类参数信息，并将这些参数信息转变成电信号，通过信号线束传送给ECU；ECU是发动机电控系统的核心部件，负责接收、存储、计算和分析传感器输入的电信号，再根据电信号的处理结果，对相应执行器进行管理控制；执行器负责接收ECU的指令信号完成指定动作，一般是以电磁阀或电动机为主体，如喷油器、活性炭罐电磁阀、三元催化转换器等。

图1-1　发动机电控系统的组成

（一）传感器

发动机电控系统中的传感器负责监测各种运行中的数据，如压力、温度、流量、角度、浓度和转速等，以别克威朗车型为例，其中常用的传感器介绍如下。

空气流量传感器：通常安装在空气滤清器与节气门之间的进气道上，如图1-2所示。主要负责计算空气流量数据，并将数据转换成电信号传给ECU用于计算发动机喷油量，根据工作原理不同，可以分为热线式、热膜式和卡门涡旋式空气流量传感器。

进气歧管绝对压力传感器：通常安装在发动机的进气歧管上，如图1-3所示。其主要负责检测节气门后方进气歧管的空气绝对压力，根据发动机的不同转速和负荷，进气歧管内的真空度变化时引发传感器内部电阻变化，将此变化转化为电信号，传给ECU来控制喷油量。

图1-2　空气流量传感器 

图1-3　进气歧管绝对压力传感器

进气温度传感器：通常安装在进气管道或空气流量计内，如图1-4所示。其主要负责检测发动机进气管道中的空气温度，并将温度信息转换成电压信号输送给ECU，ECU接收并处理后用于调整发动机喷油量和点火正时等参数。进气温度传感器是一种负温度系数热敏电阻。

节气门位置传感器：通常安装在节气门体上，如图1-5所示。其主要负责检测节气门的开度变化，以此判断发动机的运转工况，如加速、减速、怠速或负荷等。

图1-4　进气温度传感器

图1-5　节气门位置传感器

加速踏板位置传感器：通常安装在加速踏板底部，如图1-6所示。其主要负责检测加速踏板的位置，将加速踏板的位置信号转换成电信号传给ECU，以此来配合节气门调整进气量，最终提高发动机各种工况下的燃油经济性和驾驶舒适性等性能参数。

图1-6　加速踏板位置传感器

氧传感器：通常安装在排气管上三元催化器前后，如图1-7所示。其主要负责检测排气中的氧气含量，并且具有前氧、后氧传感器之分。前氧传感器负责检测排放气体中的氧气含量，后氧传感器负责检测经三元催化器净化后排放气体中的氧气含量。

图1-7　氧传感器

曲轴位置传感器：通常安装在变速箱离合器壳体上，如图1-8所示。其主要负责检测曲轴的角度位置和转速，并将其转化成电信号传输给ECU，以此判断发动机的运行状态，并调整发动机的点火正时和喷油量等。曲轴位置传感器主要有三种类型：磁电感应式、霍尔效应式和光电式。

凸轮轴位置传感器：通常安装在凸轮轴箱或气门室盖上，具有进、排气两个部分，如图1-9所示。其主要负责检测凸轮轴的角度位置，并向ECU提供关于发动机节气门的开闭信息，从而有效控制点火正时和喷油时刻，一般与曲轴位置传感器协同工作。

图1-8　曲轴位置传感器

图1-9　凸轮轴位置传感器

冷却液温度传感器：通常安装在缸体、缸盖的水套或冷却液管路中，如图1-10所示。其主要负责检测冷却液的温度，并将温度信号以电信号的形式传输给ECU，以此对发动机的运行参数进行调整，确保发动机在各种温度下都能达到最佳性能。

图1-10　冷却液温度传感器

爆震传感器：通常安装在汽缸中部，如图1-11所示。其主要负责检测发动机汽缸内的异常燃烧情况，当汽缸内发生爆震时，爆震传感器会受到机械压力或振动的变化，并将这种变化转化成电信号传输给ECU，以此来调整点火提前角或其他参数，以减少或消除爆震现象。

图1-11　爆震传感器

（二）ECU

ECU，是一种独特精巧、工作效率极高的小型电脑，相当于汽车的大脑，通常安装在发动机舱内的ECU控制盒中，如图1-12所示。其主要负责接收、计算和分析处理各种来自传感器的电信号，从而发送相应指令给执行器来完成特定工作，使汽车发动机保持最佳工作状态。

图1-12　电子控制系统（ECU）

ECU由硬件和软件两个部分组成：硬件包括微型计算机、存储器、输入输出接口和总线等；软件包括控制算法、数据信号和通信协议等。随着汽车电子技术的不断提升，ECU的软、硬件也在不断升级和发展，为汽车的安全性、舒适性和动力性等提供更有效的保障。

（三）执行器

执行器负责接收ECU输送来的电信号，并根据信号完成各种特定指令，实现对汽车发动机的控制与调节。汽车发动机电控系统常用到的执行器主要有以下几种，如表1-1所示。

表1-1　电控系统常用执行器

序号	名称	外观	安装位置
1	电动燃油泵		通常安装于燃油箱内的油泵总成中
2	喷油器		通常安装于汽缸体上或进气歧管上
3	点火控制器及点火线圈		通常安装于气缸体上
4	电子节气门		通常安装于进气管和进气歧管之间
5	三元催化转化器		通常安装于汽车底部排气管中
6	怠速控制阀		通常安装于节气门体上
7	活性炭罐电磁阀		通常安装于活性炭罐和进气歧管之间的管路上

四、任务实施

（一）实施方案

1．作业准备

使用万用表时，不要将红黑表笔接反。

设备器材：实训车一辆、常用工具（一套）、万用表。

耗材：干净抹布。

2．学生分组

以6～8人为一组，选出组长并进行任务分配，填入表1-2中。

表1-2　小组概况及分工情况表

（二）操作步骤

根据所掌握的汽车发动机控制系统的相关知识，回答下列问题。

1．汽车发动机控制系统有哪些功能？

2．汽车发动机控制系统由哪几个部分组成？它们分别有什么作用？

3．根据车型从汽车（或试验台架）发动机上识别下列传感器、ECU和执行器，并确认其安装位置，填入表1-3中。

表1-3　发动机电控系统任务表

（三）任务评价（每组一份）

将小组成员评价分数填入表1-4中。

表1-4　任务评价表