汽车电子技术的应用与发展.doc

汽车电子技术的应用与发展摘要：本文探讨了汽车电子技术的应用于发展，阐述了重要汽车电子控制技术的工作原理，并分析了汽车电子技术发展的前景。论文首先论述了电子控制技术在汽车发动机、汽车底盘上的应用，探讨了已经在发达国家运用的一些先进的汽车电子控制技术，并系统了解了汽车发动机上诸如电子点火系统（EIS）、电控喷油系统（EFI）、怠速控制（ISC）以及EGR控制技术的应用，以及汽车底盘上汽车制动防抱死系统（ABS）、汽车驱动防滑系统（ASR）以及电动助力转向系统（EPS）等成熟电子控制技术的应用，从中把握先进技术与传统技术的优缺点，通过对当今世界的先进技术进行简单介绍，进而对我国乃至世界汽车工业汽车技术当今的发展方向及未来的发展趋势做出预测。针对目前汽车电子控制技术发展情况，本文对汽车电子控制技术的未来做了积极展望：汽车电子控制技术在动力性、经济性和安全性的将会得到长足的发展，不断地改善汽车行驶的稳定性和舒适性仍是汽车电控技术的努力方向。关键词：汽车电子控制技术 汽车发动机 汽车底盘 应用 发展趋势The Application and Development of Automotive Electronics TechnologyAbstract:This article analyzes the development of the application of electronic technology in automobile,and the working principle of the important part of the technology of automotive electronic control are analyzed at length,with the trend of the development of the automobile electronic technology prospected.The electronic control technology in the engine and the automobile chassis are introduced. And then discusses the application of some advanced technology of the automotive electronic control which has been used in the developed countries,such as the implication of the Electronic Ignition System (EIS),Electronic Fuel Injection System (EFI),Idle Speed Control (ISC),EGR control technology,Anti-lock Braking System (ABS),Acceleration Slip Regulation(ASR),Electric Power Steering system (EPS) and other mature electronic control technology.Tell the advantages of advanced technology from the disadvantages of the traditional techniques and make a forecast of the direction of the car industry in the development of the automotive electronic control technology in the China and even the world.According to the present development situation of the technology of the automotive electronic control,this paper keeps a positive outlook of the future of the automotive electronic control technology:the technology of the automotive electronic control in power,economy and safety will be constantly improved.While the development in the stability of the vehicle and comfort is still the right direction of automobile electronic-controlled technical.Keywords:the technology of automotive electronic control;automobile engine; automobile chassis;implication;the trend of development引 言汽车自发明以来就给人们的工作和生活带来极大的便利，随着不同时期人们不同的要求，汽车技术也在发生着翻天覆地的变化。尤其是进入21世纪以来，世界掀起了新的制造业革命，节能、环保与安全成为新的主题，大量的新技术也陆续应用到汽车上，使汽车更具现代化与智能化，汽车在极大限度降低对人类负面影响的同时更好地满足人们的需求。如今的汽车上都是动辄数百个电子元件，数以捆计的汽车线路控制着汽车多个部门的协调工作，汽车电子技术已经全面覆盖汽车行业。如今的汽车先进的技术都与电子技术挂钩：如电喷发动机、电动车窗、电动座椅、电控车身稳定系统、电子显示屏及电控悬架等。汽车大都配备了一个电脑ECU来调节整个汽车的运行，汽车电子技术已经成了汽车技术进步的最大源泉。专家预测未来35年内汽车上装用的电子装置成本将占汽车整车成本的25%以上，汽车将由单纯的机械产品向高级的机电一体化产品方向发展，成为所谓的“电子汽车”。传统的汽车电路主要是能量的转换，当代的电子技术主要在于汽车整体的控制。在未来，随着电子技术、计算机技术和信息技术的深入研究，汽车电子控制技术仍将迅猛的发展，尤其在控制精度、控制范围、智能化和网络化等多方面会有较大突破。汽车电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。第1章 汽车电子技术的发展概述随着不同时期不同时代主题的要求，汽车技术也随之发生着翻天覆地的变化，尤其是近几年以来，节能、环保与安全成为全球的新的话题，大量的新型电子控制技术也很快的应用到汽车上，汽车正逐步的智能化和高效化。1.1 汽车电子技术现状汽车电子产品主要分为两类：一类是汽车电子控制装置，包括发动机、底盘、车身电子控制；另外一类则是是车载汽车电子装置，包括汽车信息系统、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统、车载通信系统、上网设备等。网络在汽车应用中不但增加了许多功能，而且还大大增加了可靠性。为适应汽车网络控制的需要，更好地在各控制系统之间完成交流信息、协调控制、共享资源及标准化与通用化。大量数据的快速交换、可靠性及实用性是对汽车电子网络系统的要求。1.2 发动机总成上主要的电子技术运用以前的点火系统是利用电磁感应原理，把来自蓄电池的12V的低电压，经过点火线圈和由凸轮轴驱动的断电器转变为1520KV的高压电，再由分电器按一定规律送入各缸的火花塞，火花塞为可燃混合气提供足够能量火花，点燃混合气使之燃烧做功。一次电流受到断电器的触点所允许电流的限制，火花塞能量提高不大，而且触点极易被烧蚀，触点间的电压也受积碳和污染影响很大。为了改善电火花性能，提高点火时间的控制精度及可靠性，普通电子点火系统、微机控制点火系统和无分电器电子点火系统应运而生。电控喷油系统则通过微机电子技术对系统实行很多参数控制，使燃油喷射适时、适量的供油。通过传感器检测发动机进气量、发动机转速及曲轴转角等信号，电子控制单元根据发动机运行工况计算出每循环的基本供油量，同时通过节气门位置、冷却水温度、空气温度和氧含量等发动机运行工况参数，对供油量进行修正，再转换为喷油时间并放大输出，实现对喷油器的喷油量的控制，从而使发动机始终具有一个最佳的空燃比。据研究数据表明，电控燃油喷射系统可使发动机的功率提高10%，在耗油量相同的情况下扭矩可增大20%，0100km/h加速时间减少7%，油耗降低10%；尤其是废气排量可降低34%50%，系统采用闭环控制并加装三元催化器，排放量可下降73%。在排气系统中，应用的废气再循环（EGR）就是引出一部分排出的废气（10%20%）通过进气管与新鲜空气混合后再度进入气缸参与燃烧，实现废气再循环，破坏有害气体（Nox）高温富氧的生成条件，从而减少NOx的生成，有利于环保。1.3 汽车底盘上的主要的电子技术运用汽车安全性和舒适性一直就是人们关注的话题，目前，在汽车舒适和安全保护领域出现了大量的新技术，这在汽车底盘上有很好的体现。现在经常提到的车辆防抱死制动控制系统（ABS）主要是改善汽车制动时的方向稳定性，以保证汽车在制动过程中获得最大附着系数，从而减小制动距离，大大增加了汽车安全系数。近年来合动力学控制发展的ABS结是以滑移率为控制目标的ABS，它是以连续量控制形式，使制动过程中保持最佳的、稳定的滑移率，理论上是一种很理想的安全控制系统。汽车驱动防滑系统（ASR）技术其实是ABS的延伸和拓展，ASR系统能够提高汽车的牵引性、驱动性、稳定性及舒适性。汽车驱动防滑系统的作用主要是维持汽车行驶方向时的稳定性，并尽可能利用车轮路面间的纵向附着力，以提供最大的驱动力。它的两个显著的优点是：第一，当驾驶员在光滑路面上加大油门时，车轮会滑转，此时ASR能够通过施加制动力或者减少发动机功率输出方式使车轮的滑转率控制在最佳范围内，从而获得良好的加速性能；第二，可减小轮胎的磨损，延长其寿命。这是通过“制动力控制”、“发动机调速控制”、“光滑路面状况显示控制”、“轴荷转移控制”等来实现的。ASR已成功应用到汽车上，取得了明显的效果。由于驱动防滑系统总是和防抱死制动系统结合在一起使用，常称之为ABS/ASR系统。除了上述介绍外，还有电动助力转向系统（EPS）等技术已经运用比较成熟。现代汽车电子技术的应用不仅提高了汽车的动力性、经济性和安全性，还改善了汽车行驶的稳定性和舒适性，推动了汽车产业的发展。如今，汽车电子化程度显然已成为衡量当今汽车性能高低的直接指标。第2章 汽车发动机电子控制系统随着环保、节能的观念深入人心和电子新技术的快速发展，新技术很快应用到了汽车上，发动机上的电子控制技术应用更是首当其冲。电子点火系统代替了传统的触电式的点火系统，在改善电火花性能，提高点火时间的控制精度及可靠性方面有了很大的提高。而电子燃油喷射系统能够通过电子控制单元根据发动机运行工况计算出每循环的基本供油量，同时，通过发动机运行的工况参数对喷油量进行修正，因此，能够使发动机始终控制在最佳空燃比。此外还有，EGR技术、怠速控制技术等电子控制技术逐渐应用并得到了广泛的普及，智能可变气门正时技术等技术正在逐步推广。2.1 点火系统点火系统在汽油机中具有十分重要的作用。点火能量必须足够高，如果点火能量较低，就有可能不能点燃缸内的混合气，因此，汽油也无法正常运行。点火时刻更为关键，因为它是影响汽油机性能的最重要的参数之一，点火过早或者过迟都会直接影响到汽油机的经济性和动力性。所以，对应于给定汽油机的运行工况都存在着一个最佳点火提前角。通过试验获取汽油机的最佳点火提前角变化规律，并控制汽油机尽量按最佳点火提前角的变化规律来点火始终是我们所追求的目标之一。2.1.1 传统点火系统2.1.1.1 传统触电式电子点火系统的工作原理传统触点式点火系统由电源（发电机、蓄电池）、点火开关、断电装置、点火线圈、分电器、高压导线、火花塞等组成。触点闭合时，点火线圈内一次侧绕组（约200300匝粗导线）电流接通；触点断开时，一次侧绕组电流被切断。这样就引起点火线圈铁心中磁通量发生变化，从而在二次侧绕组（1500023300匝细导线）中感应出很高的电动势。与断电装置凸轮同轴旋转的分电器中的分电头恰好与对应于某一气缸的侧电极对准。通过高压导线，高电压被引至该缸火花塞，使其两极间间隙被击穿，产生电火花。分电器轴每转一转，各缸按点火顺序轮流点火一次。发动机工作时，上述过程不断地重复。由此可知，传统点火系统的工作过程基本可以分为断电器触点闭合、一次电流增长，断电器打开、二次绕组产生高压以及电火花放电三个过程。一次电压是按指数增长的，增长过程中一次绕组会产生自感电动势，二次绕组中也会产生互感电动势，但是该电压较低不能击穿火花塞间隙。断电器打开后，一次绕组会产生自感电动势，由于线圈匝数多，二次绕组中会产生12万伏的互感电动势，此电压即为击穿电压。2.1.1.2 传统点火系统的缺点传统点火系统的缺点主要体现在以下几个方面:（1）火花能量的提高受到限制现代汽车发动机以期高转速、高压缩比以及燃用稀混合气的特点，对火花能量的要求越来越高。但是，点火线圈初级绕组中的电流不能加太大，因为初级绕组中电流加大，更容易使断电触点烧损。要提高次级绕组产生的互感电动势（亦即次级绕组的高压），就必须加大通过初级绕组中的电流（即通过断电触点的电流），以产生更大的磁通变化量。这显然是一个不能解决的矛盾。（2）触点的故障多、寿命短尽管有电容器的消弧作用，断电触点还是容易烧损。传统点火系统中一次电流的接通与断开均有触点控制，当触点打开瞬间，极易形成电火花将触点烧蚀。由于触点臂顶块与凸轮轴的磨损，造成触点的间隙的变化以及点火不稳定，影响发动机的功率输出。间隙小到一定程度的时候，触点断开产生的电弧不能切断，使触点在很短的时间内烧蚀，甚至失去工作能力。（3）触点的间隙不能自适应断电触点的间隙一经调好，不能人为地变动。然而汽车发动机的转速是在不断变化的，在低速时断电触点闭合时间长，点火线圈初级绕组中通过的电流大，因而次级绕组产生的互感电动势就高；在高速时断电触点闭合时间短，初级绕组中通过的电流小，造成次级绕组产生的互感电动势较低。（4）对火花塞积碳和污染敏感传统点火系统二次电压上升速率低，火花塞积碳及污染对电压的影响很大。传统点火系统点火时刻的调整是依靠机械离心式调节装置和真空式调节装置完成的，次级绕组中互感电动势的最大值（即击穿火花塞电极的放电电压），在很大程度上取决于断电触点断开时，初级绕组中电流所能够达到的最大值。次级绕组中的电压是随着发动机转速的增高和发动机气缸数的增加而下降。所以传统的机械式断电触点点火已经到了尽头，必须从本质上改变。2.1.2 普通电子点火系统（EIS）与传统的机械调节式点火时刻控制系统相比，基于微控制器的电子式控制系统具有及时性好、精确度高、控制灵活等优点。因而带来了许多的优点：车辆启动容易、点火能量大、降低油耗、减少排污、减轻甚至不需要维护。2.1.2.1 普通电子点火系统的特点及其分类为满足点火能量和击穿电压不断提高的要求，以无触点点火为特征的普通电子式点火系统得到了广泛的应用。电子点火控制器用大功率晶体管作为电子开关，代替有触点点火系统断电装置中的触点来通、断一次侧电流，而大功率晶体管的导通和截止则由信号发生器发出的信号来控制。信号发生器即为曲轴（或凸轮轴）转角位置传感器，用来确定各缸点火时刻的点火控制信号。通常有磁脉冲式、光电式和霍尔式三种，一般都装在分电器内。1.普通电子点火系统的特点：（1）普通电子式点火系统无机械触点或者一次电流不经过触点，不存在触点氧化、烧蚀、变形、磨损等问题，使用中几乎不需要维修或者换件，同时增大一次断电电流值，提高二次电压，有效地改善和保证点火性能。一般传统点火系统的一次电流不超过5A，而晶体管点火装置可提高到78A，二次电压达到30KV。（2）电磁能量能得到充分的利用，高压电形成迅速，火花能量大。由于无断电器触点或者触点电流很小，根本不会因为触点产生火花而消耗部分电磁能量，所以高压形成很快，火花能量大，提高了点火可靠性。（3）减小火花塞积碳的影响。电子点火装置的火花塞间隙一般为1.11.2mm，在积碳阻值达到一万欧姆的严重情况下，仍可维持可靠地点火特性。（4）点火时间精确，混合气能得到充分的燃烧，可在稀混合器工况下照常点火，保证发动机在降低油耗的基础上，减少污染，获得良好的经济型和动力性。（5）对无线电干扰小，结构简单，重量轻，体积小，保养维修方便。2.电子点火系统的分类（1）按照点火线圈一次电流的电子元件分类 包括晶体管点火装置、晶闸管点火装置、集成电路点火装置。（2）按照点火装置有无触点分类 包括触点式电子点火装置，又称半导体管或晶体管辅助点火装置；无触点点火装置，又称全晶体管点火装置。（3）按照点火能量的储存方式类别 包括电感储能式电子点火装置，其储能元件是点火线圈；电容放电式电子点火装置，其储能元件是专用的电容器。2.1.2.2 电感储能无触点电子点火系统介绍无触点电子点火系统采用各种形式的点火信号发生器或者传感器来代替断电器触点，由信号发生器产生触发或者控制点火信号，经过点火器内的放大等电路，最后控制点火器内大功率晶体管的导通和截止，达到控制点火线圈一次电流通断的目的。无触点电子点火从使用的储能元件上可以分为：电感储能（储能元件是点火线圈）放电式电子点火和电容储能（储能元件是电容器）放电式电子点火两大类。前者从根本上消除了由机械触点带来的问题，同时采用先进的电子技术，采用各种电子控制形式可以获得稳定的火花参数。因此，对提高发动机的动力性、经济性以及排气净化等方面极为有利，主要用在汽车上；而后者主要由于二次电压上升过快，对无线电有严重干扰，而且放电时间过短，不能保证住够长的点火时间，因此限制了其在一般汽油发动机上的使用，常用于摩托车。无触点的汽车电子点火系统从采用的信号传感器（信号发生器）又可分为:电磁感应式（磁电式）电子点火、霍尔传感器（霍尔效应）式电子点火和光电式电子点火了。目前普遍采用的是磁电式传感器和霍尔式传感器电子点火系统。1.电磁感应式（磁电式）电子点火系统信号发生器安装在分电器内，它由铁芯、永久磁铁、信号线圈、触发轮及空气隙组成。工作时，由发动机带动分电器轴上的触发轮旋转，利用电磁感应原理，输出交变的信号电压。信号发生器的工作原理见下图2.1。当触发轮转到图中（a）的位置时，信号线圈铁芯和触发轮的凸齿处在相接近的位置。空气隙越来越小，磁通量从此位置开始逐渐增加，当转到信号发生器线圈铁芯位于两个凸齿之间的某一位置时，磁通量变化率最大，感应产生的电动势最高，即产生的信号电压亦最高。由楞次定律可知，A端为“+”、B端为“-”。（a）触发轮凸齿靠近信号线圈 （b）触发轮凸齿对正信号线圈 （c）触发轮凸齿离开信号线圈图2.1 信号发生器的工作原理图触发轮继续转动到图中（b）的位置时，信号线圈铁芯的中心位置正好与触发轮凸齿的中心相一致。这时空气隙最小，通过的磁通量最大，但磁通的变化率为零。所以线圈中感应的电动势亦为零，即无感应电压输出。当触发轮转到图中（c）的位置时，触发轮的凸齿开始逐渐离开信号线圈铁芯，空气隙开始增大，磁通量开始减小。当转到触发轮的两个凸齿间的某一位置时，磁通的变化率最大。此时感应产生的电动势最高，但感应电压的极性与图a相反，即A为“-”、B为“+”。若触发轮不停地转动（发动机运转时），上述工作过程不断重复发生。对于4缸发动机，触发轮旋转一周产生4个交变电压。它实际上类似一个小型的交流发电机，输出的交变信号电压送至点火控制器进行整形放大等。磁电式电子点火，因信号传感器是基于电磁感应原理，工作性质类似一个小型的交流发电机。所以发动机在低速运转（如起动时）时输出的信号电压较小，甚至更低转速时，产生不了足够的信号电压。因此它对发动机的转速有一定的要求。2.霍尔传感器（霍尔效应）式电子点火系统霍尔传感器式电子点火是应用了霍尔效应原理，因此，只要发动机一转动它就有霍尔信号电压输出，不受转速的影响。而且霍尔传感器还不受温度、湿度、等影响，可在恶劣的环境中稳定地工作，汽车点火的正时精度、可靠性大大提高，故障率大大减少。（1）霍尔式电子点火系统的组成霍尔式无触点电子点火系统，由分电器、信号发生器、点火器、高能点火线圈、高压线、火花塞等组成。霍尔信号发生器，它由触发叶轮和霍尔传感器组成。触发叶轮像传统的分电器凸轮一样，套在分电器轴的上部，它可以随分电器轴一起转动，又能相对分电器轴作少量转动，以保证离心调节装置正常工作。（2）汽车霍尔式传感器的工作原理如图2.2所示是汽车霍尔式传感器的工作原理与结构示意简图。 （a）铲状金属片进入空气隙时不产生霍尔电压 （b）铲状金属片离开空气隙时产生霍尔电压图2.2 汽车霍尔式传感器的工作原理它是由霍尔元件、永久磁铁和一个能在霍尔元件与永久磁铁之间的空气隙里转动的像铲状的金属片（能阻挡、旁路磁场）等组成。工作时电源给霍尔元件提供一个很小的工作电流，发动机通过传动机构带动铲状的金属片旋转。当铲状的金属片进入霍尔元件与永久磁铁之间的空气隙时，如图（a）所示，因磁场被金属片阻挡旁路，所以霍尔传感器无霍尔信号电压产生。当铲状的金属片离开霍尔元件与永久磁铁的空气隙时，霍尔元件受到磁场的作用，如图（b）所示，这时产生霍尔信号电压。霍尔点火器实质上是个电子开关，它受霍尔传感器产生的信号电压控制。点火控制器还具有停机自动断电功能，以保护点火线圈不被烧坏。不仅如此，该点火控制器还具有限流控制功能，当检测到点火线圈中电流值小于额定值的94%时，控制电路在输入信号向低电平转换前加大电流的上升率，保证初级线圈产生足够的磁性。霍尔式电子点火系统得到了广泛运用，其种类日趋多样化、小巧化和稳定化。2.1.3 微机控制电子点火系统计算机控制式点火系统，利用各种监测发动机运行工况的传感器获得的信息，由电控单元（ECU）按照经试验获得的，以发动机转速和负荷为变量的点火提前角三维脉谱图取得基本点火提前角，再根据发动机冷却液温度、进气温度等情况进行修正，以确定最佳点火提前角，并按曲轴转角位置传感器获得的曲轴转角位置信息，向点火控制器发出指令，控制点火线圈一次侧绕组中电流的通断。在具有爆震控制时，由爆震传感器获得爆震强度信息，对点火提前角进行反馈控制，使点火提前角保持在爆震边界线附近。这就使发动机在各种工况下都具有使动力性、经济性、排放指标、噪声指标等全面优化的最佳点火正时。此外，电控单元还可根据发动机转速、电源电压等按相应的点火提前角三维脉谱图，确定点火控制器输出级大功率三极管的导通时间（即闭合角），对一次侧电流大小进行控制，保证在任一点火时刻都具有恒定的一次侧电流值。普通电子式点火系统中点火提前角的自动调节仍然是靠传统的离心式和真空式提前器，其调节精度受到机械滞后、磨损等因素的影响，很难实现在全面考虑各种因素后对点火提前角进行高精度的优化控制。发动机点火时刻是通过控制点火提前角（即点火时活塞位置到上止点曲轴转过的角度）来实现的，而影响火花塞点火时刻的因素主要有发动机转速、负荷大小、发动机冷却水温度以及发动机缸体爆震等，因此，通过控制相关信号即可实现对点火提前角的控制。整个点火系统硬件电路主要由传感器及信号调理电路、A/D转换器、电控单元、点火电路、电源及火花塞等部分组成。系统原理框图如下图2.3所示。各传感器的输出信号经相应调理电路调理、A/D转换器转换后，送入单片机。单片机依据一定的控制策略、算法对输入信号运算处理，依据运算结果，在合适时刻给出控制信号。控制信号经驱动电路后，控制点火控制电路工作，通过火花塞最终实现发动机点火。图2.3系统原理框图计算基本点火提前角程序包括点火提前角主程序和点火提前角子程序。点火提前角主程序是系统上电后，首先进行系统初始化，获取转速信号确定基本点火提前角，再进行A/D转化采集水温、爆震和节气门开度信号，对采集的信号进行运算处理，最后等待点火时刻的到来并发出点火控制信号实现系统点火。点火提前角子程序是指一般计算机控制点火系统的基本点火提前角由转速信号确定，采用查表法确定基本点火提前角，表格则经过实验研究确定。1.起动时，点火提前角主要有发动机转速、启动开关和冷却液温度确定。2.起动后，点火提前角控制需要发动机ECU根据转速和负荷信号（进气流量、进气支管绝对压力、怠速时的空调开关的通断），从存储器中标定数据中找到相应的最佳基本点火提前角，再根据相关的信号值加以修正，得到实际点火提前角，即：实际点火提前角=初始点点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角。（1）水温对点火提前角修正子程序水温对点火提前角进行双重修正，即暖机修正和过热修正。当水箱温度过低，应加大点火提前角，即进行暖机修正。当发动机水箱温度过高，应减小点火提前角，即进行过热修正。在实际中，水温对点火提前角修正也采用查表法，建立2个修正表:过热修正表（升序表）和暖机修正表（降序表）。根据经验一般水温对点火提前角最大修正5度，采用直接查找法。首先确定对点火提前角零修正的水温T，测得的水温t大于T则查找过热修正表进行过热修正，否则查找暖机修正表进行暖机修正。（2）爆震信号对点火提前角修正子程序系统对点火提前角修正是为了使发动机始终接近爆燃最低限度，以使得发动机的燃烧效率和动力性能大大提高。在实际中，水温对点火提前角修正也采用查表法，首先确定对点火提前角零修正的爆震信号，测得的实际爆震信号与标准值比较，则查找修正表进修正。（3）怠速稳定性修正发动机在怠速运行期间，由于发动机负荷的改变而使发动机的转速改变，例如空调的开关、动力转向的使用，ECU应随时调整提前角保证发动机在规定的怠速转速下稳定运转。ECU不断地计算发动机的平均转速，当平均转速低于规定的怠速目标时，ECU根据表格数值相应的增大点火提前角；当平均转速高于规定的怠速目标时，ECU根据表格数值相应的减小点火提前角。（4）空燃比反馈修正装有氧传感器的电控燃油喷射子系统进行闭环控制时，ECU根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正。随着喷油量的不断地增加或者减少，发动机的转速在一定的范围内波动。为了提高发动机的转速稳定性，在反馈修正油量较少、混合气变稀时，也应适当的增大点火提前角。3.发动机正常运行期间，实际点火提前角就是初始点点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角之和。发动机每转一周，ECU就会计算并输出一次点火提前角的数据，使点火提前角随着发动机的运转工况而改变。上述几种点火系统中仍然使用了机械式分电器和从分电器至火花塞的高压导线，这就难免有能量传导损失、漏电损失和机械损失。同时分电器分电头和分电器盖上侧电极间也难免产生火花，造成对电控元件和其他电子设备的干扰。2.1.4 计算机控制无分电器点火系统为了进一步提高发动机工作时的可靠性、动力性和经济性，现代的发动机尤其是电喷发动机的点火系统越来越多地采用无分电器电子点火。无分电器点火系统的结构与以往的点火系统不同，它取消了分电器，消除了由分电器产生的机械磨损而引起的点火时间不准，以及点火能量损失等不利因素，因而它是未来发动机点火的主流。无分电器点火系统根据使用点火线圈的数量及其火花塞的跳火方式：一个点火线圈用于两个气缸火花塞点火的同时点火方式和一个点火线圈只管一个气缸火花塞点火的单独点火方式。1.同时点火方式由于没有分电器，点火提前角的控制必须具有定时和缸序两方面的要求。当电控单元接到曲轴（或凸轮轴）转角位置传感器监测到发动机曲轴（或凸轮轴）转速及曲轴（或凸轮轴）转角位置信号和判缸信号后，必须向设有判缸、闭合角控制、恒流控制、安全控制等电路的点火控制器发出有关指令，由点火控制器决定接通相应的驱动电路，使与其相联接的点火线圈完成某两缸火花塞的同时点火。这种点火系统采用小型闭磁路点火线圈，二次侧绕组的两端分别与两个气缸上的火花塞相连接。其组合原则是:当一缸处于压缩行程末期时，另一缸处于排气行程的末期，火花塞串联同时点火。这是因为压缩缸的气缸压力较高，需要高的击穿电压，而排气缸的压力接近大气压力，击穿电压较低。所以两个火花塞同时点火时，其阻抗几乎都在压缩缸，在串联的点火电路中，压缩缸承受大部分电压降。与只有一个火花塞点火相比，击穿电压相差不大，在排气缸损失的电能也不大。2.单独顺序点火方式与同时点火方式一样，点火提前角的控制必须具有定时和缸序两方面的要求。这种点火方式的特点是各缸有自己独立布置在火花塞上的点火线圈或独立的点火模块（包括点火控制器和点火线圈）。由于这种点火方式采用了与气缸数相同的特制的点火线圈，线圈通电时间极短，一般能在高达900Or/min的宽广转速范围内提供足够高的击穿电压和点火能量。如图2.4所示是一个四缸电喷发动机无分电器单独顺序点火的基本电路。图2.4 四缸电喷发动机无分电器单独顺序点火的基本电路该系统中的工作点火顺序与常规的发动机按工作顺序点火的原理相同。不同的是因无分电器单独点火，每个缸的火花塞均需一个点火线圈，并且工作时还需要判缸信号。发动机ECU根据曲轴位置传感器和同步信号传感器送来的信号，经处理后向电子点火组件中的驱动三极管Tl发出点火信号。这时三极管Tl截止，使点火线圈的初级线圈中的电流中断，次级线圈便感应产生高压电，使1缸的火花塞跳火。随着发动机的旋转，发动机ECU将按照该发动机的工作点火顺序（如1-3-4-2）依次向1缸、3缸、4缸、2缸发出点火信号，使相应气缸的火花塞跳火。这种无分电器单独顺序点火方式多用于多气缸的发动机上。它的点火线圈体积很小可直接安装在火花塞上，因此节省了发动机的空间，并使工作时的可靠性增加，同时也对无线电通讯产生的干扰小。故它在多缸的发动机无分电器电子点火系统中得到了广泛的应用。2.2 电子控制喷油系统（EFI）随着能源危机和环境污染问题的日益突出，改变传统汽油机的燃烧方式以便获得更高的燃油经济性和排放水平已成为当今内燃机领域重大的研究课题之一。汽油机电控燃油喷射技术所取得的研究成果在很多方面展现出了巨大的优越性和潜在的优势，目前相关技术已受到各国重视，取得了巨大的进展。2.2.1 电子控制喷油的特点电控燃油喷射系统，借助电子设备实现空燃比的精确控制，使电控燃油喷射系统可以根据发动机各种运行工况和运行条件，实现最佳空燃比及最佳火提前角控制，从而使发动机运行到最优，取得良好的节油排气净化效果。具体来说，电控燃油喷射系统具有以下优点：（l）电控燃油喷射可直接或间接地测量发动机的进气量，进而精确计算出发动机燃烧所需的油量，并同时根据发动机负荷、温度等参数进行适时修正，以此精确控制发动机各种工况的空燃比，实现发动机的最优控制，使发动机的各个汽缸获得均匀的混合气，以此提高发动机的燃烧质量和稳定性，减少废气中的CO和HC的含量，有效提高其动力性、经济性和排气净化程度。（2）由于汽油喷射系统的进气管无需喉管节流，故可大大减少进气歧管的流通阻力，以提高发动机的充气系数。另外，电控燃油喷射可以采用较大气门重叠角，有利于废气排出提高发动机的充气效率，以此提高发动机的动力性。 （3）由于采用电控燃油喷射可提高燃油的雾化质量，气缸内吸入较冷的混合气，因此可提高发动机的充气效率。同时，也有利于提高发动机的抗爆性，使发动机也可采用较大点火提前角和较高的压缩比，以提高发动机的动力性。（4）采用电控燃油喷射后，发动机可以在比较稀的混合气条件下运行，能减少废气中有害排放物的排放浓度，还有利于节省能源。此外，利用发动机断油技术，可消除发动机急减速时所产生的污染，有利于提高发动机燃油经济性。 （5）由于电控汽油喷射采用了电子控制方式，其动态响应较好。在汽车加速行驶时，空燃比控制系统能迅速响应，消除了汽车变工况时燃油供给的迟滞现象，有利于提高发动机的加速性能。2.2.2 电控燃油喷射系统分类 电控燃油喷射系统可以按喷射位置、控制方式、喷射方式空气流量测量方式和有无反馈信号等进行分类。1.按照喷油器的喷射位置分类根据汽油的喷射位置，汽油喷射可以分为两大类：缸内喷射和进气管喷射。（1） 缸内喷射 缸内喷射是将喷油器安装在气缸盖上直接向缸内喷油。因此，要求喷油器阀体能够承受燃气产生的高温高压，另外气缸盖在结构设计上需要保留喷油器的安装位置。缸内喷射是近几年燃油喷射技术的发展趋势之一。（2）进气管喷射 进气管喷射是将喷油器安装在进气总管或者进气支管，喷油器把燃油喷射在进气总管内或者进气支管进气门前，按照进气管喷油器安装位置又可以进行分为单点喷射和多点喷射。单点喷射（SPI）是在节气门体上只安装一个或两个喷油器，向进气总管内喷射燃油，形成可燃混合气。这种喷射系统因为喷油器位于节气门体上集中喷射，故又称为节气门体喷射或者集中喷射，也成中央燃油喷射（CFI）。多点喷射（MPI）是在每一缸的进气门前均装一只喷油器，汽油直接喷射到各缸的进气门附近并与空气混合形成混合气。多点喷射每一个气缸都有一个喷油器，因此各气缸混合气的均匀性得到了很大的改善。多点喷射现在运用最为普遍。2.按照控制方式分类按照控制方式分类可分为机械式、机电混合式和电子控制式三种。（1）机械式燃油喷射系统 机械式燃油喷射系统是将空气流量计与燃油计量分配器组合在一起，空气流量计检测空气流量的大小后，靠连杆传动操纵燃油计量分配器的柱塞动作，以燃油计量槽孔开度的大小控制喷油，以达到控制混合气空燃比的目的。（2）机电混合式喷射系统 机电混合式喷射系统是在机械式燃油喷射系统的基础上加以改进，主要区别在于：在燃油计量分配器上安装一个由ECU控制的电液压差式调节器，电控单元根据冷却液温度、节气门开度等传感器的输入信号控制电液压差式调节器的动作。通过改变燃油计量分配器的燃油计量槽孔进出口压差，调节燃油供给量，达到对不同工况下的燃油混合气空燃比进行修正的目的。（3）电子控制式喷射系统 电子控制式喷射系统是根据各种传感器送至ECU的发动机的运行状况信号，由电控单元运算后，发出控制喷油量和点火时刻等多种执行命令，实现了多功能全方面的精确控制。3.按照喷射方式分类 按照喷射方式分类，燃油喷射系统可分为间歇喷射和连续喷射。（1）间歇喷射又称为脉冲喷射 汽油喷射以脉冲方式在某一时间段内喷入进气管。因此，ECU可以根据各种传感器所获得的发动机运行参数，精确计量和控制喷油量。由于这种方式的控制精度高，因而被现代发动机集中控制系统广泛采用。间歇喷射方式按各缸喷油器工作顺序又可分为同时喷射、分组喷射、顺序喷射三种类型。（2）连续喷射又称为稳定喷射 其特点是在发动机运转期间，汽油连续不断的喷射到进气支管内，与发动机的工作顺序无关，多应用于机械式或者机电结合式燃油喷射系统。4.按空气流量测量方式分类按空气流量测量方式分类，燃油喷射系统方可分为以下三种：（1）质量流量方式 利用空气流量计直接测出吸入的空气量（L型、LH型）。（2）速度密度方式 根据进气管压力和发动机转速，推算出吸入的空气量，并计算燃油量（D型）。（3）节流速度方式 根据节气门开度和发动机转速，推算出吸入的空气量，并计算燃油量，这种方式常见于赛车。5.按控制系统有无反馈信