作者：杨智勇
出版社：机械工业出版社
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汽车发动机电控系统维修就这么简单试读：
前言
目前，中国汽车工业已有了飞速的发展。通过技术引进、国产化和技术改造，汽车的生产能力、市场占有率和社会保有量均有大幅度的提高。随着机动车数量的增多，汽车服务前景广阔。汽车使用与维修技术人员尤其是初学汽车修理人员迫切需要学习汽车专业知识。为了使广大初学汽车修理人员全面系统地了解汽车的基础知识，增强维护修理、排除故障的实际能力，掌握汽车维修技巧等知识，特编写此书。
本书以大众、丰田等国产主流车型为主，以通俗易懂的语言，围绕初学汽车修理人员所关心的问题，从初学者的角度，以图解的形式讲述了汽车发动机电控系统的结构、简单工作原理、维修及常见故障诊断方法，内容包括发动机电控系统基础知识、基本结构、故障诊断与维修，以及发动机点火控制系统、辅助控制系统的维修知识。
本书内容丰富，可读性强，实用性强，既可作为初学汽车发动机电控系统维修人员的入门指导，也可供广大汽车爱好者、驾驶人员以及大中专院校相关专业的师生阅读和参考。
本书由杨智勇、边伟主编。参加编写的还有候伟、王海、孙艳丽、徐维东、田立加、刘柱、韩伟、季成久、张磊、王晓红、刘波、王丽梅、张凤云、李培军、康爱琴、王文丽。
在编写过程中，我们参考并引用国内外一些汽车厂家的技术资料和有关出版物，在此对参考文献的作者和为本书编写过程提供帮助的同志表示衷心的感谢。
由于水平所限，不足之处在所难免，敬请读者批评指正。编者第一章 汽车发动机电控系统基础知识第一节 维修安全操作规程一、汽车维修工作准备
汽车维修工作准备内容如图1-1所示。图1-1 汽车维修工作准备内容1－着装 2－车辆保护 3－举升设备 4－测量仪器 5－工具（1）着装 进行汽车修理时，务必穿着干净的工作服，必须戴好帽子，穿好安全鞋。（2）车辆保护 修理作业开始维修前，准备好散热器格栅罩、翼子板保护罩、座椅护面、地板垫、转向盘罩及变速杆罩等物品。（3）举升设备的安全操作 两个或两个以上人员一起工作时，一定要相互检查安全情况。发动机运转的情况下进行工作时，确保工作间通风，以排出废气。维修高温、高压、旋转、移动或振动的零件时，一定要佩戴适当的安全设备，并且格外注意不要碰伤自己或他人。顶起车辆时，一定要使用安全底座支撑规定部位。举升车辆时，使用适当的安全设备。（4）准备工具和测量仪表 开始操作前，准备好工具台、工具、专用工具,仪器仪表、耗材和更换的零件。（5）拆卸和安装、拆解和组装操作 拆下零件前，检查总成的总体状况以确认是否变形或损坏。对于复杂的总成，要做记录。例如，记录拆下的电气连接、螺栓或软管的总数，并做上装配标记，以确保重装时各零部件装到原位置上。必要时，可对软管及其接头做临时标记。如有必要，则清洗拆下的零件，并且在全面检查后进行组装。（6）拆下零件的处理 应将拆下的零件放在一个单独的盒子内，以免与新零件混淆或弄脏新零件。对于不可重复使用零件，如衬垫、O形圈、自锁螺母，要按照本手册中的说明用新件进行更换。二、安全操作要点
1．机修工安全操作要点
工作前应检查所使用工具是否完整无损，施工中工具必须摆放整齐，不得随地乱放，工作完后应将工具清点检查并擦干净，按要求放入工具车或工具箱内。
拆装零部件时，必须使用合适工具或专用工具，不得大力蛮干，不得用锤子直接敲击零件，所有零件拆卸后要按一定顺序整齐安放，不得随地堆放。拆装车辆做到油、水、零件不落地，保持双手、零件、工具、场地的清洁。
废油应倒入指定的废油桶收集，不得随地倒泼或倒入排水沟内，防止废油污染。
修理作业时应注意保护汽车漆面光泽装饰，对地毯及座椅必要时要使用保护垫布、座椅套，以保持修理车辆的整洁。
在车上修理作业及用汽油清洗零件时，不得吸烟；不准在修理汽车的旁边烘烤零件或点燃喷灯等。
用千斤顶进行底盘作业时，必须选择平坦、坚实场地并用三角木将前后轮塞稳，然后用搁车凳将车辆支撑稳固，严禁单纯用千斤顶顶起车辆在车底作业。放松千斤顶时，要先看车下及周围是否有人，只有确认人员都在安全位置时，才能放松千斤顶。
在修理过程中应认真检查原零件或更换件是否合乎技术要求，并严格按修理技术规范精心进行施工和检查调试。
指挥车辆行驶、移位时，不得站在车辆正前与后方，并注意周围障碍物。2．检验试车员（质量检验员）安全操作要点
路试起步前，首先检查保修项目完成情况及车轮周围情况，检查油、水，拉紧驻车制动器，挂入空档并踏下离合器踏板后方可起动，待起动后慢慢松离合器踏板，注意仪表工作是否正常。
起步前必须关好车门，系好安全带。路试之前要确保制动系统工作可靠。
倒车时必须前后看清楚通道情况，并与指挥倒车人员取得联系，按手示进行。
试车车辆必须前后挂试车牌，并选择合适的地点进行路试，参加路试随车人员不得超过3人。
踩试制动踏板进行紧急制动时应先与车上人员示意后再进行试验，以免随车人员受伤。
试车完好后，应按规定再次检查相关部位。待被检内容全部合格后，将车辆停放在指定地点，手动变速器变速杆挂入低档位，自动变速器变速杆放在P位，拉紧驻车制动器。最后通知车主前来接车。3．车辆事故预防措要点
不管车辆驻车制动性能好坏，一定要在车轮前、后部垫三角木或采取其他防车辆下溜的措施。
不能在车辆后方作业或站立其他人员。
不允许维修人员在生产区随便乱动车辆和随便乱试车。必须持相应证照的人方可试车，试车时应按指定路线行驶，路试时不得搭乘客和货物等。
在把车辆举升到离开地面时，按安全操作规定，应在车身下面加设硬性支撑。
在维修车间内人工移动车辆时，必须有专人指挥。
人工移动车辆的指挥人员，必须熟悉车间内被移动车辆周围环境，并选择安全位置操作。
严禁用软连接的方式拖拉、救援有转向、制动操纵机构故障的车辆。
4．烫伤的预防要点（1）引起烫伤的原因
如图1-2所示，发动机温度过高，冷却液沸腾，操作人员打开散热器盖时被喷射出的蒸气烫伤。
工件局部焊补后，操作人员疏忽而使身体裸露部分烫伤。
拆卸发生高温故障的零部件（如气缸盖、制动鼓、排气管等）时灼伤皮肤。
检查和排除运行性故障时，裸露皮肤接触到温度较高的部件（如气缸体、排气管等）被烫伤。身体接触蓄电池电解液等被灼伤。图1-2 冷却液沸腾（2）预防措施 预防此类事故，主要是加强个人防护，注意操作技巧。
在车辆维修时，对冷却液温度过高的发动机，不得在水泵停转的情况下不加防护地直接开启散热器盖。
尽量避免对刚熄火、零件温度尚未降低下来的车辆进行维修作业。
作业时按规定穿戴防护用品，不得随意抚摸车身表面和将身体依靠在维修车辆的车身上。
避免身体直接接触蓄电池电解液、冷却液等化学品。5．用电安全要点
检修电气设备或更换熔丝时，应首先切断电源，并在电源开关处挂上“严禁合闸”的警告牌；在没有采取足够的安全措施的情况下，严禁带电工作。
使用各种电气设备，应采取相当的安全措施。如使用手提式电钻时，必须戴上橡胶手套或站在绝缘垫上。
电热设备应远离易燃物，用毕即断开电源。
判断电线或用电设备是否带电，必须用验电器，如测电笔（一般在250V以下使用）等检查判断，不允许用手去摸试。
电灯开关应接在相线上，用螺旋灯头时不可把相线接在跟螺旋套相连的接线柱上，以免调换灯泡时触电。
电线或电气设备失火时，应迅速切断电源。在带电状态下，不能用水和泡沫灭火器灭火，否则会使人触电。这种情况可用黄沙，二氧化碳灭火器和1211灭火器进行灭火。
发现有人触电时，首先应使触电者脱离电源，然后进行现场抢救。第二节 发动机电控系统总体认识一、发动机电控系统的分类
发动机电控系统的类型有多种分类方法，可根据喷射方式、喷射位置、测量空气量方式、喷油器数量、有无反馈信号等内容进行分类。
1．按喷射方式不同分类
在多点电控燃油喷射系统中，按各缸喷油器的喷射顺序可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射。图1-3 同时喷射（1）同时喷射 如图1-3所示，同时喷射是将各缸的喷油器并联，在发动机运转期间，所有喷油器由电控单元的同一个喷油指令控制，同时喷油、同时断油。采用此种喷射方式，对各缸而言，喷油时刻不可能都是最佳的，其性能较差，一般用在部分缸数较少的汽油发动机上。
要点
采用同时喷射方式的电控燃油喷射系统，一般都是曲轴每转一圈各缸同时喷油一次。
对每个气缸来说，每一次燃烧所需的供油量需要喷射两次，即曲轴每转一圈喷射1/2的油量。（2）分组喷射 如图1-4所示，分组喷射是指将各缸的喷油器分成几组，它是同时喷射的变形方案，电控单元向某组的喷油器发出喷油或断油指令时，同一组的喷油器同时喷油或断油。（3）顺序喷射 如图1-5所示，顺序喷射是指各喷油器由电控单元分别控制，按发动机各缸的工作顺序喷油；多缸发动机电控燃油喷射系统采用分组喷射或顺序喷射方式较多。图1-4 分组喷射图1-5 顺序喷射
2．按喷射位置不同分类
按喷射位置不同，电控燃油喷射系统可分进气管喷射和缸内直接喷射两种类型。（1）进气管喷射（MFI） 如图1-6所示，进气管喷射是将汽油喷在进气门前，喷射压力较低，一般不超过1MPa，目前大部分汽油喷射发动机主要采用这种喷射方式，喷油器喷油时可以连续喷射，也可断续喷射。图1-6 进气管喷射（2）缸内直接喷射（FSI） 在经历了化油器、单点电喷、多点电喷技术阶段之后，油气混合技术终于进入了直喷时代，包括大众、通用等越来越多的车型发动机开始采用缸内直接喷射技术。
FSI是“Fuel Stratified Injection”的缩写，意为燃油分层喷射，亦称“汽油缸内直喷”，是大众公司将其首创的柴油机缸内直接喷射技术移植到汽油发动机领域的一项革命性的创新技术。通俗地说就是将汽油和空气单独注入燃烧室，空燃比的控制更加精确，从而使得燃烧更彻底，以此达到更加节油、更加环保的目标。
FSI汽油直喷技术代表着汽油发动机的最新发展方向。通常的发动机采用的是将汽油和空气在进气歧管中混合后喷入燃烧室的，而汽油直喷技术则是将汽油直接注入燃烧室（如图1-7所示），通过均匀燃烧和分层燃烧，降低了燃油消耗，动力也有很大提升。图1-7 缸内直接喷射1－喷油器2－进气门 3－火花塞4－排气门
要点
缸内喷射要求喷射压力较高，一般约在活塞到达上止点后30°开始喷油,一直延续到压缩过程。
几年来的应用证明，在同等排量下，FSI比传统的MFI（多点燃油进气管喷射）动力性显著提高、输出更高的功率和转矩、燃油消耗可降低15%，从而实现了发动机动力性和燃油经济性的完美结合，是当今汽车工业发动机技术中最为成熟、最先进的燃油直喷技术，并引领并延伸了汽油发动机的发展趋势。
3．按测量空气量方式不同分类
按测量空气量方式不同分为D型电控燃油喷射系统和L型电控燃油喷射系统。图1-8 D型电控燃油喷射系统（1）D型电控燃油喷射系统 D是德语Druck（压力）的第一个字母。D型电控燃油喷射系统利用进气歧管绝对压力传感器检测进气管内的绝对压力，电控单元（电控单元）根据进气管内的绝对压力和发动机转速计算出发动机的进气量，再根据进气量和发动机转速确定基本喷油量。D型喷射系统的基本工作原理如图1-8所示。
D型发动机电控系统的组成如图1-9所示，D型发动机电控系统零部件在车上的布置如图1-10所示（桑塔纳2000GLi轿车AFE发动机D型Motronic1.5.4电子控制多点汽油顺序喷射系统）。图1-9 发动机电控系统的组成（D型）1—进气压力传感器与进气温度传感器 2—凸轮轴位置传感器 3—氧传感器 4—爆燃传感器 5—冷却液温度传感器 6—节气门位置传感器（在节气门控制单元内） 7—曲轴位置传感器 8—附加信号 9—自诊断接口 10—点火线圈 11—喷油器 12—油泵继电器 13—活性炭罐电磁阀 14—怠速控制阀（在节气门控制单元内） 15—附加信号 16—电控单元（2）L型电控燃油喷射系统 L是德语Luft（空气）的第一个中母。L型电控燃油喷射系统利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电控单元不必进行推算，可直接根据空气流量计信号计算出与该空气量相对应的喷油量。要点
由于消除了推算进气量的误差影响，其测量的准确程度高于D型，故对混合气浓度的控制更精确。图1-10 D型发动机电控系统布置图l－活性炭罐（位于右前翼子板内侧） 2－活性炭罐电磁阀（位于空气滤清器旁） 3－进气歧管 4－节气门位置传感器 5－燃油分配管 6－喷油器 7－电控单元（ECU，位于驾驶人侧仪表板下） 8－爆燃传感器 9－4针插接器（用于氧传感器） 10－分电器 11－怠速控制阀 12－进气压力和进气温度传感器 13－空气滤清器
L型电控燃油喷射系统的基本工作原理如图1-11所示。图1-11 L型电控燃油喷射系统
L型发动机电控系统的组成如图1-12所示，L型发动机电控系统零部件在车上的布置如图1-13所示（桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机L型Motronic3.8.2电子控制多点汽油顺序喷射系统）。图1-12 L型发动机电控系统的组成
4．按喷油器数量不同分类
按喷油器数量不同，分为单点喷射（SPI）系统和多点喷射（MPI）系统。（1）单点喷射系统 如图1-14所示，单点喷射系统是在节气门上方装一个中央喷射装置，用l~2只喷油器集中喷射。当汽油喷入进气流中后，形成的可燃混合气由进气歧管分配到各气缸中。单点喷射又称为节气门体喷射（TBI）或中央喷射（CFI）。
单点电控燃油喷射系统是在每个气缸的进气行程开始的时候喷油，采用的是顺序喷射方式，又称独立喷射方式。独立喷射可使燃油在进气管中滞留的时间最短，各缸得到燃油量尽可能一致。单点喷射系统的空气量可采用空气流量传感器直接计量，也可采用进气歧管绝对压力传感器间接测量。图1-13 L型发动机电控系统布置图l—凸轮轴位置（霍尔）传感器（G40） 2—喷油器（N30－N33） 3—活性炭罐 4—热膜式空气流量计（G70） 5—活性炭罐电磁阀（N80） 6—ECU（J220） 7—氧传感器（G39） 8—冷却液温度传感器（G62） 9—发动机转速传感器插接器（灰色） 10—l号爆燃传感器插接器（白色） 11—氧传感器插接器（黑色） 12—2号爆燃传感器插接器（黑色） 13—节气门控制组件（J338） 14—2号爆燃传感器（G66） 15—发动机转速传感器（G28） 16—进气温度传感器（G72） 17—点火线圈（N152） 18—1号爆燃传感器（G61）
单点喷射系统的应用时间比较晚，其性能介于多点喷射系统与化油器式供给系统之间。虽然单点喷射系统的性能比多点喷射系统差一些，但其结构简单、故障率低、维修调整方便，且对发动机本身的改动较小，特别是大量生产后，其成本较低，仅略高于传统化油器的成本，所以在20世纪80年代至90年代，曾广泛应用于普通轿车和货车。但随着发动机电控系统技术的不断发展，加之发动机尾气排放限制越来越严格，单点喷射系统逐渐被淘汰。（2）多点喷射系统 如图1-15所示，多点喷射系统是在每缸进气门处装有1只喷油器，由电子控制单元（ECU）控制喷油，因此多点喷射又称为多气门喷射。多点喷射系统的燃油分配均匀性好，进气管可按最大进气量来设计，而且无论发动机处于冷态或热态，其过渡响应及燃油经济性都是最佳的。由于多点喷射系统成本大幅度下降，使用可靠性和可维修性都达到了相当高的水平。因此，目前多点喷射系统得到了广泛采用。图1-14 单点喷射系统图1-15 多点喷射系统
5．按有无反馈信号分类
电控燃油喷射系统按有无反馈信号可分为开环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统（无氧传感器） 它是将通过实验确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入电控单元，在发动机工作时，电控单元根据系统中各传感器的输入信号，判断自身所处的运行工况，并计算出最佳喷油量，通过对喷油器喷射时间的控制，来控制混合气的浓度，使发动机优化运行。
闭环控制系统（有氧传感器） 在该系统中，发动机排气管上加装了氧传感器，根据排气中含氧量的变化，判断实际进入气缸的混合气空燃比，再通过电控单元与设定的目标空燃比值进行比较，并根据误差修正喷油器喷油量，使空燃比保持在设定的目标值附近。目前发动机电控燃油喷射系统普遍采用开环和闭环相结合的控制方案。二、发动机电控系统的组成
发动机电控系统有很多种形式，但其基本组成大致相同，一般都是由3个子系统组成，即空气供给系统、燃油供给系统和控制系统，如图1-16所示。图1-16 发动机电控系统的组成
1．空气供给系统
空气供给系统的功用是为发动机提供清洁的空气并控制发动机正常工作时的进气量。该系统的工作原理如图1-17所示。
在发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后，通过空气流量计（L型）、节气门体进入进气总管，再通过进气歧管分配给各个气缸。节气门体中设有节气门，用以控制进入发动机的空气量，从而控制发动机的输出功率（负荷）。在节气门体的外部或内部设有与主进气道并联的旁通怠速进气通道，并由怠速控制阀控制怠速时的进气量。
如图1-17a所示，在L型发动机电控系统中，流经怠速控制阀的空气首先经过空气流量计进行测量；如图1-17b所示，在D型发动机电控系统中，进气歧管绝对压力传感器测量的是进气管内的绝对压力，流经怠速控制阀的空气也在检测范围内。怠速控制阀由ECU直接控制。图1-17 空气供给系统的组成
2．燃油供给系统
燃油供给系统的功用是给喷油器提供一定压力的燃油，喷油器则根据发动机电控单元的指令进行喷油。
燃油供给系统由油轨、燃油压力调节器、喷油器、燃油滤清器、进油管、回油管、电动燃油泵、油箱等组成，燃油供给系统组成框图如图1-18所示，组成示意图如图1-19所示。电动燃油泵将汽油自油箱内吸出，经燃油滤清器过滤后，由压力调节器对燃油压力进行调节，通过输油管（也称油轨）输送给喷油器，喷油器根据发动机电控单元的指令向进气管喷油。燃油泵供给的多余汽油经回油管流回油箱（注：有些车型采用无回油管燃油系统）。图1-18 燃油供给系统组成框图
燃油泵一般装在油箱内，喷油器由发动机电控单元控制。压力调节器通过控制回油量来调节输油管内的燃油压力，以保证喷油器的喷油压差保持恒定。图1-19 燃油供给系统组成示意图1—油轨 2—燃油压力调节器 3—喷油器 4—燃油滤清器 5—进油管 6—回油管 7—内置电动燃油泵的油箱
3．控制系统
电喷汽车的发动机控制，是由发动机电子控制系统来完成的，其主要功能是控制进气量与喷油量的空燃比、喷油时刻与点火时刻。除此之外，还控制发动机的冷热车起动、怠速转速、最大转速、废气再循环、二次空气喷射、爆燃、电动燃油泵、故障自诊断以及给其他电控系统发送状态信号等功能。其工作性质是采集发动机各部位的工况信号，根据采集到的信号计算确定最佳喷油量、最佳喷油时刻和最佳点火时刻。
发动机电控系统由传感器、电控（控制）单元和执行器三部分组成，如图1-20所示。
在发动机电控系统中，喷油量控制是最基本的也是最重要的控制内容，其控制原理如图1-21所示。发动机电控单元根据空气流量信号和发动机转速信号确定基本的喷油时间（即喷油量），再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器等）对喷油时间进行修正，并按最后确定的总喷油时间向喷油器发出指令，使喷油器喷油（通电）或断油（断电）。（1）传感器 传感器是电控系统中的信号输入装置，其功用是采集控制系统所需的信息，并将其转换成电信号通过线路输送给ECU。
发动机电控系统使用很多传感器，常见传感器主要有以下几种。图1-20 发动机电控系统的组成部件示意图图1-21 控制系统的工作原理简图
1）空气流量传感器（英文缩写为MAFS，也称空气流量计）。空气流量传感器实物如图1-22所示。
空气流量传感器一般安装在发动机进气管上，在节气门体与空气滤清器之间，如图1-23所示。
2）进气歧管绝对压力传感器（英文缩写为MAPS）。进气歧管绝对压力传感器实物如图1-24所示。
要点
在L型电控燃油喷射系统中，由空气流量传感器测量发动机的进气量，并将其转换成电信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。图1-22 空气流量传感器实物图1-23 空气流量传感器的安装位置1－空气流量传感器 2－空气滤清器
要点
在D型电控燃油喷射系统中，由进气歧管绝对压力传感器测量进气管内气体的绝对压力，并将其转换成电信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。
进气歧管绝对压力传感器一般安装在节气门体后方的进气管上，如图1-25所示。图1-24 进气歧管绝对压力传感器实物图1-25 进气歧管绝对压力传感器安装位置
3）节气门位置传感器（英文缩写为TPS）。节气门位置传感器实物如图1-26所示。节气门位置传感器可以检测节气门的开度及开度变化，如全关（怠速）、全开及节气开闭的速率（单位时间内开闭的角度）信号，此信号输入ECU，用于燃油喷射控制及其他辅助控制，实现加速加油、减速减油或减速断油控制。
如图1-27所示，节气门位置传感器安装在节气门体上，通常在节气门拉索（如果有拉索）对面，是一个和节气门轴连接在一起的滑动变阻器。图1-26 节气门位置传感器实物图1-27 节气门位置传感器安装位置
4）曲轴位置传感器（英文缩写为CKPS，也称发动机转速传感器）。曲轴位置传感器实物如图1-28所示。要点
曲轴位置传感器用来检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号，作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号。图1-28 曲轴位置传感器实物
曲轴位置传感器通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内，如图1-29所示为曲轴位置传感器安装在飞轮处。图1-29 曲轴位置传感器安装位置（在飞轮处）1－曲轴位置传感器 2－飞轮
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