一、现代汽车电子技术应用状况
1 ．在发动机上的应用 （ 1 ）电子控制喷油装置（ EFI ） （ 2 ）电控点火系统（ ESA ） （ 3 ）怠速控制系统（ ISC ） （ 4 ）电控柴油喷射系统 2 ．在底盘上的应用 （ 1 ）电控自动变速器（ ECT ） （ 2 ）电子转向助力系统 （ 3 ）汽车防滑控制系统 （ 4 ）适时调节的自适应悬挂系统 （ 5 ）自适应巡航控制系统（ ACC ）二、汽车电子技术应用的发展趋势
1 ．微处理机技术 2 ．传感器技术 3 ．软件新技术应用 4 ．智能汽车及智能交通系统（ ITS ）的研究及应用 5 ．数据传输载体方面的电子新技术应用 6 ．汽车车载电子网络绪 论
电控汽油喷射系统的分类与组成 电控汽油喷射发动机空气供给系统的组成、结构、工作原理 电控汽油喷射发动机燃油供给系统的组成、结构、工作原理 电控汽油喷射发动机电子控制系统的组成、结构、工作原理 智能型电子节气门的结构、工作原理 汽油机缸内直喷系统的结构、工作原理
第 1 章 电子控制汽
油喷射系统
1.1
概述
1.1.1
电控汽油喷射系统的分类
1
．按控制方式分
（ 1 ）流量型喷射系统（ L-Jetronic ）是指在空气滤清 器与节气门体之间装有计量空气量的空气流量计，通过它将 空气量的物理量转变成电信号输送到电子控制单元，电子控 制单元依此信号控制喷油量。 （ 2 ）压力型喷射系统（ D-Jetronic ，“D” 来源于德
文“Druck （压力）”的第一个字母）是电子控制单元根据进 气管压力和发动机转速计算出每一循环的进气空气量，并由 此计算出循环基本喷油量。
1.1.2
电控汽油喷射系统的组成
电控汽油喷射系统由 3 个子系统组成：
空气供给系统
燃油供给系统
电子控制系统 传感器
开关信号
电子控制单元
1.2.1
空气计量装置
1 ．空气流量计（ AFS ） 当空气流过热线式空气流量计，铂 热线向空气散热，温度降低，铂热 线的电阻减小，使电桥失去平衡。 混合电路将自动增加供给铂热线的 电流，恢复原来的温度和电阻值， 直至电桥恢复平衡。 流过铂热线的空气流量越大，混合 电路供给铂热线的加热电流也越大 ，即加热电流是空气流量的单值函 数。 加热电流通过精密电阻产生的电压 降作为电压输出信号传输给电子控 制单元，电压降的大小即是对空气 流量的度量。 （ 2 ）热膜式空气流量计。其测量原理与热线式空气流量计 相同，它是利用热膜与空气之间的热传递现象来测量空气流 量的。热膜是由铂金属片固定在树脂薄膜上而构成的。用热 膜代替热线提高了空气流量计的可靠性和耐用性，并且热膜 不会被空气中的灰尘沾附。
（ 3 ）卡门涡流式空气流量计 进气道中间有一个流线形或三角形涡 流发生体。当空气流过时，在发生体后方产 生一系列不对称却十分规则的空气旋涡。 根据卡门理论旋涡是依次沿气流流动 方向后移动，其移动速度与空气流速成正比 。 在单位时间内通过发生体后方某点的旋 涡数量与空气流速成正比，即通过测量单位 时间内旋涡的数量就可以计算出空气流速和 流量。
2 ．进气压力传感器 MAP 由压力转换元件和把转换元件输出信号进 行放大的集成电路（ IC ）及真空室构成 。 压力转换元件是硅膜片。 硅膜片一面是真空室，另一面导入进气压 力。在压力作用下硅膜片产生变形，使扩 散在硅膜片上电阻的阻值发生变化。进气 管内压力越高，变形量越大。 利用惠斯登电桥将硅膜片的电阻变化转换 成电压信号。输出的电压信号很微小，经 IC 放大处理后的电信号，作为进气压力 信号送到 ECU ， ECU 根据此信号和转速 信号，即可计算进气量。
1.2.2
节气门体
1 ．节气门 节气门是正圆形，怠速时节气门完全或接近完全关闭，所需 要的空气由控制机构提供。 2 ．控制机构 控制机构是完成对发动机怠速的控制和节气门全程的控制 怠速控制是自动控制发动机怠速；在发动机热机、有额 外负荷（如开空调、动力转向起作用、自动变速器 P/N 挡开 关进入运行挡位、全车电器投入使用等）时，调节进气量， 从而调节发动机转速和动力。广泛采用智能电子节气门。智能电子节气门
电子节气门一方面执行来自电子控制 单元的指令调节节气门开度以控制进 气量，同时还可以输出反映节气门位 置的信号，供系统监控节气门的实际 开度。1.3
电控汽油喷射的燃油供给系统
电控汽油喷射的燃油供给系统是由汽油箱、电动汽油泵、汽油
1.3.1
汽油箱
汽油箱体的材料一般采用高分子高密度聚乙烯吹塑制成，具
有重量轻、强度高、密封性好、防爆以及易制成异形件，充 分利用空间的优点，因此被轿车广泛采用。
1.3.2
电动汽油泵
涡轮式电动汽油泵由电机、 涡轮泵、单向阀、限压阀及 滤网等组成。 电机驱动油泵运转时，涡轮 泵转子圆周槽内的燃油随转 子一起高速旋转，在离心力 作用下，使燃油出口处油压 增高，同时在进口处产生一 定的真空，从而使燃油从进 口被吸入并经单向阀泵向出 口。 电控汽油喷射系统对汽油泵运转控制的基本要求是：只有当 发动机处于运转状态时，汽油泵才运转，若发动机不工作， 即使接通点火开关，汽油泵也不工作。
1.3.3
汽油滤清器
汽油滤清器的作用是滤去汽油中的杂质。它是一次性使用，
定期更换，更换里程一般是 15000km 。
内压式纸制滤芯，双层袋状卷筒，套在芯管上，有 12 ～ 16
1.3.4
脉动衰减器
1.3.5
油压调节器
1.3.6
喷油器
轴针式喷油器的一端为进油口 ，与分配油管连接；另一端为 喷油口，插入进气支管中，两 端分别用 O 形密封圈密封。 喷油器是由喷油器体、衔铁、 针阀、电磁线圈、回位弹簧等 组成。 喷油器内部有一个电磁线圈， 经线束与电子控制单元连接。 当电磁线圈有电流通过时，便产 生吸力，将衔铁和针阀吸起，打 开喷孔，燃油经针环形间隙高速 喷出，并被粉碎成雾状。喷入进 气支管，与空气混合，在进气冲 程中被吸入气缸。 电磁线圈无电流通过时，磁力消 失，弹簧将衔铁和针阀下压，关 闭喷孔，停止喷油。 ECU 利用脉冲的宽度来控制喷油 器每次打开喷油的时间，从而控 制喷油量。 一般喷油器每次打开喷油的时间 为 2 ～ 10ms 。时间越长，喷油 量就越大。
（ a ）电压驱动回路 （ b ）电流驱动回路
1 －输入脉冲； 2 －喷油器； 3 － VT1 功率三极管； 4 －消弧 回路； 5 －附加电阻； 6 －电流控制回路； 7 －电流反馈电阻 图 1-25 喷油器驱动回路
1.4
电控汽油喷射的控制系统
1.4.1
检测发动机运行状况的传感器
检测发动机运行状况的传感器包括 空气流量计（或进气压力传感器） 节气门位置传感器 发动机曲轴位置及转速传感器 发动机的热状态传感器 进气温度传感器 汽车的车速传感器 1 ．发动机曲轴位置及转速传感器 （ 1 ）安装在曲轴上的磁电脉冲式传感器 由传感器和脉冲盘等组成，其安装位置一般在曲轴前端的皮 带盘上或曲轴后端的飞轮处。 磁电感应式传感器内部装有绕在永久磁铁上的感应线圈。它 安装在缸体一侧靠近飞轮处，用来检测曲轴转角和发动机转 速。脉冲盘安装在曲轴后端，位于飞轮与曲轴之间，脉冲盘 在圆周上等分地布置着 60 个转子齿，其中空缺两个转子齿 ，供 ECU 识别曲轴位置，作为喷油、点火正时的参照基准 。 发动机运转时，脉冲盘上的转子齿每通过传感器一次，便在 传感器内的感应线圈中感应出一个交变电压信号，而在缺齿 处产生一个畸变的交变电压信号。 ECU 根据这些交变电压信号和畸变的电压信号就可计算出发 动机的转速和曲轴位置。
（ a ）曲轴位置传感器 （ b ）输出电压信号 图 1-26 电磁脉冲式传感器
（ 2 ）霍尔效应式传感器 霍尔式传感器的基本原理是：当电流 I 通过放在磁场中的半 导体基片，且电流方向与磁场方向垂直时，在垂直于电流与 磁场的半导体基片的横向侧面上，即产生一个与电流和磁场 强度成正比的霍尔电压 VH。
霍尔效应原理
2 ．温度传感器 （ 1 ）冷却液温度传感器 安装在发动机缸体水套或冷却液管路中，与冷却液接触，检 测发动机的冷却液温度 （ 2 ）进气温度传感器 作用就是检测进气温度，并将检测信息输送给 ECU 作为修 正喷油量的参考依据之一。 进气温度传感器的原理结构与冷却液温度传感器相同，都是 采用负温度系数的热敏电阻。 （ a ）冷却液温度传感器（ b ）进气温度传感器 图 1-29 温度传感器
3 ．氧传感器 （ 1 ）氧化锆式氧传感器 内有一个由氧化锆陶瓷制成的一端封闭的管状体，称为锆管 。锆管的内外表面各自覆盖着一层透气的多孔性薄铂层，作 为电极。锆管内表面电极与大气相通，外表面则与废气接触 。锆管外部套有一个带缝槽的耐热金属套管，对锆管起保护 作用。 1－导入排气孔罩； 2 －锆管； 3 －排气管； 4 －电极； 5 －弹簧； 6 －绝缘套； 7 －导线 氧化锆式氧传感器
在高温状态下氧分子发生电离。 锆管内外表面上氧分子浓度不同， 因而使氧离子从浓度大的锆管内表 面向浓度小的锆管外表面移动，锆 管内外表面的两个电极之间产生一 个微小的电压。 混合气小于理论空燃比，浓时，排 气中缺氧，锆管中氧离子移动较快 ，并产生 0.9V 左右的电压； 当混合气大于理论空燃比，稀时， 废气中有一定的氧分子，使锆管中 氧离子的移动能力减弱，只产生约 0.1V 的电压。
（ 2 ）氧化钛式氧传感器 它具有两个氧化钛元件，一个是多孔性二氧化钛陶瓷，用来 检测排气中氧侧含量，另一个为实心二氧化钛陶瓷，用来作 为加热调节，补偿温度的误差。 1 －二氧化钛元件； 2 －金属保护管； 3 －导线； 4 －金属外壳； 5 －陶瓷绝缘材料； 6 －陶瓷元件； 7 －接线头 氧化钛式氧传感器
二氧化钛材料是在室温 下具有很高电阻值的半 导体，随排气中氧含量 减少（混合气变浓时） 材料电阻值随之下降。
氧化钛式氧传感器特性
（ 3 ）宽带氧传感器 一部分为感应室，一面与大气接 触而另一面是测试腔，通过扩散 通道与尾气接触。 发动机控制单元把感应室两侧的 氧含量保持一致，让电压值维持 在 0.45V ，它是电脑的参考标准 值 另一部分是传感器的关键部件单 元泵，单元泵一边是尾气，另一 边是与测试腔相连。将电压施加 于氧化锆组件（单元泵）上，造 成氧离子的移动，把尾气中的氧 泵入测试腔当中，使感应室两侧 的电压值维持在 0.45V 。这个施 加在泵氧元上变化的电压，才是 氧含量信号。
如果混合气太稀， 则尾气中的含氧量 增加，这时氧要从 扩散通道进入测试 腔，感应室电压降 低，此时单元泵向 外排出氧来平衡测 试腔中的含氧量， 使感应室的电压维 持在 0.45V 。
如果混合气太浓， 尾气中含氧量下降 ，此时从扩散通道 溢出的氧较多，感 应室的电压升高。 为达到平衡发动机 控制单元增加控制 电流使单元泵增加 泵氧效率，使感应 室的氧含量增加， 这样可以调节测量 室的电压恢复的 0.45V 。
4 ．车速传感器（ VSS ） 车速传感器检测汽车的行驶速度，给 ECU 提供车速信号， 用于巡航控制和限速端控制。在汽车集中控制系统中，也是 自动变速器的主控制信号。 (1) 安装位置 安装在变速器输出轴上 (2) 类型 有磁控电阻式、舌簧开关式、光电式 (3) 工作原理
施加一个偏磁场，使在所有电阻中的磁化强度和电流间有一 个约 45° 的夹角。正交施加磁场，使两个正向放置的电阻器 磁化而转向电流，使电阻 R 有一个增量 ΔR 。在剩下的两个 反向放置的电阻器中，由于磁化而转离电流，导致电阻 R 减 少 ΔR 。电桥输出为 ΔVout=(ΔR ／ R)VB 。作为施加磁场 函数的电桥输出 ΔVout 被称为传感器的传递函数。在线性 区内，输出与施加的磁场成正比。
5 ．加速踏板位置传感器 直接安装在驾驶室内加速踏板轴处，产生加速踏板的开度和 速率变化的电压信号给 ECU 。线性型的和霍尔元件型两种 类型的。 （ 1 ）线性型 一个带触点的双电位器 传感器， 5V 电压，传感 器向电子控制单元发出 2 路信号，一路是另一路 的两倍。
1.4.2
开关信号
1 ． 起动信号（ STA ） ——用来判断发动机是否处于起动 状态。 STA 信号与起动开关连在一起，起动开关接 通， ECU 便检测到 STA 信号，确认发动机处于起动状态， 并自动增加喷油量。 2 ．空调信号（ A/C ）——用来检测空调压缩机是否工作。 该信号与空调压缩机电磁离合器的电源接在一起， ECU 根 据 A/C 信号控制发动机怠速时的点火提前角和进行怠速喷油 量修正等。 3 ．空挡起动开关信号（ NSW ）——用于怠速系统的控制 4 ．其他开关信号：主要包括点火开关 IGN 信号、蓄电池 电压信号 UBATT 等。1.4.3
电子控制单元
1 ．电子控制单元的组 成 它主要由中央处理器 （ CPU ）、随机存储 器（ RAM ）、只读存 储器（ ROM ）、输入 和输出接口电路、驱 动电路和固化在 ROM 中的发动机控制程序 和原始数据等组成 。 2 ．汽油喷射的控制过程 同步喷射是指汽油的喷射与发动机运转同步， ECU 根据曲 轴的转角位置来控制开始喷射的时刻。在发动机稳定工况的 大部分运转时间里，汽油喷射控制系统以同步方式工作，同 步喷射广泛采用顺序喷射。
顺序喷射电路
异步喷射是指 ECU 只是根据传感器的输入信号控制开始喷 油时刻，与曲轴转角位置无关。异步喷射方式是一种临时的 补偿性喷射，发动机处于起动、加速等非稳定工况时，汽油 喷射控制系统以异步喷射方式工作或增加异步喷射对同步喷 射的喷油量进行补偿。
3 ．故障自诊断系统
（ 1 ）及时地检测出电控系统出现的故障。
（ 2 ）将故障存储在 ECU 内。
（ 3 ）点亮仪表板上的“故障指示灯”。
4 ．安全保险功能 电子控制单元检测出故障后，采取的一种保险措施。 当系统诊断出有故障出现时，一方面发出故障警告信号、保存故 障码；另一方面 ECU 会自动启用安全保险功能，按照存储器内 设定的程序和数据，使控制系统继续工作或强制停机。 5 ．后备系统 当 ECU 内电子控制单元控制程序出现故障时， ECU 把燃油喷射 和点火正时控制在预定水平上，作为一种备用功能使车辆仍能继 续慢速行驶，回到修理厂。
1.5
汽油机缸内直喷系统
在汽油机中采用缸内直接 喷射后，能有效提高缸内 充气系数，降低爆振极限 ，提高压缩比，改善发动 机性能，使其燃油经济性 提高 25% 左右，动力输 出也比进气道喷射的汽油 机增加了将近 10% 。
1.5.1
缸内直喷主要结
构
（ 1 ）轨道燃油压力传感器。为 ECU 提供轨道压力的高低。 （ 2 ）停供电磁阀。根据 ECU 通电发 令，使高压油泵的进油片阀即常开， 停止供油。 （ 3 ）限压阀。为柱塞式溢流阀，当 轨道油压高于规定值时，泄油降压。 （ 4 ）柱塞式高压燃油泵。往复柱塞 泵，凸轮轴驱动，产生 5MPa 油压。 （ 5 ）高压旋流式喷油器。安装在缸 盖上，用 65V 高电压控制喷油， ECU 直接用脉冲电流控制喷油量的多少。 （ 6 ）直立式进气管。产生大进气流 ，直接流入气缸，充气效果好。 （ 7 ）顶面弯曲活塞。引导空气产生 进气涡流和挤压高速旋转涡流，以便 形成理想的分层燃烧的可燃混合气。
1.5.2
缸内直喷汽油机燃烧模式
（ 1 ）气缸内涡流的运动。 （ 2 ）高压旋转油雾的产生——火花塞附近为高浓度混合气 ，极易点燃，缸内的燃气呈稀包浓状态（ O2分子包围 HC 分子），在旋转中逐层的剥离，并从内向外稳定地、彻底 的分层燃烧。 （ 3 ）空燃比与负荷的关系。中 小负荷工况时，在压缩行程后期 喷油，以超稀薄混合气成分为主 。在大负荷工况时，一个工作循 环中， ECU 对喷油器发出两次喷 油脉冲信号，一次在进气行程时 完成，一次在压缩行程后期完成 。 （ 4 ）高压缩比的实现。缸内直喷式汽油机可使压缩 比提高到 12:1 ～ 13:1 ，对汽油的辛烷值无过高要求 。
1.6 Start-stop
发动机智能启停
系统
Start-stop 系统主要有三种形式： 1 ．分离式起动机 / 发电机启停系统 采用分离式起动机和发电机的起停系统很常见。这种系统的 起动机和发电机是独立设计的，发动机启动所需的功率是由 起动机提供，而发电机则为起动机提供电能 。 有宝马 1 、 3 、 5 系、 X3 ，大众 帕萨特、高尔夫，奔驰 A 、 B 、 C 、 E 系列（部分）， 奥迪 A6 、 A8 等等。 2010 年上半年上市的长安 CX30 就匹配该系统。长城、吉利、上 汽、奇瑞等自主品牌也相继推出 匹配车型。 2 ．集成起动机 / 发电机启停系统 集成起动机 / 发电机是一个通过永磁体内转子和单齿定子来 激励的同步电机，将驱动单元集成到混合动力传动系统中。 标致 - 雪铁龙集团的 e-HDi 车型上。 Start-stop 系统的电控 装置集成在发电机内部，在遇红灯停车时发动机停转，只要 一挂档或松开制动踏板汽车会立即自动启动发动机。
3 ．马自达 SISS 智能启停系统
Mazda 的 SISS 智能启停系统（现在称为 i-stop 技术 ），主要是通过在气缸内进行燃油直喷，燃油燃烧产生的膨 胀力来重启发动机的，启动机在发动机启动时起到辅助作用 。 发动机停止前，使活塞停在合理的位置；再次起动时， 通过喷油、点火燃烧和起动机共同作用起动发动机，适用于 缸内直喷发动机。
本章小结
电控汽油喷射式燃料供给系统是利用安装在发动机不同部位上的各种传 感器所测得的信号，按电子控制单元（电子控制单元、 ECU ）中设定 的控制程序，通过对汽油喷射时间的控制，调节喷入进气管或气缸中的 喷油量，从而改变混合气成分，使发动机在各种工况下都能获得与所处 工况相匹配的最佳混合气。 按控制方式不同可分为流量型喷射系统和压力型喷射系统。 按喷射位置分为节气门体喷射系统、进气管喷射系统和缸内直喷系统。 电控汽油喷射系统都由以下 3 个子系统组成：空气供给系统、燃油供给 系统和电子控制系统。 空气供给系统由空气滤清器、空气流量传感器或进气管绝对压力传感器 、节气门、进气总管、进气支管和怠速空气控制系统等组成。 空气流量传感器有热线式和热膜式、卡门旋涡式等种类。 燃油供给系统由电动燃油泵、燃油滤清器、燃油压力脉动阻 尼器、燃油压力调节器、喷油器和燃油管路等组成。 常用的传感器有发动机转速与曲轴位置传感器（电磁感应式 、霍尔效应式、光电效应式）、冷却液温度传感器、进气温 度传感器、氧传感器（氧化锆式、氧化钛式）、爆燃传感器 、车速传感器、节气门位置传感器等。 电子控制单元（简称 ECU ）是燃油电控系统的核心，它主 要由中央处理器、存储器、输入 / 输出接口电路、驱动电路 等组成。 电控汽油喷射发动机一般都设有故障自诊断系统，具有安全 保险功能和后备系统，以备发动机故障的自检测诊断和应急 处理。
智能电子节气门控制系统——驾驶员通过加速踏板位置传感器把需 要的力矩指令，以电压信号的形式输送到电子控制单元，然后通 过电子节气门总成控制节气门的开启角度。使发动机怠速控制系 统、汽车防滑转系统、汽车电控巡航系统等的硬件设备大大简化 ，控制精度明显提高。 汽油机中采用缸内直接喷射系统是将汽油直接喷入汽缸内进行燃 烧，能有效提高缸内充气系数，降低爆振极限，提高压缩比，改 善发动机性能，使其燃油经济性提高 25% 左右，动力输出也比进 气道喷射的汽油机增加了将近 10% 。 Start-stop 系统主要有三种形式： 分离式起动机 / 发电机启停系统、 集成起动机 / 发电机启停系统、 马自达 SISS 智能启停系统。
电子控制点火系统的组成及基本原理 无分电器中的同时点火方式和独立点火方式原理 点火提前角与闭合角的控制方法 爆振传感器的基本结构与原理 爆振传感器实现点火提前角的反馈闭环控制原理
第 2 章 电子控制点火
系统
2.1
概述
电子控制点火系统可以通过各种传感器感知多种因素对点火 提前角的影响，以电子控制单元（ ECU ）为控制核心，能 够对点火全过程进行控制，包括通电时间控制、点火提前角 控制和爆振控制，完全满足汽油机对点火系统的基本要求， 使发动机的动力性、经济性达到较高的水平，同时排放污染 也得到了有效的降低。2.1.1
电子控制点火系统的组成
1 ．传感器
2 ．电子控制单元 3 ．执行器
2.2
电子控制点火系统
无分电器点火控制系统又可分为：
两个活塞位置同步缸共用一个点火线圈的同时点火方式（双
缸直接点火）
2.2.1
同时点火方式
同时点火是指点火线圈每 产生一次高压电，都使两 个缸的火花塞同时跳火， 即双缸同时点火。 次级绕组产生的高压电将 直接加在四缸发动机的同 步缸—— 1 、 4 缸或 2 、 3 缸（六缸发动机的Ⅰ、Ⅵ 缸、Ⅱ、Ⅴ缸或Ⅲ、Ⅳ缸 ）火花塞电极上跳火。 1 ．二极管分配式。 点火线圈由两个初级绕组和一个次级绕组构成，次级绕组的 两端通过 4 只高压二极管与火花塞构成回路。 4 只二极管有 内装式（安装在点火线圈内部）和外装式两种。对于点火顺 序为 1—3—4—2 的发动机， 1 、 4 缸为一组， 2 、 3 缸为 另一组。点火控制器中的两只功率晶体管分别控制一个初级 绕组，两只功率晶体管由电子控制单元（ ECU ）按点火顺 序交替控制其导通与截止。
2 ．点火线圈分配式 点火线圈组件由两个（四缸发动机）或三个（六缸发动机） 独立的点火线圈组成，每个点火线圈供给成对的两个火花塞 工作（四缸发动机的 1 、 4 缸和 2 、 3 缸分别共用一个点火 线圈；六缸发动机 1 、 6 缸、 2 、 5 缸和 3 、 4 缸分别共用 一个点火线圈）。
2.2.2
独立点火方式
每一个气缸都配有一个点火线圈，且直接安装在火花塞上方
2.3
点火提前角与闭合角的控制
混合气在气缸内燃烧时，其最高燃烧压力（也可以说是发动 机的最大输出功率）出现在曲轴转角的上止点后 10° 左右。 最佳点火提前角应随着发动机转速、负荷及运行条件的变化 而变化。 2.3.1
点火提前角的控制
最佳点火提前角 = 初始点火提前角 ± 基本点火提前角 ± 修正 点火提前角（或点火延迟角）
2.3.2
闭合角控制
闭合角控制也称通电时间 控制。 对于电感储能式电控点火 系统，当点火线圈的初级 线圈被接通后，通过线圈 的电流是按指数规律增大 的。初级线圈被断开瞬间 所能达到的断开电流值与 初级线圈接通时间长短有 关。2.4
爆振传感器与爆振控制
从最佳点火提前角的分析中可知，为了最大限度地发挥汽油
机的潜能，应把点火提前角控制在接近临界爆振点，同时又 不能使发动机发生爆振。
2.4.2
爆振传感器
1 ．磁致伸缩式 内部有永久磁铁、靠永久磁铁激磁的强磁性铁心以及铁心周 围的线圈。 原理：当发动机的气缸体出现振动时，该传感器在 7kHz 左 右处与发动机产生共振，强磁性材料铁心的导磁率发生变化 ，致使永久磁铁穿过铁心的磁通密度也变化，从而在铁心周 围的绕组中产生感应电动势，并将这一电信号输入 ECU 。 爆振传感器的作用是对发动机的气 缸压力或其他能对发动机爆振做出判 断的相关参数进行检测，并将信号送 入发动机 ECU 。 2 ．压电式 利用结晶或陶瓷多晶体的压电效应而工作，也有利用掺杂硅 的压电电阻效应的。外壳内装有压电元件、配重块及导线等 发动机的气缸体出现振动且振动传递到传感器外壳上时，外 壳与配重块之间产生相对运动，夹在这两者之间的压电元件 所受的压力发生变化，产生电压。 ECU 检测出该电压，并 根据其值的大小判断爆振强度。
本章小结
电子控制点火系统能够对点火全过程进行控制，包括通电时 间控制、点火提前角控制和爆振控制。 电子控制点火系统主要由监测发动机运行状况的传感器、处 理信号和发出点火指令的电子控制单元（ ECU ）、对点火 指令做出响应的执行器等组成。 转速传感器信号和曲轴位置传感器信号是保证 ECU 控制电 子点火系统正常工作最基本的信号。 曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器所采用的结构随车型不 同而不同，有磁感应式、光电式和霍尔式三大类。 执行器主要包括点火控制器、点火线圈、火花塞等。点火控 制器是微机控制点火系统的功率输出级，它接受 ECU 输出 的点火控制信号并进行功率放大，以便驱动点火线圈工作。 双缸同时点火时，一个气缸处于压缩行程末期，是有效点火 ，另一个气缸处于排气行程末期，是无效点火。曲轴旋转一 圈后，两缸所处行程恰好相反。双缸同时点火时，高压电的 分配有二极管分配和点火线圈分配两种形式。 采用独立点火方式时，每一个气缸都配有一个点火线圈，且 直接安装在火花塞上方。优点是省去了高压线，点火能量损 耗少；点火系对无线电的干扰可大幅度降低、线圈不易发热 而体积又可以非常小巧。特别适合于多气门发动机。一般是 将点火线圈压装在火花塞上。 发动机起动后，电子控制单元对最佳点火提前角进行计算和 控制，最佳点火提前角 = 初始点火提前角 ± 基本点火提前角 ± 修正点火提前角（或点火延迟角）。 爆振传感器是电子控制点火系统专用的一个传感器， ECU 可根据爆振传感器输出的信号来判断发动机是否发生爆振， 从而对点火提前角进行修正，实现点火提前角的爆振反馈闭 环控制。
柴油机电子控制喷射系统的特点和功能 电子控制分配泵喷射系统的结构与基本工作原理 电子控制高压共轨喷射系统的结构与基本工作原理 电子控制泵喷嘴系统的结构与基本工作原理
第 3 章 电子控制柴油
喷射系统
3.1
概述
电子控制柴油喷射系统的组成 电子控制系统由：传感器、电子控制单元（ ECU ）和执行器。 传感器实时检测柴油机、车辆运行状态及操作量等信息，并送给电子控 制单元。主要传感器有发动机转速传感器、齿杆位置传感器、喷油提前 角传感器及加速踏板位置传感器等。 电子控制单元负责处理所有信息、执行程序，并将运行结果作为控制指 令输出到执行器。 执行器根据控制器送来的指令驱动调节喷油量及喷油正时的相应机构， 从而调节柴油机的运行状态。在直列泵系统中，有调速器执行器（调节 喷油泵的齿杆位移）和提前执行器（调节发动机驱动轴和喷油泵凸轮轴 的相位差，从而调节喷油时间），在分配泵系统中也还有一些独特的执 行器。 电子控制柴油喷射系统的分类 1 ．位置控制电子控制柴油喷射系统 系统是在传统喷油泵、高压油管、喷油器的系统上，加装一 个电控装置发展而成的，它保留了原来机械式喷油泵结构中 的齿杆、柱塞副、柱塞斜槽等控制油量的机械构件和元素， 只增加少量的构件与电控装置来对供油拉杆（或齿杆）的运 动进行控制。 2 ．时间控制电子控制柴油喷射系统 （ 1 ）柱塞脉冲式柴油喷射系统 （ 2 ）高压共轨式柴油喷射系统 （ 3 ）泵喷嘴系统
电子控制柴油喷射系统的功能 1 ．喷油量的控制 2 ．怠速转速的控制 3 ．起动喷油量的控制 4 ．各缸喷油均匀性的控制 5 ．喷油正时的控制
3.2
电子控制分配泵喷射系统
3.2.1
位置控制式电控分配泵系统
位置控制式电控分配泵系统就是将 VE 分配泵中的机械调速 器换成电子控制的执行机构。其基本特点是：保留了机械分 配泵的溢流环，采用旋转式电磁铁执行机构，由于转子的旋 转，改变轴下端的偏心球的位置来控制溢油环的位置。 （ 1 ）喷油量控制。 ECU 控制 VE 分配泵的溢油环控制在 目标位置，从而控制喷油量。
（ 2 ）喷油时间控制。 VE 分配泵的提前器活塞内设有连通 高压腔和低压腔的通道，按占空比控制定时调节阀，使定时 活塞两侧的压力差变化，从而控制喷油时间。由传感器检测 出定时活塞的位置，从而进行反馈控制。
3.2.2
时间控制式电控分配泵系统
时间控制式电控分配泵系统的显著特点是取消了原 VE 分配
3.3
电子控制高压共轨喷射系统
电子控制高压共轨喷射系统是通过传感器和开关信号检测出
的发动机实际状态，通过电子控制单元计算处理后，对喷油 量、喷油时间、喷油压力和喷油率等进行最佳控制。
电子控制高压共轨喷射系统优点： （ 1 ）广阔的应用领域（用于轿车和轻型载货车，每缸功率 可达 30kW ；用于重型载货车以及机车和船舶的柴油机，每 缸功率可达 200kW ） （ 2 ）更高的喷油压力，目前可达 140MPa ，不久的将来计 划达到 180MPa （ 3 ）喷油的始点、终点可以方便地改变 （ 4 ）可以实现预喷射、主喷射和后喷射，可以根据排放等 要求实现多段喷射 （ 5 ）喷油压力与实际使用工况相适应 （ 6 ）喷油正时和喷油压力在 ECU 中由存储的特性曲线谱 （ MAP ）算出
3.3.1
供油系统组成与功能
供油系统由低压油路、高压油路构成。 1 ．低压油路部分 低压部分油路为高压部分油路供给足够的油量，主要零部件 有油箱，低压回路的进、出油管，燃油滤清器，输油泵，高 压油泵的低压区 （ 1 ）齿轮式输油泵 齿轮式输油泵安装在高压油泵后端 ，由高压油泵轴驱动，两个在旋转 时相互啮合的反转齿轮。燃油被吸 入输油泵体和齿轮之间的空腔内， 并被输送到压力侧的出油口，旋转 齿轮间的啮合线能保证良好的密封 ，能防止燃油回流 （ 2 ）燃油滤清器。 燃油滤清器主要的作用是滤出 燃油中含有的杂质，防止损坏 高压油泵零件、出油阀、喷油 嘴。 有些发动机装配带有油水分离 器的燃油滤清器，把水从水分 收集器中排出。 随着柴油机使用时间的增加， 燃油滤清器的水分收集器水位 达到一定高度时，通过自动报 警装置水位报警灯来提示驾驶 员 。
2 ．高压油路部分 高压油路部分包括高压油泵、高压油轨、高压油轨压力传感 器、流量控制阀、高压油管和喷油器等。 （ 1 ）高压油泵 功用：供给柴油机足够的高压燃油，同时保证柴油机迅速启 动所需要额外供油量和压力要求。 结构：高压油泵采用三个径向布置的柱塞泵油元件 9 ，相互 错开 120° ，由偏心凸轮 8 驱动，出油量大，受载均匀 。
工作：输油泵来的柴油流过安全阀 5 ，小部分流向偏心凸轮室供润滑冷 却用，另一部分经低压油路 6 进入柱塞室。 当偏心凸轮转动柱塞下行时，进油阀 11 打开，柴油被吸入柱塞室； 当偏心凸轮顶起时，进油阀关闭，柴油被压缩，压力剧增，达到共轨 压力时，顶开出油阀 1 ，高压油被送去共轨管。 小负荷：通过控制电路使停油电磁阀 12 通电，其推杆即推开进油阀 ，停止泵油而卸载空转，只有其他两个泵组工作。 当进入大负荷工况时，又自动断电，恢复泵油。
（ 2 ）高压油轨（共轨）。高压油轨存储高压燃油。高压油 泵的供油和燃油喷射产生的高压振荡在高压油轨容积中衰减 ，这样保证在喷油器打开时刻，喷射压力维持定值。高压油 轨同时起燃油分配器作用。
（ 3 ）高压油轨压力传感器 燃油通过高压油轨上的一个小 孔流向压力传感器。 压力传感器为半导体压敏应变 电阻形的桥式电路，感受到油 压变量值后，放大处理输出 0.5 ～ 4.5V 的随动电压。它随 机检测轨道中的瞬时油压力， 将变量压力信号反馈绐 ECU 。 ECU 据此信号，发令使油 压控制阀投入调压工作。
4 ）流量限制器 防止喷油器出现持续喷油。活塞在静止时，由于受弹簧的作 用力，总是靠在堵头一端。在一次喷油后，喷油器端压力下 降，活塞在共轨压力作用下向喷油器端移动，但并不关闭密 封座面。只有在喷油器出现持续喷油，导致活塞下移量大， 才封闭通往喷油器的通道，切断供油。
（ 5 ）电磁式喷油器 喷油时刻和喷油量的调整是通 过电子触发的喷油器实现的。 喷油器由孔式喷油嘴、液压伺 服系统和电磁阀组成。 燃油来自于高压油路，经通道 流向喷油嘴，同时经节流孔流 向控制腔。控制腔与回油管路 相连，途径一个受电磁阀控制 其开关的泄油孔。 泄油孔关闭时，作用于针阀控 制活塞的液压力超过了它在喷 油嘴针阀承压面的力，结果， 针阀被迫进入阀座且将高压通 道与燃烧室隔离，密封。
当喷油器的电磁阀被触发 时，泄油孔被打开，针阀 控制腔的压力下降，作用 于活塞顶部的压力也随之 下降。一旦压力降至低于 作用于喷油嘴针阀承压面 上的力，针阀被打开，燃 油经喷孔喷入燃烧室。即 采用了一套液压放大系统 ，电磁阀打开泄油孔使得 针阀控制腔压力降低，从 而产生控制柱塞的上下压 差，在压差作用下打开针 阀。
电磁式喷油器可实现“前期少、中期多、后期少”的喷油规律。 采用分三段喷油来实现。 预喷射——在上止点前一定角度喷出少量燃油，进行“预燃”，可 缩短“备燃期”，压力升高率△ P/ φ△ 可减小，振噪感减小，工 作柔和。 主喷射——是在上止点后喷油，功率的增大和扭矩的提高，是来 自主喷射，在恒压情况下贯穿整个喷油过程。 补喷射——在柴油机燃烧过程的缓燃期的后期，燃烧温度己达高 峰，如适量喷油，可改善燃烧条件和净化性，减少了 NOx的生 成量。
3.3.2
电子控制系统
1. 电子控制系统组成
2 ．电子控制高压共轨喷射系统喷油量的控制 (1) 喷油量的控制方法
(2) 喷油时间的控制方法 喷油器电磁线圈或压电晶体的 通电时间控制方法与电子控制 汽油喷射系统喷油时间的控制 方法相同，也是由 ECU 喷油脉 冲控制信号 ( 占空比信号 ) 的高 电平宽度决定 ( 或低电平宽度 决定。视喷油器驱动电路而定 ，因为喷油器一般都采用 NPN 型三极管驱动，故由高电平宽 度决定 ) 。改变占空比信号高 电平的宽度 ( 即喷油脉宽或喷 油时间 ) ，即可控制喷油量的 大小，且由 ECU 中预先编制的 软件进行控制。
3. 电子控制高压共轨喷射系统喷油压力控制 (1) 喷油压力控制的目的 控制柴油机喷油压力的目的是：使柴油良好雾化，从而提高 燃烧效率、降低油耗和减少排放。 图 3-16 碳烟和颗粒物的排放值与喷油压力之间的关系 (a) 碳烟排放值与喷油压力的关系； (b) 颗粒物排放值与喷油压力的 关系
(2) 喷油压力的控制方法 高压共轨喷射系统燃油高压的产生与喷油控制是由 ECU 分 别且独立进行，因此，可据发动机转速与负荷等不同工况， 在一定油压 (20-200 MPa) 范围内，改变喷油压力，实现多 段喷射 ( 预喷射、主喷射、补喷射 ) ，从而提高燃烧效率， 改善柴油机的经济性与排放性能。 在电子控制高压共轨喷射系统中，配有共轨油压传感器、油 压控制阀 PCV 、限压阀和流量限制阀等组成的独立控制喷 油压力的电子控制油压系统，其功用就是自由控制共轨管中 的燃油压力 ( 即喷油压力 ) 。
4. 电子控制高压共轨喷射系统多段喷油控制 高压油泵提供的高压燃油存储在共轨管内，针阀阀门的开启 与关闭由喷油器的电子控制机构 ( 电磁阀或压电晶体 ) 控制 针阀偶件的背压决定，喷油压力的产生与发动机转速和负荷 无关。 由油压控制阀 PCV 始终将其控制在高压状态 ( 一般为 160~200MPa 的某一数值 ) ，喷油量的大小由针阀阀门开启 时间 ( 即电磁阀或压电晶体通电时间 ) 的长短决定。 高压共轨系统不仅能够独立地、自由地控制喷油压力和喷油 量，而且具有良好的喷油特性。 喷油特性是指喷油量与喷油时间之间的关系，实现预喷射、 主喷射、补喷射等多段喷油的喷油特性曲线。
5. 柴油机起动时喷油量的控制
在电子控制发动机汽车上，起动喷油量由电子控制单元 ECU
3.4
电子控制泵喷嘴喷射系统
3.4.1
泵喷嘴原理
泵喷嘴就是喷油泵与喷油器组合在一起，即高压油管长度为 零的燃油系统。 它安装在缸盖上，每个缸都有一个。 高压油管，消除长的高压油管中压力波和燃油压缩的影响， 高压容积大大减少，可产生所需的高喷射压力。 喷油量的控制，则是由电磁阀控制喷油的开始和终了，使喷 油泵腔和低压系接通或切断（ ON/OFF ）进行控制的。
3.4.2
宝来轿车电控泵喷嘴系统
1 ．泵喷嘴的结构 喷射凸轮有一个陡峭上升面和一个平 滑下降面。 当喷射凸轮转到陡峭上升面与摇臂接 触时，泵活塞被高速向下压并迅速获 得一个高喷射压力。 当喷射凸轮转到平滑下降面与摇臂接 触时，泵活塞缓慢、平稳地上下移动 ，允许无气泡的燃油流入泵喷嘴的高 压腔。 2 ．工作过程 （ 1 ）高压腔充注燃油阶段 。泵活塞在活塞弹簧压力作 用下向上移动，这样使高压 腔内容积扩大。喷嘴电磁阀 不动作，电磁阀针处于静止 位置，供油管到高压腔的通 道打开，供油管内的油压使 燃油流入高压腔。
（ 2 ）预喷射循环阶段 1 ）预喷射循环开始。 喷射凸轮通过滚柱式摇臂将 泵活塞压下，将高压腔内的 燃油排出到供油管。发动机 控制单元通过激活喷嘴电磁 阀来起动喷射循环，电磁阀 针阀被压入到阀座内，关闭 高压腔到供油管的通道。高 压腔内开始产生压力。当压 力达到 18MPa 时，压力高于 喷射弹簧压力，喷射针阀上 升，预喷射循环开始。
喷嘴针阀阻尼：在预喷 射循环，喷嘴针阀行程 被液力阻尼垫阻尼。因 此，可以准确测量喷射 量。在前 1/3 行程，喷 嘴针阀无阻尼打开，将 预喷射油量喷入燃烧室 。当缓冲塞堵住喷嘴壳 体的内孔时，针阀上部 的燃油只能通过泄油间 隙排入喷嘴弹簧室，从 而形成一液力阻尼垫， 限定预喷射循环的针阀 行程 。
2 ）预喷射循环结束 喷嘴针阀打开后，预喷射立 即结束。上升的压力使收缩 活塞下移，使高压腔内容积 扩大。压力瞬时下降，喷嘴 针阀关闭此时，预喷射结束 。 收缩活塞的下移增加了喷嘴 弹簧的压紧程度。在接下来 的主喷射循环，若想再次打 开针阀，油压必须比预喷射 过程中的油压高。
（ 3 ）主喷射循环阶段 1 ）主喷射循环开始。喷 嘴针阀关闭后短时间内， 高压腔内压力立即重新上 升。喷嘴电磁阀仍然关闭 ，泵活塞下移。约 30MPa 时，燃油压力高 于喷嘴弹簧作用力，喷嘴 针阀再次上升，主喷油开 始。压力上升到 205MPa 时，进入高压腔的燃油多 于经喷孔喷出的燃油。
2 ）主喷射循环结束 当发动机控制单元停止激活喷嘴电磁阀后，电磁阀弹簧打开 电磁阀针阀，燃油被泵活塞排出到供油管，压力下降。喷嘴 针阀关闭，喷嘴弹簧将旁通活塞压回到初始位置，主喷射循 环结束。 （ 4 ）泵喷嘴回油。泵喷嘴的回油管具有如下功能： 1 ）冷却泵喷嘴，来自供油管的燃油冲刷通向回油管的泵喷 嘴油道。 2 ）排除泵活塞处泄出的燃油。 3 ）通过回油管节流孔分离来自供油管内的气泡。
本章小结
柴油机已经开始采用电子控制柴油喷射系统。由传感器、电 子控制单元和执行器三大部分组成。特点：一个特点是其关 键技术和技术难点就在柴油喷射电子控制执行器上；另一个 特点是柴油电子控制喷射系统的多样化。柴油喷射具有高压 、高频、脉动等特点，其喷射压力高达 60 ～ 150MPa ，甚 至 200MPa ，实现喷油量的控制、怠速转速的控制、起动喷 油量的控制、各缸喷油均匀性的控制、喷油正时的控制，来 满足对动力性、经济性和排放性能的要求。 电子控制柴油喷射系统目前采用的有电子控制分配泵喷射系 统、电子控制高压共轨喷射系统、电控泵喷嘴喷射系统。 电子控制分配泵系统按喷油量、喷油时间的控制方法可分为 两类：位置控制式、时间控制式。 位置控制式电控分配泵系统就是将 VE 分配泵中的机械调速 器换成电子控制的执行机构。 其基本特点是：保留了机械分配泵的溢流环，采用旋转式电 磁铁执行机构，由于转子的旋转，改变轴下端的偏心球的位 置来控制溢油环的位置。 时间控制式电控分配泵系统是在电子控制单元内设有时钟， 通过时钟控制喷油终了时刻，从而控制喷油量。控制喷油终 了时刻的执行机构是电磁阀，对每一次喷油都可以进行控制 ，因此可以取消其他的喷油控制机构。 电子控制高压共轨喷射系统是通过传感器和开关信号检测出 的发动机实际状态，通过电子控制单元计算处理后，对喷油 量、喷油时间、喷油压力和喷油率等进行最佳控制，是广泛 采用的新一代柴油机电控喷射系统。
电子控制高压共轨喷射系统包括供气系统、供油系统、电子控制系统和 排气系统等。 供油系统由低压油路、高压油路构成。低压油路部分由油箱、输油管、 燃油滤清器、输油泵、高压油泵低压区组成；高压油路部分由高压油泵 高压区、高压油轨（共轨）、高压油管、喷油器等零件组成，完成吸油 、加压、滤清、高压、喷射功能。 电子控制单元（ ECU ）根据传感器提供柴油机的当前工况信息进行分 析以后，根据预定的控制策略对喷油器发出控制信号，控制喷油量、喷 油始点、废气再循环和电热塞系统。 ECU 电子控制单元通过喷油量、 柴油机转速和冷却液温度等信号确定最优喷油始点，给高压油路中的电 磁阀式喷油器发出相应的控制信号，通过喷油脉冲的宽度，控制喷油量 。 电控泵喷嘴喷射系统是喷油泵与喷油器组合在一起，即高压油管长度为 零的燃油系统。它安装在缸盖上，每个缸都有一个。当喷射凸轮转到陡 峭上升面与摇臂接触时，泵活塞被高速向下压并迅速获得一个高喷射压 力；当喷射凸轮转到平滑下降面与摇臂接触时，泵活塞缓慢、平稳地上 下移动，允许无气泡的燃油流入泵喷嘴的高压腔。发动机控制单元通过 激活喷嘴电磁阀来控制喷油量的多少。
本田车系可变气门相位与升程电子控制机构（ VTEC ） 奥迪 A6L BDX 发动机上 AVS 系统结构与基本工作原理 大众车系链条式可变气门正时机构结构与基本工作原理 丰田车系智能可变气门正时系统 VVT-i 结构与基本工作原理
第 4 章 可变配气相位
机构
4.1
概述
用曲轴转角表示的进、排气 门开闭时刻和开启持续时间 ，称为配气相位。 试验证明，在进、排气门早 开、晚关的过程中，进气门 的晚关，对充气效率影响最 大，其次是重叠角的大小， 人们多在进气门方面改善性 能指标。4.2
可变气门升程与相位电子控制机构
4.2.1
本田车系可变气门升程和可变配气相位机构
（ VTEC ）
VTEC 机构在本田轿车车系许多车型上采用， VTEC 是英文
缩写，其全称为 Variable Valve Timing & Lift Electronic
1. VTEC 机构的组成
（ 1 ）发动机采用四气门结构，两个排气门由单独的凸轮和
摇臂驱动，两个进气门由单独的不同升程和相位角的凸轮和 摇臂驱动，共有三个摇臂，主次摇臂之间装有中间摇臂，中 间摇臂不与任何气门直接接触，三者依靠专门的柱塞联动 。
（ 2 ）进气凸轮轴上中间凸轮的升程最大，它是按发动机“双进双排”、 高转速、大功率的工作状态设计的。主凸轮的升程小于中间凸轮，它是 按发动机“单进双排”、低转速工作状态设计的。次凸轮升程最小，最高 处只是稍微高于基圆，其作用是在低转速时微开，以免喷油器喷出的燃 油积聚在该气门口外不能进缸。 （ 3 ）三个摇臂靠近气门的一侧制有柱塞孔，孔中有靠油压控制的滑动 柱塞，以便锁止联动。 （ 4 ）控制油压由 ECM （电子控制模块）的电磁阀控制，其线圈的电 阻值为 14 ～ 30Ω 并有油压报警开关，提供 5V 的油压过低报警信号（ 低于 49kPa 时），一般油压应在 250kPa 以上为好。发动机不运转时或 油压过低时，压力开关导通。当 VTEC 机构投入工作时，在油压的作用 下，压力开关断开，给 ECM 一个反馈信号，确认凸轮已转换工作。 （ 5 ）在大负荷、低转速工况工作时，如 VTEC 机构不及时的投入工作 ，充气效率和进气涡流速度降低，会产生轻微爆燃现象（如爬坡时）。
2. VTEC 机构的工作原理 （ 1 ）发动机低速运转时 ECM 无工作指令，油道内无控制油压，各摇臂中的柱塞都在 各自的柱塞孔中，各摇臂独自摆动。 主摇臂随主凸轮开闭主进气门，供给低速运转涡流混合气； 次凸轮推动次摇臂微开次进气门，以防燃油积存； 中间摇臂虽然随中间凸轮大幅度地摆动，但只是空转。
（ 2 ）发动机高速运转时 当发动机转速达到 2300 ～ 2500r/min ，车速达到 10km/h 以上时；节气门开度达到 25% 以上时；冷却液温度在 60℃ 以上时。 ECM 指令 VTEC 电磁阀开启液压油道，油压推动 正时柱塞、同步柱塞和限位柱塞移动，将三个摇臂栓为一体 。由于中间凸轮的升程大于另外两个凸轮，且凸轮的相位角 也加大，主次进气门都大幅度地同步开闭。发动机处于“双 进双排”工作状态，功率明显的加大。可见栓联时有轻微噪 音是正常现象。
（ 3 ）汽车在静止状态空转时 VTEC 机构不投入工作。 VTEC 机构技术状态的好坏，除电控部件外，电磁阀的油路进口处有滤 网，极易堵塞。决定于润滑系统的特设油道油压值。必须使用本田车系 的专用纯正机油。 另外本田系列采用可调气门间隙的配气机构，气门间隙的调整必须在冷 态下进行，缸盖温度低于 38℃ 时。因其配气相位角较大，只能是逐缸 调整。不能采用传统的两遍法调整气门间隙。进气门间隙为 0.26±0.02 mm ；排气门间隙为 0.30±0.02mm 。气门间隙的轻微噪声是客观存在 ，这是“本田特色”，不要调小间隙，造成动力性、经济性、净化性变坏 。
4.2..2
奥迪车系可变气门升程和可变配气相位机构
1 ． AVS 机构的组成 AVS 机构由凸轮轴、凸轮块、齿轮块调节执行元件及 ECU 组成 （ 1 ）齿轮轴和齿轮块 AVS 机构的进气凸轮轴和凸轮是分体的，被称为凸轮块，在凸轮轴和凸 轮块上匀有花键，凸轮轴通过花键驱动凸轮块转动的同时，凸轮块还有 2 个旋向相反的螺旋槽，可使凸轮块在轴上移动约 7mm 。凸轮块上有 两个不同的外形凸轮，凸轮的高度和所占角度不同。凸轮块的轴向移动 实现不同升程的凸轮驱动气门的开启，从而实现气门升程的可变，凸轮 轮廓所占角度不同，因此配气相位也可以改变。 （ 2 ）电磁驱动器 在每段凸轮块的两端螺旋槽上端 ，垂直于凸轮轴布置在缸盖中安 装有电磁驱动器，通过电磁力控 制前端的金属销的长度。 电磁驱动器通电，下沉的金属销 伸到凸轮块端部的螺旋形滑槽内 ，在凸轮块转动过程中，螺旋形 的槽曲线使得凸轮块移动。在移 动结束处，已断电的电磁驱动器 上的金属销被相应形状的槽底形 状又推回到初始位置。另一个金 属销和另一侧的滑槽可以使得凸 轮块返回到原来的位置。
在凸轮轴与凸轮块之 间有一个弹簧和钢球， 类同与手动变速器的自 销装置，用于在部分负 荷和全负荷时对齿轮块 的锁止 。
2 ． AVS 机构的工作原理 发动机在低负载的情况下，追求发动机的节油性 能， AVS 系统则将凸轮推至左侧，以较小的凸轮推动气 门。 发动机在高负载的情况下， AVS 系统将螺旋沟槽套筒向 右推动，使角度较大的凸轮得以推动气门。在此情况下 ，气门升程可达到 11 毫米，以提供燃烧室最佳的进气流 量和进气流速，实现更加强劲的动力输出。
两条虚线是普通凸轮的轮廓线；两条实线是高角度凸轮的轮 廓线。可以看到驱动同一气缸内两个进气门的凸轮在升程和 相位上也存在差别，也就是说两个进气门开启和关闭的时间 以及升程并不相同。这种不对称的进气设计是为了让空气在 流经两个进气门后，同时配合特殊造型的燃烧室和活塞顶部 ，可以令混合气在气缸内实现涡流和紊流，进一步优化混合 气的状态。
4.2.3
宝马可变气门升程机构
宝马的可变气门升程机构在传统的配气相位机构上增加了一
当凸轮轴运转时，凸轮会驱动中间推杆和摇臂来完成气门的 开启和关闭。 电机工作时，蜗轮蜗杆机构会首先驱动偏心轴发生旋转，然 后中间推杆和摇臂会产生联动，偏心轴旋转的角度不同，最 终凸轮轴通过中间推杆和摇臂顶动气门产生的升程也会不同 。在电机的驱动下，进气门的升程可以实现从 0.18mm 到 9.9mm 之间的无级变化 。
4.2.4
英菲尼迪 VVEL
英菲尼迪的 VVEL 系统的工 作原理与宝马的可变气门升 程机构类似，但在结构上稍 有不同。 VVEL 系统使用一套螺套和 螺杆的组合实现了气门升程 的连续可调。在系统工作时 ，电机通过 ECU 信号控制 螺杆和螺套的相对位置，螺 套则带动摇臂、控制杆等部 件，最终改变气门升程的大 小。 摇臂通过偏心轮套在控制 杆上，而控制杆可以在电 机的带动下旋转一定角度 。当发动机在高转速或者 大负荷时，电机带动螺杆 转动，套在螺杆上的螺套 也会产生相应的横向移动 ，与螺套联动的机构使得 控制杆逆时针或顺时针发 生旋转。由于摇臂套在控 制杆的偏心轮上，因此摇 臂的旋转中心也会随之上 升或下降，从而达到改变 气门升程的目的。
4.3
可变气门正时机构 VVT
4.3.1
大众车系可变气门正时机构 VVT 原理
大众车系（如宝来、奥迪 A6 和帕萨特 B5 等）发动机装有
可变气门正时机构 VVT （ Variable Valve Timing ）。其配 气机构采用双顶置凸轮轴、 4 气门结构。排气凸轮轴通过正 时齿形皮带与曲轴相连接，进、排气凸轮轴之间采用链条驱 动，链条上装有正时调节器。
1. 可变气门正时机构基本结构与原理 （ 1 ）驱动端（固定端）是排气凸轮 轴，在正时皮带的驱动下顺时针转动 ，不可能逆转，相对进气凸轮轴而言 为固定端。它拉动进气凸轮轴也顺时 针旋转，驱动气门开闭。 （ 2 ）自由端（浮动端）为进气凸轮 轴，它不仅在排气凸轮轴的链条拉动 下顺时针旋转，也可在可变配气正时 调节器上下伸长时，转动一个 θ 角（ 拉、压合力）。 （ 3 ）调节器弧形滑板下降，链条下 降，拉动进气凸轮轴顺时针转动一个 θ 角。进气门即早开、早关，使重叠角 加大，排气效果改善，提高容积效率 ，为低转速、大转矩工作段。
（ 4 ）调节器弧形滑板上升，链条 上升，拉动进气凸轮轴逆时针转动 一个 θ 角，进气门即晚开、晚关， 充分利用流体惯性，提高充气效率 ，为高转速、大功率工作段。 （ 5 ）曲轴相位角的调节范围为 20° ～ 30° ，只是早开、晚关的时 间变了，配气相位角不变（时间平 移），气门升程不变，但进、排气 重叠角变了。 （ 6 ）功率调节控制点为 1300r/min 。低速时，气流惯性小 ，进气门早开、早关，为大转矩区 段，适于一般行驶工况；高速时， 气流惯性大，进气门晚开、晚关， 为大功率区段，适于高速行驶工况 。
2. 可变正时调节器和电磁控制阀的构造和工作原理 1 ）紧链器上下弧形滑板，利用其筒孔套装在一起，各有其 弹簧上下张开，使链条有一定的预紧度。发动机工作后，润 滑系主油道的油压又通过单向阀进入筒内，推动上下弧形滑 板产生张紧力，保证链条机构可靠地工作。 2 ）下弧形滑板筒上有控制活塞，在液压作用下能上下移动 ，可分别对正时链条产生推力，能改变进气凸轮轴相对于排 气凸轮轴的角度值，产生提前或迟后调节力。 3 ）电磁控制阀线圈的电阻值为 10 ～ 18Ω ，控制滑阀轴向 移动，滑阀上有四道隔墙，使控制油道转换，产生提前或滞 后调节。滑阀的中间隔墙上有一沟槽，使滑阀微量的轴移， 即产生封闭或“沟通”作用。
4.3.2
丰田车系智能可变气门正时系统 VVT-i
VVT-i （ Variable Valve Timing intelligent ）系统用来控 制进气凸轮轴在 40° 曲轴转角范围内，保持最佳的气门正时 ，以适应发动机工作状况，从而实现在所有速度范围提高转 矩和燃油经济性，减少废气排放量。这种结构只是改变进气 门开、关时间的早晚，配气相位角值不变（时间平移—即早 开、早关；晚开、晚关），不改变进气门升程的大小。
1. 主要部件结构 丰田车系可变配气正时调节机 构 VVT-i 由外壳、四齿转子、 锁销、控制油道、电磁控制阀 等组成。 （ 1 ）其外壳与正时齿轮固接 ，四齿转子与进气凸轮轴固接 。四齿转子与外壳的隔墙，形 成 8 个控制油腔， 4 个油腔 充油， 4 个油腔泄油，在进气 凸轮轴上的提前或滞后油路传 送机油压力，使 VVT-i 四齿转 子沿圆周方向旋转，连续改变 进气门正时。
（ 2 ）当发动机停机时，进气凸轮轴多处在滞后状态，以 确保起动性能。液压没有传递至 VVT-i 调节机构，锁销会 锁止 VVT-i 调节机构，以防止产生回火。 （ 3 ）电磁控制阀。电磁控制阀结构图。凸轮轴正时机油 电磁控制阀，根据发动机 ECU 负荷的变化，改变控制滑阀 的位置，从而分配液压控制至提前和滞后侧。当发动机停 机时，凸轮轴正时机油电磁控制阀，即处在滞后位置。
2. 控制原理 （ 1 ）提前时 在中等负荷工况，根据来自发动机 ECU 的提前信号，凸轮 轴正时机油电磁控制阀导通的电流值最大。总油压作用到正 时提前转子油腔，使凸轮轴向正时提前方向转动，改善缸内 废气排出性能，提高功率。 （ 2 ）滞后时 在怠速和大负荷工况，根据来自发动机 ECU 的滞后信号， 电磁控制阀断电，总油压作用到正时滞后转子油腔，使凸轮 轴向正时滞后方向转动，防止回火，提高充气效率和转矩。 （ 3 ）保持时 发动机 ECU 根据移动状况计算出预定的正时角，预定正时 被设置后，电磁控制阀控制电流值即变得较小，使滑阀处在 空挡位置，保持气门正时直到移动状况改变。
