《汽车发动机电控系统的结构与维修A》复习指导.docx
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《汽车发动机电控系统的结构与维修A》复习指导
中央广播电视大学汽车（专科）系列辅助教材
北京中德合力技术培训中心组织编写
汽车发动机电控系统的结构与维修（A）复习指导书
编者：
陈雪梅
2010年10月6日
中央广播电视大学出版社
北京
中央广播电视大学汽车专业（开放专科）
《汽车发动机电控系统的结构与维修（A）》考试指南
第一部分大纲说明
一、课程的性质和任务
《汽车发动机电控系统的结构与维修（A）》是中央广播电视大学人才培养模式改革和开放教育试点汽车专业（维修方向）的专业必修课。
以汽油发动机汽车的发动机管理系统作为典型系统进行教学。
本课程的任务是：
使学生通过本课程的学习了解汽车发动机管理系统的构成、功能与正常的运行状态，学会汽车上的电控系统一般的故障分析方法和维修方法，学会看新型汽车的使用手册和维修手册。
实训是汽车运用与维修专业的重要实践环节之一，通过实训达到一些要求：
加深并巩固学生对汽车典型电控系统的组成、原理的认识，掌握电控系统各种仪器设备的使用，掌握各种典型汽车电控系统主要总成的拆装步骤及维修的方法，最终达到理论与实践、理性与感性的统一。
二、课程内容的教学基本要求
1.了解汽车法规（排放、燃油经济性和安全性）和汽车性能；和汽车发动机；和汽车电子控制系统的关系。
2.了解控制目标的描述和典型电控系统的构成
3.了解控制过程的实施
4.了解汽车在线检测系统（OBD）的构成和功用
5.了解电控系统的故障表现和解决办法
第二部分教学内容和考试重点
第一章课程概述
（一）教学内容
1、认识排放、经济和安全三大法规与汽车技术进步之间的关系
2、了解电子控制系统（以发动机管理系统为例）与被控制对象和必须达到的控制目标之间的关系
3、认识对结构和工作原理的了解与检测、维修之间的关系
4、了解本课程的基本任务及特点、学习方法
（二）考试重点
1、排放、经济和安全三大法规与汽车技术进步之间的关系
2、电子控制系统（以发动机管理系统为例）与被控制对象和必须达到的控制目标之间的关系
第二章汽油机对燃料供给与控制的基本要求
（一）教学内容
细致地解释在发动机构造课中应该已经认识了的空气与燃料混合所形成的混合气中的空气与燃料的混合比例——空燃比——在发动机不同的运行工况时的不同要求，也就是建立起对所谓的“控制目标”和“控制要求”的认识。
1、空燃比对汽油机稳定工况性能的影响
2、对稳定工况空燃比的控制要求
3、对热机怠速工况进气量和空燃比的控制要求
4、变工况过程中对空燃比和进气量的控制要求
5、点火提前角与空燃比的关系及对点火提前角的控制要求
6、三效催化转化器对空燃比控制的要求
7、混合气分配均匀性
（二）考试重点
1、空燃比对汽油机稳定工况性能的影响
2、对稳定工况空燃比的控制要求
3、对热机怠速工况进气量和空燃比的控制要求
4、变工况过程中对空燃比和进气量的控制要求
5、点火提前角与空燃比的关系及对点火提前角的控制要求
6、三效催化转化器对空燃比控制的要求
第三章化油器式供油与喷射式供油的比较
（一）教学内容
化油器式供油与喷射式供油的比较。
（二）考试重点
化油器式供油的特点
喷射式供油的特点
第四章电磁喷油器及其他供油部件
（一）教学内容：
每种元器件只可能举1-2个典型的例子
1、喷油器的典型结构、工作特性及驱动
2、电动输油泵及其控制
3、油压调节器和燃油轨
（二）考试重点
喷油器的典型结构、工作特性
第五章控制系统的主要器件
（一）教学内容
1、氧传感器、双氧传感器、宽域氧传感器——构造、工作原理
2、运行状态传感器——转速传感器、进气量传感器、温度传感器等
3、执行器——按控制目标
●空燃比——喷油器（压力和开启时间）
●点火时间——点火控制器——点火模块或分电器
●怠速稳定转速——怠速执行器
4、电子控制器（车用电脑）
5、典型发动机管理系统图读图
（二）考试重点
氧传感器、温度传感器等
典型发动机管理系统图读图
第六章控制的实现——开环、闭环控制及控制策略
（一）教学内容
对开环、闭环控制及控制策略进行介绍
（二）考试重点
开环、闭环控制及控制策略
第七章在线检测系统（OBD）的功能
（一）教学内容：
填补本专业课程中涉及当前最新技术内容的空缺部分
1、在线检测（OBD）系统与车载故障诊断系统的异同
2、双氧传感器在判断催化器是否失效方面的作用
3、双氧传感器在精确控制空燃比，以达到催化器最高转化效率方面的作用
（二）考试重点
在线检测（OBD）系统与车载故障诊断系统
双氧传感器
第八章故障实例分析
（一）教学内容
故障状态的实例分析
（二）考试重点
故障状态的分析
（三）示范试题
复习题
一、判断题（每题2分，共10分）（对的划√，错的划×）
1.近三十年来，全世界的汽车技术在三大法规的约束与促进下，发生了巨大的变化。
其中在汽油车上最关键的变化是催化转化器和电控喷射的采用。
（）
2.汽车电控系统的主要控制应电压太弱时，就会有丢失部分信号造成计算机误判的问题。
利用强磷性的永久磁铁可提高传感器的磁场强度，使其感应信号的电流值提高。
（）
3.霍尔式传感器的磁隙是固定的，因此其感应电压的大小也是固定的。
（）
4.化油器式供油方式已有百年历史，应该说已被发展得相当完美，但其面对改善排气污染，存在的致命弱点是雾化、分配和响应问题，汽油喷射供油方式恰好是针对解决其存在的问题而发展出来的。
（）
5、在现有的排放控制技术中，如果三效催化转化器失效，可以把催化器芯子偷偷敲掉，还可以得到节油的效果。
（）
6、使用全开节气门时发动机功率最大的混合气是较浓的混合气，φa，Pmax约为0.7～0.8。
（）
7、在汽油机的怠速工况下，控制系统并不只是单纯控制燃料量，而是首先要调整好怠速进气量，然后相应调整燃料量和点火提前角。
（）
8、光电式传感器遮光板上刻有不同宽度的孔或槽，使光敏管接收光线和被遮光的时间长度不同，产生强弱和间隔时间不同的电压脉冲，可以提供不同的信息，如缸序、曲轴转角等。
（）
9、热线式和热膜式空气流量计均是体积空气流量计。
（）
10、为了保证三效催化转化器对HC、CO和N0x都具有最高的转化效率，又节省燃油，必须供给尽可能稀的混合气。
（）
11、可燃混合气的空燃比对汽油机的动力性、燃料经济性和排放都有很大影响，而且最大功率、最低油耗、最低排放三者所对应的空燃比是一致的。
（）
12、就喷嘴计量量孔的形式来说，有轴针式喷嘴和孔式喷嘴两类。
孔针式喷嘴不易堵塞。
（）
13、近年来由于已能方便地采用软件滤波或进行平均值计算，对绝对压力传感器的安装才不再加以限制，可以把它直接安装在进气管上，只是要求取压孔必须向下（倾斜30o以内），以免冷凝水对传感器芯片造成损害。
（）
14、对于四冲程发动机来说，当信号发生装置安装在曲轴上时，它只能提供每转一次的转角信号，无法区分其第一缸到达上止点位置的信号是对应于进排气上止点还是压缩膨胀上止点。
（）
15、氧化型催化转化器既能通过催化氧化降低HC和CO，也能降低NOx。
（）
16、采用电压驱动电路时，低电阻喷油器线圈串接一个附加电阻，是为了限制通过线圈的电流，防止线圈因过热而损坏。
（）
17、相对于电压驱动电路，用电流驱动方式降低喷油器的动态响应性能。
（）
18、在发动机尚未运转的情况下，不管安装在什么位置的绝对压力传感器测出的气压都是环境压力。
（）
19、空燃比闭环控制的目标值是服从于三效催化转化器能够发挥最大转化效率，有利降低排气中的有害成分的空燃比“窗口”中心值的。
（）
20、在催化转化器前后各安装一个氧传感器，称为双氧传感器，当催化转化器的转化能力很强时，两个氧传感器输出的信号非常接近。
（）
二.填空题（每空1分，共10分）
1.汽车电控系统的主要控制功能包括汽油喷射控制、、怠速控制、、进气控制、故障自诊和带故障运行控制。
2.一个完整的电子控制汽油喷射系统通常由空气供给系统、、电子控制系统三个子系统构成。
3.实现空燃比闭环控制的关键传感器是。
4.氧化锆陶瓷材料（Zr02）是一种固体电解质，具有氧离子特性。
氧化锆型传感器可以说是一个由驱动的微电池。
5.双氧传感器最初是为判断的故障而设置的。
后来，利用其自动寻优做到精确控制空燃比。
6.在排气管中进行二次空气喷射是为了降低排出汽缸的废气中的和THC。
7.点火提前角闭环控制的目标值是。
8.汽油喷射控制包括、喷油持续时间控制、断油控制三方面的内容
9.曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器按工作原理分为电磁感应式、霍尔效应式和。
10.采用金属铂作电极是为了利用铂的作用，使铂膜表面浓混合气燃烧生成物中的残存与CO、HC发生反应而消除，形成阶跃形氧传感器输出特性。
11.在稀燃发动机上可以用空燃比仪作传感器，选择与所需的稀混合气空燃比对应的泵氧电流值作为控制目标,即可通过控制来控制稀混合气空燃比。
12.在线检测（OBD）系统-II的主要检测内容包括失火监测、燃油调整（闭环区的调整状态）、怠速空气控制、及双加热型氧传感器等
13.发动机燃烧过程生成的NOx的生成量与混合气中氧的浓度、燃烧温度及高温持续时间有关，其中氧的浓度、是两个最重要的因素。
14.发动机集中管理系统由德国公司于1979年首先推出，称为Motronic系统，该系统一个集汽油喷射控制、和等多项控制功能于一体的电控系统。
15.减少油膜凝聚和都可以改善混合气浓度分配均匀性。
16.电磁式传感器所输出的感应电压信号的强弱（幅值）与及安装间隙的调整有关。
17.目前在车用进气歧管绝对压力传感器中采用最普遍的是型的。
18.废气再循环系统则是将少量废气回送到进气管中稀释新鲜空气，抑制燃烧以降低的产生。
19.怠速运行时混合气流速低，温度低，混合气中的燃料蒸发不完全，是有害排放物CO和的高发工况
20.点火提前角闭环控制的目标值是。
21.闭环控制燃油供给量的目的是保证的正常高效率工作，
22.合适的点火时间的选择，就是要使爆发压力的最高点在压缩上止点之后曲轴转角，这样才能推动曲轴正向旋转。
23.由排气管向大气中排放的气体物质取决于三效催化转化器的转化效率，而和是影响转化效率的最主要因素
24.作为车用冷却水温传感器和进气温度传感器的大多是传感器。
25.若保持喷嘴内（油轨内）和喷嘴外（进气管内或汽缸内）的压力差恒定，只需要改变就可以改变喷油流量。
26.闭环控制燃油供给量的目的是保证的正常高效率工作，
27.能够被点燃着火的混合气的浓和稀的界限，被称为
28.一般发动机的运行设计了至少3种有控制目标值的闭环控制模式，它们是；一为以爆震为边界的闭环控制；二为以固定的几个转速为目标的闭环控制；三为以某一个空燃比值为目标的闭环控制。
三.名词解释题（每题5分，共20分）
1.失火：
2.广义控制策略：
3.催化剂起燃温度特性：
4.无效喷油时间：
5.爆震：
6.闭合角控制
7.废气再循环控制：
8.催化器的空燃比特性
9.无效喷油时间：
10.时间恒定的压力调节方式：
11.点火正时控制，
12.二次空气喷射控制：
13.初始点火提前角：
14.时间恒定的压力调节方式：
15.废气再循环控制：
16.顺序喷射方式，
四.简答题（每题5分，共30分）
1、请简单阐述进气压力传感器的工作原理
2、各种供油系统的供油压力是如何确定的？
3、温度传感器表达的信息在控制系统中如何利用？
（冷却水温、进气温度、机油温度）
4.汽油机采用电控汽油喷射有哪些优点？
5.氧传感器的结构中安排了一个加热器，为什么？
6.近年来的一些研究发现，闭环控制空燃比时会发生空燃比随负荷升高而变稀的现象，为什么？
解决措施是什么？
7、请简单阐述冷启动喷油温度时间开关的工作原理
8、不同的供油方式提供的混合气各有什么特点？
9、汽油喷射的油路系统中如何防止气体（气体进入和燃油汽化）出现？
10、氧化型催化转化器和三效催化转化器有什么不同，各自的正确应用方法是什么？
11、如何通过电控系统对催化转化器性能的适应性匹配来充分发挥催化器的催化作用？
12、车载诊断系统（OBD）的功能和任务应该是什么？
如何设置它才能真正完成它应该完成的任务？
13、请简单阐述氧传感器的工作原理
14、压力传感器表达的信息在控制系统中如何利用？
（绝对压力、机油压力、燃油压力）
15、不同的氧传感器在电控汽油喷射系统中的作用各是什么？
16、如何通过电控系统对催化转化器性能的适应性匹配来充分发挥催化器的催化作用？
17、控制系统要有节气门开度信号，原因是什么？
18、试阐述喷油量的闭环控制过程
19、请简单阐述电动真空泵的作用
20、单点和多点汽油喷射的发动机和油路系统有什么相同点，有什么不同点，为什么？
21、如何选择多点电喷系统的喷油时序？
22、化油器式供油与喷射式供油（单点和多点）比较，在分配均匀性、雾化和响应方面有何异同？
23、轴针式喷油器和孔式喷油器在结构上各有哪些特点？
24、车载诊断系统（OBD）的功能和任务应该是什么？
如何设置它才能真正完成它应该完成的任务？
五.分析题（每题10分，共30分）
1、“空燃比”对汽油发动机性能的影响，尤其对排放的影响如何？
2.我国已经制定了哪些有关汽车主要性能的法规标准，为什么说它们对汽车技术的发展既有约束又有促进？
要达到我国轻型汽车排放法规第二阶段限值（国家强制性标准GB18352.2—2001）和第三阶段限值（GB18352.3—2005），在汽车的技术要求上有什么区别，基本配置上有什么不同？
3.这是典型的电控系统图（参见教材54页）。
请回答以下问题
（1）此发动机各缸的工作顺序是怎样的?
（2）汽油的喷射方式是单点喷射还是多点喷射?
（3）传感器和执行器各有哪些?
（4）怠速空气控制阀是哪种类型的怠速执行器?
4.什么情况下ECU除了同步喷射控制外，还需要异步喷射控制？
为什么？
5.结合下图，分析点火提前角与混合气浓度（空燃比）的关系
图点火提前角与混合气浓度的关系
6.“空燃比”对汽油发动机性能的影响，尤其对排放的影响如何？
7.结合下图，阐述三效催化转化效率与空燃比的关系
图三效催化转化效率与空燃比的关系
5、近年来的一些研究发现，闭环控制空燃比时会发生空燃比随负荷升高而变稀的现象，为什么？
解决措施是什么？
9、现代汽车上为什么使用双氧传感器？
双氧传感器在判断催化器是否失效及精确控制空燃比方面有怎样的作用？
复习题答案
一、判断题（每题2分，共10分）（对的划√，错的划×）
√×√√×
×√√××
××√√×
√×√√×
二.填空题（每空1分，共10分）
1.点火控制、排气净化控制
2.燃油供给系统
3.氧传感器
4.氧浓度差
5.三效催化转化器
6.CO
7.不发生持续的爆震
8.喷油正时控制
9.光电感应式
10.氧化催化、02
11.泵氧电流闭环反馈
12.二次空气喷射和废气再循环系统
13.燃烧温度
14.Bosch、点火控制、空燃比反馈控制
15.提高蒸发速率
16.转速
17.半导体压敏电阻型
18.NOx
19.THC
20.不发生持续的爆震
21.三效催化转化器
22.5o~10o
23.混合气的浓度（空燃比）、温度
24.热敏电阻式
25.喷嘴开启时间的长短
26.三效催化转化器
27.着火界限
28.点火提前角闭环、怠速、混合气浓度
三.名词解释题（每题5分，共20分）
1.失火：
汽缸内的混合气没有着火称为失火（失火对于装有催化转化器的发动机是必须绝对防止的）。
2.广义控制策略：
广义控制策略就是怎样去控制发动机的喷油量、怠速进气量等以使发动机性能相对最优的原则和方法。
3.催化剂起燃温度特性：
三效催化转化器的转化效率与排气温度的关系，称之为起燃温度特性。
一般将达到50％转化率的温度T50定义为该催化剂的起燃温度
4.无效喷油时间：
喷油器针阀开启滞后的时间与关闭滞后的时间差值称为无效喷射时间。
5.爆震是汽油机不正常燃烧引起的故障现象，如果汽油机发生持续的严重爆震，火花塞电极或活塞就可能因过热而发生熔损，导致发动机损坏，因此在汽油机运转过程中不允许发生持续的爆震。
6.闭合角控制：
即点火线圈初级通电时间控制。
包括初级线圈接通时间确定和通过电流的控制。
（闭合角控制也称点火线圈初级线圈通电时间控制。
）
7.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。
的生成量。
8.催化器的空燃比特性：
催化转化器的转化效率与混合气空燃比的关系叫做催化器的空燃比特性
9.无效喷油时间：
喷油器针阀开启滞后的时间与关闭滞后的时间差值称为无效喷射时间。
10.时间恒定的压力调节方式：
如果量孔是常开的，可通过改变量孔内外的压力差来调节燃油流量，压力差大则燃油流量大；压力差小，则燃油流量小。
这种调节方式称为“时间恒定的压力调节方式”
11.点火正时控制，即最佳点火提前角控制。
包括基本点火提前角的确定、基本点火提前角的修正及点火控制。
12.二次空气喷射控制：
在采用二次空气喷射装置的发动机中，ECU根据发动机运行工况及工作温度，向排气管或三元催化转化器喷人新鲜的空气，以减少某些特殊工况下CO和HC的排放量。
13.初始点火提前角：
在有些电控点火系中，ECU把判缸信号出现后的第一个转速信号过零点定为压缩行程上止点前10o，并以这个角度作为点火提前角计算基准点，称之为初始点火提前角。
14.时间恒定的压力调节方式：
如果量孔是常开的，可通过改变量孔内外的压力差来调节燃油流量，压力差大则燃油流量大；压力差小，则燃油流量小。
这种调节方式称为“时间恒定的压力调节方式”
15.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。
的生成量。
16.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，依次把汽油喷人各缸的进气歧管，发动机曲轴每转二转，各缸喷油器轮流喷油一次。
四.简答题（每题5分，共30分）
1.答：
压敏电阻式进气歧管绝对压力传感器是利用半导体压阻效应原理，使用硅膜片，把硅膜片的一面抽成真空，另一面导入进气歧管的气体压力。
硅膜片受到的压力不同，产生的电阻就不同，把它与惠灵顿电桥相连，就可以把电阻信号转变成电压信号输出。
2.答：
喷油器喷孔内外压力差，一般为250kPa~400kPa之间。
原则上考虑在发动机使用过程中，油轨可能出现的最高温度。
在该温度下，油压应确保油轨中的燃油不出现气化现象。
3.答：
冷却水温、进气温度等信号，都是电脑对喷油量和点火正时修正的条件参数。
从而使发动机获得，该工况下的最佳空燃比和最佳点火时间。
4.答：
电子控制技术在汽油机上的应用，全面提高了汽油机的综合性能，与化油器式汽油机相比，电控汽油喷射在以下几个方面有明显的改善和提高。
1）改善了各缸混合气的均匀性；
2）使发动机的动力性和经济性有一定程度的提高
3）有害物排放量显著减少
4）改善了汽油机过渡工况响应特性
5）改善了汽油机对地理及气候环境的适应性
6）提高了汽油机高低温起动性能和暖机性能
5.答：
这是因为Zr02的电导率和铂的催化作用都与温度有关。
随着温度的升高，实测输出特性是向着理论计算特性（图中虚线）趋近的。
设加热管的目的就是要保证Zr02管的温度在700℃左右。
6.答：
原因在于氧传感器只能感受排气中的自由氧，不能感受存在于NOx中的氧，而负荷升高时NOx生成量增多，结果使同一φa在发动机负荷高时排气中的氧气分压较低，氧传感器就会输出一个较高的电压，使正常的混合气被ECU误判为偏浓而通过指令减少喷油，导致实际空燃比偏稀而催化剂对NOx的转化率降低。
对于这种现象，若氧传感器输出特性呈陡直阶跃就无法纠正，而有一条斜线段的输出特性则可以通过相应适当地改变闭环控制的比较电压值的办法加以解决（负荷升高时相应适当加大比较电压），即进行所谓“氧传感器中值电压修正”。
显然，只要电控系统能进行这种中值电压修正，不同工况下因排气温度不同而引起的氧传感器输出特性改变，以及不同工况下通过催化转化器的排气体积流量不同所引起的催化剂空燃比特性上的高效转化窗口的改变，也都可以利用中值修正予以补偿或获得相应的改变。
7.答：
温度时间开关的功能是控制冷启动喷油器的喷油时间。
它安装在能表征发动机温度状态的位置上。
其中有一个外绕加热线圈的双金属片，它可以根据本身的温度控制触点的开闭，以此来控制冷启动喷油器的开启持续时间。
当双金属片受热到一定的程度时，触点便张开，使通往冷启动喷油器的电路断开。
这时，冷启动喷油器就不再喷射附加燃油。
因此，冷启动喷油器的开启持续时间取决于温度时间开关的受热情况。
8.答：
化油器供油方式，对于车用汽油机的动力性、燃油经济性、排放控制及各种运行性能，都有较大的限制。
采用电控燃油喷射供油方式，电脑对喷油器喷油量的控制，可以达到随心所欲而极为精确的地步。
使发动机始终能获得该工况下的最佳空燃比。
并且安装位置也有极大的灵活性，对改进进气系统，并做到自然吸气增压也很有利。
9.答：
使回油流经油压调节器后，再流回油箱。
这样既冷却了油压调节器，又冷却了燃油管道，从而避免油管内的燃油汽化。
同时，使油压调节器的回油口，处在整个燃油系统的最高点。
以便回油时，把油轨中的燃油蒸汽泡带走。
10.答：
氧化性催化转化器，只是用来氧化处理排气中尚存的CO、HC。
在要求控制NOX以后，对于进入排气管中的NOX，只能在还原气氛下借助于还原催化剂的作用，使其还原为氮和氧。
此时必须采用三效催化转化器。
同时，要想充分发挥三效催化转化器对有害气体的转化效率，应使可燃气的空燃比处在理论空燃比附近。
11.答：
主要有以下几点：
（1）、通过实验，选择相对最佳空燃比闭环控制的波动频率和幅值。
（2）、、使对排放最有利的预设空燃比目标值，处在氧传感器，输出特性的斜线段所对应的空燃比值范围之内。
如果在催化器和氧传感器货源无法自由选择的情况下，只能在所用的氧传感器输出特性斜线段上，选一个中间电压值。
即以该电压值对应的空燃比，作为闭环控制的目标空燃比。
12.答：
车载故障诊断系统的主要任务就是，发现电路系统中出现的问题。
为了能够发现问题，就必须有能够反映问题的信息，而这些信息必须是可以被计算机接受的模拟量或数字量。
通常给这些信息设定一个边界值，工作中只要超过这个边界值，报警系统就可以发出报警信号，同时，把故障码以某种形式触存在电脑中。
13.答：
在高温及铂的催化下，带负电的氧离子吸附在氧化锆套管的内外表面上。
由于大气中的氧含量比废气中的氧含量多，大气相同的内表面比与废弃相通的外表面吸附更多的负离子，两侧离子的浓度差产生电动势。
14.答：
（1）、进气管内的绝对压力，反映了汽油机负荷的高低。
还可以用此压力值，结合进气温度和充气系数，估算出循环充其量。
（2
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