1.1 發動機電控技術的發展歷程

發動機的電子技術最早是應用在汽油機上，現以德國博世公司汽油機燃油噴射系統及點火系統的發展歷程為例，說明發動機電控技術的發展歷程。

汽油機的燃油噴射和點火使發動機得以運轉。

起先，汽油噴射系統和點火系統是兩個獨立的系統，它們分別由各自的參數，如噴油量、點火時刻進行單獨的控制。這兩個系統要么不交換信息，要么只有極少量的信息交換。博世公司將汽油噴射和電子點火集成為一個單元，聯合控制的Motronic發動機管理系統能夠根據燃燒過程中的各種工況要求，對噴射和點火的控制參數進行優化。

1.1.1 汽油噴射系統

汽油噴射系統根據發動機的運轉速度、負荷水平、環境影響等因素，精確地計量供給發動機的燃油量，從而控制混合氣的空燃比，使發動機廢氣排放中的有害物質含量保持在一個較低的水平。下面以博世發動機控制系統的發展歷程為例，闡述一下發動機Motronic控制系統的演變過程。

1.中央噴射

中央噴射（Mono-Motronic）就是在節氣門體上使用單個噴油器，位置與化油器的位置相同。從1980年起開始被應用在汽車上，典型的通用汽車公司節氣門體噴射（TBI）、福特公司的中央燃料噴射（CFI）、博世的Mono-Motronic的單點集成控制噴射系統，已經在發動機控制上增加了更多的傳感器，見圖1-1。由于進氣管或進氣歧管長度不等，中央噴射對燃油的各缸均勻分配不利。在低溫狀態的發動機上特別容易出現壁面油膜的現象，這都會導致混合氣成分不均勻，對混合氣的形成產生不良影響。但中央噴射相比化油器式發動機具有更好的控制能力，而且價格便宜，易于維修。

2.運用連續噴射原理的進氣口多點噴射系統

1973—1995年，德國博世公司開發了機械液壓燃油噴射系統K-Jetronic（圖1-2），它依據進氣量，連續地控制燃油噴射量。K-Jetronic型系統由電動燃油泵提供0.36MPa低壓燃油，經燃油分配器輸往各缸進氣管上的機械式噴油泵，向進氣口連續噴射的多點噴油系統，用承壓板式空氣流量傳感器操縱燃油分配器中的計量柱塞來控制空燃比。

1982—1996年，為滿足更高的性能要求，包括為達到更高的排氣質量，德國博世公司在KE-Jetronic（圖1-3）系統中，添加了一個電控單元ECU、一個主壓力調節器、一個用于控制混合氣成分的壓力調節器，發展形成了KE -Jetronic系統。引入電子控制的KE -Jetronic燃油噴射系統，除原有的燃油定量控制功能外，還能進行加速控制、倒拖斷油控制、限速控制、氧傳感器閉環控制等。

3.間歇式進氣道多點燃油噴射系統

博世公司1973年開發出L-Jetronic電子控制進氣道汽油噴射系統（圖1-4），用阻流板式空氣流量傳感器代替D-Jetronic的進氣歧管壓力傳感器提供負荷信息。該系統1974年首次用于歐寶公司生產的轎車。它根據進入發動機的空氣量、發動機轉速及其他一些運行參數間歇噴射燃油。先后共有四代L-Jetronic。1976年開始生產氧傳感器之后，開發出了配備三元催化轉化器的LU-Jetronic，以滿足排放法規的要求。后來才開發出熱線/熱膜式空氣流量傳感器，使可燃混合氣的計量不受環境狀況的影響，從1981年開始用來代替阻流板式空氣流量傳感器，構成LH-Jetronic（圖1-5）。

4.缸內直接燃油噴射系統

博世公司2000年開發了缸內直接噴射（又稱GDI）技術，見圖1-6。前面所列出的進氣口多點燃油噴射系統，是用噴油器將汽油噴射到發動機進氣門上方的進氣歧管內，而直接噴射技術是噴油器直接將燃油噴入氣缸內。當時還采用了分層燃燒技術，噴油器在燃燒室內靠近火花塞，少量濃混合氣在火花塞附近燃燒，燃燒室其他部位燃燒的是稀混合氣，這樣可以使燃油消耗降低10%。直噴發動機再結合渦輪增壓、可變配氣正時技術，能在保障輸出功率和轉矩不變的情況下，使發動機體積相應減小。若再加裝發動機起停技術，與傳統汽車相比，可減少30%的燃油消耗。

1.1.2 點火系統

點火系統的功能是在正確的點火時刻點燃已壓縮的混合氣，引發混合氣燃燒。在火花點火發動機（SI）中，點火是由穿透火花塞電極間的、瞬時放電產生的電火花來完成的。要使催化轉化器有效發揮作用，絕對需要正確的點火時刻。混合氣燃燒滯后會使燃燒不完全，從而使催化劑有中毒損壞的危險。隨著時間的推移，電子元件逐漸取代了點火系統中的機械部件。

點火時刻由發動機的速度和負荷狀況計算得來。傳統的線圈點火（1934—1986年）和晶體管式線圈點火（1965—1993年）運用機械控制點火時刻，半導體點火系統和半導體無分電器電子點火系統（1988—1998年）運用點火特性脈譜圖確定點火時刻。現今，每個氣缸都單獨裝有高壓點火線圈，將點火能量直接傳遞給火花塞，點火電壓大大提高。

1.1.3 Motronic發動機管理系統

為了在滿足排放法規的前提下實現最佳的燃油經濟性指標，單項電子控制裝置已遠遠不能滿足要求。隨著大規模集成電路和微機的迅速發展，使車用發動機對多因素的綜合控制成為可能。1979年博世公司開始生產集電子點火和電控汽油噴射于一體的Motronic數字式發動機綜合管理系統。同時，美、日各大汽車公司也競相研制成功與各自車型配套的數字式電控汽油噴射系統，如：美國通用公司的DEFI系統，福特公司的EEC-IV系統，以及日本日產公司的ECCS系統，豐田公司的TCCS系統，五十鈴公司的I-TEC系統等。這些系統能夠對空燃比、點火時刻、怠速轉速和廢氣再循環等多方面進行綜合控制，控制精度愈來愈高，功能更趨完善。

上述汽油噴射系統和點火系統的組合并非一成不變，不同形式的點火系統可以與各種噴射系統組合。一個基本的燃油噴射系統和一個電子點火系統一起構成了Motronic點火和燃油噴射系統的基礎：

1）KE-Motronic是以連續噴射KE-Jetroric系統為基礎的。

2）Mono-Motronic是以間歇中央噴射系統為基礎的。

3）M-Motronic則是以間歇式進氣道燃油噴射L-Jetronic系統為基礎的。

4）ME-Motronic是M-Motronic系統加入電子節氣門控制（ETC）形成的。

5）MED-Motronic系統把汽油直接噴射、電子點火、渦輪增壓、可變配氣正時和電控節氣門（ETC）技術結合成一個集成的系統。

以上KE、Motronic、Jetronic、Mono、ME、MED均為德文縮略語。