1.1 发动机电控技术的发展历程

发动机的电子技术最早是应用在汽油机上，现以德国博世公司汽油机燃油喷射系统及点火系统的发展历程为例，说明发动机电控技术的发展历程。

汽油机的燃油喷射和点火使发动机得以运转。

起先，汽油喷射系统和点火系统是两个独立的系统，它们分别由各自的参数，如喷油量、点火时刻进行单独的控制。这两个系统要么不交换信息，要么只有极少量的信息交换。博世公司将汽油喷射和电子点火集成为一个单元，联合控制的Motronic发动机管理系统能够根据燃烧过程中的各种工况要求，对喷射和点火的控制参数进行优化。

1.1.1 汽油喷射系统

汽油喷射系统根据发动机的运转速度、负荷水平、环境影响等因素，精确地计量供给发动机的燃油量，从而控制混合气的空燃比，使发动机废气排放中的有害物质含量保持在一个较低的水平。下面以博世发动机控制系统的发展历程为例，阐述一下发动机Motronic控制系统的演变过程。

1.中央喷射

中央喷射（Mono-Motronic）就是在节气门体上使用单个喷油器，位置与化油器的位置相同。从1980年起开始被应用在汽车上，典型的通用汽车公司节气门体喷射（TBI）、福特公司的中央燃料喷射（CFI）、博世的Mono-Motronic的单点集成控制喷射系统，已经在发动机控制上增加了更多的传感器，见图1-1。由于进气管或进气歧管长度不等，中央喷射对燃油的各缸均匀分配不利。在低温状态的发动机上特别容易出现壁面油膜的现象，这都会导致混合气成分不均匀，对混合气的形成产生不良影响。但中央喷射相比化油器式发动机具有更好的控制能力，而且价格便宜，易于维修。

2.运用连续喷射原理的进气口多点喷射系统

1973—1995年，德国博世公司开发了机械液压燃油喷射系统K-Jetronic（图1-2），它依据进气量，连续地控制燃油喷射量。K-Jetronic型系统由电动燃油泵提供0.36MPa低压燃油，经燃油分配器输往各缸进气管上的机械式喷油泵，向进气口连续喷射的多点喷油系统，用承压板式空气流量传感器操纵燃油分配器中的计量柱塞来控制空燃比。

1982—1996年，为满足更高的性能要求，包括为达到更高的排气质量，德国博世公司在KE-Jetronic（图1-3）系统中，添加了一个电控单元ECU、一个主压力调节器、一个用于控制混合气成分的压力调节器，发展形成了KE -Jetronic系统。引入电子控制的KE -Jetronic燃油喷射系统，除原有的燃油定量控制功能外，还能进行加速控制、倒拖断油控制、限速控制、氧传感器闭环控制等。

3.间歇式进气道多点燃油喷射系统

博世公司1973年开发出L-Jetronic电子控制进气道汽油喷射系统（图1-4），用阻流板式空气流量传感器代替D-Jetronic的进气歧管压力传感器提供负荷信息。该系统1974年首次用于欧宝公司生产的轿车。它根据进入发动机的空气量、发动机转速及其他一些运行参数间歇喷射燃油。先后共有四代L-Jetronic。1976年开始生产氧传感器之后，开发出了配备三元催化转化器的LU-Jetronic，以满足排放法规的要求。后来才开发出热线/热膜式空气流量传感器，使可燃混合气的计量不受环境状况的影响，从1981年开始用来代替阻流板式空气流量传感器，构成LH-Jetronic（图1-5）。

4.缸内直接燃油喷射系统

博世公司2000年开发了缸内直接喷射（又称GDI）技术，见图1-6。前面所列出的进气口多点燃油喷射系统，是用喷油器将汽油喷射到发动机进气门上方的进气歧管内，而直接喷射技术是喷油器直接将燃油喷入气缸内。当时还采用了分层燃烧技术，喷油器在燃烧室内靠近火花塞，少量浓混合气在火花塞附近燃烧，燃烧室其他部位燃烧的是稀混合气，这样可以使燃油消耗降低10%。直喷发动机再结合涡轮增压、可变配气正时技术，能在保障输出功率和转矩不变的情况下，使发动机体积相应减小。若再加装发动机起停技术，与传统汽车相比，可减少30%的燃油消耗。

1.1.2 点火系统

点火系统的功能是在正确的点火时刻点燃已压缩的混合气，引发混合气燃烧。在火花点火发动机（SI）中，点火是由穿透火花塞电极间的、瞬时放电产生的电火花来完成的。要使催化转化器有效发挥作用，绝对需要正确的点火时刻。混合气燃烧滞后会使燃烧不完全，从而使催化剂有中毒损坏的危险。随着时间的推移，电子元件逐渐取代了点火系统中的机械部件。

点火时刻由发动机的速度和负荷状况计算得来。传统的线圈点火（1934—1986年）和晶体管式线圈点火（1965—1993年）运用机械控制点火时刻，半导体点火系统和半导体无分电器电子点火系统（1988—1998年）运用点火特性脉谱图确定点火时刻。现今，每个气缸都单独装有高压点火线圈，将点火能量直接传递给火花塞，点火电压大大提高。

1.1.3 Motronic发动机管理系统

为了在满足排放法规的前提下实现最佳的燃油经济性指标，单项电子控制装置已远远不能满足要求。随着大规模集成电路和微机的迅速发展，使车用发动机对多因素的综合控制成为可能。1979年博世公司开始生产集电子点火和电控汽油喷射于一体的Motronic数字式发动机综合管理系统。同时，美、日各大汽车公司也竞相研制成功与各自车型配套的数字式电控汽油喷射系统，如：美国通用公司的DEFI系统，福特公司的EEC-IV系统，以及日本日产公司的ECCS系统，丰田公司的TCCS系统，五十铃公司的I-TEC系统等。这些系统能够对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环等多方面进行综合控制，控制精度愈来愈高，功能更趋完善。

上述汽油喷射系统和点火系统的组合并非一成不变，不同形式的点火系统可以与各种喷射系统组合。一个基本的燃油喷射系统和一个电子点火系统一起构成了Motronic点火和燃油喷射系统的基础：

1）KE-Motronic是以连续喷射KE-Jetroric系统为基础的。

2）Mono-Motronic是以间歇中央喷射系统为基础的。

3）M-Motronic则是以间歇式进气道燃油喷射L-Jetronic系统为基础的。

4）ME-Motronic是M-Motronic系统加入电子节气门控制（ETC）形成的。

5）MED-Motronic系统把汽油直接喷射、电子点火、涡轮增压、可变配气正时和电控节气门（ETC）技术结合成一个集成的系统。

以上KE、Motronic、Jetronic、Mono、ME、MED均为德文缩略语。