现代汽车电子控制汽油喷射系统

现代汽车电子控制燃油喷射系统湖南交通职业技术学院副教授陈曙红首页：现代汽车电子控制汽油喷射系统第一节概述一、汽油机的特点什么是汽油机？第一节概述一、汽油机的特点汽油机是把空气与汽油的混合气燃烧所产生的热能转变为机械能输出的装置。什么是汽油机？充分燃烧的条件：足够的空气、足够的燃料、一定的着火温度空气+汽油四行程汽油机的工作原理：进气、压缩(点火)、作功、排气发动机工作原理二、发动机输出功率控制法汽油发动机输出功率的控制则是通过控制节流阀（或称节气门、油门）的开度使之变化，以调节混合气数量，从而达到控制发动机输出功率（即不同工况）。节气门开度参与燃烧的混合气数量热能转换为机械能驾驶员踩下加速踏板输出功率二、发动机输出功率控制汽油机的五个工况：起动工况、怠速工况、中小负荷工况、全负荷工况、加速工况。汽油机这些“工况”常常是指发动机在不同转速和负荷下的工作状况。传统化油器式汽油机电子控制燃油喷射式汽油机传统化`油器式汽油机与电子控制燃油喷射式汽油机传统化油器式汽油机是通过化油器来完成汽油和空气的混合，再通过节气门进入气缸进行工作。（通过节气门进入气缸的是混合气）。现代电子控制燃油喷射式汽油机是以直接与间接测出的空气量信号为基础（传感器），由电控单元计算出发动机燃烧所必需的汽油量，对喷油器提供开启信号，通过喷油器（执行器）的开启给发动机提供适量的燃料。（通过节气门进入气缸的是空气）化油器挂图电子控制式燃油喷射系统第者第二节1、具有良好的使用性能（１）冷起动性能得到提高（２）加速性能得到改善（３）动力性能大大提高（４）工作稳定性能得到加强２、具有良好的燃料经济性能３、环保性能充分改善三、电子控制燃油喷射式汽油机的特点四、电子控制燃油喷射装置的组成从设备的主体构成分析，电子控制燃油喷射装置由传感器、电控单元（ECU）、执行器三大部分组成。从工作情况分析，电子控制燃油喷射装置由燃油供给系统、空气供给系统、电子控制系统三大系统组成。四、电子控制燃油喷射装置的组成五、电子控制燃油喷射装置分类1、按喷射器喷射位置分：（1）缸内喷射（2）缸外喷射2、按喷射方式分：（1）单点喷射（2）多点喷射3、按喷射时间分：（1）间隙喷射（2）连续喷射4、按空气检测方式分：（1）直接检测式（L型电喷发动机，采用空气流量计）（2）间接检测式（D型电喷发动机，采用进气压力传感器）5、按控制形式分：（1）开环控制系统（2）闭环控制系统（含氧传感器）五、电子控制燃油喷射装置分类单点喷射和多点喷射挂图第二节燃油供给系统一、燃油供给系统的工作原理燃油箱电动汽油泵汽油滤清器汽油缓冲器喷油器汽油压力调节器燃油箱进气歧管第二节燃油供给系统ECU1、功用：向发动机及时供给各种工况下所需要的燃油量。2、组成：燃油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、汽油缓冲器、汽油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器等。3、工作原理：第三节燃油箱电动汽油泵汽油滤清器汽油压力缓冲器汽油压力调节器电子控制燃油5喷射式挂图喷油器冷起动喷油器进气歧管喷油器挂图喷油量的多少决定于三个因素：1、喷口直径的大小——结构控制2、喷油压力的大小——汽油压力调节器控制以上两参数相对为定量；3、喷口开启持续的时间——ECU控制，为变量参数，根据空气量而变。第三节空气供给系统一、空气供给系统的功用是测量和控制汽油在发动机内燃烧所需要的空气量。二、空气供给系统的工作原理空气空气滤清器空气流量计（传感器）节气门体进气歧管ECU控制空气数量怠速控制系统第三节空气供给系统燃油箱电动汽油泵汽油滤清器汽油压力缓冲器喷油器（执行器）汽油压力调节器燃油箱节气门位置传感器第三节空气供给系统一、空气供给系统的功用是测量和控制汽油在发动机内燃烧所需要的空气量。二、空气供给系统的工作原理空气空气滤清器空气流量计（传感器）节气门体进气歧管ECU控制空气数量怠速控制系统第三节空气供给系统燃油箱电动汽油泵汽油滤清器汽油压力缓冲器喷油器（执行器）汽油压力调节器燃油箱节气门位置传感器第四节一、空气流量计挂图U=I*R一、空气流量计—直接检测发动机中的空气量(视频)二、进气压力传感器—间接检测发动机中的空气量(视频)三、节气门位置传感器1、功用：检测节气门的开度，并将其转换成电信号输送给电控单元，作为ECU判定发动机运转工况的依据。2、结构型式：开关式、滑动电阻式、综合式三种。3、开关式节气门位置传感器的结构特点：（1）两个固定触点：怠速开关触点、全负荷开关触点；（2）一个活动触点两点式节气门位置传感器挂图节气门位置传感器的工作原理(视频)怠速控制系统(视频)第四节电子控制系统一、功用是将各类传感器的工作状况转换成相应的电信号输送给电控单元，经实时处理和计算后，电控单元再向各有关执行器发出指令，以控制最佳喷油时刻、喷油量和点火时刻，减轻排放污染，使发动机在各种工况下都处于最佳的工作状态。并且电控单元还具有故障自诊断功能。二、组成由传感器、电控单元、执行器三部分组成。第四节电子控制系统一、功用二、组成（一）电控单元1、功用是根据自身存储的程序对发动机各种传感器输入的各种信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，控制有关执行器动作，达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的。电控单元（ECU）是发动机的综合控制装置，它的基本构成主要是微型计算机。通常计算机是由各类硬件和软件组成的高效微处理器。2、电控单元的组成（硬件）硬件——是指装置于ECU内的有形元器件。（1）输入回路（2）A/D转换器（模拟/数字转换器）（3）微型计算机中央处理器存储器输入和输出接口输出回路随机存储器（RAM），电源切断时，所存入的数据、信息均完全消失。只读存储器（ROM），电源切断时，所存入的数据、信息不会消失。电控单元的组成（软件）电控单元的组成（软件）软件——是指贮存于微机芯片（如ROM）内的程序和数据。汽车上的主要软件有：（1）常规稳定工况下的最佳空燃比（最佳喷油量）脉谱图最佳空燃比与发动机的转速和负荷有关，该脉谱图含有15个转速和15个节气门开度（负荷），共组合成225个发动机常用工数据，ECU只要控制喷油量便可确定最佳的空燃比。（2）常规稳定工况下的最佳点火提前角脉谱图软件（3）进气温度变化校正曲线。ECU根据该线自动地调整喷油量和点火提前角，（标准为20℃，当低于20℃时，加浓混合气和适当提前点火提前角）（4）水温变化校正曲线标准为80℃，水温∠80℃，自动调整如加浓混合气和提前点火。（5）蓄电池电压变化校正曲线蓄电池电压对喷油的起止时间和点火时导通的脉宽都有一定影响，ECU便根据检测到的蓄电池电压对喷油时间和点火提前角进行自动调整。（6）海拔高度校正曲线高原地区，空气稀薄，喷油量应当减少，点火应当推迟。电控单元结构视频短片自诊断系统自诊断系统和安全保险功能在ECU内设有专门的自诊断电路，当发动机运转时，电控单元不断地监测各个部分的工作情况，一旦发现问题，便将故障信号存储于存储器内，并以代码方式显示出来。（二）传感器1、功用：是把非电量信号转换成电量信号，或将物理量、电量、化学量的信息转换成电控单元能够理解的信号。2、汽车上主要的传感器：转速传感器、曲轴传感器、进气压力传感器、温度传感器（如水温、进气温度等等）、空气流量传感器、氧传感器、爆震传感器、节气门位置传感器、车速传感器、点火信号传感器等等。（1）氧传感器功用：检测排气中氧分子的浓度，并将其转换成电压信号或电阻信号，使电控单元得以据此来控制混合气成份。工作原理（以氧化锆型为例）：氧化锆管为一多孔性的陶瓷体，具有氧离子传导性，高温下氧发生电离，当管的内外表面接触到氧密度不同时（即存在浓度差），固体电解质内部的氧离子从内（大气侧）向外（废气侧）扩散，从而使锆管成为电池，在管内外侧的铂电极便产生电压。混合气稀，废气中氧含量高，锆管内外氧浓度差小产生的电压小。反之，亦然。氧传感器视频短片（三）执行器1、功用：根据电控单元输出的电控信号完成所需的机械动作，以实现某一系列的调整与控制。2、汽车上主要的执行器有：电动汽油泵、电磁喷油器、怠速电控阀、点火装置、废气再循环装置等等。废气再循环（EGR）发动机排气污染物有CO、NOX、HC等等。其中NOX主要是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的。发动机排出的NOX量最主要的是与气缸内的最高温度有关，温度越高，排出的NOX量越多。废气再循环（EGR）控制系统的功用将适量的废气重新引入气缸参加燃烧，以降低燃烧的最高温度，减少NOX的生成量，从而减少排放污染。电控废气再循环装置——根据发动机的工况控制再循环的废气量，以减少排放污染。EGR不起作用的工况有起动工况——起动开关信号；怠速工况——节气门位置传感器怠速触点闭合信号；发动机水温——冷却液温度低于55度；转速——低于900或高于3200r/min等开环控制EGR系统的组成原理：1、EGR阀——安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量（EGR阀的开度直接由真空度来控制）。2、EGR电磁阀——安装在通向EGR阀的真空通道中，ECU根据发动机的工况来控制电磁阀的通电或断电：ECU给EGR电磁阀通电时：控制EGR阀的真空通道被切断，EGR阀被关闭，停止废气再循环；ECU给EGR电磁阀断电时，控制EGR阀的真空通道接通，EGR阀开启，进行废气再循环。三、电子控制系统的工作原理电控单元（ECU）传感器A/D转换器RAM存储器ROM存储器CPU（中央处理器）执行器输入回路输入回路I/O接口模拟信号脉冲信号输出回路微机再见