发动机电控技术 第一章 汽车发动机电控技术概述

第一章汽车发动机电控技术概述第一节发动机电控技术的发展第二节应用在发动机上的电子控制系统第三节发动机电控系统的基本组成一、发动机电控技术发展二、电控技术对发动机性能的影响第一节发动机电控技术的发展一、发动机电控技术发展始于20世纪60年代，分为三个阶段：第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代中期，主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造，如在车上装了晶体管收音机；第二阶段，从20世纪70年代末期到90年代中期，为解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统；第三阶段，20世纪90年代中期以后，电子技术广泛的应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。二、电控技术对发动机性能的影响1.提高发动机的动力性2.高发动机燃油经济性3.降低排放污染4.发动机的加速和减速性能5.改善发动机的起动性能电子控制汽油喷射系统的优点1）满足发动机各工况对空燃比和点火提前角的要求，使排放特性、经济性和动力性达到最佳。2）各缸混合气分配均匀性好(多点喷射)。3）没有化油器中的狭窄喉管和进气加热，减少了节流损失，进气密度大，充气效率高。4）有良好的瞬态响应特性，加速性能好。5）采用闭环反馈控制方式，可满足三效催化剂对空燃比的严格要求。6）由于采用压力喷射，汽油雾化质量比化油器大为改善，有利于快速和完全燃烧。一、电子燃油喷射系统二、电控点火系统三、怠速控制系统四、排放控制系统五、进气控制系统六、增压控制系统七、巡航控制系统八、警告系统九、自诊断与报警系统十、失效保护系统十一、应急备用系统第二节应用发动机上的电子控制系统功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。一、电子燃油喷射系统（EFI）功用：是点火提前角控制。根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。二、电控点火系统（ESA）功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。三、怠速控制系统（ISC）功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。四、排放控制系统功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机动力性。五、进气控制系统功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度。六、增压控制系统功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。七、巡航控制系统功用：由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示。八、警告提示功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。九、自诊断与报各系统功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。十、失效保护系统功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。十一、应急备用系统一、电控系统的基本组成与类型二、传感器的类型及功用三、电子控制单元（ECU）的基本功能四、执行元件的类型第三节发动机电控系统的基本组成电控系统的基本组成基本组成任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行元件三部分。一、电控系统的基本组成与类型下一页信号输入装置（各种传感器）电子控制单元（ECU）执行元件信号输入装置——各种传感器，采集控制系统的信号，并转换成电信号输送给ECU；电子控制单元——ECU，给各传感器提供参考电压，接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令；执行元件——由ECU控制，执行某项控制功能的装置。类型：开环控制系统的控制方式比较简单，ECU只根据传感器信号对执行元件进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。开环控制——ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，但不去检测控制结果；闭环控制——也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU。下一页1．空气流量计——测量发动机的进气量，将信号输入ECU。2．进气绝对压力传感器——测量进气管内气体的绝对压力，将信号输入ECU。3．节气门位置传感器——检测节气门的开度及开度变化，信号输入ECU。4．凸轮轴位置传感器——提供曲轴转角基准位置信号。5．曲轴位置传感器——检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号。6．进气温度传感器——检测进气温度信号。7．冷却液温度传感器——给ECU提供冷却液温度信号。8．车速传感器——检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号（SPD信号）。下一页二、传感器的类型及功用：9．氧传感器——检测排气中的氧含量。10．爆燃传感器——检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。11．空调开关——当空调开关打开，空调压缩机工作，发动机负荷加大时，由空调开关向ECU输入信号。12．档位开关——自动变速器由空档挂入其他档时，向ECU输入信号。13．启动开关——发动机启动时，给ECU提供一个启动信号。14．制动灯开关——制动时，向ECU提供制动信号。15．动力转向开关——当方向盘由中间位置向左右转动时，由于动力转向油泵工作而使发动机负荷加大，此时向ECU输入信号。16．巡航控制开关——当进入巡航控制状态时，向ECU输入巡航控制状态信号。给传感器提供电压，接受传感器和其他装置的输入信号，并转换成数字信号；储存该车型的特征参数和运算所需的有关数据信号；确定计算输出指令所需的程序，并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值；将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并存储故障信息。向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息；自我修正功能（学习功能）。三、电子控制单元（ECU）的基本功能喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等。四、执行元件的类型第四节燃油喷射的基本概念和发展过程一、燃油喷射的基本概念为了使汽油发动机正常运转，必须为其提供连续可燃的空气汽油混合气。直接或间接测量进入汽油机的空气量，并按规定的空燃比计量汽油的供给量，这一过程就称为燃油配给。汽油机的燃油配给类型，可根据汽油的供给方式分为化油器式和燃油喷射式两种。化油器式发动机供给方式燃油的配给过程是利用空气流经节气门处产生的真空度将燃油不断地从浮子室吸出，并进行混合后，形成可燃性混合气。燃油喷射式供给方式燃油喷射控制系统是根据直接或间接测量的空气进气量，确定燃烧所需的汽油量并通过控制喷油器开启时间来进行精确配制，使一定量的汽油以一定压力通过喷油器喷射到发动机的进气道或气缸内与相应空气形成可燃混合气。第五节电喷发动机的组成及功能一、电喷发动机与化油器发动机的比较二、电喷发动机的基本组成及功能一、电喷发动机与化油器发动机的比较电喷发动机：包括打“√”部分，也包括打“o”部分但有所区别，另外还有电控部分。化油器发动机起动、充电、电源√曲轴连杆机构√供油系统o点火系统o冷却系统√润滑系统√进排气系统o二、电喷发动机的基本组成及功能1.电喷发动机的控制原则2.电喷发动机的组成及功能1.电喷发动机的控制原则以电脑（ECU）为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器、点火器和怠速空气调整器等为控制对象，保证获得与发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分和点火时刻。2.电喷发动机的组成及功能电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成：进气系统供油系统控制系统点火系统图4-5电子控制汽油喷射系统l-输油泵2-燃油滤清器3-油箱4-分油管(油轨)5-油压调节器6-电子控制单元(ECU)7-电磁喷油器8-冷起动电磁喷油器9-怠速转速调节螺钉10-节气门控制器11-节气12-进气流量感应13-控制继电器组14-氧传感器15-水温传感器16-温度时间继电器17-分电器18-冷起动空气补偿器19-怠速混合气调节螺钉20-蓄电池21-起动开关