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第一篇汽车发动机电控技术第一章电子化与发动机电控技术1.汽车上第一个电子装置：电子管收音机（标志汽车进入了电子化时代）2.汽车电子化可分为四个阶段第一阶段：20世纪50年代初期到1974年，解决了电子装置在汽车上应用的技术难点，是初级阶段。第二阶段：1974-1982年，以微处理器为控制核心，以完成特定控制内容或功能为基本目的第三阶段：1982-1995年，以微型计算机为控制核心能够同时完成多种控制功能的计算机集中管理系统为基本控制模式。第四阶段：1995年以后随着CAN总线技术和高速车用微型计算机的应用，汽车电子开始步入只能化控制的技术高点。第二章汽车发动机电控系统概述1.汽车发动机电控系统的组成：传感器、电控单元（ECU）和执行元件。2.汽车发动机电控系统的主要控制功能：1）汽油喷射控制：喷油正时控制、喷油持续时间控制、停油控制和电动汽油泵控制停油控制包括减速停油控制、超速停油控制及停油后的恢复供油2）点火控制：点火正时控制、闭合角控制和爆震反馈控制3）怠速控制：包括无负荷怠速控制和有负荷怠速控制4）排气净化控制：空燃比反馈控制、废弃再循环控制、活性炭罐清洗控制和二次空气喷射控制等5）进气控制：进气谐振增压控制、配气定时控制、增压压力控制和进气涡流控制6）故障自诊断控制：包括故障自诊断和带故障运行控制3.汽油发动机电控燃油喷射系统的分类按汽油喷入的位置分：缸内直接喷射方式和进气管喷射方式（进气管喷射方式又分为单点喷射和多点喷射）按汽油喷射的方式分：连续喷射方式和间歇喷射方式（间歇喷射方式分为同时喷射、分组喷射和顺续喷射）按汽油喷射系统喷射方式分：机械控制方式和电控方式（电控方式分电控汽油喷射系统和发动机集中管理系统）按进气量测量方式分：间接测量方式（节流-速度式和速度-密度式）和直接测量方式（体积流量式和质量流量）4缸内直喷实现了分层稀薄燃烧式未来电控汽油发动机的主要技术发展方向现代轿车电控汽油发动机主要采用多点喷射系统体积流量式采用翼片式和卡门涡旋式，质量流量式采用热线式和热模式5.电控汽油喷射的主要优点1）改善了各缸混合气浓度的均匀性2）使汽油机发动机的动力性和经济性有一定的影响3）式汽油发动机有害物排放量显著减少4）改善了汽油发动机过度工况的响应特性5）使汽油发动机在不同地理及气候条件下都能保持良好的排放性能6）提高了汽油发动机高低温启动性能和暖机性能6.顺序喷射中喷油时刻一般为排气行程上止点前60~70度曲轴转角第三章电控汽油喷射系统1.推动汽油发动机电控系统发展的直接原因是法规对汽油发动机排放性能指标的不断提高2.电控汽油喷射系统组成：空气供给系统、燃油供给系统和汽油喷射电子控制系统3.空气供给系统1）空气供给系统组成：空气滤清器、空气量计量装置、节气门体、节气门位置传感器、进气总管和进气歧管等2）直接测量方式采用空气流量计，间接测量方式采用进气歧管绝对压力传感器3）空气流量计：翼片式、卡门涡旋式、热线式和热模式4）翼片式空气流量计组成：测量翼片组件、电位计组件和空气旁通通道原理：发动机工作时具有一定流速的空气推开测量翼片，经主空气道进入发动机气缸，测量翼片被气流推开角度a的大小，与空气流速和扭簧的回复力矩有关，对于某一具体的流量计在空气道几何尺寸一定的情况下，对于每一偏转角a，就有一个确定的主通道流通截面积因此就有一个确定的空气流量值。由于电位计的滑臂与翼片轴同步转动，因此可将位置信号转换成电信号。5）卡门涡旋式（超声波式）利用流场中交替产生的漩涡对超声波的加速和阻滞效应，检测漩涡的发生频率卡门涡旋式超声波发生器的频率多少，那么接收器接受到的脉冲就是多少6）热线式：利用热线与空气发生热量交换，引起电阻的变化，测热线两端的电压从而算出空气质量流量7）热模式：将热线的铂丝改成铂膜并固定在树脂基片上8）半导体压敏电阻式绝对压力传感器：分为压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式和表面弹性波式等9）节气门位置传感器：a线性输出型、开关量输出型和带Acc信号输出的开关量输出型4．燃油供给系统1）组成：邮箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、压力调节器和喷油器2）分类：外装式电动汽油泵和内装式电动汽油泵3）外装式汽油泵：广泛采用单级滚柱泵。优点是吸油高程大、供油压力高。缺点是吸油过程不连续，出油口油压脉动大，因此需要安装阻尼稳压器，且内部结构间的相对运动产生的磨损对其使用寿命有很大影响，同时运行噪声比较大。4）内装式汽油泵：大多采用单级式涡轮泵，有些也采用侧槽泵和涡轮泵或者转子泵串联布置的双级泵。内装式单级电动汽油泵：供油压力不高（0.25~0.5Mpa），适用于低压大流量的场合。但是油泵工作噪声低，振动小，磨损小，工作寿命及可靠性都比滚柱泵好内装式双级电动汽油泵：第一级采用侧槽泵，第二级采用涡轮泵或转子泵。侧槽泵突出优点式能够在汽油蒸气和汽油的混合物中正常工作。转子泵是一种容积式增压泵，其输出油压比较均匀，油压脉动比较小，适合在电控汽油发动机中使用。5）油泵运转控制电路：ECU控制的油泵控制电路、油泵开关控制的油泵控制电路和具有转速控制的油泵控制电路。点火开关IG接通主继电器8闭合，若此时启动发动机则ST端接通，断路继电器线圈L2通电产生吸力使断路继电器油泵开关闭合，油泵开始工作。同时由于发动机开始工作，则分电器有转速信号输出，使得ECU控制三极管VT导通，断路继电器线圈L1通电，油泵继续工作。当启动结束，ST端断开，线圈L2断电，但线圈L1任然通电，油泵开关仍闭合，油泵继续工作。当汽油发动机停止工作时，分电器不再有信号输出，ECU控制三极管VT截止，则线圈L1断电，油泵控制开关断开，油泵停止工作。点火开关IG通电，主继电器8闭合，当启动发动机时，则ST端闭合，断路继电器线圈L2通电产生吸力，油泵控制开关闭合，油泵开始工作。与此同时，空气流过空气流量计，使得流量计测量叶片闭合，线圈L1通电，断路继电器触点继续闭合，油泵继续工作。当启动结束ST端断开，但测量叶片任然闭合，则线圈L1闭合，断路继电器继续工作，油泵继续工作。当发动机停止工作，测量叶片关闭（即断开），线圈L1断电，则断路继电器断开，油泵停止工作。由ECU控制三极管的导通和截止，从而控制继电器3，当汽油发动机处于低速小负荷工况时，ECU控制三极管导通，线圈通电将开关吸下，触点B闭合，电阻R被接入电路，电流比较小，则油泵以低速模式运转。当汽油发动机处于高速大负荷运转时，ECU控制三极管截止，线圈断电，触点A闭合，电流比较大，油泵以高速模式运转。其余启动、运转和停止时的控制过程和以上两种电路基本相同。6）压力调节器汽油泵静态燃油压力一般为0.3MPa左右；功能是燃油分配管内油压与进气歧管内气压的压差不变，这个差值依发动机的类型而异，一般为0.25~0.3MPa左右；压力调节器大多安装在燃油分配管的端部。7）电磁式喷油器功能是在ECU的控制下，把雾化良好的汽油喷入进气总管或进气歧管。多点汽油喷射系统：分类：按喷油器针阀结构分：轴针式喷油器和孔式喷油器按喷油器电磁线圈的阻值分：低阻喷油器和高阻喷油器单点汽油喷射系统：安装在节气门上方，汽油喷入进气总管8）曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器按工作原理分：电磁感应式、霍尔效应式和光电感应式3种9)温度传感器功能：测量汽油发动机的进气、冷却液。燃油等的温度，并把测量结果转换成电信号输入ECU。进气温度传感器安装位置：通常安装在空气流量计或空气滤清到节气门体之间的进气道或空气流量计中水温传感器安装位置：汽油发动机冷却液路、气缸盖或机体上的合适位置温度传感器：有热线电阻式、扩散电阻式、半导体晶体管式、金属芯式、热电偶式和半导体热敏电阻式。热敏电阻式分为：负温度系数型、正温度系数型两种（还有一种开关型的，书上没提到）串并联混合检测电路改善了输出信号的线性特性，可使分度精度小于0.1摄氏度，以满足高精度温度测量的要求10)开关量信号：起动信号、空挡起动开关信号和空调开关信号11）电控单元的组成：输入回路、A/D转换器、微型计算机和输出回路5.汽油喷射控制控制内容：喷油正时控制、喷油持续时间控制、停油控制和电动汽油泵控制1）喷油正时控制：包括同步喷射和异步喷射两种控制方式同步喷射：喷射开始时刻与曲轴转角位置有关，也称位置触发控制方式。一般在在排气上止点前60~70度开始喷油。异步喷射：喷射开始时刻与曲轴转角位置无关，也称时间触发控制方式。式一种临时的补偿性喷射，是对同步喷射的补充2）喷油持续时间控制分为：起动时的喷油持续时间控制和起动后的喷油持续时间控制3）起动时的喷油持续时间控制分为：冷起动时的喷油持续时间控制和高温起动时的喷油持续时间控制。冷起动：基本喷油持续时间有发动机冷却液温度确定，对于大多数电控发动机冷起动采用同步喷射，但是有些为了防止火花塞浸湿采用异步喷射，冷起动所需喷油量以少量多次的形式喷入（喷油量多）。高温起动：（一般高温设定值为100摄氏度）高温喷油器中的汽油会产生汽油蒸汽，实际的喷油量会因为含有油蒸汽而减小，造成混合气过稀，此时多喷油（时间长而油量差不多）。4）起动后的实际喷油持续时间控制与以下因素有关：循环进气量、目标空燃比、运行工况、汽油发动机热状态、空燃比反馈信号及蓄电池电压等可用公式表示：T=TpXFc+TvTp基本喷油持续时间Fc综合修正系数Tv无效喷油持续时间)（1）基本喷油持续时间：为了达到目标空燃比，由目标空燃比和循环空气质量算出（2）综合修正系数：暖机过程修正系数、怠速稳定性修正系数、动力加浓修正系数、加速修正系数、目标空燃比反馈修正系数和学习空燃比控制修正系数。暖机过程喷油量修正：与冷却液温度有关，由于暖机过程温度比较低，汽油雾化效果比较差，则提供比较浓的混合气。怠速稳定性修正：根据进气歧管绝对压力与发动机怠速转速进行修正，转速低多喷油，转速高少喷油。动力加浓工况喷油量修正：通过加浓混合气来降低排气温度以防止排气管温度过高导致三元催化转换器损坏。（当加浓混合气时，排气管中的CH和CO在没有氧气的条件下反应变慢，就不会产生过多的热量，同时过多的汽油蒸发会带走一部分热量，这样就有效的防止了排气温度过高）此时施行的是开环控制，开环控制信号是由节气门位置传感器或者进气歧管绝对压力传感器提供的。加、减速工况喷油量修正：节气门突然大开，ECU根据节气门开度变化控制喷油量修正，由于节气门大开导致进气歧管压力突然增加，使得汽油蒸发速度变慢，混合气形成差，而产生滞后，在短时间内，混合气会变稀，则此时ECU会立即向输出回路发出异步控制脉冲，以及时加浓混合气。空燃比反馈修正：反馈元件是氧传感器学习空燃比控制：ECU对实际空燃比与理论空燃比之间的偏离量进行修正，从而对基本喷油量进行总修正。（3）无效喷射时间修正：喷油器针阀开启时刻滞后和针阀关闭时刻滞后，针阀开启滞后时间大于针阀关闭滞后时间，因此无效喷射时间就是针阀开启时间比理论上应该开启时间少掉的那段时间。5）停油控制减速停油控制：高转速突然降速，进气歧管真空度增加，汽油蒸发速度加快，混合气短时过浓，排放会变差，因此在这个时间施行停油控制，当降至怠速或节气门重新打开，恢复供油。超速停油控制：当转速超过发动机允许的最高转速，为防止发动机损坏而施行停油控制（以前采用停止点火或延迟点火，但排放与经济性较差，所以现在采用切断燃油供给的方式）第四章汽油发动机电控点火系统1.汽油发动机的点火对发动机的动力性、经济性和排放性能有十分重要的影响。2.汽油发动机对点火系的要求：1）点火系必须向火花塞电极提供足够高的击穿电压；大多超过28KV2）火花塞电极间产生的火花必须具有足够的能量；3）在汽油发动机运行的大部分工况应始终具有较佳的点火提前角。3.点火系：普通的电子点火系和电控点火系普通电子点火系组成：信号发生器、点火控制模块、大功率晶体管、点火线圈、分电器和火花塞等。（其中信号论安装在分电器轴上电控点火系组成：传感器、电控单元和执行器。电控点火系具有普通点火系所有的优点，而且取消了真空式和机械离心式点火提前角调整装置，采用爆震传感器对爆震进行检测，ECU根据检测结果对点