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文檔簡(jiǎn)介

1、發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制(電控汽油噴射與電控點(diǎn)火)的迅猛發(fā)展并得到廣泛應(yīng)用,主要是因?yàn)椋?)燃油經(jīng)濟(jì)性的要求;2)排放法規(guī)的現(xiàn)實(shí)需要;電子控制汽油噴射(EFI)裝置電子控制汽油噴射(Electronic Fuel Injection縮寫(xiě)為EFI)裝置與傳統(tǒng)的化油器式供油系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1)能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的比功率;2)耗油量低,燃油經(jīng)濟(jì)性好;3)能有效控制排放污染;4)在低速時(shí)仍可以輸出較大扭矩;5)汽車(chē)的加速性能好;6)體積小、無(wú)機(jī)械驅(qū)動(dòng)、安裝方便、便于布置。第一節(jié) 電子控制汽油噴射的基本原理電子控制汽油噴射示意圖一、傳感器的種類(lèi)及功用序號(hào)輸入裝置或信號(hào)功用1空氣流量計(jì)(L型

2、)計(jì)量發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量,將信號(hào)輸入ECU,為噴油和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)2進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器MAP(D型)測(cè)量進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力,將信號(hào)輸入ECU,為噴油和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)3轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)角(轉(zhuǎn)速)信號(hào),作為噴油和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)4凸輪軸位置傳感 器檢測(cè)凸輪軸轉(zhuǎn)角(轉(zhuǎn)速)信號(hào),作為噴油和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)5 上止點(diǎn)位置傳感器檢測(cè)一缸上止點(diǎn)位置信號(hào),點(diǎn)火控制的主信號(hào),6 缸序判別傳感器提供各缸的工作順序信號(hào),點(diǎn)火主控信號(hào)7 冷卻水溫度傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度,噴油和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號(hào),其他控制系統(tǒng)的信號(hào)8 進(jìn)氣溫度傳感器檢測(cè)進(jìn)氣溫度,噴油和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號(hào)9 節(jié)氣

3、門(mén)位置傳感器檢測(cè)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度狀態(tài)(怠速,全開(kāi)及節(jié)氣門(mén)的速率),噴油及其他控制系統(tǒng),如EGR、開(kāi)閉環(huán)控制等10 氧傳感器檢測(cè)排氣中氧的含量,噴油量的閉環(huán)控制11 爆震傳感器提供工作的爆震信號(hào),點(diǎn)火控制信號(hào)12大氣壓力傳感器檢測(cè)大氣壓力,噴油和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號(hào)13 車(chē)速傳感器檢測(cè)車(chē)速,控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)超速斷油控制14 起動(dòng)信號(hào)起動(dòng)信號(hào),噴油和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號(hào)15發(fā)電機(jī)負(fù)荷信號(hào)檢測(cè)發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài),噴油和點(diǎn)火修正控制信號(hào)16 空調(diào)作用信號(hào)提供空調(diào)工作的信號(hào),噴油和點(diǎn)火修正控制信號(hào)17檔位開(kāi)關(guān)信號(hào)和空檔位置信號(hào)檔位開(kāi)關(guān)信號(hào)和空檔位置信號(hào),防止不在P/N檔時(shí)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)18蓄電池電壓信號(hào)提供蓄電池電

4、壓信號(hào),噴油的修正控制信號(hào),以補(bǔ)償電壓過(guò)低所帶來(lái)的影響19離合器開(kāi)關(guān)信號(hào)提供離合器工作的狀態(tài)信號(hào),噴油和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號(hào)20制動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)檢測(cè)制動(dòng)裝置的工作狀態(tài),噴油量和點(diǎn)火正時(shí)、自動(dòng)變速器的控制信號(hào)21 動(dòng)力轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)信號(hào)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置工作時(shí),噴油量和點(diǎn)火更正時(shí)修正控制信號(hào)22EGR閥位置傳感器向ECU提供EGR閥的位置,實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)的控制23巡航(定速)控制開(kāi)關(guān)信號(hào)提供巡航控制工作狀態(tài),由ECU對(duì)車(chē)速進(jìn)行自動(dòng)控制二、電子控制單元(ECU)電子控制單元(ECU)具備功能(1)接受傳感器或其他裝置輸入的信息,給傳感器提供參考(基準(zhǔn))電壓,將輸入的信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)镋CU能接受的信號(hào)(2)存儲(chǔ)、計(jì)算、分析

5、處理信息(3)運(yùn)算分析對(duì)比(4)輸出執(zhí)行命令(5)自診斷與自適應(yīng)功能三、執(zhí)行器執(zhí)行器就是受ECU控制,具體執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置種類(lèi)如下:(1)電磁式噴油器;(2)點(diǎn)火控制器(點(diǎn)火模塊);(3)怠速控制閥、怠速控制電機(jī);(4)EGR閥;(5)進(jìn)氣控制閥;(6)二次噴射閥(7)活性炭罐排泄電磁閥;(8)車(chē)速控制電磁閥;(9)汽油泵繼電器;(10)冷卻風(fēng)扇繼電器;(11)空調(diào)壓縮機(jī)繼電器;(12)AT檔位電磁閥;(13)增壓器釋壓電磁閥;(14)自診斷顯示報(bào)警裝置;(15)故障備用程序起動(dòng);(16)儀表顯示器電控燃油噴射(EFI)電控點(diǎn)火裝置(ESA)怠速控制(ISC)排放控制進(jìn)氣控制增壓控制警告

6、提示自診斷備用功能與失效保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制示意圖傳感器A ECU電子控制單元傳感器B噴油器KS爆震傳感器點(diǎn)火模塊HO2S氧傳感器點(diǎn)火時(shí)間反饋控制噴油量反饋控制第二節(jié) 車(chē)用電控汽油噴射系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)電控汽油噴射系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)包括:1)汽油機(jī)對(duì)燃油供給系的要求;2)汽油機(jī)對(duì)點(diǎn)火正時(shí)的要求;3)汽油機(jī)排放及其控制;4)汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的控制理論一、汽油機(jī)對(duì)燃油供給系的要求1、混合氣成分OHCOOOHCxxx222)(汽油 混合氣中空氣與燃油的比例(質(zhì)量比),稱(chēng)為空燃比(A/F)。1kg的汽油完全燃燒需要14.9kg的空氣,因此最佳的空燃比應(yīng)為14.9(也稱(chēng)為理論空燃比)。 1kg 14.

7、9kg燃燒1kg燃油實(shí)際提供的空氣量與理論上所需要的空氣量之比,稱(chēng)之為過(guò)量空氣系數(shù):燃油理論上所需空氣量燃燒燃油實(shí)際提供的空氣量燃燒過(guò)量空氣系數(shù)kgkg11 =1:標(biāo)準(zhǔn)混合氣 1:稀混合氣,=1.031.1:功率混合氣=0.40.5:燃燒下限;=1.31.4:燃燒上限混合氣的形成理想供油特性曲線化油器只能近似地實(shí)現(xiàn),汽油噴射系統(tǒng)中可以由計(jì)算機(jī)精確地控制2、混合氣的混合狀態(tài)理想的混合氣應(yīng)是燃料蒸氣和空氣均勻混合。實(shí)際上燃料并不一定完全以蒸氣狀態(tài)混合,而很可能以油霧(細(xì)小油粒)、油滴(大油粒),甚至以油膜狀態(tài)存在。燃油供給系應(yīng)盡可能使燃料以蒸氣的形式與空氣均勻混合。3、混合氣的分配 混合氣的分配是

8、指氣缸內(nèi)的各個(gè)區(qū)域(單缸機(jī))以及進(jìn)入各個(gè)氣缸的混合氣的數(shù)量、混合氣的濃度及混合氣中所含燃料的組成成分等的分布(多缸機(jī))。二、汽油機(jī)對(duì)點(diǎn)火提前角的要求點(diǎn)火提前角即火花塞發(fā)出電火花到上止點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。 點(diǎn)火提前角的影響因素1)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速越大,點(diǎn)火提前角越大。2)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。負(fù)荷越大,點(diǎn)火提前角越小。3)燃料性質(zhì)。辛烷值越高,點(diǎn)火提前角越大。4)燃燒狀況。產(chǎn)生爆震,點(diǎn)火提前角應(yīng)減小。5)其他次要因素:起動(dòng)、怠速、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度等三、汽油機(jī)排放及其控制1、汽油機(jī)的排放物汽油機(jī)的排放主要有:1)CO(一氧化碳):因?yàn)椴煌耆紵?)HC(碳?xì)浠衔铮喝剂匣驔](méi)完全燃燒的物質(zhì)被

9、分解、氧化而成。3)NOx(氮氧化合物):空氣中的氮和氧在高溫下發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物。4)SO2(二氧化硫):汽油中的硫與氧氣發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物。5)微粒、臭氣等。汽油不完全燃燒、汽油的雜質(zhì)燃燒的產(chǎn)物。汽車(chē)污染氣體的來(lái)源 2、影響排氣污染物的主要因素1)混合氣成分CO、HC和NO排放濃度與過(guò)量空氣系數(shù)的關(guān)系2)點(diǎn)火時(shí)間點(diǎn)火時(shí)間對(duì)排放的影響3)運(yùn)行工況不同運(yùn)行工況對(duì)排氣成分的影響排氣成分怠速工況加速工況定速工況減速工況HC/ppm(以正已烷計(jì)算)8003000100005403008004852505505000300012000NOX/ppm(以NO2計(jì)算)23105015431000400012701

10、00030006550CO/%CO2/%4.910.21.812.11712.43.46.04)燃燒溫度NO排放濃度與燃燒溫度的關(guān)系3、汽油機(jī)排出有害物的機(jī)外處理汽油機(jī)排出有害物的機(jī)外處理方法有以下三種:1)催化反應(yīng)器。廢氣通過(guò)催化反應(yīng)器時(shí),有催化劑的作用下,使有害的CO、HC、NOX在較低的溫度下,很快進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),轉(zhuǎn)化為無(wú)害的CO2、H2O和N2。常用的為三元催化轉(zhuǎn)化裝置TWCC(Three Way Catalytic Converter)。但TWCC只在過(guò)量空氣系數(shù)為1左右時(shí)才能發(fā)揮最佳效能,還需要其他裝置配合。2)廢氣再循環(huán)EGR(Exhaust Gas Recirculation)廢

11、氣再循環(huán)就是將一部分排出的廢氣(5%20%)再次引入進(jìn)氣管到氣缸進(jìn)行燃燒,這對(duì)于降低氮氧化合物是有利的。引入的廢氣量應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整,在電控汽油噴射系統(tǒng)中只需要根據(jù)傳感器的信號(hào),由ECU控制電磁閥即可達(dá)到目的。 EGR系統(tǒng)管路及線路圖(TOYOTA) 3)防止汽油蒸發(fā)汽油機(jī)中氣缸中經(jīng)曲軸箱排到大氣中的HC占其總量的20%25%,經(jīng)油箱和化油器蒸發(fā)的HC占總量的20%。防止汽油蒸發(fā)的措施有曲軸箱通風(fēng)及過(guò)濾吸附。曲軸箱通風(fēng)示意圖PCV閥的作用汽油蒸發(fā)汽控制(GM) 汽油蒸發(fā)汽控制(TOYOTA) 四、汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的控制理論電控發(fā)動(dòng)機(jī)的控制主要包括以下兩個(gè)方面:1)噴油量的控制2)點(diǎn)火時(shí)間

12、(點(diǎn)火正時(shí))的控制1、噴油量的控制電腦控制噴油量 基本噴油量的確定基本噴油量的控制框圖增濃校正噴油量的確定閉環(huán)控制傳感器ECU噴油器氣缸氧傳感器氧傳感器的結(jié)構(gòu)氧傳感器的工作原理氧濃度與電壓值之間的關(guān)系氧傳感器的輸出電壓波形起動(dòng)加濃噴油量的措施冷起動(dòng)噴油器方式加濃方式起動(dòng)加濃噴油量的另種一措施沒(méi)有冷起動(dòng)噴油器,而是通過(guò)延長(zhǎng)噴油時(shí)間加濃電瓶電壓校正 安全斷油 加速增濃 減速稀化 2、點(diǎn)火正時(shí)的控制基本點(diǎn)火時(shí)間的確定點(diǎn)火時(shí)間的確定電控點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖電控點(diǎn)火原理圖第三節(jié) 電控汽油噴射系統(tǒng)的組成、構(gòu)造及功能一、電控汽油噴射系統(tǒng)的種類(lèi)1)按噴油器安裝在氣缸內(nèi)還是安裝在氣缸外,可分為缸內(nèi)噴射和缸外噴射缸

13、外噴射缸內(nèi)噴射2)按噴油器在進(jìn)氣管道中安裝部位來(lái)分,有單點(diǎn)噴射系統(tǒng)和多點(diǎn)噴射系統(tǒng)單點(diǎn)噴射系統(tǒng)多點(diǎn)噴射系統(tǒng)單點(diǎn)噴射是將噴射器設(shè)在節(jié)氣門(mén)上方,只能改善在節(jié)氣門(mén)處的霧化以及加熱管壁溫度提高燃油的蒸發(fā)程度,但難以保證節(jié)氣門(mén)后至進(jìn)氣門(mén)的一段管壁上不形成油膜或油滴,因此進(jìn)氣歧管的結(jié)構(gòu)對(duì)混合氣的輸送和分配有重大影響,而且難以實(shí)現(xiàn)在所有工況下都能保持理想的混合氣分配;多點(diǎn)噴射是將噴射器設(shè)在每個(gè)氣缸進(jìn)氣門(mén)處,燃油在熱的進(jìn)氣門(mén)上進(jìn)一步蒸發(fā)與空氣充分混合后立即通過(guò)進(jìn)氣門(mén)進(jìn)入燃燒室,不受到進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)的影響,可以保證均勻一致的混合氣分配。3)按噴射順序來(lái)分,可分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射分組噴射順序噴射4)按對(duì)空氣量的檢測(cè)方式不同來(lái)分,可分為D型汽油噴射系統(tǒng)和L型汽油噴射系統(tǒng)D型汽油噴射系統(tǒng)框圖D型汽油噴射系統(tǒng)即為歧管壓力計(jì)式電控汽油噴射系統(tǒng),即將歧管絕對(duì)壓力和轉(zhuǎn)速信號(hào)輸送到電子控制單元ECU,由ECU計(jì)算出充氣量,再產(chǎn)生與之相對(duì)應(yīng)的噴油脈沖,控制噴油器噴射適量的燃油。D型汽油噴射系統(tǒng)L型汽油噴射系統(tǒng)由空氣流量傳感器直接測(cè)量進(jìn)氣歧管的空氣量,并將該物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸送到ECU,由ECU計(jì)算出與該空氣量相適應(yīng)的噴油量,以控制混合

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