汽車發(fā)動機電器與電子控制

汽車發(fā)動機電器與電子控制第1頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二汽油發(fā)動機的電子控制ECU主要控制內(nèi)容：1、電控汽油噴射(EFI)

1kg汽油完全燃燒需14.7kg的空氣，14.7為理論空燃比。第2頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二汽油發(fā)動機的電子控制空燃比為12.5左右時，動力性最好；空燃比為16左右時，燃油經(jīng)濟性最好。第3頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二汽油發(fā)動機的電子控制根據(jù)氧傳感器的反饋，采用閉環(huán)控制，使發(fā)動機在理論空燃比(14.7)附近很窄的范圍內(nèi)進行時，可使三元催化轉(zhuǎn)換裝置對排氣的凈化處理達到最佳效果！第4頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二汽油發(fā)動機的電子控制ECU主要控制內(nèi)容：2、電控點火提前(ESA)試驗證明：燃燒最大壓力出現(xiàn)在上止點后10o~15o曲軸轉(zhuǎn)角時，發(fā)動機的輸出功率最大，可以認為，此時對應(yīng)的點火提前角為最佳點火提前角。爆燃與點火時刻有密切的關(guān)系：點火提前角越大，燃燒壓力越高，則越容易產(chǎn)生爆燃?？刂品椒ㄊ牵焊鶕?jù)爆燃傳感器的反饋信號，對提前角進行自動調(diào)節(jié)！第5頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二汽油發(fā)動機的電子控制ECU主要控制內(nèi)容：3、怠速控制(ISC)

根據(jù)怠速時負荷的變化，調(diào)節(jié)怠速控制閥的進氣量，使發(fā)動機在最佳怠速下運轉(zhuǎn)。4、排放控制

EGR排氣再循環(huán)控制：↓NOx的排放。

開環(huán)與閉環(huán)控制：氧傳感器。

二次空氣噴射：↓排放污染。

活性炭罐電磁閥控制：↓蒸發(fā)污染。第6頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二汽油發(fā)動機的電子控制ECU主要控制內(nèi)容：5、進氣控制、增壓控制改善進氣，↑發(fā)動機扭矩！根據(jù)進氣壓力，使廢氣渦輪增壓器進入工作或停止工作。第7頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二汽油發(fā)動機的電子控制信號輸入裝置主控信號轉(zhuǎn)速信號(曲軸位置)負荷信號(空氣流量或進氣管壓力)修正信號冷卻液溫度進氣溫度節(jié)氣門位置氧傳感器凸輪軸位置起動開關(guān)空凋開關(guān)…執(zhí)行機構(gòu)噴油器點火控制器怠速控制閥EGR閥自診斷故障燈…電子控制單元ECU發(fā)動機功率扭矩油耗排放爆震反饋信號(氧傳感器、爆震傳感器)主要控制參數(shù)：空燃比、點火提前角、廢氣再循環(huán)率。第8頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二汽油發(fā)動機的電子控制圖1發(fā)動機電子控制系統(tǒng)示意圖1.電動燃油泵2.燃油濾清器3.活性炭罐電磁閥4.活性炭罐5.帶輸出驅(qū)動級的點火線圈6.凸輪軸位置傳感器7.噴油器8.燃油壓力調(diào)節(jié)器9.節(jié)氣門控制組件10.空氣流量計11.氧傳感器12.冷卻液溫度傳感器13.爆震傳感器14.曲軸位置傳感器15.進氣溫度傳感器16.發(fā)動機控制單元第9頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按空氣計量方式)1、D型EFI系統(tǒng)（速度密度型）通過檢測進氣歧管的真空度來間接檢測發(fā)動機吸入的空氣量。“D”是德文“壓力”的第一個字母。由于空氣在進氣歧管內(nèi)的壓力波動，該方法的測量精度較差。第10頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按空氣計量方式)第11頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按空氣計量方式)2、L型EFI系統(tǒng)（質(zhì)量流量型）采用空氣流量計直接測量發(fā)動機吸入的空氣量?！癓”是德文“空氣”的第一個字母。其測量精度高于D型，故可精確地控制空燃比，它是目前應(yīng)用最廣的一種形式。第12頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按空氣計量方式)第13頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按空氣計量方式)3、Mono型EFI系統(tǒng)該系統(tǒng)又稱為節(jié)流閥體噴射系統(tǒng)（TBI）。僅用一只電磁噴油器在原來安裝化油器的部位依據(jù)一定的規(guī)律進行單點集中噴射，間歇性地將燃油噴射至發(fā)動機的進氣歧管內(nèi)。Mono型EFI系統(tǒng)的空氣量可以采用空氣流量計計量，也可以采用按節(jié)氣門開度和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來計量進氣量，并據(jù)此控制空燃比，后者可省去空氣流量計，簡化結(jié)構(gòu)，因此在低排量轎車上應(yīng)用較多。第14頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按空氣計量方式)第15頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按噴射位置與方式)1、單點噴射(SPI)

單點噴射系統(tǒng)是在進氣管節(jié)氣門上方裝一個中央噴射裝置，用一到兩只噴油器集中噴射，汽油噴入進氣流中，與空氣混合后，再由進氣歧管分配到各個汽缸中。第16頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按噴射位置與方式)2、多點噴射(MPI)

多點噴射系統(tǒng)是在每缸進氣口處裝有一只電磁噴油器，由電子控制按照一定的模式進行噴射。有三種模式：1，同時噴射；2，分組同時噴射；3，順序噴射。第17頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按噴射位置與方式)3、缸內(nèi)直接噴射

缸內(nèi)直接噴射是將燃料直接噴入汽缸內(nèi)，噴射裝置所需要的噴射壓力較高。第18頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI分類(按噴射位置與方式)4、連續(xù)噴射

在發(fā)動機的運轉(zhuǎn)過程中噴射器持續(xù)噴射，使燃料通路中燃料測量截面前后的壓差一定，控制燃料測量截面積大小變化，來改變供油量。連續(xù)噴射僅限于進氣管噴射的情況。5、間斷噴射

噴射僅在發(fā)動機工作循環(huán)中的某一段或幾段時間內(nèi)進行，通過控制每次噴射的持續(xù)時間來控制噴射量。第19頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的空氣供給系統(tǒng)：作用是測量和控制不同工況下發(fā)動機所需的空氣量。進氣室(穩(wěn)壓箱)節(jié)氣門發(fā)動機空氣流量計空氣閥空氣慮清器第20頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的空氣供給系統(tǒng)雙金屬片型空氣閥熱敏蠟式空氣閥第21頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的空氣供給系統(tǒng)第22頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的空氣供給系統(tǒng)第23頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的空氣供給系統(tǒng)節(jié)氣門閥體總成第24頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的燃油供給系統(tǒng)：根據(jù)不同工況的要求，配制相應(yīng)空燃比和一定數(shù)量的可燃混合氣進入汽缸。燃油箱燃油泵燃油濾清器穩(wěn)壓箱壓力調(diào)節(jié)器噴油器低溫啟動噴油器發(fā)動機儲油室脈動減震器第25頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的燃油供給系統(tǒng)第26頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的功用是根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)情況和車輛運行狀況確定最佳噴油量，并控制噴油器以控制噴油量。主要由三部分組成：傳感器、ECU及執(zhí)行部件（噴油器、油泵）。第27頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號1、空氣流量計2、進氣壓力(真空度)傳感器3、進氣溫度傳感器4、節(jié)氣門位置傳感器5、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器6、冷卻水溫傳感器7、氧傳感器8、起動開關(guān)信號9、空凋信號(A/C)第28頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號1、空氣流量計空氣流量計第29頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號(1).葉片式空氣流量計第30頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號(2).卡門渦旋式空氣流量計第31頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號其中C:結(jié)構(gòu)常數(shù);

f:卡門渦旋頻率

St:斯特羅巴爾數(shù)（常數(shù)）v:空氣流速;

d:渦流發(fā)生器外徑尺寸

1002000.51.0空氣流量輸出信號頻率(2).卡門渦旋式空氣流量計第32頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號(3).熱線式空氣流量計第33頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFI傳感器物性參數(shù)發(fā)熱元件的阻值空氣的質(zhì)量流量發(fā)熱元件的溫度進氣氣流溫度加熱電流第34頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號(4).熱膜式空氣流量計第35頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號(4).熱膜式空氣流量計第36頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號2、進氣壓力(真空度)傳感器第37頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號3、進氣溫度傳感器第38頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號3、進氣溫度傳感器進氣溫度傳感器第39頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號4、節(jié)氣門位置傳感器線性輸出型開關(guān)量輸出型第40頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號5、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器進氣溫度傳感器第41頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號6、冷卻水溫傳感器第42頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號6、冷卻水溫傳感器第43頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號6、冷卻水溫傳感器冷卻水溫傳感器第44頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號7、氧傳感器第45頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFI混和氣濃時，排氣中CO的濃度高，氧離子幾乎都與之反應(yīng)產(chǎn)生了CO2，這使得鋯管內(nèi)外氧離子濃度差很大，輸出高電平。反之，則輸出低電平。第46頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFI采用氧傳感器進行空燃比反饋控制第47頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFI采用氧傳感器進行空燃比反饋控制第48頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFI氧傳感器的工作條件：1、發(fā)動機溫度高于60℃；2、氧傳感器自身溫度高于300℃；3、發(fā)動機工作在怠速工況和部分負荷工況。第49頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號7、氧傳感器氧傳感器碳罐電磁閥第50頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—傳感器、信號8、起動開關(guān)信號9、空凋信號(A/C)第51頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)第52頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)第53頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI控制系統(tǒng)—電磁噴油器電磁噴油器第54頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFI

電磁噴油器的功用是根據(jù)ECU發(fā)出的噴油信號，噴射出相應(yīng)數(shù)量的燃油，并使燃油霧化。第55頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFI供油壓力噴孔截面積噴油器的噴油量噴油器的流量系數(shù)燃油密度進氣壓力每次噴油量：噴油時間！第56頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFI由于針閥具有動作滯后的工作特征，所以存在著最小通電時間和最大通電時間兩個重要參數(shù)。

最小通電時間：一般為1.2~1.8ms。最小通電時間所對應(yīng)的噴射量為最小噴射量。

最大通電時間：是指噴射周期為10ms時，噴油器所能達到的最大通電時間，由于噴油器針閥關(guān)閉時的滯后特點，最大通電時間小于10ms。最大通電時間所對應(yīng)的噴射量為最大噴射量。第57頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略啟動時的噴油控制在發(fā)動機啟動時，ECU根據(jù)冷卻水溫度，由預(yù)先存貯在ECU中的水溫-噴射時間圖，查找相應(yīng)的基本噴油時間，然后進行進氣溫度和蓄電池的修正，就得到啟動時的噴油持續(xù)時間。第58頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略啟動后的噴油控制當發(fā)動機的轉(zhuǎn)速超過預(yù)定值時，ECU確定的噴油持續(xù)時間應(yīng)按下式計算：噴油脈沖持續(xù)時間

=基本噴油持續(xù)時間*修正系數(shù)+電壓修正值。第59頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略基本噴油時間一

對于采用熱式空氣流量計的系統(tǒng)，空氣流量計輸出的就是質(zhì)量流量，可采用下式計算基本噴油時間：式中TP:基本噴油時間(s);G:進氣質(zhì)量流量(g/s);n:發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm);A/F:目標空燃比；

K:常系數(shù)。第60頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略基本噴油時間二

對于采用葉片式空氣流量計和卡門渦旋式空氣流量計的系統(tǒng)，它們輸出的都是體積流量，可采用下式計算基本噴油時間：式中TP:基本噴油時間(s);Q:進氣體積流量(m3/s);n:發(fā)動機轉(zhuǎn)速(rpm);A/F:目標空燃比；

K:與結(jié)構(gòu)有關(guān)的常系數(shù)；KT:進氣溫度修正系數(shù)

KP:大氣壓力修正系數(shù)第61頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略基本噴油時間三對于速度密度方式的系統(tǒng)，采用三維MAP圖的方式確定基本噴油時間此圖說明了在各種轉(zhuǎn)速和進氣歧管絕對壓力下對應(yīng)的基本持續(xù)時間。第62頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略不同工況下噴油量的修正啟動加濃

雖然在低速低溫下，較之化油器式發(fā)動機，燃油噴射極大地改善了燃油的霧化程度，但是由于此時燃油微粒的旋轉(zhuǎn)流動減弱，燃油蒸發(fā)量減少，壁部被燃油嚴重沾濕，所以仍需供給較濃的混合氣，才能保證有一定量的燃油蒸氣與空氣組成可燃混合氣，為保證發(fā)動機在低溫下順利啟動，必須進行加濃。第63頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略暖機加濃在冷卻水溫度降低時，ECU根據(jù)水溫傳感器的信號，相應(yīng)增加燃油噴射量。第64頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略進氣溫度修正通常以20°C為進氣溫度修正的標準溫度。低于20°C時，增加噴油量。高于20°C時，減少噴油量。第65頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略大負荷加濃

當發(fā)動機在大負荷下運轉(zhuǎn)時，要求使用濃混合氣以保證獲得最大功率。ECU根據(jù)發(fā)動機負荷增加噴油量。發(fā)動機的負荷大小可以根據(jù)節(jié)氣門開度或進氣量大小來確定，故ECU可根據(jù)絕對壓力傳感器、空氣流量計、節(jié)氣門位置傳感器輸送的PIM、Vs或VTA信號來判斷發(fā)動機的負荷狀況，決定相應(yīng)增加的燃油噴射量。大負荷時的加濃量約為正常噴油的10%~30%

。有些車型其大負荷加濃時還與冷卻液溫度信號THW有關(guān)。第66頁，共72頁，2023年，2月20日，星期二電控汽油噴射--EFIEFI的噴油控制策略過渡工況空燃比控制

發(fā)動機在過渡工況下運行時（即汽車加速或減速行駛），為獲得良好的動力性和經(jīng)濟性，其空燃比應(yīng)相應(yīng)變化。ECU可根據(jù)進氣歧管絕對壓力（PIM）或空氣量（Vs）、發(fā)動機轉(zhuǎn)速（Ne）、車速（SPD）、節(jié)氣門開度、空擋啟動開關(guān)（NSW）和冷卻水溫度（THW）等信息來控制噴油量。第