汽車(chē)電器與電子設(shè)備第八章汽車(chē)電子控制裝置

1、第八章汽車(chē)電子控制裝置,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ) 第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),一、概述 電子控制汽油噴射裝置與傳統(tǒng)化油器供油方式相比具有如下優(yōu)點(diǎn)。 能提高發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率。 耗油量低，經(jīng)濟(jì)性好。 可減少排氣污染。 使汽車(chē)的加速性能提高。 低溫啟動(dòng)性能好。 整個(gè)裝置體積小，而且不需要機(jī)械驅(qū)動(dòng)，安裝靈活方便,下一頁(yè),返回,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),二、電子控制汽油噴射的基本原理 由內(nèi)燃機(jī)原理知，汽油和空氣必須按一定比例組成的混合氣進(jìn)入汽缸后，才能容易點(diǎn)燃和完全燃燒。理論上完全燃燒一定量的汽油所需的空氣量，可以用化學(xué)

2、當(dāng)量比進(jìn)行計(jì)算。按質(zhì)量計(jì)，對(duì)汽油來(lái)說(shuō)，空氣與汽油的比為14.1:1, 一般用表示過(guò)量空氣系數(shù)，即 圖8一1所示為發(fā)動(dòng)機(jī)功率Pc油耗率ge與過(guò)量空氣系數(shù)的關(guān)系曲線(xiàn)。圖8 -2所示是電子控制汽油噴射系統(tǒng)的基本原理框圖。,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),三、電子控制汽油噴射的類(lèi)型 1.按檢測(cè)進(jìn)氣量的方式分類(lèi) (1)壓力型(EEI一D)。壓力型控制系統(tǒng)的示意圖，如圖8一3所示。 壓力型以進(jìn)氣管壓力為主要控制參數(shù)，它根據(jù)進(jìn)氣管內(nèi)的壓力傳感器所測(cè)得的進(jìn)氣管壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)控制噴嘴的噴油量。 (2)流量型(EEI-L)。流量型以空氣流量為主要控制參數(shù)。流量型控制系統(tǒng)的示意圖，

3、如圖8一5所示。 2.按噴嘴數(shù)量分類(lèi) (1)單點(diǎn)噴射 (2)多點(diǎn)噴射,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),3.按控制系統(tǒng)有無(wú)反饋的分類(lèi) (1)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)不帶氧傳感器反饋控制裝置的電子控制燃油噴射系統(tǒng)，稱(chēng)為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。 (2)閉環(huán)控制系統(tǒng)。帶有氧傳感器的電子控制燃油噴射系統(tǒng)，稱(chēng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。 四、電子控制汽油噴射裝置的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程 電子控制汽油噴射裝置由燃油供給系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及各種傳感器組成。圖8一15為電子控制汽油噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 1.燃油供給系統(tǒng) 燃油供給系統(tǒng)包括油箱1、燃油泵2,濾清器3、壓力調(diào)節(jié)器9,噴油嘴13、冷啟動(dòng)噴嘴12等部件。,

4、下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),電動(dòng)汽油泵2將汽油從油箱1中吸出，經(jīng)過(guò)濾清器3輸送到噴嘴13。油路中安裝壓力調(diào)節(jié)器9，使輸油管的供油壓力維持在200 kPa，當(dāng)供油壓力超過(guò)規(guī)定值時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的減壓閥打開(kāi)，汽油便經(jīng)回油管子回到油箱，使輸油管油壓保持恒定。濾清器的作用是除去燃油中的污物，以防堵塞噴嘴針閥。,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),2.進(jìn)氣系統(tǒng) 進(jìn)氣系統(tǒng)包括空氣濾清器、進(jìn)氣歧管14、空氣流量傳感器10、節(jié)氣門(mén)11等部件(見(jiàn)圖8一15)?？諝庥煽諝鉃V清器進(jìn)入進(jìn)氣歧管，頂開(kāi)空氣流量傳感器10的測(cè)量片，經(jīng)節(jié)氣門(mén)11進(jìn)入各個(gè)汽缸。進(jìn)氣量

5、取決于節(jié)氣門(mén)的開(kāi)度。 節(jié)氣門(mén)11由加速踏板操縱，怠速時(shí)節(jié)氣門(mén)全閉，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)所需的空氣量經(jīng)過(guò)設(shè)在空氣流量傳感器和節(jié)氣門(mén)側(cè)面的旁通管21和23進(jìn)入進(jìn)氣歧管，此時(shí)的進(jìn)氣量可由調(diào)節(jié)螺釘22和24控制。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)低溫怠速期間運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)所需增加的空氣量可通過(guò)輔助進(jìn)氣管19進(jìn)入汽缸。輔助進(jìn)氣管19內(nèi)裝有輔助空氣閥18，其閥門(mén)打開(kāi)的截面積由電加熱雙金屬?gòu)椈呻S發(fā)動(dòng)機(jī)溫度而變化。,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),3.傳感器 傳感器主要有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、冷卻水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度傳感器、第一缸上止點(diǎn)位置傳感器等。它們將發(fā)動(dòng)的負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、加速、減速、吸

6、入空氣量、溫度、壓力等變化的情況轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，輸入到控制器，控制器則根據(jù)這些信息與儲(chǔ)存在ROM中的信息進(jìn)行比較，然后輸出一個(gè)控制脈沖，去控制噴油嘴針閥的開(kāi)啟時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間。從而保證供給發(fā)動(dòng)機(jī)各缸最佳的混合氣。 (1)葉片式空氣流量傳感器。圖8-20為葉片式空氣流量傳感器的外觀和構(gòu)造。 葉片式空氣流量傳感器是利用空氣流動(dòng)產(chǎn)生的壓力差將測(cè)量板推開(kāi)的原理進(jìn)行工作的。圖8-21所示為葉片式空氣流量傳感器的工作原理圖。,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),(2)卡爾曼(Karman)旋渦式空氣流量傳感器。圖8一22所示為卡爾曼旋渦式空氣流量傳感器。 卡爾曼旋渦式流量計(jì)沒(méi)有可動(dòng)部

7、件。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，反應(yīng)靈敏，測(cè)量精度高，現(xiàn)被廣泛采用。 (3)熱線(xiàn)式空氣流量傳感器。熱線(xiàn)式空氣流量傳感器，如圖8一23所示。 這種傳感器是把通電受熱的鉑制熱線(xiàn)裝在節(jié)氣門(mén)的上方，將熱線(xiàn)置于空氣流中。熱線(xiàn)是一發(fā)熱體。由于熱量被空氣吸收，發(fā)熱體本身變冷。發(fā)熱體周?chē)ㄟ^(guò)的空氣流量越多，被帶走的熱量也將增加。熱線(xiàn)式空氣流量計(jì)就是利用發(fā)熱體和空氣之間的這種熱傳遞現(xiàn)象進(jìn)行空氣流量測(cè)量的。,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),4.控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的作用是根據(jù)反映發(fā)動(dòng)機(jī)工況的各種信息確定噴油針閥開(kāi)啟的時(shí)間，以確保供給發(fā)動(dòng)機(jī)最佳可燃混合氣。如圖8一15所示，繼電器7承受蓄電池的電壓，

8、當(dāng)閉合點(diǎn)火開(kāi)關(guān)時(shí)，繼電器7便接通控制器5、燃油泵2、冷啟動(dòng)噴嘴12、熱時(shí)間開(kāi)關(guān)15和輔助空氣閥18等電路，使燃油噴射系統(tǒng)開(kāi)始工作。控制器即電子計(jì)算機(jī)是電子控制燃油噴射裝置的中樞。為了提高其穩(wěn)定性和降低成本，控制器廣泛采用集成電路?？刂圃矸娇驁D如圖8一24所示。,返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),一、電子控制防抱死制動(dòng)裝置的理論基礎(chǔ) 電子控制防抱死制動(dòng)是將傳統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)樗矐B(tài)控制的制動(dòng)過(guò)程，其特點(diǎn)是在任何情況下都能使緊急制動(dòng)的車(chē)輪保持在最佳的制動(dòng)狀態(tài)。 汽車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中，有兩個(gè)地方會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力:即車(chē)輪制動(dòng)器(如制動(dòng)鼓與制動(dòng)蹄片之間)產(chǎn)生摩擦阻力，使車(chē)輪轉(zhuǎn)速減慢;

9、另外是車(chē)輪與地面之間產(chǎn)生摩擦力使汽車(chē)減速。前者稱(chēng)為制動(dòng)器制動(dòng)力，后者稱(chēng)為地面制動(dòng)力在車(chē)輪未抱死之前，地面制動(dòng)力始終等于制動(dòng)器制動(dòng)力，此時(shí)制動(dòng)器制動(dòng)力可全部轉(zhuǎn)化為地面制動(dòng)力。在車(chē)輪抱死后，地面制動(dòng)力等地車(chē)輪與地面的附著力，它不再隨制動(dòng)器制動(dòng)力的增加而增加。,下一頁(yè),返回,第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),也就是說(shuō)，當(dāng)制動(dòng)器所產(chǎn)生的摩擦力大于輪胎與地面的附著力時(shí)，輪胎與路面間將發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)(即車(chē)輪被抱死)，這不僅使輪胎局部發(fā)熱，造成能量損失，而且使附著系數(shù)減小，汽車(chē)縱向和側(cè)向附著力降低，并產(chǎn)生擺尾和側(cè)滑現(xiàn)象。因此若要提高汽車(chē)的制動(dòng)效能及制動(dòng)穩(wěn)定性，除了要求制動(dòng)器具有足夠的制動(dòng)力外，還需

10、地面提供高的附著力，并且所產(chǎn)生的制動(dòng)力的最大值不能超過(guò)其附著力附著力F的大小等于地面對(duì)輪胎的垂直反作用力Z與附著系數(shù)的乘積，即,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),汽車(chē)車(chē)輪在既滾動(dòng)又滑動(dòng)的狀態(tài)中，常用滑移率來(lái)說(shuō)明滑移量的多少?；坡蔛定義為 (8-2),下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),由公式(8一2)可知:車(chē)輪作純滾動(dòng)時(shí)，vv=vw,滑移率S =0;車(chē)輪抱死作純滑動(dòng)時(shí)，vw= 0，滑移率S=100 %。 最佳制動(dòng)是指車(chē)輪既滾動(dòng)又滑動(dòng)，以滾動(dòng)為主，滑移率S=10%25%的狀態(tài)。 圖8一26所示為附著系數(shù)與滑移率S的變化關(guān)系。,下

11、一頁(yè),返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),二、電子控制防抱死制動(dòng)裝置的分類(lèi)及控制原理 電子防抱死制動(dòng)裝置的形式很多，按其控制參數(shù)的不同，可分為三種:車(chē)輪滑移率控制、車(chē)輪減速度控制、車(chē)輪滑移率與車(chē)輪減速度混合控制。 1.車(chē)輪滑移率控制防抱死制動(dòng)原理 車(chē)輪滑移率控制防抱死制動(dòng)裝置，又稱(chēng)多普勒(Doppler )雷達(dá)式防抱死制動(dòng)裝置 由滑移率S的公式可知，若要實(shí)現(xiàn)滑移率控制，需要測(cè)知車(chē)身速度vv和車(chē)輪速度vw,而測(cè)知車(chē)輪速度vw是很容易的，然而要測(cè)定車(chē)身的瞬時(shí)速度vv卻十分困難?，F(xiàn)在一般采用多普勒(Doppler )雷達(dá)測(cè)定車(chē)身速度vv 。制動(dòng)時(shí)，將多普勒雷達(dá)所測(cè)得的車(chē)身速度

12、信號(hào)和車(chē)輪速度傳感器測(cè)得的車(chē)輪速度信號(hào)同時(shí)送入電子電路，即采用雙信息輸入，進(jìn)而控制制動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。 多普勒雷達(dá)測(cè)速原理如圖8 - 27所示。,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),2.汽車(chē)減速度控制防抱死制動(dòng)原理 圖8 - 28表示一個(gè)車(chē)輪制動(dòng)時(shí)的受力分析，由理論力學(xué)知 所以 (8-4),下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),由公式(8 -4)可知，Z r/I為只與車(chē)輛及車(chē)輪結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的常數(shù)，所以車(chē)輪減速度對(duì)制動(dòng)器制動(dòng)力矩的變化有強(qiáng)烈的敏感性。試驗(yàn)表明，在制動(dòng)過(guò)程中，車(chē)輪抱死總是出現(xiàn)在相當(dāng)大的dw/dt即減速度大)的時(shí)刻，因此可以預(yù)

13、選一個(gè)減速度門(mén)限值，當(dāng)實(shí)測(cè)的dw/dt超過(guò)此預(yù)選值時(shí)，控制器發(fā)出指令，開(kāi)始釋放制動(dòng)系壓力，使車(chē)輪得以加速旋轉(zhuǎn)再預(yù)選一個(gè)加速度門(mén)限值，當(dāng)車(chē)輪的加速度達(dá)到此值時(shí)，控制器又發(fā)出指令，使制動(dòng)壓力又開(kāi)始增大，車(chē)輪作減速運(yùn)轉(zhuǎn)。所以可用一個(gè)車(chē)輪速度傳感器測(cè)量車(chē)輪的角速率，即單信號(hào)輸入，同時(shí)在電子電路中設(shè)置合理的加、減速度門(mén)限值，就可以實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)的工作循環(huán)。,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),3.車(chē)輪滑移率與車(chē)輪減速度混合控制的防抱死制動(dòng)系統(tǒng) 這種系統(tǒng)在制動(dòng)時(shí)，能把車(chē)輪的速度控制在一定的范圍內(nèi)，即使車(chē)輪速度圍繞最佳值上下波動(dòng)，且波動(dòng)的幅值越小越好。如圖8一30所示。 三、

14、電子控制防抱死制動(dòng)裝置的組成和工作 電子控制防抱死制動(dòng)裝置，主要由傳感器、壓力調(diào)節(jié)器和控制器三部分組成。 圖8一31所示為典型的后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)分布示意圖。 圖8一32為博世(BOSCH)以車(chē)輪減速度作比較量的防抱死制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),1.傳感器 車(chē)輪速度傳感器由兩部分組成。一部分裝在車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)部分，隨車(chē)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng);另一部分裝在車(chē)的固定部分。車(chē)輪速度傳感器的型式很多，目前用得較多的為磁電式非接觸傳感器。 車(chē)輪速度傳感器由感受頭和齒圈等組成，如圖8一33所示。 傳感頭的外形如圖8一34所示，它是一

15、個(gè)靜止部件，其磁極有長(zhǎng)方形(圖8一34(a)和圓柱形(圖8一34(b)兩種形狀。傳感頭應(yīng)具有耐高溫、抗振動(dòng)、使用安全、可靠等特點(diǎn)。 傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理如圖8 - 35所示。 2.制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器 無(wú)論氣制動(dòng)，還是液壓制動(dòng)，均是靠控制器送來(lái)的電信號(hào)控制電磁閥動(dòng)作，從而調(diào)節(jié)制動(dòng)壓力減弱或加強(qiáng)，使車(chē)輪的滑移率接近最佳值,下一頁(yè),返回,上一頁(yè),第二節(jié)汽車(chē)電子控制防抱死制動(dòng)裝置(ABS ),3.控制器 控制器實(shí)際上就是一個(gè)微型電子計(jì)算機(jī)，電子邏輯運(yùn)算控制器型式很多，由于所選擇的比較量不同，其邏輯電路各異。圖8一38為較簡(jiǎn)單的控制原理方框圖。 它是將傳感器1產(chǎn)生的正比于車(chē)輪速度的脈沖數(shù)，經(jīng)整形放大電

16、路2變換為同頻率的方波，再進(jìn)行加、減速度的計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果送到邏輯運(yùn)算控制器4中與存儲(chǔ)的給定門(mén)限值進(jìn)行比較，一旦達(dá)到門(mén)限值時(shí)，便發(fā)出一個(gè)控制指令脈沖，經(jīng)功率放大器5放大后，控制調(diào)節(jié)器6的閥動(dòng)作。主控制器9的作用是使各部分協(xié)調(diào)工作。下限車(chē)速控制器10是當(dāng)車(chē)速低到一定值(一般為8 km/h)時(shí)，自動(dòng)切除防抱死制動(dòng)的調(diào)節(jié)，而執(zhí)行原車(chē)制動(dòng) 監(jiān)控指示燈8是一項(xiàng)安全措施，目的是保證起始時(shí)有制動(dòng)。制動(dòng)前如果指標(biāo)燈亮，則警告駕駛員制動(dòng)油路關(guān)閉，必須切斷防抱控制電路，恢復(fù)原車(chē)制動(dòng)。,返回,上一頁(yè),圖8一1發(fā)動(dòng)機(jī)功率與的關(guān)系曲線(xiàn),返回,圖8一2電子控制汽油噴射的 基本原理方框圖,返回,圖8一3壓力型空氣流量控制系統(tǒng),返回,圖8一5流量型空氣流量控制系統(tǒng),返回,圖8一15電子控制燃油噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,返回,圖8一15電子控制燃油噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,返回,圖8一15電子控制燃油噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,返回,圖8一20葉片式空氣流量計(jì),返回,圖8一21空氣流量傳感器,返回,圖8-22卡爾曼(