汽車電子控制系統(tǒng)及檢修教案1_緒論

1、西南林業(yè)大學(xué) 汽車電子控制系統(tǒng)及檢修 教案首頁 課程名稱汽車電子控制系統(tǒng)及檢修年級2008級專業(yè)、層次交通運輸教 師王海軍專業(yè)技術(shù)職務(wù)副教授學(xué) 時2授課章、節(jié)緒論基本教材參考書目1. 付百學(xué). 汽車電子控制技術(shù).機械工業(yè)出版社, 20102. 凌永成. 汽車電子控制技術(shù). 中國林業(yè)出版社, 20073. 張育華. 汽車電子控制技術(shù)與故障診斷. 大連理工大學(xué)出版社, 2005教學(xué)目的與要求1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習這門課程的熱情，使學(xué)生對這門課程的內(nèi)容及特點有一個初步的認識。2 理解汽車電子控制技術(shù)對人類的影響3 掌握汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢4 掌握汽車電子控制技術(shù)的內(nèi)容、特點教學(xué)內(nèi)容與時間安排、教學(xué)方

2、法 緒論1. 介紹本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、任務(wù)、發(fā)展趨勢；2. 汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷史；3. 電子技術(shù)在汽車上的應(yīng)用；4. 汽車電控系統(tǒng)的組成與分類。教學(xué)重點、難點重點：1汽車電子控制技術(shù)的發(fā)展趨勢2汽車電子控制技術(shù)的內(nèi)容、特點難點：汽車電子控制技術(shù)的內(nèi)容、特點授課方法及手段授課方法： 課堂講授 授課手段： 講課 + 電腦投影圖（幻燈片） + 課件（文字部分）西南林業(yè)大學(xué) 汽車電子控制系統(tǒng)及檢修 教案續(xù)頁基 本 內(nèi) 容（講 稿）備 注緒論影響汽油發(fā)動機排放的最主要因素是混合氣的空燃比， 理論上一公斤燃料完全燃燒時需要14.7公斤的空氣。這種空氣和燃料的比例稱為化學(xué)當量比?？杖急刃∮诨瘜W(xué)當量比時供給

3、濃混合氣，此時發(fā)動機發(fā)出的功率大，但燃燒不完全，生成的CO、HC多；當混合氣略大于化學(xué)當量比時，燃燒效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供給稀混合氣時，燃燒速度變慢，燃燒不穩(wěn)定，使得HC增多。在電控汽油噴射系統(tǒng)中采用閉環(huán)控制的方式，將空燃比控制在化學(xué)當量比附近，并在排氣系統(tǒng)中消聲器前安裝一個三元催化轉(zhuǎn)化器，對發(fā)動機進行后處理，是當前減少汽車排氣污染物的最有效方法。在化學(xué)當量比附近，轉(zhuǎn)化器的凈化效率最高。電子燃油噴射（Electronic Fuel Injection）簡稱EFI，主要應(yīng)用在汽油發(fā)動機上，通常稱為電控汽油噴射系統(tǒng)。第一節(jié)電控汽油噴射系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展汽車的發(fā)明給人類帶來極

4、大的便利，但也帶來一系列的問題，主要表現(xiàn)在環(huán)境污染和能源消耗兩方面。為了同時解決汽車發(fā)動機的排氣凈化和經(jīng)濟性兩大難題，滿足趨于苛刻的法規(guī)，汽車工程師將電子計算機技術(shù)與燃油噴射技術(shù)相結(jié)合，由此而誕生了電控汽油噴射系統(tǒng)。如今，電控汽油噴射系統(tǒng)已越來越多地裝上了汽車，并且正在逐漸取代傳統(tǒng)的化油器。對電控汽油噴射系統(tǒng)的誕生做出最大貢獻的要數(shù)德國波許(Bosch)公司。波許公司于1912年就開始研究汽油噴射系統(tǒng)。第二次世界大戰(zhàn)中，由于飛機對戰(zhàn)爭勝負起重要的作用，而發(fā)動機混合氣的配制對飛機的性能和飛行高度影響很大，但在寒冷高空中、汽油容易在化油器中結(jié)冰，造成發(fā)動機停機。因此，1937年波許公司采用機械方式

5、來控制可燃混合氣的配制，首次在航空發(fā)動機上應(yīng)用了汽油噴射系統(tǒng)。1952年，波許公司將汽油噴射系統(tǒng)從飛機“移植”到汽車上，將其裝備在奔馳300SL型轎車上。此時仍然采用機械控制技術(shù)。l953年，美國本迪克斯(Bendix)公司開發(fā)研究電控汽油噴射系統(tǒng)，并于1957年開發(fā)出E1ectrojactor電控汽油噴射系統(tǒng)。限于當時的電子技術(shù)，這種系統(tǒng)采用了晶體管電路，體積龐大，并不實用，沒有得到推廣，但這套系統(tǒng)被稱為現(xiàn)代燃油噴射系統(tǒng)的“雛形”。1962年，波許公司從本迪克斯公司購買了電控汽油噴射系統(tǒng)的專利、并在其基礎(chǔ)上加以研究，改進后于1967年推出波許D型電控汽油噴射系統(tǒng)，稱為DJectronic S

6、ystem。這是第一個實用型的電控汽油噴射系統(tǒng)，最先裝備在大眾汽車公司的VW1600型轎車上，開創(chuàng)了電控汽油噴射的新時代，繼而在歐洲各大汽車廠獲得推廣。D系統(tǒng)采用電路控制的燃油噴射，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和進氣負壓間接測量進氣量，并進行大氣壓力的修正，由于采用機械真空膜片式的進氣壓力傳感器(MAP)，并非現(xiàn)代的壓電晶體式，所以進氣量測量精度不夠理想。1973年，波許公司開發(fā)并推出了波許L型電控汽油噴射系統(tǒng)(L-jetronic System)，這種系統(tǒng)改用葉片式空氣流量計來計量進氣量，克服了老式D型壓力傳感的主要弊端，一直沿用至今。可以說波許L型電控汽油噴射系統(tǒng)是種成功的電控汽油噴射系統(tǒng)。幾乎在同一

7、年，波許公司推出另一種控制方式完全不同的汽油噴射系統(tǒng)波許K型汽油噴射系統(tǒng)。這是一種機械控制的連續(xù)噴射系統(tǒng)，根據(jù)發(fā)動機吸入的空氣量由燃油分配器來計量和分配噴油量。波許K型噴射系統(tǒng)價格相對較低、維修方便，性能也可靠、在歐洲得到了廣泛的應(yīng)用。為了滿足苛刻的美國廢氣排放法規(guī)，波許公司1976年推出了采用閉環(huán)控制的K型汽油噴射系統(tǒng)。該系統(tǒng)在發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中設(shè)置了氧傳感器，通過檢測排放廢氣中氧含量的變化來調(diào)節(jié)燃油噴射量，從而更精確地控制空燃比以保證發(fā)動機的良好燃燒。帶有氧傳感器的K型噴射系統(tǒng)在降低排放污染方面又前進了一步。20世紀70年代，單片微處理器被應(yīng)用到汽車上，除了用于控制點火系統(tǒng)和汽油噴射系統(tǒng)外

8、，還很快擴展到了廢氣再循環(huán)(EGRExhaust Gas Recycle)控制、發(fā)動機怠速控制等方面。這就產(chǎn)生了一種新的控制系統(tǒng)微處理器(電腦)集中控制系統(tǒng)。這種類型的系統(tǒng)各家公司都有自己的命名，波許公司命名為Motronic系統(tǒng)，即數(shù)字式發(fā)動機控制系統(tǒng)；豐田公司命名為TCCS，即豐田電腦控制系統(tǒng)；日產(chǎn)公司命名為ECCS，即日產(chǎn)集中控制系統(tǒng)，集中控制系統(tǒng)的特征是：從模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路，控制的對象已不再局限于汽油噴射的控制，還包括自動變速箱的控制、ABS制動防抱的控制等等?，F(xiàn)代轎車上幾乎全部采用微處理器(電腦)集中控制系統(tǒng)。1981年，日立公司和波許公司研制成功熱線式空氣流量計，它標志著電控

9、汽油噴射系統(tǒng)進氣量的檢測方式得到了很大的改進。波許公司將帶有這種流量計的電控汽油噴射系統(tǒng)稱為波許LH系統(tǒng)。它的最大特點是反應(yīng)快、阻力小，還能適應(yīng)各種海拔高度的大氣壓力而不需進行修正。隨后波許公司對K型噴射系統(tǒng)又作了進一步改進，于1982年開發(fā)出電子控制的機械式連續(xù)噴射系統(tǒng)(波許KE系統(tǒng))，在燃油分配器上增設(shè)的電液調(diào)節(jié)器(電子差壓閥)，能根據(jù)各種不同工況控制燃油量。除了上述的多點汽油噴射系統(tǒng)(MPI)，1980年出現(xiàn)的單點汽油噴射系統(tǒng)(SPI)，或稱節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)(TBI)，波許公司將其命名為Mono-Jetronic。單點噴射系統(tǒng)價格低，大部分應(yīng)用在小型車輛上。第二節(jié)電控汽油噴射發(fā)動機的特點

10、一、電控汽油噴射系統(tǒng)與化油器的比較雖然化油器和電控汽油噴射系統(tǒng)的功能相同，但兩者檢測空氣進氣量及供應(yīng)燃油的方法不同(一)可燃混合氣的產(chǎn)生化油器是在怠速運轉(zhuǎn)時，按照關(guān)閉的節(jié)氣門附近的低速量孔和怠速量孔處的壓力(真空度)變化測量進氣量，只有少量燃油吸入這兩個入口。在正常檔位，根據(jù)喉管處的負壓(真空度)測得進氣量，并按進氣量比例，將燃油吸入喉管的主噴嘴內(nèi)。如圖1-1所示。電控汽油噴射系統(tǒng)根據(jù)空氣流量計(MAF)或進氣壓力傳感器(MAP)測量進氣量，產(chǎn)生相應(yīng)的信號則傳送到發(fā)動機電腦。電腦計算噴油量并發(fā)送控制信號給噴油器。噴油器根據(jù)信號把已被燃油泵加壓的燃油噴射到每一個氣缸的進氣門前方。如圖1-2所示。

11、(二)駕駛性能1冷車起動時環(huán)境溫度低時，空氣密度大，流速低，汽油不易蒸發(fā)。發(fā)動機起動時，特別是冷車起動必須具有較濃的可燃混合氣，以改善起動性能。化油器在溫度較低時，阻風門完全關(guān)閉，以便獲得足夠濃的混合氣。發(fā)動機起動后，阻風門微開裝置起動，使阻風門略開，防止混合氣太濃。如圖1-3所示。電控汽油噴射發(fā)動機起動時，電腦檢測到起動信號并提供較濃的混合氣。電腦還可以根據(jù)冷卻水溫傳感器的電壓信號來調(diào)整噴油量，改善冷起動性能和縮短暖機時間。有的車型還有一個冷起動噴油器，在溫度較低時工作，以加濃混合氣。2加速時車輛加速時，隨著節(jié)氣門的開啟進氣量立即相應(yīng)增加，但由于燃油比空氣密度大，故在供油上有一個瞬間延遲?；?/p>

12、油器為了防止加速時混合氣太稀，安裝了一套加速系統(tǒng)。當節(jié)氣門由全關(guān)閉位置打開，一定量的燃油通過一個專門加速量孔噴入，以此補償主量孔供應(yīng)的延遲。電控汽油噴射系統(tǒng)與化油器相反，在加速時不作任何專門的校正。這是因為化油器借真空吸入燃油，而EFI系統(tǒng)則根據(jù)進氣量的變化而立刻噴射高壓燃油，因此在供油方面不存在延遲。3大功率輸出時車輛在平坦路上以恒定的速度行駛時，只需供應(yīng)稀混合氣。但是，速度提高(如超車)時，發(fā)動機增加額外負荷，這種稀混合氣便不能供應(yīng)足夠功率。此時、需要較濃的混合氣，以保證足夠的功率。對于化油器式發(fā)動機，上述要求是由功率系統(tǒng)來實現(xiàn)。功率系統(tǒng)借歧管真空來檢測發(fā)動機負荷的大小。真空減弱時，增力閥

13、打開，于是就供應(yīng)較濃的可燃混合氣。電控汽油噴射發(fā)動機負荷大小借節(jié)氣門的開度測得，并由節(jié)氣門位置傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。隨開啟角度加大，燃油噴射量也增加，以實現(xiàn)大功率加濃。如圖1-5所示。二、電控汽油噴射系統(tǒng)的優(yōu)點與化油器比較，電控汽油噴射系統(tǒng)有以下優(yōu)點：(一)每一個氣缸可供應(yīng)相等的可燃混合氣因為每一個氣缸有自己的噴油器，噴射量由電腦(ECU)根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷變化而精確地控制，所以就可能給每個氣缸均勻分配燃油。再者，空燃比可由電腦通過改變噴油器工作時間(燃油噴射持續(xù)時間)自由地控制。因此，可燃混合氣可等量地分配到各個氣缸，形成最佳的空燃比。這對于排放控制和動力性能都很有利。(二)在發(fā)動機各個轉(zhuǎn)速

14、檔位均可獲得精確的空燃比化油器不可能在全部速度檔位內(nèi)精確地控制空燃比，所以控制分為幾個系統(tǒng)：慢速系統(tǒng)、第一高速系統(tǒng)、第二高速系統(tǒng)等。從一個系統(tǒng)過渡到另一個系統(tǒng)時，必須使可燃混合氣的汽油濃度稍大。否則，在變速時，有可能產(chǎn)生不正常情況(回火和延緩)。另外，因各氣缸間分配到的可燃混合氣不太均勻，因此必須使可燃混合氣稍濃才行。電子燃油噴射系統(tǒng)則不同，不論發(fā)動機速度或負荷怎樣變化，總能連續(xù)及精確供應(yīng)可燃混合氣。這對于提高排放控制和燃料經(jīng)濟性有利。(三)節(jié)氣門角度變化的良好反應(yīng)使用化油器時，從燃油噴射部件到氣缸的距離較遠。此外，因汽油和空氣的密度差別很大，進入氣缸的汽油相對于進氣量會發(fā)生一點延遲。而用電子

15、汽油噴射系統(tǒng)后，噴油器靠近氣缸，汽油加壓到19.6294.2kPa，高于進氣歧管壓力，并且因為汽油通過小孔噴射出去很容易生成霧狀。因而根據(jù)節(jié)氣門的打開和關(guān)閉，汽油噴射量與進入的空氣量同時變化。因此，根據(jù)節(jié)氣門開度不同，噴入氣缸的可燃混合氣量立即改變。總之，加速踏板位置的變化，可得到良好反應(yīng)。(四)可燃混合氣的校正1低溫補償發(fā)動機起動時，由冷起動噴油器將汽油噴成細霧，從而改善了低溫起動性能。還由于輔助空氣閥進入足夠的空氣，故一起動便立即保持良好的行車性能。2減速燃油切斷裝置減速時，即使節(jié)氣門關(guān)閉，發(fā)動機仍以較高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。結(jié)果，進入氣缸的空氣量減少，歧管負壓增強。采用化油器供油，因為歧管負壓突然增強，附著在進氣歧管壁的汽油就會蒸發(fā)并進入氣缸，這就導(dǎo)致混合氣太濃，不完全燃燒，廢氣中未燃燒汽油(HC)量增加。在電控汽油噴射系