新編第9章發(fā)動機電子控制系統(tǒng)2課件

1、燃料箱燃料泵燃料濾清器緩沖器冷起動噴油嘴燃料壓力調(diào)節(jié)器噴油嘴分配管吸入空氣三、燃油供給系統(tǒng)部件的結構 燃料裝置 (Fuel System)燃料箱燃料泵燃料濾清器壓力調(diào)節(jié)器 進氣岐管進氣總管噴射噴射噴油嘴 冷起動 噴油嘴燃油供給系統(tǒng)主要由燃油箱、電動燃油泵、汽油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器、壓力脈動衰減器、噴油器（冷起動噴油器）等。1、電動燃油泵（Fuel Pump簡FP）電動燃油泵分為內(nèi)裝式和外裝式兩種，現(xiàn)多采用內(nèi)裝式（即安裝在燃油箱內(nèi)），其優(yōu)點是節(jié)約空間并簡化了燃油系統(tǒng)管路。汽油泵的安裝位置 汽油泵有兩種形式，即滾柱式和渦輪葉片式。1）滾柱式汽油泵 滾柱式汽油泵的結構圖汽油泵工作原理油壓的建立1p

2、si（磅力每平方英寸）=6894Pa（帕）2）渦輪葉片式汽油泵 渦輪葉片式汽油泵結構圖汽油泵控制電路2、燃油壓力調(diào)節(jié)器 (Pressure Regulator簡PR)燃油壓力調(diào)節(jié)器安裝在噴油器輸油管的前端，其作用是保持燃油壓力和進氣真空度之間的壓力差為恒定值，通常為250kPa。燃油壓力調(diào)節(jié)器結構圖燃油壓力調(diào)節(jié)器工作原理圖噴油壓力的變化 特點3、壓力脈動衰減器 (Fuel Damper簡FD)壓力脈動衰減器安裝在輸油管燃油的入口處，其作用是使由于噴油而造成的輸油管內(nèi)的燃油壓力脈動衰減，降低噪聲，提高噴油量的精確度。壓力脈動衰減器壓力脈動衰減器結構圖 脈動緩沖器 (Fuel Pulsation

3、Damper)概要在噴油器噴油時，油路中油壓會產(chǎn)生微小波動，緩沖器的作用就是減小這種波動，并降低噪音.()工作原理利用膜片和彈簧的減震效果降低壓力波動.往燃料泵閥門彈簧膜片分配管4、噴油器（Fuel Injector簡FI ）噴油器通常安裝在進氣門前方（見下圖）。噴油器的結構5、冷起動噴油器與熱時間開關冷起動噴油器是為改善發(fā)動機低溫起動性能而設置的，在發(fā)動機冷態(tài)或起動時，提供較濃的混合氣。 溫控時間開關與冷車起動噴油器的連接示意圖 熱時間開關作用原理6、汽油濾清器汽油濾清器用于過濾汽油中的雜質(zhì)。7、燃油箱和輸油管四、進氣系統(tǒng)主要部件結構進氣系統(tǒng)的作用是為發(fā)動機提供適量的新鮮空氣。主要由空氣濾清

4、器、進氣管、節(jié)氣門體及節(jié)氣門位置傳感器、進氣歧管等組成。1、空氣流量傳感器（Mass Air Flow Sensor簡MAFS）空氣流量傳感器用以測量入口處吸入的空氣量。該參數(shù)作為燃油噴射和點火控制的主控制信號。目前常見的空氣流量傳感器形式有以下幾種：1）葉片式空氣流量傳感器2）熱線式空氣流量傳感器3）熱膜式空氣流量傳感器4）卡門渦旋式空氣流量傳感器幾種型式的空氣流量傳感器的比較項目熱膜式熱線式葉片式卡門渦旋式響應特性良良差良怠速穩(wěn)定性良良良良廢氣再循環(huán)適應性良良良良發(fā)動機性能隨時間的變化優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)海拔高度修正不用不用需要需要進氣溫度修正不用不用需要需要安裝方便性良良良良成本優(yōu)良良良空氣流量傳感

5、器在車上的安裝位置1）葉片式空氣流量傳感器 空氣流量計(葉片-Vane Type)電位計進氣溫度傳感器旁通道調(diào)整螺釘測量葉片油泵開關滑臂滑臂電阻電位計FEE2VVCVSTHA測量葉片進氣量多少測量葉片大小Vs:電壓高低發(fā)動機靜止時滑臂電阻發(fā)動機工作時 電位計(Potentio Meter) 工作原理油泵開關葉片式空氣流量傳感器控制汽油泵工作的開關原理AFS-空氣流量計減震室平衡葉片減震室震動角度時間無減震室時有減震室時緩沖室的功用 空氣流量計(Vane Type) (1)旁通系統(tǒng) (By-Pass System)A.A.S(Air Adjust Screw)發(fā)動機檢測后的空氣旁通空氣量P.K.

6、H空氣流量計旁通道調(diào)整螺釘空氣閥空氣調(diào)整螺釘節(jié)氣門閥體氣壓緩沖室空氣調(diào)整螺釘空氣濾清器空氣流量計節(jié)氣門閥體進氣總管發(fā)動機空氣閥怠速閥混合比調(diào)整螺絲 2）熱線式和熱膜式空氣流量傳感器熱線式空氣流量傳感器熱線式空氣流量傳感器 (Hot-Wire Air Flow Sensor)熱線式空氣流量傳感器比葉片式空氣流量計 有以下優(yōu)點.1.可以準確測量空氣量.2.響應性快.3.無高度變化的誤差.4.無進氣溫度變化的誤差.5.無機械工作部位.6. 設計簡單. 熱線式空氣流量傳感器 (Hot-Wire Air Flow Sensor) 取樣管白金熱線溫度補償電阻空氣流控制線路板電連接器惠斯頓電橋 電壓信號的產(chǎn)

7、生 熱線式空氣流量傳感器 (Hot-Wire Air Flow Sensor)進氣溫度傳感器冷線熱線進氣溫度傳感器基本空燃比調(diào)整螺釘?shù)焦?jié)氣門從空氣濾清器熱線少進氣流量少多進氣流量多白金熱線電流熱交換量多熱交換量少冷線熱膜式空氣流量傳感器熱膜式空氣流量計 (Hot-Film Air Flow Sensor)熱模式空氣流量計比熱線式空氣流量計有以下優(yōu)點.1.無白金熱線和冷線，精密電阻器，所以價格便宜.2.無自清功能，所以無功能下降情況.3.響應性優(yōu).4.無需空氣密度的修正.3）卡門渦旋式空氣流量傳感器超聲波式卡門渦旋式空氣流量傳感器卡門渦旋式空氣流量傳感器是利用卡門渦流理論來測量空氣流量的。根據(jù)卡

8、門渦流理論，當空氣流經(jīng)進氣道正中間的一個流線形或三角形立柱時，有立柱后方的氣流中會產(chǎn)生一列不對稱卻十分有規(guī)則的空氣旋渦，這個旋渦行列是紊亂地依次沿氣流流動方向向后移動，其移動的速度與空氣流速成正比。因此，在單位時間內(nèi)通過立柱后方某點的旋渦數(shù)量與空氣流速成正比，即通過測量單位時間內(nèi)旋渦的數(shù)量就可計算出空氣流速和流量。測量單位時間內(nèi)旋渦數(shù)量的方法有兩種：一種是在卡渦旋式空氣流量傳感器后半部的兩側設置一對超聲波發(fā)生器和接收器；另一種是在空氣流量傳感器內(nèi)設置一對發(fā)光二極管和光敏三極管。光學式卡門渦旋式空氣流量傳感器式中：V為空氣流速 d為渦旋發(fā)生柱的寬度 f為產(chǎn)生的旋渦數(shù) St是常數(shù)卡馬渦旋理論根據(jù)上

9、式可知：旋渦數(shù)f 與空氣流速V成正比，只要測得f ，便可計算出空氣流量2、節(jié)氣門位置傳感器TPS（Throttle Position Sensor）節(jié)氣門位置傳感器安裝在節(jié)氣門閥體上，它響應加速踏板的位移。計算機據(jù)此作為判斷發(fā)動機運轉工況的依據(jù)。節(jié)氣門體結構圖節(jié)氣門位置傳 器的安裝位置節(jié)氣門位置傳感器有開關型和線性可變電阻型兩種。1）線性可變電阻型節(jié)氣門位置傳感器線性可變電阻型節(jié)氣門位置傳感器的結構節(jié)氣門位置傳感器的電壓輸出特性2）開關型節(jié)氣門位置傳感器開關型節(jié)氣門位置傳感器外形開關型節(jié)氣門位置傳感器內(nèi)部構造開關型節(jié)氣門位置傳感器輸出特性開關型節(jié)氣門位置傳感器輸出特性3、快怠速閥(Fast I

10、dle Valve)當發(fā)動機暖機時，提高發(fā)動機轉速，使之穩(wěn)定運轉?？斓∷匍y4、空氣增加閥(Air Boost Valve)當發(fā)動機起動時，供給發(fā)動機附加空氣，使之易于起動?？諝庠黾娱y空氣增加閥5、進氣歧管絕對壓力傳感器MAPS(Manifold Absolute Pressure Sensor)安裝在節(jié)氣門后面進氣歧管中，以測定進氣歧管的絕對壓力（真空度），該壓力值隨節(jié)氣門開度而變化，反映了發(fā)動機負荷的大小。作為D型電控燃油噴射系統(tǒng)噴油量的信號。 進氣岐管絕對壓力傳感器 (Manifold Absolute Pressure Sensor)MAPS的工作原理6、進氣溫度傳感器IATS(Inta

11、ke Air Temperature Sensor)由于空氣的流量（質(zhì)量）與空氣的溫度（空氣的密度）有關，因此在電控燃油噴射系統(tǒng)中設置空氣流量傳感器，檢測空氣溫度，作為對空氣流量的修正。進氣溫度傳感器采用的是負溫度系數(shù)的熱敏電阻式，其結構與輸出特性見下圖。進氣溫度傳感器安裝位置五、燃油噴射控制系統(tǒng)主要部件結構燃油噴射系統(tǒng)主要由各類傳感器（包括進氣系統(tǒng)的傳感器）、電子控制單元（ECU）及執(zhí)行元件（噴油器）組成。傳感器電子控制單元ECU執(zhí)行元件1、曲軸位置傳感器CKPS(Crankshaft Position Sensor)2、凸輪軸位置傳感器CMPS (Camshaft Position Sen

12、sor)曲軸位置傳感器或凸輪軸位置傳感器用來監(jiān)視發(fā)動機轉速、活塞位置，作為控制噴油與點火的主控信號。目前廣泛使用的形式有光電式、磁電式（磁脈沖式或發(fā)電式）和霍爾式等三種。曲軸位置傳感器的安裝位置，不同車型略有不同。下表列出了幾種常見情況。曲軸位置傳感器的種類與應用測量位置傳感器種類應用現(xiàn)狀輸出信號停止時檢測備注曲軸發(fā)電式大量應用正弦脈沖不能檢測輸出因轉速而變化分電器霍爾效應式大量應用脈沖可以檢測需要放大分電器維苷德效應大量應用半波脈沖可以檢測分電器光學式大量應用脈沖可以檢測分電器振蕩式大量應用臺形脈沖可以檢測曲軸或分電器磁干簧管接點元件式應用較少開、?？梢詸z測已很少應用曲軸或分電器探測磁場的晶

13、體管式試裝車脈沖可以檢測輸出信號大分電器內(nèi)的曲軸位置傳感器1）光電式曲軸位置傳感器360個，傳送發(fā)動機轉速信號，相當于Ne信號6個，傳送各缸上止點信號，相當于G信號2）磁電式曲軸位置傳感器轉子凸部接近銜鐵時轉子凸部遠離近銜鐵時感應電動勢與轉速的關系缺齒法產(chǎn)生氣缸位置信號3）霍爾式曲軸位置傳感器霍爾式曲軸位置傳感器結構霍爾式曲軸位置傳感器的信號點火正時的控制噴油正時的控制3、水溫傳感器ECTS（Engine Coolant Temperature Sensor）水溫傳感器用來監(jiān)視發(fā)動機冷卻水溫度，現(xiàn)廣泛采用負溫度系數(shù)熱敏電阻。水溫傳感器的安裝位置水溫傳感器水溫傳感器電阻輸出特性4、電子控制單元E

14、CU（Electronic Control Unit）電子控制單元ECU是發(fā)動機電控系統(tǒng)的核心。它所具備的基本功能如下：1）接受傳感器或其他裝置輸入的信息，給傳感器提供參考電壓。2）存儲、計算、分析處理信息；計算輸出值所用的程序；存儲該車型的特征參數(shù)；存儲運算中的數(shù)據(jù)（隨存隨?。⒋鎯收闲畔?。3）運算分析。4）輸出執(zhí)行命令。5）自我修正功能（自適應功能或自學習功能）。ECU不僅用來控制燃油噴射系統(tǒng)，同時還具有點火提前角控制、怠速控制、排放控制、進氣控制、增壓控制、自診斷、失效保護和備用控制系統(tǒng)等多項控制功能。電子控制單元主要由輸入回路、模/數(shù)（A/D）轉換器、微機、輸出回路等組成。模擬信號A

15、(Analog)數(shù)字信號D(Digital)A/D轉換電路示意圖信號放大電路微機由中央處理器、存儲器和I/O接口及總線等組成1）中央處理器CPU(Central Processing Unit)CPU運算器(ALU)、寄存器（暫時存儲數(shù)據(jù)和計算結果）和按程序進行信號傳送和控制任務的控制器組成。2）存儲器(Memory)存儲器包括只讀存儲器ROM(Read Only Memory)和隨機存取存儲器RAM(Random Access Memory)。制造廠家編寫的運行程序及數(shù)據(jù)存儲在ROM中，運行中的數(shù)據(jù)和故障診斷代碼存儲在RAM中。3）輸入/輸出(I/O)接口(Input/Output)I/O接

16、口是CPU與各傳感器和執(zhí)行元件之間傳送數(shù)據(jù)的裝置。由于傳感器和執(zhí)行元件種類繁多，它們在速度、電平、功率和信息形式等方面不能都與CPU匹配，因此有必要經(jīng)過I/O接口的轉換與匹配。除此以外，還需要放大電路或D/A轉換電路。4）總線(Bus)在微機中，CPU、ROM、RAM和I/O接口相連時都使用公用的總線。它有數(shù)據(jù)總線、地址總線與控制總線三種。數(shù)據(jù)總線主要用于傳送數(shù)據(jù)與指令，地址總線用于傳送地址碼，控制總線控制系統(tǒng)的所有器件，其中CPU可通過控制總線隨時監(jiān)測各個器件的狀態(tài)并根據(jù)需要向有關器件發(fā)出控制指令。CAN是控制單元區(qū)域網(wǎng)絡Controller Area Network的縮寫含義是控制單元通過

17、網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換CAN數(shù)據(jù)總線可比作公共汽車公共汽車可以同時運輸大量乘客CAN數(shù)據(jù)總線包含大量的數(shù)據(jù)信息最新CAN-BUS技術動力控制CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)舒適系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)CAN數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的優(yōu)點如果需要增加額外信息，只需修改軟件即可通過控制單元和輔助安全措施對傳遞信息的持續(xù)檢查，可以達到最低的故障率利用最少的傳感器信號線傳輸多用途的傳感信號控制單元間實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳遞控制單元 和控制單元插角最少化應用，從而節(jié)省更多有用空間CAN數(shù)據(jù)總線符合國際標準，便于不同的控制單元進行數(shù)據(jù)交換CAN數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)傳遞過程5、系統(tǒng)軟件(Software)軟件在控制系統(tǒng)中起著控制決策的作用。系統(tǒng)軟件包括各

18、種控制程序、噴油量脈譜圖及點時提前角脈譜圖的查詢及計算、各種工況對噴油脈寬及點火提前角的修正等。各種控制程序采用多模塊化結構，即把一個完整的控制程序分成若干個功能相對獨立的程序模塊，每個程序模塊相對獨立、又相互聯(lián)系，共同完成控制功能。其優(yōu)點是便于設計、調(diào)試、修改及功能的擴充。起動模式清除積油模式舉例：兩種控制程序噴油量和點火提前角脈譜圖點火提前角三維脈譜圖噴油量三維脈譜圖六、點火控制系統(tǒng)點火控制系統(tǒng)的功能是就是在發(fā)動機最佳的曲軸轉角位置時使火花塞發(fā)出有足夠能量的電火花，可靠點燃可燃混合氣。對點火系統(tǒng)的控制主要是兩個方面：一是點火時刻；另一就是火花能量。點火時刻的主要決定因素有發(fā)動機轉速和負荷，

19、其次還有冷卻水溫度、進氣溫度、節(jié)氣門位置等；火花能量取決于點火線圈初級電流的大?。姼袃δ苁剑?。電控點火示意圖EFI系統(tǒng)中點火控制系統(tǒng)有不同的類型1、按控制方式分類按控制方式可分為開環(huán)控制OLC(Open Loop Control) 的閉環(huán)控制CLC(Close Loop Control)兩種1）開環(huán)控制OLC(Open Loop Control)是按預定的最佳方案（使發(fā)動機經(jīng)濟性、動力性、排放達最佳水平，即按點火提前角脈譜圖進行）對點火系統(tǒng)進行的控制。開環(huán)控制將點火提前角脈譜圖以數(shù)據(jù)形式儲存在ROM中，在發(fā)動機運轉過程中，根據(jù)各傳感器輸送的實際運行參數(shù)的變化，隨時讀取相應的點火提前角，保證在

20、不同工況下發(fā)動機的最佳性能。2）閉環(huán)控制CLC(Close Loop Control)是在開環(huán)控制的基礎上，針對點火系統(tǒng)的不正常的爆震（燃）而專門進行設計和控制的。閉環(huán)控制在發(fā)動機正常運轉過程中不起作用，如果發(fā)動機發(fā)生爆震，經(jīng)爆震傳感器KS監(jiān)測到爆震信號并將其輸送給ECU時，ECU推遲點火時間（有快速調(diào)節(jié)和慢速調(diào)節(jié)兩種方式）以避免爆震。爆震傳感器安裝在氣缸體上。其形式常見的有壓電式和磁致伸縮式兩種。氣缸體火花塞點火器ECUKS壓電式爆震傳感器爆震傳感器爆震傳感器連接電路2、按有無分電器分類按有無分電器可分為有分電器式DI(Distributor Ignition) 的無分電器式DLI(Dist

21、ributorless Ignition)兩種1)有分電器式點火系統(tǒng)有分電器式點火系統(tǒng)控制電路示意圖閉合角控制電路點火確認信號（IGf）發(fā)生電路DLI點火系統(tǒng)構造示意圖2）無分電器點火系統(tǒng)V6型發(fā)動機DLI點火系統(tǒng)七、電控系統(tǒng)的擴展功能電控汽油噴射系統(tǒng)，除了可最優(yōu)化控制燃油噴射系統(tǒng)和點火系統(tǒng)外，還可以根據(jù)汽車的使用要求，擴展其他功能：發(fā)動機轉速限制燃油泵的控制點火初級靜止電流切斷發(fā)動機停缸工作自動巡航功能 廢氣再循環(huán)功能汽油蒸氣的控制發(fā)動機轉速限制 發(fā)動機轉速達到允許的最高轉速時，控制單元發(fā)出指令，切斷燃油噴射，限制發(fā)動機轉速，當?shù)陀谝?guī)定轉速時，應自動恢復供油。燃油泵的控制 當發(fā)動機不工作而點火開關仍然接通時，ECU切斷燃油泵的電源。點火初級靜止電流切斷 當發(fā)動機不工作而點火開關處于打開時，ECU切斷點火輸出級，防止電流通過初級繞組。發(fā)動機停缸工作 為了節(jié)省燃油，有汽車負荷不大，關閉部分氣缸，當負荷增大時，平順地恢復氣缸的工作。 自動巡航功能（定速控制系統(tǒng)） ECU根據(jù)車速傳感器的反饋信息去閉環(huán)控制節(jié)氣門開度和擋位，以維持設定的車速行駛。自動巡航系統(tǒng)控制示意圖廢氣再循環(huán)功能 當發(fā)動機溫度達到一定溫度時，根據(jù)發(fā)動機負荷和轉速，ECU控制EGR閥動作，廢氣進行再循環(huán)，以降低NOX排放量。汽油蒸氣的控制 ECU根據(jù)發(fā)動機工作溫度、轉速、負荷等信號，控制活性耐煩罐排泄電磁閥的工作，以