發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)-h

汽車電子與控制第2章發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)

1學(xué)習(xí)目的掌握發(fā)動機(jī)發(fā)電、起動系統(tǒng)構(gòu)成與工作原理掌握汽油機(jī)電控系統(tǒng)的構(gòu)成與工作原理了解柴油機(jī)高壓共軌的構(gòu)成與工作原理了解發(fā)動機(jī)電控新技術(shù)22發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)起動系統(tǒng)汽油機(jī)電控系統(tǒng)柴油機(jī)高壓共軌系統(tǒng)發(fā)動機(jī)最新控制技術(shù)32.1發(fā)電系統(tǒng)一、發(fā)電系統(tǒng)功用

發(fā)動機(jī)起動供電、電控系統(tǒng)供電、整車供電二、發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成發(fā)電機(jī)整流調(diào)壓器蓄電池42.1發(fā)電系統(tǒng)三蓄電池

認(rèn)識蓄電池

內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作原理

工作特性

靜電勢E0=0.85十ρ（@25℃）內(nèi)阻極板電阻、電解液電阻、隔板電阻、連條、極柱電阻總和充電特性放電特性

負(fù)極正極隔板連接條極柱電解液極化放電過程Pb02

充電過程52.1發(fā)電系統(tǒng)

蓄電池容量及其影響

額定容量C20

結(jié)構(gòu)影響因素：活性物質(zhì)數(shù)量、孔率、表面積、極距使用條件62.1發(fā)電系統(tǒng)四、發(fā)電機(jī)

直流發(fā)電機(jī)VS

交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)分類：普通交流發(fā)電機(jī)(外裝電壓調(diào)節(jié)器式)整體式交流發(fā)電機(jī)(內(nèi)裝電壓調(diào)節(jié)器式)帶泵交流發(fā)電機(jī)

無刷交流發(fā)電機(jī)

永磁交流發(fā)電機(jī)72.1發(fā)電系統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu):轉(zhuǎn)子、定子、整流器、端蓋和電刷工作原理82.1發(fā)電系統(tǒng)交流發(fā)電機(jī)特性

輸出特性空載特性外特性發(fā)電機(jī)調(diào)壓調(diào)壓原理

觸點(diǎn)式

電子式92.2起動系統(tǒng)一、起動系統(tǒng)功用二、起動系統(tǒng)構(gòu)成蓄電池、起動開關(guān)、起動繼電器、起動機(jī)102.2起動系統(tǒng)三、起動機(jī)構(gòu)成：直流串勵(lì)電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、控制裝置

分類（傳動機(jī)構(gòu)的嚙合方式）

強(qiáng)制嚙合式起動機(jī)電樞移動式起動機(jī)齒輪移動式起動機(jī)減速式起動機(jī)112.2起動系統(tǒng)1起動用直流電機(jī)結(jié)構(gòu)工作原理

122.2起動系統(tǒng)

工作特性

132.2起動系統(tǒng)2傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動齒輪、單向離合器、撥叉、嚙合彈簧

單向離合器142.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)一、概述

控制目標(biāo)——環(huán)保、節(jié)能、動力

功用

空燃比控制精確點(diǎn)火定時(shí)其它（正時(shí)控制、怠速控制、空調(diào)控制、EGR等）構(gòu)成——汽油噴射控制系統(tǒng)、點(diǎn)火控制系統(tǒng)、怠速控制系統(tǒng)、增壓控制系統(tǒng)、EGR控制系統(tǒng)發(fā)展歷史特點(diǎn)

各缸分配均勻性好空燃比閉環(huán)控制加速性能好良好起動性能充氣效率高

152.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)二、汽油噴射控制系統(tǒng)

構(gòu)成：進(jìn)氣系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、故障診斷系統(tǒng)分類：多點(diǎn)噴射和單點(diǎn)噴射缸內(nèi)噴射、節(jié)氣門上方噴射、進(jìn)氣門前噴射速度密度法、空氣質(zhì)量法連續(xù)噴射、間歇噴射

162.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)1進(jìn)氣系統(tǒng)構(gòu)成工作原理怠速控制進(jìn)氣系統(tǒng)構(gòu)成172.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)2供油系統(tǒng)構(gòu)成控制電路——油泵啟停和調(diào)速油壓控制噴油嘴驅(qū)動方式——電壓控制和電流控制流量控制（或流量特性）油箱內(nèi)油壓調(diào)節(jié)供油系統(tǒng)慣性開關(guān)182.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)3控制系統(tǒng)功用：噴油、點(diǎn)火、怠速控制，增壓、正時(shí)控制、故障診斷構(gòu)成：傳感器（輸入）、ECU（大腦）、執(zhí)行器（輸出）

192.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)1）傳感器氧傳感器：檢測排氣中氧的濃度，通過閉環(huán)控制，將空燃比控制在化學(xué)計(jì)量空燃比（14.7）附近，以保持三元催化轉(zhuǎn)換器的最佳效率負(fù)荷傳感器：檢測進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流量。分為空氣流量傳感器、進(jìn)氣歧管壓力傳感器、節(jié)氣門位置傳感器等結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)速傳感器：測量發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，確定基本噴油量和基本點(diǎn)火提前角，分為磁電式、霍爾式、光電式溫度傳感器：負(fù)溫度特性的熱敏電阻

冷卻液溫度傳感器：溫度較低時(shí)，增加噴油量，改善冷機(jī)起動性能。進(jìn)氣溫度傳感器：進(jìn)氣密度受進(jìn)氣溫度影響，修正噴油量爆震傳感器：壓電加速度傳感器，檢測爆震狀態(tài)，通過點(diǎn)火提前角控制避免爆震給發(fā)動機(jī)帶來的損害。202.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)2）電子控制單元ECU（實(shí)物）硬件——微處理器、內(nèi)存、時(shí)鐘、IO口、輸入調(diào)理、功率驅(qū)動軟件——程序和數(shù)據(jù)程序——OS、硬件驅(qū)動、通信模塊、通用功能模塊標(biāo)定診斷模塊、應(yīng)用功能模塊數(shù)據(jù)——基本噴油量和基本點(diǎn)火角的三維圖各種工況修正數(shù)據(jù)212.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)3）執(zhí)行器222.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)4空燃比控制

為什么要控制空燃比？采用閉環(huán)和開環(huán)結(jié)合的控制策略，三種工況：

1）冷起動和冷卻液溫度低——開環(huán)控制，加濃利于起動

2）部分負(fù)荷和怠速——閉環(huán)控制，改善燃油經(jīng)濟(jì)性、排放

3）節(jié)氣門全開——開環(huán)控制，加濃提高輸出功率

空燃比控制流程噴油持續(xù)時(shí)間控制

232.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)三、電子點(diǎn)火控制

1點(diǎn)火系要求：次級電壓和能量足夠高、點(diǎn)火順序和時(shí)刻可控

2組成

3工作原理

242.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)4點(diǎn)火控制功能：點(diǎn)火時(shí)刻控制（提前角）、點(diǎn)火能量控制（閉合角）、爆震控制

1）點(diǎn)火提前角控制

提前角：火花塞點(diǎn)火至活塞到達(dá)上止點(diǎn)期間曲軸轉(zhuǎn)過的角度為什么點(diǎn)火提前

影響因素：轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、燃油品質(zhì)控制策略：起動期間——固定點(diǎn)火提前起動后

點(diǎn)火提前對排放影響：252.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)2）閉合角控制

閉合角：點(diǎn)火線圈初級通電時(shí)間閉合角影響點(diǎn)火線圈次級的點(diǎn)火電壓和能量

閉合角的影響因素：蓄電池電壓、轉(zhuǎn)速

3）爆震控制爆震：非正常點(diǎn)火局部自燃，使缸內(nèi)壓力、溫度劇增，造成瞬時(shí)爆燃，機(jī)件承受較大的機(jī)械和熱沖擊。

爆震控制措施：減小點(diǎn)火提前角

爆震控制系統(tǒng)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)262.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)四、怠速控制怠速：低怠速、高怠速功用：通過調(diào)整進(jìn)氣量、點(diǎn)火提前角，使發(fā)動機(jī)保持目標(biāo)轉(zhuǎn)速構(gòu)成，工況改變時(shí)平順過渡

構(gòu)成怠速控制裝置怠速控制策略

1）起動初始位置設(shè)定

2）起動時(shí)怠速控制

3）暖機(jī)控制

4）反饋控制

5）負(fù)荷預(yù)測控制

6）失速補(bǔ)救

272.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)五、排氣再循環(huán)EGR控制

EGR（exhaustgasrecycle）:將部分廢氣返回到進(jìn)氣歧管，稀釋混合氣體，降低燃燒速度和溫度，抑制NOx的生成工作原理

EGR對燃燒的影響電控EGR閥

EGR策略冷機(jī)、怠速和小負(fù)荷工況低速、微加速工況中等負(fù)荷工況大功率、高轉(zhuǎn)速點(diǎn)火提前控制

282.3汽油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)六、燃油蒸發(fā)排放物控制功用——避免油箱內(nèi)燃油蒸發(fā)物逸出到大氣中

構(gòu)成工作原理292.4汽油發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)最新控制技術(shù)一、可變進(jìn)氣流量控制二、可變配氣相位控制

VVT

電磁閥氣門控制302.4柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)一、概述

缸內(nèi)燃燒影響發(fā)動機(jī)排放、動力和經(jīng)濟(jì)性，理想噴射速率和較高的噴射壓力是改善缸內(nèi)燃燒的有效措施。機(jī)械式噴射系統(tǒng)發(fā)展到極限，出現(xiàn)電控燃油噴射。柴油機(jī)電控燃油噴射的發(fā)展歷史第一代——位置控制第二代——時(shí)間控制第三代——高壓共軌控制312.5柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)二、第一代位置式電控系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)

特點(diǎn)

1）機(jī)械式系統(tǒng)的局部改進(jìn)，取消機(jī)械調(diào)速器，改用電子執(zhí)行機(jī)構(gòu)

2）增加位置、轉(zhuǎn)速、燃油溫度等反饋，控制更加準(zhǔn)確

3）各種轉(zhuǎn)速、負(fù)荷下的噴油量可靈活標(biāo)定問題壓力沒有提高，性能改善有限

322.5柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)三、第二代時(shí)間控制系統(tǒng)

原理與結(jié)構(gòu)（直列泵）特點(diǎn)：

1）高壓產(chǎn)生裝置與上一代相同

2）油量調(diào)節(jié)由電磁閥通電時(shí)間寬度控制

3）高壓產(chǎn)生和油量調(diào)節(jié)分開，噴射過程控制更加直接和精確

4）電磁閥是整個(gè)系統(tǒng)的核心（壓力大，響應(yīng)快）問題由凸輪型線產(chǎn)生高壓，噴射壓力、噴射區(qū)間收到限制，壓力是脈動的

332.5柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)四、高壓共軌系統(tǒng)共軌式電控噴射系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的柱塞泵脈動供油的原理，通過油錘響應(yīng)、液力增壓、共軌蓄壓或者高壓共軌等形式形成高壓。采用壓力時(shí)間式燃油計(jì)量原理，用電磁閥控制噴射過程，可以實(shí)現(xiàn)對噴射油量和噴射定時(shí)的靈活控制。

1原理與結(jié)構(gòu)

2關(guān)鍵組件高壓泵

PCV

共軌組件噴油器

與第二代的差別342.5柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)3噴射控制噴油器電磁閥直接對噴油定時(shí)和噴油脈寬進(jìn)行控制，結(jié)合預(yù)噴、主噴、后噴和共軌壓力控制，實(shí)現(xiàn)對噴油速率、噴油定時(shí)、噴射壓力及噴油量的綜合控制4高壓共軌系統(tǒng)特點(diǎn)

1）共軌壓力的閉環(huán)控制

2）靈活的噴油控制

3）縱向布置，易于改造5高壓共軌的發(fā)展趨勢

1）更高噴油壓力

2）響應(yīng)更快的噴油器

352.5柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)五、柴油機(jī)空氣的電子控制

1

增壓壓力控制系統(tǒng)高速和低速時(shí)渦輪增壓器最優(yōu)的增壓控制排氣旁通閥的增壓控制變截面增壓控制

2排氣再循環(huán)控制控制NOx的排放

3排放后處理氧化催化器

NOx還原催化器微粒捕捉器

微粒、NOx燃油經(jīng)濟(jì)性動力性增壓控制排氣再循環(huán)控制排放后處理控制362.5柴油發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)六、柴油發(fā)動機(jī)電控管理系統(tǒng)

1構(gòu)成——傳感器、ECU、執(zhí)