第八章發(fā)動機綜合控制系統(tǒng)-第三～六節(jié)

《汽車電器與電子技術》

第八章發(fā)動機綜合控制系統(tǒng)天津科技大學機械工程學院汽車系談炳發(fā)2/5/20231第八章發(fā)動機綜合控制系統(tǒng)概述第一節(jié)電控汽油噴射系統(tǒng)的分類第二節(jié)發(fā)動機電控汽油噴射系統(tǒng)組成和工作原理第三節(jié)發(fā)動機怠速控制第四節(jié)發(fā)動機排放控制第五節(jié)燃油噴射系統(tǒng)實例第六節(jié)氣體燃料發(fā)動機簡介2/5/20232

概述

一、怠速控制系統(tǒng)組成

二、怠速控制執(zhí)行機構及控制方法

第三節(jié)發(fā)動機怠速控制2/5/20233概述怠速控制(ISC)是通過調節(jié)空氣通路面積以控制空氣流量的方法來實現(xiàn)的。當空調及電器負荷、自動變速器、動力轉向伺服機構的接入等情況都會引起怠速轉速變化。2/5/20234一、怠速控制系統(tǒng)組成2/5/20235二、怠速控制執(zhí)行機構及控制方法怠速控制的實質是對怠速進氣量進行控制，獲得適宜的空燃比，使發(fā)動機在不同的怠速工況時都在最佳的轉速下穩(wěn)定運轉?？刂品绞接袃煞N：

1.節(jié)氣門直動式——控制節(jié)氣門最小開度2.旁通空氣式——控制節(jié)氣門旁通通路2/5/202361.節(jié)氣門直動式控制ECU根據輸入信號確定目標怠速轉速，發(fā)出指令調節(jié)節(jié)氣門的偏轉量，控制空氣的流通面積，使進氣量與目標怠速轉速相適應。2/5/20237怠速控制閥的結構形式有：（1）真空控制式（2）步進電動機式（3）旋轉電磁閥式（4）占空比控制式（5）開關控制式2.旁通空氣式怠速控制執(zhí)行機構2/5/20238（1）真空控制式真空控制閥脈沖信號的占空比決定開度，控制真空度。日本早期生產的汽車，常采用真空控制方式。怠速空氣閥膜片室真空大（負壓大），膜片上移，閥門開度小，反之增大。2/5/20239（2）步進電動機式控制項目：1）起動初始位置確定2）起動控制3）暖機控制4）反饋控制5）負荷變化預控制6）電器負載增大時怠速7）學習控制步進電機的轉子正轉或反轉，使閥心移動，調節(jié)旁通空氣道截面。2/5/202310步進電動機式控制項目1）起動初始位置確定

點火開關OFF時，繼續(xù)供電，使閥門處于全開位置，以便下次起動。2）起動控制起動后保持全開位置，當轉速達到規(guī)定值時，將閥門逐步關小與冷卻液溫度對應。3）暖機控制暖機時怠速閥逐漸關小，冷卻液溫度70℃時暖機結束。4）反饋控制

ECU將發(fā)動機實際轉速與存儲的轉速比較進行控制。5）負荷變化預控制

如怠速時接通或斷開空調開關等，在轉速出現(xiàn)變化前，閥門開大或關小一個固定值。6）電器負載增大時怠速

為防止電壓下降，開大閥門提高怠速轉速。7）學習控制

ECU控制步進電機的轉動步數，當發(fā)動機性能改變而出現(xiàn)轉速變化時，ECU會將轉速達到目標值，同時存儲起來，以后使用。2/5/202311（3）旋轉電磁閥式在整個怠速范圍內，ECU通過占空比（0~100%）對怠速轉速進行反饋控制；空調工作時，怠速轉速通過怠速升高機構單獨控制?？刂祈椖颗c步進電機式基本相同。2/5/202312（4）占空比控制式占空比是ECU輸出的控制信號在一個周期內，通電時間與通電周期的比值。占空比大，在一個周期內線圈通電時間長，閥門開度大，空氣流量大。2/5/202313（5）開關控制式ECU根據有關的開關信號，使怠速控制閥開或關，調節(jié)怠速轉速。如下列情況，怠速控制閥由關斷轉為接通：1）怠速觸點接通，發(fā)動機轉速低于一預定轉速時；2）怠速觸點接通，從“P”或“N”位換至其它任何位后的幾秒鐘；3）尾燈開關接通；4）后窗除霧器開關接通。2/5/202314一、三元催化轉化器、氧傳感器與閉環(huán)控制

二、廢氣再循環(huán)控制

三、活性炭罐蒸發(fā)污染控制

第四節(jié)發(fā)動機排放控制圍繞汽車技術發(fā)展的三大研究課題是：

“節(jié)能、減排、安全性”2/5/2023151.三元催化轉化器

安裝在排氣消聲器前，由鉑（或鈀）和銠的混合物作為催化劑，促使HC、CO和NOX發(fā)生氧化和還原反應，變成無害氣體。采用閉環(huán)控制。一、三元催化轉化器、氧傳感器與閉環(huán)控制2/5/2023162.氧傳感器安裝在三元催化轉化器前面的排氣管內，用來檢測排氣中的氧含量，向ECU反饋電壓信號，確定實際空燃比的濃、稀，控制噴油量的增減。氧傳感器有氧化鋯（濃度型）式和

氧化鈦（電阻型）式兩種。2/5/202317（1）氧化鋯式傳感器內側接大氣外側是廢氣

在400℃以上的高溫時，當氧化鋯內表面氣體中氧的濃度與外表面排氣中氧的濃度有差別時，則在氧化鋯元件內外側兩鉑電極之間產生電壓。1）結構與原理2/5/202318

2）輸出電壓特性混合氣稀時，排氣中氧含量高，內外兩側氧濃度差小，電極間產生電壓很低。反之，混合氣濃時，排氣中氧含量低，內外兩側氧濃度差別很大，電極間產生的電壓很高。在理論空燃比附近有突變。（1）氧化鋯式傳感器2/5/2023193）工作條件氧化鋯傳感器輸出電壓信號的強弱與工作溫度有關，只有在400℃以上溫度時才能正常工作，在600℃左右時輸出信號最明顯，故常用加熱方法保證工作溫度。（1）氧化鋯式傳感器2/5/202320（2）氧化鈦式氧傳感器因其電阻隨溫度變化大，所以在300℃~900℃的排氣溫度中連續(xù)使用時必須作溫度補償。在電路中設有溫度修正回路。與空燃比相對應的傳感器電阻值的變化，以理論空燃比為界，電阻值產生躍變。與氧化鋯式相比，結構簡單，造價低，抗污力強，可靠耐用。內裝加熱器，可使其在高溫下檢測特性比較穩(wěn)定。2/5/2023213.空燃比的反饋控制過程ECU將氧傳感器的信號電壓與基準電壓進行比較，判斷混合氣的濃度，對空燃比進行反饋控制。2/5/202322空燃比的非反饋控制工況發(fā)動機起動時起動后加濃修正時暖機加濃修正時節(jié)氣門全開、大負荷高轉速時加減速燃油量修正時燃油停供時氧傳感器的空燃比過濃、過釋信號持續(xù)時間大于規(guī)定值時氧傳感器溫度未達到工作溫度或氧傳感器失效、線路故障2/5/202323二、廢氣再循環(huán)控制廢氣再循環(huán)（EGR）是在發(fā)動機工作過程中，將一部分廢氣引入進氣管，與新鮮空氣（或混合氣）混合進入燃燒室燃燒。目的是降低最高燃燒溫度，減少NOX的生成量。廢氣再循環(huán)的控制指標用EGR率表示。一般為6%~13%。EGR量EGR率=—————————吸入空氣量+EGR量

由EGR閥控制×100%2/5/2023241.EGR閥結構與工作原理以真空度間接控制EGR閥的開度，控制EGR率。接真空2/5/2023252.普通電子式EGR控制日產NISSAN車VG30型發(fā)動機所用的電子式廢氣再循環(huán)控制系統(tǒng)。2/5/2023263.可變EGR率控制ECU根據EGR率與發(fā)動機轉速、進氣量的對應關系，控制真空調節(jié)閥（VCM），調節(jié)EGR控制閥的開度，改變EGR率。2/5/202327三、活性炭罐蒸發(fā)污染控制由ECU控制的活性炭罐蒸發(fā)污染控制裝置，防止燃油箱向大氣排放燃油蒸氣而產生污染。2/5/202328第五節(jié)燃油噴射系統(tǒng)實例廣州本田雅閣2.3LVTi轎車裝用F23A3發(fā)動機D型多點順序噴射系統(tǒng)，(Programmed-fuelInjection)簡稱PGM-FI電控系統(tǒng)，包括發(fā)動機控制模塊（ECM）動力系統(tǒng)控制模塊（PCM）

實現(xiàn)對發(fā)動機和自動變速器的控制。

1.系統(tǒng)控制功能

2.系統(tǒng)的組成

3.系統(tǒng)工作情況2/5/2023291.系統(tǒng)控制功能1.汽油多點順序噴射及空燃比閉環(huán)控制；2.點火控制及爆燃控制；3.怠速控制；4.空調控制；5.燃油蒸發(fā)排放（EVAP）控制及廢氣再循環(huán)（EGR）控制；6.可變配氣正時及氣門升程控制（VIEC）；7.故障自診斷；8.失效保護與備用功能。2/5/2023302.系統(tǒng)的組成(1)傳感器

進氣支管壓力傳感器上止點位置及曲軸位置傳感器判缸傳感器節(jié)氣門位置傳感器冷卻液溫度傳感器進氣溫度傳感器EGR閥升程傳感器氧傳感器爆燃傳感器2/5/202331(2)執(zhí)行器噴油器點火模塊怠速控制閥活性炭罐控制閥EGR閥燃油泵繼電器空調繼電器自動變速器換擋電磁閥和控制閥2.系統(tǒng)的組成2/5/202332(3)電控單元發(fā)動機控制模塊（ECM）動力系統(tǒng)控制模塊（PCM）2.系統(tǒng)的組成2/5/2023333.系統(tǒng)工作情況（1）燃油噴射系統(tǒng)

燃油噴射正時與噴油持續(xù)時間的控制閉環(huán)控制燃油泵控制減速斷油及限速斷油控制2/5/202334（2）怠速控制系統(tǒng)

采用節(jié)氣門旁通氣道控制方式怠速控制閥采用旋轉電磁閥型除受PCM控制外，還受發(fā)動機冷卻液溫度控制3.系統(tǒng)工作情況2/5/202335（3）廢氣再循環(huán)（EGR）系統(tǒng)

由EGR閥、EGR真空控制電磁閥、EGR升程傳感器等組成。3.系統(tǒng)工作情況2/5/202336（4）燃油蒸發(fā)排放（EVAP）控制系統(tǒng)

有活性炭罐、EVAP閥、EVAP雙通閥、EVAP排放控制膜片閥、EVAP排放控制電磁閥等3.系統(tǒng)工作情況2/5/202337（5）故障自診斷功能

可監(jiān)測、存儲、顯示系統(tǒng)的故障，當判定系統(tǒng)有故障時，點亮儀表板上的故障指示燈，并以故障碼的形式儲存于ECM/PCM中。3.系統(tǒng)工作情況2/5/202338一、兩用燃料發(fā)動機

二、單燃料發(fā)動機

三、雙燃料發(fā)動機

第六節(jié)氣體燃料發(fā)動機簡介氣體燃料：壓縮天燃氣（CNG）液化石油氣（LPG）2/5/202339

一、兩用燃料發(fā)動機在原汽油機的基礎上，保留原汽油供給系統(tǒng)，再加一套氣體燃料供給系統(tǒng)。發(fā)動機工作時只用其中的一種。2/5/202340

二、單燃料發(fā)動機