《汽车电控发动机》PPT课件.ppt

2019/5/15,网络工程技术专业,1,电控发动机,2019/5/15,网络工程技术专业,2,第一章 发动机电控系统概述,2019/5/15,网络工程技术专业,3,1、自动控制的定义:自动控制是采用控制装置使被控制对象(如机器设备的运行或生产过程的进行)自动地按照给定的规律运行,使被控制对象的一个或数个物理量(如电压、电流、速度、位置、温度、流量等)能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。 2、电子控制系统:采用电子设备(如计算机)作为自动控制系统的控制装置。 3、电子控制系统的基本形式: 开环控制 闭环控制 4、开环控制的组成与特点 （1）开环控制的组成:,1. 1 电控系统的基本概念 1.1.1 自动控制系统概述,（2）开环控制的特点: 在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用。,2019/5/15,网络工程技术专业,4,5、闭环控制的组成与特点: （1）闭环控制的组成,1. 1 电控系统的基本概念 1.1.1 自动控制系统概述,（2）闭环控制的特点: 在控制器与被控对象之间,不仅存在着正向作用,而且存在着反馈作用,即系统的输出量对控制量有直接影响。 （3）各部分的功能: 测量元件对被控对象的被控参数进行测量;变换发送单元将被测参数变成电压(或电流)信号,并反馈给控制器;控制器将反馈回来的信号与给定值进行比较。,2019/5/15,网络工程技术专业,5,1、微机控制系统的组成 如果把闭环控制中的控制器用微机来代替,就组成了微机控制系统。 2、微机控制系统的控制过程 数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测,并输送给计算机 控制: 对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律确定控制过程，适时地对执行机构发出控制信号。 上述过程不断重复，使整个系统能够按照一定的控制指标进行工作，并对被控参数和设备本身出现的异常状态及时监督、迅速处理。 现代发动机电控系统属于微机控制系统,早期采用开环控制,现在大部分采用闭环控制。,1. 1 电控系统的基本概念 1.1.2 微机闭环控制,2019/5/15,网络工程技术专业,6,汽车电子技术发展始于20世纪60年代，分为三个阶段。目前发动机上常用的电控系统有：电控燃油喷射系统、电控点火系统、怠速控制系统、排放控制系统、增压控制系统、警告提示系统、自我诊断与报警系统、失效保护系统和应急备用系统。,1. 2 发动机电控系统的发展过程 1.2.1 发动机电控技术发展,1.2.2 现代汽车电子控制系统的发展趋势 1、单独控制:早期的汽车电控系统多采用一个ECU控制汽车的某一个系统,如果有多个系统就要采用多个ECU控制。 2、集中控制系统:利用微处理器使控制功能集中化,将多种控制功能集中到一个ECU上,就可以不必设置多个传感器和ECU。现代汽车都采用集中控制系统。,2019/5/15,网络工程技术专业,7,ECU主要根据进气量确定基本的喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气。电控燃油喷射主要包括喷油量、喷射正时、燃油停供和燃油泵的控制。 1.3.2 电控点火装置(ESA) ESA的功能是点火提前角控制。根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程。 1.3.3 怠速控制系统 发动机辅助控制系统。 1.3.4 排放控制系统 对发动机控制装置的工作实行电子控制。,1. 3 发动机电控系统的功能 1.3.1 电控燃油喷射(EFI)系统,2019/5/15,网络工程技术专业,8,1.3.6 增压控制系统 1.3.7 巡航控制系统 1.3.8 警告系统 1.3.9 自诊断与报警系统 1.3.10 失效保护系统 1.3.11 应急备用系统,1. 3 发动机电控系统的功能 1.3.5 进气控制系统,2019/5/15,网络工程技术专业,9,1、组成,1. 4 发动机电控系统的基本组成及工作原理 1.4.1 电控系统的基本组成与类型,有三部分组成： - 信号输入装置各种传感器，采集控制系统的信号，并转换成电信号输送给ECU。 - 电子控制单元ECU，给各传感器提供参考电压，接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令。 - 执行元件由ECU控制，执行某项控制功能的装置。 2、类型 - 开环控制ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。 - 闭环控制也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU， 进行原先的控制修正。,2019/5/15,网络工程技术专业,10,1、空气流量计（MAF）:测量发动机吸入空气量，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。 2、进气(歧管绝对)压力传感器（MAP）：测量进气管压力，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。 3、发动机转速与曲轴位置传感器：检测曲轴位置信号和曲轴转角信号，并输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。 4、凸轮轴位置传感器：也叫同步信号传感器，是一个气缸判别定位装置，是点火控制的主控制信号。 5、上止点位置传感器：向ECU提供1缸上止点位置信号，作为点火控制的主控制信号。 6、缸序判别传感器：向ECU提供各缸工作顺序，作为点火控制的主控制信号。 7、冷却液温度传感器:给ECU提供冷却液温度信号，作为燃油喷射和点火控制的修正信号。 8、进气温度传感器：检测进气温度信号（修正信号）。,1. 4 发动机电控系统的基本组成及工作原理 1.4.2 信号输入装置及输入信号,2019/5/15,网络工程技术专业,11,9、节气门位置传感器：检测节气门的开度及开度变化，信号输入ECU。 10、氧传感器：检测排气中的氧含量，向ECU输入反馈信号。 11、爆震传感器：检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。 12、大气压力传感器：检测大气压力，修正喷油和点火控制。 13、车速传感器：控制发动机转速，实现超速断油控制，也是自动变速器的主控制信号。 14、起动信号：发动机起动时，给ECU提供一个起动信号。作为喷油量和点火提前角的修正信号。 15、发电机负荷信号：发电机负荷增大时,作为喷油量和点火提前角的修正信号。 16、空调作用信号：当空调开关打开，空调压缩机工作，发动机负荷加大时，由空调开关向ECU输入信号。 17、挡位开关信号和空挡位置开关信号：自动变速器由P/N挡挂入其他档时，发动机负荷增加,向ECU输入信号。当挂入P/N挡时向ECU提供P/N挡信号才能启动发动机。,1. 4 发动机电控系统的基本组成及工作原理 1.4.2 信号输入装置及输入信号,2019/5/15,网络工程技术专业,12,19、离合器开关信号：在离合器接合和分离时,由离合器开关向ECU输入离合器工作状态信号,修正喷油量和点火提前角。 20、制动开关信号：在制动时,由制动开关向ECU提供制动信号,作为对喷油量、点火提前角、自动变速器等的控制信号。 21、动力转向开关信号：由于动力转向液压泵工作使发动机负荷加大,动力转向开关向ECU输入修正信号。 20、EGR阀位置传感器：向ECU提供EGR阀的位置信号。 22、巡航(定速)控制开关： ECU输入巡航控制状态信号,由ECU对车速进行自动控制。,1. 4 发动机电控系统的基本组成及工作原理 1.4.2 信号输入装置及输入信号,2019/5/15,网络工程技术专业,13,（一）电子控制单元的功能 接收传感器或其他装置输入的信息；给传感器提供参考电压；将输入的信息转变为微机所能接受的信号。 存储、计算、分析处理信息；计算输出值所用的程序；存储该车型的特点参数；存储运算中的数据、存储故障信息。 运算分析。根据信息参数求出执行命令数值;将输出的信息与标准值对比，查出故障。 输出执行命令。把弱信号变成强的执行命令信号；输出故障信息。 自我修正功能(自适应功能),1. 4 发动机电控系统的基本组成及工作原理 1.4.3 电子控制单元(ECU)的功能与组成,2019/5/15,网络工程技术专业,14,（二）发动机集中控制系统ECU的构成 ECU主要由输入回路、A/D转换器、微机和输出回路四部分组成。 1、输入回路 从传感器来的信号,首先进入输入回路。在输入回路里,对输入信号进行预处理,一般是在去除杂波和把正弦波变为矩形波后,在转换成输入电平。 2、A/D转换器 微机不能直接处理模拟信号,A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号后再输入微机。如果传感器输出的是脉冲(数字)信号,经过输入回路处理后可以直接进入微机。,1. 4 发动机电控系统的基本组成及工作原理 1.4.3 电子控制单元(ECU)的功能与组成,2019/5/15,网络工程技术专业,15,（二）发动机集中控制系统ECU的构成 3、微型计算机 是发动机电控系统的核心。它能根据需要，把各种传感器送来的信号，按内存的程序对数据进行运算处理，并把处理结果送往输出回路。由以下几部分组成部分组成： 中央处理器：中央处理器常叫CPU,主要由运算器, 寄存器, 控制器等构成。 存储器：主要功能是存储信息资料。存储器一般分为随机存储器和只读存储器。 输入/输出口：是CPU与输入装置(传感器)、输出装置(执行器)间进行信息交流的控制电路。 总线：是一束传递信息的内部连线, 按传递信息的类别可分为数据总线、地址总线和控制总线。 4、输出回路 将微机发出的指令，转变成控制信号来驱动执行器工作。输出回路一般起着控制信号的生成和放大等功能。,1. 4 发动机电控系统的基本组成及工作原理 1.4.3 电子控制单元(ECU)的功能与组成,2019/5/15,网络工程技术专业,16,执行器是受ECU控制,具体执行某项控制功能的装置。常见的执行器有:电磁式喷油器、点火控制器、怠速控制阀、进气控制阀、EGR阀等等。,1. 4 发动机电控系统的基本组成及工作原理 1.4.4 执行器,1.4.5 电子控制系统的简要工作过程 1、发动机起动时,ECU进入工作状态,某些程序从ROM中取出,进入CPU。这些程序可以用来控制点火时刻、燃油喷射、怠速等。 2、通过CPU的控制,一个个指令逐个地进行循环执行。执行程序中所需要的发动机信息,来自各个传感器。 3、从传感器来的信号,首先进入输入回路进行处理。如果是数字信号直接经I/O接口进入微机；如果是模拟信号经A/D转换器转换成数字信号后才经I/O接口进入微机。 4、大多数信息暂时存储在RAM内,根据指令再从RAM送到CPU。有时需将存储在ROM中的参考数据引入CPU,使输入传感器的信息与之进行对比。 5、对来自有关传感器的每一个信息依次取样,并与参考数据进行比较。 6、CPU对这些数据进行比较运算后,作出决定并发出输出指令信号,经I/O接口,必要的信号还要经D/A转换器变成模拟信号,最后经输出回路去控制执行器动作。,2019/5/15,网络工程技术专业,17,第二章 汽油机燃油喷射系统,2019/5/15,网络工程技术专业,18,1.按喷射系统执行机构不同分类 多点喷射系统（MPI）：多点喷射系统是指在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器,喷油器适时喷油。 单点喷射系统（SPI）：单点喷射系统是指在节流阀体上安装一只或两只喷油器,向进气歧管中喷油形成燃油混合气,进气行程时燃油混合气被吸入气缸内。 2.按喷射控制装置的形式不同分类 机械式：空气计量器与燃油分配器组合在一起,空气计量器检测空气流量的大小后,靠连接杆传动操纵燃油分配器的柱塞动作,以燃油计量槽开度的大小控制喷油量,达到控制混合气空燃比的目的。 电子控制式：根据各种传感器送至电脑的发动机运行状况的信号,由电脑运算后,发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令,实现多种机能的控制.即为发动机电子集中控制系统。 机电一体混合式：在燃油分配器上安装了一个由电脑控制的电液式压差调节器,电脑根据水温、节气门位置等传感器的输入信号控制电液式压差调节器动作,以调节燃油供给量。,2. 1 汽油机燃油喷射系统概述 2.1.1 电控燃油喷射系统的分类,2019/5/15,网络工程技术专业,19,3.按喷射方式不同分类 间歇喷射系统：在发动机运转期间汽油间歇喷射是在进气过程中的某时间内进行的,喷油量大小取决于喷油器持续开启时间,即电脑指令的喷油脉冲宽度。 连续喷射系：燃油喷射的时间占有全部工作循环的时间,连续喷射都是喷在进气道内,大部分燃油是在进气门关闭后喷射。 4按喷射位置的不同分类 进气道喷射式 缸内直接喷射式,2. 1 汽油机燃油喷射系统概述 2.1.1 电控燃油喷射系统的分类,2019/5/15,网络工程技术专业,20,5.按喷射时序分类 同时喷射：同时喷射是指发动机在运转期间,各缸喷油器同时开启且同时关闭,由电脑的同一个喷油指令控制所有的喷油器同时动作。 分组喷射：分组喷射是指将喷油器分成两组交替喷射,电脑发出两路喷油指令,每路指令控制一组喷油器。 顺序喷射：顺序喷射是指喷油器按发动机各缸进气行程的顺序轮流喷射,它具有喷射正时,由电脑根据曲轴位置传感器提供的信号,辨别各缸的进气行程,适时发出各缸的喷油脉冲信号,以实现次序喷射的功能。,2. 1 汽油机燃油喷射系统概述 2.1.1 电控燃油喷射系统的分类,2019/5/15,网络工程技术专业,21,6.按空气流量的检测方式分类 可分为: 歧管压力计量式（D型EFI系统） 翼片式或叶片式（L型EFI系统） 卡门旋涡式（L型EFI系统） 热线式（LH型EFI系统） 热膜式（LH型EFI系统） 1）、歧管压力计量式 将歧管压力和转速信号输送到电脑,由电脑根据该信号计算出充气量,再产生与之相对应的喷油脉冲,控制喷油器喷射适量的燃油. 2）、翼片式和卡门旋涡式 其计量方式属于体积流量型,即通过计量气缸充气的体积,将物理量转变成电信号输送至电脑,电脑计算出与该体积的空气相适应的喷油量以控制混合气空燃比。 3）、热线式和热膜式 直接测量进入气缸内空气的质量,将该空气的质量转换成电信号,输送给电脑,由电脑根据空气的质量计算出与之相适应的喷油量,以控制空燃比在最佳值。,2. 1 汽油机燃油喷射系统概述 2.1.1 电控燃油喷射系统的分类,2019/5/15,网络工程技术专业,22,1. 能实现空燃比的高精度控制 2. 充气效率高 3. 瞬时响应快 4. 起动容易,暖机性能好 5. 节油和排放净化效果明显 6. 减速断油功能也能降低排放,节省燃油 7. 便于安装。,2. 1 汽油机燃油喷射系统概述 2.1.2 电控汽油喷射系统的优点,2019/5/15,网络工程技术专业,23,一般由三个部分组成： 空气供给系统 燃油供给系统 电子控制系统,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2. 2. 1 电控燃油喷射系统的组成,2019/5/15,网络工程技术专业,24,功用：提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量。 组成：空气滤清器、进气压力传感器（D型）或空气流量计（L型）、节气门、怠速空气调整器等。图2-4是L型系统的进气系统示意图。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2. 2. 1 电控燃油喷射系统的组成 1、空气供给系统,2019/5/15,网络工程技术专业,25,功用：向发动机精确提供各种工况下所需要的燃油量。 组成：油箱、电动燃油泵、过滤器、燃油脉动阻尼器、燃油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器、供油总管等。如图2-5所示。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2. 2. 1 电控燃油喷射系统的组成 2、燃油供给系统,2019/5/15,网络工程技术专业,26,功用：根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。 组成：传感器、ECU、执行器三部分，如图2-6所示。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2. 2. 1 电控燃油喷射系统的组成 3、电子控制系统,2019/5/15,网络工程技术专业,27,1、燃油压力的建立与燃油喷射方式 各种电控燃油喷射系统的喷油压力都是由燃油泵提供的。油箱内的燃油被燃油泵吸出并加压至 350 kPa左右，经过燃油滤清器滤去杂质后，被送至发动机上方的分配油管，分配油管与安装在各缸进气歧管上的喷油器相通。 喷油器是一种电磁阀，由ECU控制，通电时电磁阀开启，压力燃油以雾状喷入进气歧管，与空气混合，在进气行程中被吸入气缸。 分配油管的末端装有燃油压力调节器，用来调整分配油管中的压力，使油压保持某一定值（约250300 kPa ）。多余燃油经回路返回油箱。,2. 2. 2 电控燃油喷射系统（EFI）的工作原理,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,28,2、进气量的控制与测量 进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。节气门开度不同，进气量也不同，同时进气歧管内的真空度也不同。在同一转速下，进气歧管真空度与进气量由一定关系。 进气压力传感器将进气歧管内真空度的变化转换成电信号的变化，并传送给ECU，ECU根据进气歧管真空度的大小计算出发动机的进气量。,2. 2. 2 电控燃油喷射系统（EFI）的工作原理 （一）、 D型EFI系统,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,29,3、喷油量和喷油时刻的确定 喷油量由ECU控制。ECU根据进气压力传感器测量的信号计算出进气量，再根据曲轴位置传感器测量的信号计算出发动机转速，根据进气量和转速计算出相应的基本喷油量。 各缸喷油器每次喷油的开始时刻由ECU根据曲轴位置传感器测到的1缸上止点的位置来控制。然后按发动机既定的发火顺序依次向各缸喷油。,2. 2. 2 电控燃油喷射系统（EFI）的工作原理 （一）、 D型EFI系统,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,30,4、不同工况下的控制模式 电控燃油喷射系统能根据各个传感器测得的发动机各种运转参数，判断发动机所处的工况，并选择不同模式的程序来控制发动机的运转，实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制怠速断油、自动怠速控制等。 D型系统的结构简单、工作可靠。但由于采用压力作为控制喷油量的主要因素，因此当大气状况较大变化时，会影响控制精度。,2. 2. 2 电控燃油喷射系统（EFI）的工作原理 （一）、 D型EFI系统,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,31,分组喷射 即多缸发动机分为若干组进行喷射，同一组各缸同时喷油，不同组间顺序喷油。 一般把气缸的喷油器分成24组（四缸发动机通常分成2组），由微机分组控制喷油器，各组轮流交替喷射。其喷射控制电路如图2-11所示。,2. 2. 3 燃油喷射控制 （一）、 喷油正时,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,32,3、顺序喷射 - 也叫独立喷射，即按点火顺序要求逐缸喷射。曲轴每转2周，各缸喷油器都按点火顺序轮流喷射1次。其控制电路如图2-13所示。,2. 2. 3 燃油喷射控制 （一）、 喷油正时,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,- 各喷射器分别由微机进行控制，驱动回路数与气缸数相等。 - 采用顺序喷射控制时，应具有正时和缸序两个功能。微机根据判缸信号、曲轴位置信号，确定哪个缸是排气行程（活塞上行）且活塞行至上止点前某一喷油位置时，微机发出喷油信号，接通该缸喷油器电磁线圈电路，此缸开始喷射。,2019/5/15,网络工程技术专业,33,3、顺序喷射 顺序喷射正时图如图2-14所示。,2. 2. 3 燃油喷射控制 （一）、 喷油正时,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,优点：顺序喷射可以设定最佳时间喷油，对混合气形成十分有利，对提高燃油经济性和降低有害排放有一定好处。 缺点：控制系统的电路结构及软件都较复杂，但随着电子技术的日益发展，是比较容易解决的。 既适合进气管喷射，也适合于气缸内喷射。,2019/5/15,网络工程技术专业,34,喷油量的控制：亦即喷油器喷射时间的控制。 必要性：要使发动机在各工况下都处于良好的工作状态，必须精确地计算基本喷油持续时间和各种参数的修正量，从而使发动机可燃混合气的空燃比符合要求。 不同型号的发动机，基本喷油持续时间和各种修正值不同，但其确定方式和对发动机的影响是相同的。 下面4个方面予以介绍。,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,35,2、起动后的喷油控制 2）起动后各工况下喷油量的修正,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制, 起动后加浓 发动机完成起动后，点火开关由起动（STA）位置转到接通点火（ON）位置，或者发动机转速已达到或超过预定值，ECU应额外增加喷油量，使发动机保持稳定运行。 喷油量的初始修正值根据冷却水温度确定，然后以一固定速度下降，逐步达到正常。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,36,2、起动后的喷油控制 2）起动后各工况下喷油量的修正,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制, 暖机加浓 冷机时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进入最佳工作状态，必须供给浓的混合气。 在冷却水温度低时，ECU根据水温传感器THW信号相应增加喷射量（见图2-19）。从该图可见，水温在 40oC时加浓量约为正常喷射量的两倍。,暖机加浓还受节气门位置传感器中的怠速触点IDL接通或断开控制，根据发动机转速，ECU使喷油量有少量变化。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,37,2、起动后的喷油控制 2）起动后各工况下喷油量的修正,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制,通常以20oC为进气温度信号的标准温度，低于20oC时空气密度大，ECU增加喷油量，使混合气不致过稀；进气温度高于20oC时空气密度小，ECU使喷油量减少，以防止混合气偏浓。 进气温度修正曲线如图2-20所示。从图中可知，修正约在 -20 60oC之间进行。, 进气温度修正 进气密度随着进气温度而变化，ECU根据THA信号修正喷油持续时间，使空燃比满足要求。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,38,2、起动后的喷油控制 2）起动后各工况下喷油量的修正,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制, 大负荷加浓 发动机在大负荷下运转时，须使用浓混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷来增加喷油量。 发动机负荷状况根据节气门开度或进气量的大小确定，即根据进气压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器信号来判断负荷状况，从而决定相应的喷射量。 大负荷的加浓量通常约为正常喷油量的10%30% 。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2019/5/15,网络工程技术专业,39,1作用：给电控燃油喷射系统提供具有一定压力的燃油。 2类型： （1）按安装位置不同分为： 内置式安装在油箱中，具有噪声小、不易产生气阻、不易泄漏、管路安装简单。 外置式串接在油箱外部的输油管路中，易布置、安装自由大，单噪声大，易产生气阻。 （2）按电动燃油泵的结构不同分为：涡轮式、滚柱式、转子式和侧槽式。 3电动燃油泵的结构 1）涡轮式电动燃油泵 （1）结构：主要由燃油泵电动机、涡轮泵、出油阀、卸压阀组成。,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.1 电动燃油泵,2019/5/15,网络工程技术专业,40,3电动燃油泵的结构 （2）原理 油泵电动机通电时，电动机驱动涡轮泵叶片旋转，由于离心力的作用，使叶轮周围小槽内的叶片贴紧泵壳，将燃油从进油室带往出油室。由于进油室的燃油不断增多，形成一定的真空度，将燃油从进油口吸入；而出油室燃油不断增多，燃油压力升高，当达到一定值时，顶开出油阀出油口输出。出油阀在油泵不工作时阻止燃油流回油箱，保持油路中有一定的压力，便于下次起动。如图,2. 3汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.1 电动燃油泵,2019/5/15,网络工程技术专业,41,2）滚柱式电动燃油泵 （1）结构 主要由燃油泵电动机、滚柱式燃油泵、出油阀、卸压阀等组成。 （2）原理 当转子旋转时，位于转子槽内的滚柱在离心力的作用下，紧压在泵体内表面上，对周围起密封作用，在相邻两个滚柱之间形成工作腔。在燃油泵运转过程中，工作腔转过出油口后，其容积不断增大，形成一定的真空度,当转到与进油口连通时，将燃油吸入；而吸满燃油的工作腔转过进油口后，容积不断减小，使燃油压力提高，受压燃油流过电动机，从出油口输出。,2. 3汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.1 电动燃油泵,2019/5/15,网络工程技术专业,42,（1）ECU控制的燃油泵控制电路,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.2 燃油泵控制,工作原理： 起动或重负荷时：发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出高电平信号，燃油泵ECU向燃油泵输出高电压(约12V)，燃油泵高速运转。 怠速或轻负荷时：发动机ECU通过FPC端子向燃油泵ECU发出低电平信号，燃油泵ECU向燃油泵输出低电压(约9V)，燃油泵低速运转,2019/5/15,网络工程技术专业,43,1燃油系统油压的检查 （1）检查油箱中的燃油，释放燃油系统压力。 （2）检查蓄电池，拆下负极电缆。 （3）将专用压力表接在脉动阻尼器位置（对于韩国大宇或通用）或进油管接头处（对于丰田）。 （4）接上负极电缆，起动发动机使其维持怠速运转。 （5）拆下燃油压力调节器上真空软管，用手堵住进气管一侧，检查油压表指示的压力，多点喷射系统应为0.25 0.35MPa ,单点喷射系统为0.070.10MPa。若过低，说明燃油压力调节器有故障，更换后仍过低，应检查是否有堵塞或泄露，如没有，应更换燃油泵；若过高，应检查回油管是否堵塞，若正常，说明燃油压力调节器有故障。 （6）接上燃油压力调节器的真空软管，检查燃油压力表的指示应有所下降（约为0.05 MPa），否则检查真空管是否有堵塞和漏气，若正常，说明燃油压力调节器有故障。 （7）将发动机熄火，等待10min后观察压力表的压力，多点喷射系统不低于0.20 MPa，单点喷射系统不低于0.05 MPa。 （8）检查完毕后，应释放系统压力拆下油压表，装复燃油系统。,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.3 燃油泵及控制电路的检修,2019/5/15,网络工程技术专业,44,2燃油泵控制电路的检查 （1）用专用导线将诊断座上的燃油泵测试端子跨接到12V电源上。 （2）将点火开关转至“ON”位置，但不要起动发动机。 （3）旋开油箱盖能听到燃油泵工作的声音，或用手捏进油软管应感觉有压力。 （4）若听不到燃油泵的工作声音或进油管无压力，应检修或更换燃油泵。 （5）若有燃油泵不工作故障，且上述检查正常，应检查燃油泵电路导线、继电器、易熔线和熔丝有无断路。 3燃油泵的拆装与检测 拆装燃油泵时注意：应释放燃油系统压力，并关闭用电设备。拆下燃油泵后，测量燃油泵两端子之间电阻，应为23。用蓄电池直接给燃油泵通电，应能听到油泵电机高速旋转的声音。 注意：通电时间不能太长。,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.3 燃油泵及控制电路的检修,2019/5/15,网络工程技术专业,45,功用：滤清燃油中的杂质和水分，防止燃油系统堵塞，减小机件磨损，保证发动机正常工作。 一般采用纸质滤心，每行驶2000040000或1到2年应更换，安装时应注意燃油流动方向的箭头，不能装反。 2.3.5 脉动阻尼器 功用：减小在喷油器喷油时，油路中的油压可能会产生微小的波动，使系统压力保持稳定。 组成：由膜片、回位弹簧、阀片和外壳组成。 原理：发动机工作时，燃油经过脉动阻尼器膜片下方进入输油管，当燃油压力产生脉动时，膜片弹簧被压缩或伸张，膜片下方的容积稍有增大或减小，从而起到稳定燃油系统压力的作用。,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.4 燃油滤清器,2019/5/15,网络工程技术专业,46,1作用：稳定燃油管的压力，使它与进气歧管之间的压力差保持恒定为250300 kPa。 2燃油管压力与进气歧管压力保持恒定的压力差 ECU对喷油质量的控制是时间控制，喷油压力便成影响喷油量和空燃比的重要因素，若在相同的喷油持续时间，若喷油压力不同，喷油量也不同。为了精确的控制喷油量和空燃比，必须确保喷油压力与进气歧管真空度之间的压力差为恒定值。 3组成： 主要由阀片、膜片、膜片弹簧和外壳组成。 4原理： 发动机工作时，燃油压力调节器膜片上方承受的压力为弹簧压力和进气管内气体的压力之和，膜片下方承受的压力为燃油压力，当压力相等时，膜片处于平衡位置不动。当进气管内气体压力下降时，膜片向上移动，回油阀开度增大，回油量增多，使输油管内燃油压力也下降；反之，进气管内气体压力升高时,燃油的压力也升高。,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.6 燃油压力调节器,2019/5/15,网络工程技术专业,47,5燃油压力调节器的检修 1）燃油压力调节器的就车检查 （1）燃油压力调节器工作情况的检查 检查时用油压表测量发动机怠速运转时的燃油压力，然后拆下调节器上的真空软管。这时燃油压力应升高50Kpa，否则应予以更换。 （2）燃油压力调节器保持压力的检查 将燃油压力表接入燃油管路，用一根导线将电动燃油泵的两个检测孔短接；打开点火开关，让电动燃油泵运转10秒，然后关闭点火开关取下导线；再将燃油压力调节器的回油管夹紧，5分钟后观察油压，如果该油压下降，表明调节器有泄露，应更换。 2）燃油压力调节器的拆卸检查 拆下燃油压力调节器的进油管和真空软管，这时两者之间应不通；否则，表明有泄露，应予以更换。,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.6 燃油压力调节器,2019/5/15,网络工程技术专业,48,1功用：根据ECU指令，控制燃油喷射量。 2安装：单点喷射系统安装在节气门体空气入口处，多点喷射安装在进气歧管。 3构造：由滤网、线束连接器、电磁线圈、回位弹簧、衔铁和针阀等组成。 4原理：当电磁线圈通电时，产生电磁吸力，将衔铁吸起并带动针阀离开阀座，同时回位弹簧被压缩，燃油经过针阀并由轴针与喷口的环隙或喷孔中喷出；当电磁线圈断电时，电磁吸力消失，回位弹簧迅速使针阀关闭，喷油器停止喷油。 5类型：高阻（电阻1316）和低阻（电阻23）。 6驱动方式：电流驱动和电压驱动,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.6 喷油器,2019/5/15,网络工程技术专业,49,7喷油器检修 （1）喷油器泄露情况的检查 将喷油器装在分配油管上，用一根导线将诊断座上燃油泵的检测插孔短接，并打开点火开关。燃油泵开始运转，注意观察喷油器有无漏油。如果漏油，其漏油量在1分钟内应少于一滴，否则应予以更换。 （2）喷油器电阻检查 低电阻阻值为23，高电阻阻值为1316。低阻值的喷油器不可直接与蓄电池连接，应串联一个适当阻值的5压电阻，以免烧坏电磁线圈。 （3）喷油量检查 用专用设备检查，检查15s内的喷油量应为5070ml，重复测量三次。 8喷油器的控制电路 9喷油器的控制电路的检查 （1）拔下喷油器连接器插头。 （2）接通点火开关，不要启动发动机。 （3）测量喷油器控制线连接器插头上的电源线的电压，应为12V。若无电压，检查点火开关及熔断器或主继电器及线路。 （4）检查ECU的喷油器搭铁线，搭铁是否良好。 （5）将专用检查试灯串接到喷油器连接器两插头上，起动发动机，试灯应闪烁，不亮或不闪烁则控制回路有故障，可检查喷油器至ECU的线路和ECU是否有故障，也可以用示波器检测喷油器脉冲波形，对控制电路进行检查。,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.6 喷油器,2019/5/15,网络工程技术专业,50,1功用：在发动机冷起动时喷油，以加浓混合气，改善发动机的冷起动性能。 2原理：发动机起动时，起动继电器线圈通电，触点闭合使蓄电池电压送至冷起动喷油器，正时开关控制冷起动搭铁回路接通，冷起动喷油器喷油。若冷却水温度较高，正时开关则断开，冷起动喷油器不喷油。 3冷起动喷油器的控制类型 （1）热限时开关控制 发动机在热状态下起动时，热限时开关处于关断状态，冷起动喷油器不喷油；低温起动时，触点闭合，冷起动喷油器喷油，经一定时间触点断开，冷起动喷油器停止喷油。 （2）ECU和热限时开关协同作用 当水温在20-25摄氏度时，由热限时开关控制；当水温在25-当水温在20-25摄氏度时，由ECU继续控制，水温超过60摄氏度时，ECU使冷起动喷油器停止供油。 4冷起动喷油器的检修 （1）冷起动喷油器的就车检查 用万用表检查电阻。 （2）冷起动喷油器的检验 检查泄漏情况及喷油量，与喷油器的方法相同。,2. 3 汽油机燃油供给系统的结构及工作原理 2.3.7 冷起动喷油器及其控制电路,2019/5/15,网络工程技术专业,51,（一）空气滤清器 一般为干式纸质滤心式，结构与普通发动机上相同。 （二）节气门体与怠速调整螺钉 节气门体安装在进气管中，来控制发动机正常工况下的进气量。主要由节气门、节气门位置传感器、怠速空气道等组成。节气门位置传感器装在节气门轴上，来检测节气门的开度。有的车上还设有副节气门和副节气门位置传感器，例如在LS400上还设有牵引控制系统（TRC），当车辆处于TRC控制状态行驶时，无论是起步、匀速或加减速工况，汽车均能根据道路状况确保输出最佳的驱动力和牵引性能。在TRC控制行驶状态下，发动机的主节气门由主节气门强制开启器打开（全开），进气量由副节气门控制，节气门开度信号也由副节气门位置传感器负责将信号传送给ECU。 注意：装有节气门限位螺钉的汽车，一般不允许调节节气门限位螺钉，除非怠速控制阀发生故障而无法及时修复，可通过调整节气门最小开度来保持发动机怠速运转，故障排除后，应将节气门限位螺钉调回原位。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,2019/5/15,网络工程技术专业,52,（三）怠速控制系统的工作原理 1怠速控制系统的功能： 用高怠速实现发动机起动后的快速暖机过程。 自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。 2怠速控制的方法：节气门直动式和旁通空气式。 3怠速空气阀 （1）功用： 提高冷起动怠速，加快暖机预热过程，增加暖机过程中所需的空气量，也称高怠速控制 发动机完成暖机后，通过辅助空气阀的空气被自动切断，恢复正常怠速 现代发动机集中管理系统，高怠速控制由怠速控制阀完成 （2）石腊式补充空气阀 当冷却液温度80时，阀门完全关闭 （3）双金属片式补充空气阀 双金属片的动作由加热线圈通电时间或发动机水温决定，当水温60时，阀门全闭,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,2019/5/15,网络工程技术专业,53,（三）怠速控制系统的工作原理 4旋转滑阀式怠速控制阀 1）控制阀的结构与工作原理 ECU控制两个线圈的通电或断开，改变两个线圈产生的磁场，两线圈产生的磁场与永久磁铁形成的磁场相互作用，可改变控制阀的位置，从而调节怠速空气口的开度，以实现怠速控制。 工作原理：ECU控制旋转滑阀式怠速控制阀的两个线圈的平均通电时间（占空比）来实现怠速的调整。 2）控制阀的控制内容 包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制。 3）控制阀的检修 （1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压。 2）发动机达到正常工作温度、变速器处于空挡位置时，使发动机维持怠速运转，用专用短接线接故障诊断座上的TE1与E1端子，发动机转速应保持在10001200r/min，5s后转速下降约200 r/min。 （3）拆下怠速控制阀上的三端子线束连接器，在控制阀侧分别测量中间端子（B）与两侧端子（ISC1和ISC2）的电阻应为18.822.8。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,2019/5/15,网络工程技术专业,54,（三）怠速控制系统的工作原理 5步进电动机型怠速控制阀 1)控制阀的结构与工作原理 步进电机主要由转子和定子组成，丝杠机构将步进电机的旋转运动转变为直线运动，使阀心作轴向移动，改变阀心与阀座之间的间隙。 2）丰田车系步进电机型怠速控制阀工作过程，如图所示： 转子八对磁极，定子A、B各16个爪极，定子线圈A的两组线圈与定子线圈B的两组线圈反极性，定子共分为32个磁极爪，步进一个爪极转角11.25，步进32步转子转一圈，丰田车系步进电机0125步。 工作原理，当ECU控制使步进电机的线圈按1-2-3-4顺序依次搭铁时，定子磁场顺时针转动，由于与转子磁场间的相互作用，使转子随定子磁场同步转动。同理，步进电动机的线圈按相反的顺序通电时，转子则随定子磁场同步反转。定子有32个爪级，步进电动机每转一步为1/32圈，工作范围为0125个步进级,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,2019/5/15,网络工程技术专业,55,（三）怠速控制系统的工作原理 6占空比控制电磁阀型怠速控制阀 1）控制阀的结构与工作原理 结构主要由控制阀、阀杆、线圈和弹簧等组成。 工作原理：控制阀的开度取决于线圈产生的电磁力大小，与旋转阀型怠速控制阀相同，ECU是通过控制输入线圈脉冲信号的占空比来控制电场强度，以调节控制阀的开度，从而实现怠速空气量的控制。 2）控制阀的控制内容 包括起动控制、暖机控制、怠速稳定控制、怠速预测控制和学习控制。 3）控制阀的检修 拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测电源端子与搭铁间的电压，为蓄电池电压。 拆下怠速控制阀上的两端子线束连接器，在控制阀侧分别测量两端子之间电阻应为1015。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,2019/5/15,网络工程技术专业,56,（三）怠速控制系统的工作原理 7开关型怠速控制阀 1）控制阀的结构与工作原理 主要由线圈和控制阀组成。工作原理与占空比电磁阀相同，不同的是开关型怠速控制阀工作时，ECU只对阀内线圈通电和断电两种状态控制。 2）控制阀的控制内容 只进行通、断电的控制。由于旁通气量少，为此需要快怠速控制辅助控制发动机暖机过程的空气量。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.1 空气供给系统基本元件的构造,2019/5/15,网络工程技术专业,57,1、起动初始位置的设定 关闭点火开关使发动机熄火后，ECU的MREL端子向主继电器线圈供电延续约23s。在这段时间内，蓄电池继续给ECU和步进电动机供电，ECU使怠速控制阀回到起动初始位置。 2、起动控制 在起动期间，ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制阀的开度，使之到起动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液温度的升高而减小。 3、暖机控制 在暖机过程中，ECU根据冷却液温度信号按内存的控制特性控制怠速控制阀的开度，随温度上升，怠速控制阀开度渐渐减小。当冷却液温度达到70时，暖机控制过程结束。 4、怠速稳定控制 当转速信号与确定的目标转速进行比较有一定差值时（一般为20r/min），ECU将通过步进电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机的实际转速与目标转速相同。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.2 怠速控制阀控制的内容,2019/5/15,网络工程技术专业,58,5、怠速预测控制 在发动机负荷发生变化时，为了避免怠速转速波动或熄火，ECU会根据各负荷设备开关信号，通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度。 6、电器负荷增多时的怠速控制 如电器负荷增大到一定程度时，蓄电池电压会降低，为了保证电控系统正常的供电电压，ECU根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，提高发动机怠速转速，以提高发动机的输出功率。 7、学习控制 由于磨损原因导致怠速控制阀性能发生变化，怠速控制阀的位置相同时，实际的怠速转速与设定的目标转速略有不同，ECU利用反馈控制使怠速转速回归到目标转速的同时，还可将步进电动机转过的步数存储在ROM中，以便在此后的怠速控制过程中使用。,2. 4 汽油机空气供给系统的组成及工作原理 2.4.2 怠速控制阀控制的内容,2019/5/15,网络工程技术专业,59,空气流量计的类型：叶片式、卡门涡旋式、热线式和热膜式。 1叶片式空气流量计 1）结构 如图，空气流量计主要由测量板、补偿板、回位弹簧、电位计、旁通气道组成，此外还包括怠速调整螺钉、油泵开关及进气温度传感器等。 在流量计内还设有缓冲室和缓冲叶片，利用缓冲室内的空气对缓冲叶片的阻尼作用，可减小发动机进气量急剧的变化引起测量叶片脉动，提高测量精度。,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.1空气流量计,2019/5/15,网络工程技术专业,60,2）工作原理 来自空气滤清器的空气通过空气流量计时，空气推力使测量板打开一个角度，当吸入空气推开测量板的力与弹簧变形后的回位力相平衡时，叶片停止转动。与测量板同轴转动的电位计检测出叶片转动的角度，将进气量转换成电压信号VS送给ECU。 3）检测 测量VC与E2、VS与E2、THA与E2之间的电阻。 点火开关ON，测量各端子之间的电压。 测量燃油泵开关的导通性。,2. 5汽油机燃油喷射控制系统其他部件的工作原理 2.5.1空气流量计,2019/5/15,网络工程技术专业,61,2卡门旋涡式空气流量计 在气流通道中放一个锥状的涡流发生器，气体通过时在锥体后产生许多卡门旋涡的涡流串 。卡门旋涡的频率和空气流速之间存在一定的关系。测得卡门旋涡的频率就可以求出空气的流速，再乘以空气通道面积就可以得到进气的体积流量。 1）分类：按检测分为超声波检测和反光镜检测法。 2）反光镜检测法 检测部分结构：镜片、发光二级管和光电晶体管组成。 原理：空气流经过发生器时，压力发生变化，经压力导向孔作用在反光镜上，使反光镜发生振动，从而将发光二极管投射的光发射给光电管，对反射光进行检测。即可得到涡流的频率。频率高对应的进气量大。 3）超声波检测法 结构：由超声波信号发生器、超声波发射探头、涡流稳定板、涡流发生器、整流器、超声波接收探头和转换电路组成。 原理：卡门涡旋造成空气密度变化，受其影响，信号发生器发出的超声波到达接收器的时机或变早或变晚，测出其相位差，利用放大器使之形成矩形波，矩形波的脉冲频率为卡门涡旋的频率。 4）检测： 点火