engine控制原理PPT课件

1、第1页/共6页,发动机电控原理,第2页/共6页,目 录,绪 论 发动机电控系统概述 5 第一章 发动机怠速控制 9 1.1 怠速控制系统功用 9 1.2 怠速控制系统控制内容 10 1.3 电脑控制怠速控制系统分析 12 1.4 步进电动机型怠速控制阀电路图及过程分析 16 1.5 电子节气门怠速控制 19 第二章 微机控制点火系统 24 2.1 微机控制点火系统功用 24 2.2 微机控制点火系统的组成和原理 28 2.3 无分电器的微机控制点火系统 33 2.4 点火提前的角控制 40,第3页/共6页,2.5 点火闭合角的控制 47 2.6 爆震控制 48 第三章 电子控制燃油喷射系统 5

2、2 3.1 电子控制燃油喷射系统功用 52 3.2 电子控制燃油喷射系统组成与类型 54 3.3 电子燃油喷射控制的原理 57 3.4 喷油器驱动电路分析 65 3.5 燃油泵驱动电路分析 69 第四章 发动机排放系统 75 4.1 燃油蒸发控制系统原理 75 4.2 曲轴箱强制通风控制系统原理 78 4.3 废气再循环控制系统原理 79 4.4 喷油量对三元催化器的影响 83,第4页/共6页,第五章 发动机传感器原理与ECU连接电路 85 5.1 空气流量计原理 85 5.2 水温传感器原理 89 5.3 凸轮轴位置传感器原理 90 5.4 氧传感器原理 92 5.5 爆燃传感器原理 95

3、5.6 节气门位置传感器原理 96 第六章 发动机ECU与发动机管理系统（EMS）标定 98 6.1 电控单元ECU结构 98 6.2 电喷ECU的控制策略 100 6.3 EMS发动机管理系统智能标定 114 参考文献 123,第5页/共6页,绪论 发动机电控系统概述,现代电子技术的飞速发展，特别是微机技术在汽车上的广泛应用，使得汽车的内涵和功能不断拓展和延伸，汽车机电一体化,汽车电子化正逐渐成为现代汽车（特别是轿车）的基本特征。发动机控制作为汽车电控中的重要环节，为适应日趋严格的排放、安全法规，已受到国内外汽车厂商的高度重视，并得到了空前发展。 现代轿车电控技术的理论基础就是现代控制理论。

4、从早期的经典控制到目前的智能控制，控制理论在汽车电控中得到了广泛的应用。现代控制理论的发展使得电控系统更能适应复杂的多变量系统、时变系统和非线性系统，甚至对于数学模型不甚精确的系统也能实施精确有效的控制。而这正是发动机电控得以实现的前提。 就其结构而言，电控系统主要由传感器、电子控制单元（ECU）、执行器 3个部分组成。传感器作为输入部分，将采集信号经处理后传输给ECU; ECU的作用是接收传感器的输入信号，并按设定的程序进行计算处理，输出处理结果；执行器则根据 ECU输出的电信号驱动执行机构，使之按要求动作。 发动机控制系统主要是根据改变节气门位置，喷油时间，点火提前角来匹配因三元催化预热、

5、怠速、排放控制，速度限制、动力限制、自动变速箱换挡点、制动系统（牵引力控制ASR，发动机制动ABS）、空调，巡航控制等带来的扭矩的变化,第6页/共6页,第7页/共6页,修正ISC,E-GAS进气量,点火提前角控制,空燃比A/F控制,发动机电控原理主要介绍发动机电脑ECU的输入、输出电路的控制原理。如图,第8页/共6页,发动机控制是一个动态的，相对复杂的过程，发动机管理系统是集成燃油喷射、点火角和排放控制为一体的汽油发动机管理系统。对 净化排放、 降低燃油消耗、 提高功率、 改善驾驶性有关键作用。在编制过程中，参考了许多发动机电控书籍和大量专业技术资料，会有误漏与不足之处，请给予批评指正,ACT

6、ECO表达了该发动机是奥地利的AVL公司和位于中国安徽的奇瑞汽车共同合作的技术结晶。AVL公司是欧洲顶级发动机制造商，也是德国的顶尖汽车公司如奔驰、宝马等的发动机供应商，AVL的技术加上奇瑞的气魄能够保证ACTECO的高起点；ACTECO的第一个字母A，表达了奇瑞公司的创业理念：在汽车行业(Automobile)勇争第一(A)。而且前三个字母ACT(行动)也是奇瑞对于中国人发展自己的汽车产业的鲜明态度：不管外界如何争论，用自己的行动来证明一切,第9页/共6页,第一章 发动机怠速控制,1.1 怠速系统功用,发动机怠速控制是发动机电控系统中很重要的控制过程，实质就是对发动机怠速转速的控制，在汽车使

7、用过程中，怠速运转的时间约占30%，怠速转速的高低直接影响到燃油消耗和排放。怠速就是发动机克服内部阻力维持其最低的稳定转速，一般怠速转速在700r/min900r/min。发动机进入怠控制速阶段必须具备两个条件，一是发动机节气门位置传感器怠速触点闭合，也就是IDL触点接通，二是车速值小于2kmh。 发动机怠速稳定控制实际上是一种转速反馈控制。发动机转速传感器OSS作为反馈信号；怠速控制也进行开环控制和闭环控制。在微机存储器中，存储有发动机在不同状态下的最佳稳定怠速参数(目标转速)。当发动机处于怠速稳定工况时，怠速控制系统不断地监测发动机的转速，并与当前发动机状态下的目标转速进行比较，当发动机怠

8、速出现波动，偏离了设定的目标转速时差值为20rmin，ECU输出控制脉冲使怠速控制执行器动作，将发动机的怠速调节在设定的目标转速范围之内,第10页/共6页,1)启动初始位置的设定； 步进电机断电后，不具备自动回位功能，因此，在点火开关断开后，为使发动机能再次顺利起动，ECU在点火开关关闭后，通过内部主继电器控制电路、输出端“M-REL”继续向主继电器供电约2s，使主继电器继续保持接通状态，向控制系统继续供电，在怠速控制阀全开，完成起动初始位置的设定后，主继电器才断电.(控制蓄电池继续给ECU和怠速控制阀供电) 2)启动控制； 发动机启动时，怠速控制阀全开，有利于发动机启动。在启动后，ECU根据

9、冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制阀的开度，使之达到启动后暖机控制的最佳位置，此位置随冷却液的温度升高而减小，控制特性（步进电动机的步数与冷却水温的关系曲线）存在ECU内。 3)暖机控制（快怠速控制）； ECU根据冷却液温度信号按内存的特性控制怠速阀的开度，在冷却液达到70度时，暖机控制结束,1.2 怠速系统的控制内容,第11页/共6页,4)反馈控制（怠速稳定控制）； 进入怠速时，ECU将收到实际转速与目标转速的比较，差值超出一定值20rmin时，ECU控制怠速控制阀增减怠速空气量，使实际转速与目标转速相同。 5) 怠速预测控制 ； 当变速器档位，动力转向，活性炭罐控制阀EVAP、废气再

10、循环控制阀EGR、空调工作状态发生变化，ECU根据负载开关信号控制怠速控制阀的开度。 6) 学习控制； 发动机使用过程中，磨损原因导致怠速控制阀性能发生改变，虽然怠速控制阀的位置未变，但实际的怠速转速与设定的目标转速略有不同，在此情况下，ECU利用反馈控制使怠速转速达到目标转速的同时，还可将怠速控制阀的位置存于存储器中，在以后的怠速控制过程中使用，即 怠速控制学习功能的控制。 7) 电器负载增多时怠速控制； 电器负载应用增多时，消耗蓄电池功率较大，怠速转速要提高，维持稳定转速,第12页/共6页,1.3 电脑控制怠速控制系统分析,第13页/共6页,ECU接收传感器的信号，开关信号分析； 车速传感

11、器VSS，提供汽车行驶速度信号，当车速低于2kmh，且节气门关闭时，ECU作出“发动机处于怠速工况”的判断，进入怠速控制程序。 怠速开关，这里所指线性输出型节气门位置传感器TPS,作为发动机进入怠速工况的必要条件，怠速触点IDL闭合。 冷却液温度传感器TCS，它是发动机启动后ECU接收的重要信号（在暖机之前，冷却液温度值在70 以下，发动机怠速处在开环控制状态）。ECU根据此信号选定目标转速。 发动机转速传感器OSS，它是发动机在暖机后进入稳定工况下作为反馈的控制信号，在奇瑞公司T21车型所用的2.0VVT发动机在飞轮处安装此传感器。 发动机曲轴位置传感器CKP，它产生G信号和Ne信号，G信号

12、是点火和喷油信号，Ne信号是转速信号。 节气门位置传感器TPS,对于发动机控制系统，该传感器是非常重要的，发动机电脑ECU自动变速器电脑TCM,电子稳定控制系统ESP都采集该信号作为输入信号。在本节中只作为发动机处在怠速的条件。 蓄电池电压，提供蓄电池是否亏电或蓄电池负荷是否很高的信息。若亏电或,第14页/共6页,负荷很高，ECU将作出高怠速运转控制，以便在怠速工况下使发电机能向蓄电池充电。当电器负载增加到一定程度时，蓄电池电压会降低，保证电器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。 空调开关A/C，提供空调关断信号，当空调开关打开时，空调压缩机继电器

13、结合，空调泵工作，冷凝器风扇转动，发动机负荷增加，ECU控制ISC阀动作，提高发动机转速。只有在空调不使用时，ECU才进入发动机转速反馈式怠速稳定控制。 空挡位置开关，自动变速器档位开关，提供自动变速器是否从N档或P档挂上运行档位(D档或R档、3位、2位)信息。若挂入相应档位，ECU将作出高怠速运转控制，以避免自动变速器油泵因挂上运行档后阻力增大而引起发动机转速下降。 动力转向开关， 当在转向器工作时，动力转向泵负荷增加，发动机负荷增大，发动机接收该信号后，控制怠速控制阀动作，提高怠速转速,第15页/共6页,控制过程分析,参见发动 机ECU,第16页/共6页,1.4 步进电动机型怠速控制阀电路

14、图及过程分析,第17页/共6页,步进电机式控制过程为； 在ECU的ROM中，存有与冷却水温度、空调工作状态等相对应的目标怠速转速，当ECU根据节气门位置传感器和车速信号判断发动机已处于怠速工况时，按一定顺序输出的控制脉冲使三极管V1-V4依次导通，使怠速步机电机的4 个线圈通电。驱动步进电机转过相应的步数，调节适当的旁通空气量，将怠速转速控制在目标转速稳定运转。 ECU是如何控制步进电机工作的,当ECU控制定子上的4 个线圈按1、2、3、4的正序通电时，定子上形成的磁极与转子磁极间，同性相斥，异性相吸，在磁力的作用下，转子转动。并通过丝杆进给机构带动阀及阀轴移动，使阀远离阀座直到与定子上的异性

15、磁极相对应的位置。此时。阀门打开。线圈依次通电1次，转子转动一步，即转过1/32圈（约11度）。 当ECU控制4个线圈按4、3、2、1的逆序通电时，转子按相反的方向旋转，阀门关小。阀门从全关到全开或从全开到全关，其升程为10mm，转子需转动125步，即阀具有125种不同开启位置，故可对进气量进行精确调节. 为什么叫做步进电机？ ECU给步进电机每输入一定量的脉冲只转过一定的角度，其转的是不连续的，所以称为步进电机,第18页/共6页,M-REL作用？ 步进电机断电后，步进电机不具备自动回位功能，因此，在点火开关断开后，为使发动机能再次顺利起动，ECU在点火开关关闭后，通过内部主继电器控制电路、输

16、出端“M-REL”继续向主继电器供电约2s，使主继电器继续保持接通状态，向控制系统继续供电，在怠速控制阀全开，完成起动初始位置的设定后，主继电器才断电,系统电压低于lOV时，步进电机不能驱动,驱动电压,步进电机,第19页/共6页,1.5 电子节气门怠速控制,T21车型搭载2.0VVT电子节气门式发动机，本节介绍电子节气门功用与怠速控制,V1，V2 ECU提供5V电压.S1，S2信号线.G1，G2负极线,M1，M2直流电机正负极，V ECU提供5V电压。Sa,Sb节气门位置和电机转动信号线.G负极线,E-GAS控制原理图,第20页/共6页,本系统用于驱动节气门转动及检测节气门开度，直流电动机的转

17、动位置。两个节气门位置传感器用于监测节气门开度和直流电机的转动位置。两个传感器信号相反，绝对值相同即可。否则ECU认为系统有故障，进入故障模式运行。通过直流电机控制节气门开度，使发动机从怠速位置到全负荷。节气门开度的反馈信号与直流电机的位置有两个集成在节流阀体内的电位计提供。他们的供电电源与地是功用的。两个点位计的滑片都直接与节流阀体得门轴杆连接在一起,传感器1,电源线5V,电机正极,电机负极,传感器2,接地线,第21页/共6页,电子节气门工作原理,操纵加速踏板，加速踏板位置传感器产生相应的电压信号输入ECU，ECU对输入信号进行滤波，以消除环境噪声的影响，然后根据当前的模式，踏板移动量和变化

18、速率解析车辆工作意图，计算出对发动机扭矩的基本需求，得到相应的节气门转角的基本期望值。然后再经CAN总线和整车控制单元进行通讯获取其他工况信息以及各种传感器信号，由此计算出整车所需的全部扭矩，通过对节气门转角期望值进行补偿，得到节气门的最佳开度，并把相应的电压信号发送到驱动电路模块，驱动控制电机使节气门达到最佳的开度位置，节气门位置传感器则把节气门开度信号反馈给节气门控制单元，形成闭环的位置控制。 控制直流电机采用脉冲宽度调制(PWM)技术，其特点是频率高，功率密度高，可靠性高，控制单元通过调节脉宽调制信号的占空比来控制直流电机的转角的大小，电机方向则是由和节气门相连的复位弹簧控制的。电机输出

19、转矩和脉宽调制信号的占空比成正比。当占空比一定，电机输出转矩与回位弹簧阻力矩保持平衡时，节气门开度不变；当占空比增大时，电机驱动力矩克服回位弹簧阻力矩，节气门开度增大；反之则减小。 ECU对系统的功能进行监控，如果发现故障，将点亮系统故障灯，同时电磁离合器被分离，节气门不再受到电机的控制，节气门在回位弹簧的作用下返到一个小开度位置，维持车辆行驶,第22页/共6页,电子节气门系统的控制策略,一）基于发动机扭矩需求的节气门控制 传统节气门开度完全取决于驾驶员的操作意图，电子节气门系统的节气门开度不是完全由加速踏板位置决定，而是控制单元根据当前行驶状况下整车对发动机的全部扭矩需求，计算出节气门的最佳

20、开度，从而控制电机驱动节气门到达相应的开度。 控制单元根据整车扭矩需求获得所需的理论扭矩，而实际扭矩通过发动机转速，点火提前角和发动机负荷信号求得，在发动机扭矩调节过程中，控制单元首先将实际扭矩与理论扭矩进行对比，如果两者有偏差，发动机电控系统将通过适当的调节作用使实际扭矩值和理论扭矩值一致。 （二） 传感器冗余设计 电子节气门系统采用2个踏板位置传感器和2个节气门位置传感器，传感器两两反接，实现阻值的反向变化，即两个传感器阻值变化量之和为零，对两个传感器施加相同的电压，两者输出的电压信号也相应反向变化，且其和始终等于供电电压。从控制角度讲，使用一个传感器就可使系统正常运转，但冗余设计可使两个

21、传感器相互检测，当一个传感器发生故障时能及时被识别，在很大程度上增加了系统的可靠性，保证行车安全性,第23页/共6页,电子节气门优点； 1.牵引力控制ASR 2.巡航控制CCS 3.怠速控制ISC,节气门体,节气门,第24页/共6页,第二章 微机控制点火系统,2.1 微机控制点火系统功用,微机控制点火系统ESA,将点火提前角的机械调节方式改变为电子控制式，增加了爆震控制内容，能使发动机获得最佳的燃烧，提高发动机的动力性、经济性、减少了排气污染，在发动机控制系统中，点火控制包括点火提前角的控制 ，通电时间（闭合角）控制和爆震控制三个方面。 由于点火时刻对发动机的动力，油耗，排放污染，压缩比，大气

22、压力，冷却液温度，空燃比，爆燃，行驶的稳定性等都会产生直接影响。因而为了满足这种工况的要求使发动机工作时其动力性达到最佳，排放污染最小，则必须测试大量的工况信息，并及时处理后输出相应的控制信号，以控制最佳的点火提前角，因此，微机控制点火技术能使点火时刻成为最佳状态成为必然。 微机控制点火系统或在电子点火提前（Electronic Spark Advance,ESA)控制系统，能达到比较理想的控制精度,第25页/共6页,ECU,点火系统组成图,点火系统闭环控制的传感器KS,第26页/共6页,2.1.1 微机控制点火系统（ESA)主要电路 1.点火确认信号（IGF)信号发生电路，当点火线圈初级电流

23、切断时，产生反电动势触发IGF信号发生电路，使其输出一个点火确认信号（IGF)给ECU。如果点火系统出现故障，火花塞不能点火，而传感器正常工作，喷油器会继续喷油，为避免这种情况输出，当IGF信号连续36次没有反馈给ECU时，ECU就会判断此发动机已熄灭，并向EFI系统的喷油控制电路发出中断供油指令，防止在启动困难和行驶时三元催化转化器过热。 2.过压保护电路，当电源电压过高时，该电路使点火器放大电路中的功率晶体管截止，保护点火线圈与功率管。 3.闭合角控制电路，指点火线圈初级电路的通电期间曲轴转过的角度。闭合角控制电路可控制点火器中功率管的导通时间，即点火线圈初级电路的通电时间，以保证次级电路

24、产生合适的点火高压。 4.锁止保护电路，即发动机停转断电保护电路，当点火开关接通而发动机不运转，点火线圈和功率管的导通时间超过预订值时，该电路控制功率管截止。保护点火线圈和功率管不被损坏,第27页/共6页,5.恒流控制电路，保证在任何转速下，在极短时间内，使点火线圈初级电流能达到规定值（一般6-7A），以减少转速对次级电压的影响，改善点火性能。防止因初级电流过大而烧坏点火线圈。（ESA采用高能点火线圈，其初级电路取消了附加电阻，且初级线圈电阻很小，初级电流从通电开始到断路时可达到很大值）。 6.加速状态检测电路。当发动机转速急剧上升，该电路对这种加速状态进行检测，将检测到的状态信号输送给闭合角

25、控制电路使其中的功率管提前导通，以增大闭合角,第28页/共6页,2.2 微机控制点火系统的组成和原理,微机控制点火系统由各类传感器，电子控制单元ECU，点火执行器组成。 1.简述火花塞的结构和原理,发动机整体性能的好坏完全是取决于火花塞闪出火花的良否来决定的。我们往往把发动机比作为“汽车的心脏”，但是更能把火花塞比作为“发动机的心脏,第29页/共6页,火花塞结构,2. 终端,6.玻璃贴纸,8.加入铜的电极,12.U型槽接地电极,7.垫片,1.绝缘体,3.环,11.接地电极,10.中心电极,9.垫圈,5.机械箱,4.中轴,3.环,第30页/共6页,火花塞的散热,火花塞将自身所受热量的散发量称为热

26、值，将可大量散热称为高热值（冷型）、相对散热量较小的称为低热值（燃烧型），然而热值的高低，取决于缸内混合气温度和火花塞的设计,第31页/共6页,火花塞温度与车速,火花塞温度与车速，和热值的关系如图所示。在火花塞的上下限温度，受下限温度的自行清除温度和上限温度的过早点火温度所制约。只有当中心电极温度处在约500-950 之间时，才能完全发挥机能,第32页/共6页,火花塞的工作环境如何,火花塞的工作环境非常恶劣。其在发动机要承受常温至2000-3000度的反复剧烈变化；要能承受20000-40000伏高压电；要能承受50千克/平方厘米的爆发力；要耐汽油和燃气的化学腐蚀。 所以，火花塞在发动机点火系

27、统中既是故障率较高的部件，同时也是较容易损坏的部件,为什么火化塞的点火性能非常重要,火花塞的点火性能的优劣直接影响到汽车发动机性能的发挥，若火化塞点火性能不好，不仅会出现不易启动，开车会感到乏力，油气燃烧不完全，使的油耗增高，并产生大量废气，严重污染环境，还会严重影响发动机的使用寿命,若火花塞的热值不对，会有什么影响,热值越高，集散热越快，易使火花塞的温度越低，点火头部产生积碳，引起跑电，试火花塞跳不出火来； 热值过低，散热不够，使火花塞温度过高，会导致爆燃等，易使火花塞头部陶瓷烧损，电极溶解,第33页/共6页,2.3 无分电器的微机控制点火系统； 在无分电器的微机控制点火系统中，由控制单元直

28、接控制点火线圈的工作和高压电的分配，可以取消分电器，成为无分电器的点火系统。无分电器点火系统由控制单元直接控制高压电的分配，也称直接点火系统。 优点； 1，取消传统的分电器，使点火系统的结构简化。 2，没有中间传动件，无磨损和传动误差对点火系统工作的影响，提高点火系统工作的可靠性。 3，消除分电器盖和分火头之间的火花造成的无线电的干扰和能量损失。 4，避免了O3、Nx酸等类物质以及潮湿对点火系统工作影响。 由于优点突出，故应用前途广泛，逐步取代有分电器的微机控制点火系统。 无分电器微机控制点火系统按高压配电方式不同，分二极管分配式和点火线圈分配式，后者应用广泛,第34页/共6页,无分电器的微机

29、控制点火系统控制原理图,点火线圈分配式微机控制点火系统,DLI,同时点火无分电器式微机控制的点火系统,第35页/共6页,防止产生误点火,第36页/共6页,上图是4缸发动机的微机控制点火系统，其点火顺序为1-3-4-2；当微机控制点火系统接收到曲轴位置传感器送来的相应信号，经处理后向点火控制器发出触点火信号，控制器的控制回路输出一低电平加至三极管T1基极使其截止，致使点火线圈初级绕组A中的电流被切断在次级绕组中感应出下正，上负的高电压，其电流回路为；点火线圈次级绕组下正端二极管D4第4缸火花塞搭铁第1缸火花塞二极管D1点火线圈次级绕组上负端。上述这一电流回路，使1,4缸火花塞均跳火。此时1缸接近

30、压缩终了，混合气被点燃。而4缸处于排气，火花塞点空火。 当曲轴转过180度后，ECU接到传感器信号后再次向点火控制器发出触发信号，控制器的控制回路输出一低电平加至三极管T2基极使其截止，致使点火线圈次级绕组B中的电流被切断，在次级绕组中感应出上正，下负的高压电，其回路为：点火线圈次级绕组上端正电压端二极管D2第2缸火花塞搭铁第3缸火花塞二极管D3点火线圈次级绕组下端负电压端。上述这一电流回路，使第2,3火花塞均跳火，此时第3缸点火做功，第2缸火花塞点空火，当曲轴转2圈时，发动机各做功一次,上图解析,四冲程4缸发动机点火间隔角为180度,第37页/共6页,点火线，15,第38页/共6页,单独点火

31、的实质,就是每个汽缸的火花塞配备一个点火线圈，单独直接的对每个汽缸点火。工作时，微机控制系统ECU根据各种传感器送来的信号，确定点火时间，并将点火正时信号传至分电电路。由分电电路按预先设定的顺序输出控制信号加至点火线圈的初级电流驱动电路，由该电路切断感应点火线圈的初级电流，次级线圈中感应出的高压电加至相应汽缸火花塞使其放电产生火花点燃混合气。 单独点火式无分电器微机控制点火系统取消了高压线，能量损失小，效率高和电磁干扰少，各种进口车应用较多，T21暂时没有用这种点火系统,第39页/共6页,点火控制模块,第40页/共6页,2.4 点火提前角的控制,点火提前角的控制：因点火提前角对发动机的工作影响

32、较大，因此对点火提前角控制就成为点火系统控制的重点。发动机的工作原理和各类实验都表明：发动机的最佳点火提前角与发动机转速及负荷有密切关系，并且发动机运行工况不同时，对其动力性、经济性和排放污染物量有不同的控制标准，这也意味着发动机最佳点火提前角在不同的工况有不同的标准； 在怠速时最佳点火提前角应保证在发动机运转平稳的前提下排放污染物控制在最低限度；在部分负荷工况下以经济性为主，最佳提前角应保证发动机的最低燃油消耗量；在大负荷和加速工况下，以动力性为主，最佳提前角应保证使发动机获得最大的输出扭矩。 最佳提前角是对发动机进行实验而得，设计人员将这些数据存储到微机的存储单元中，在发动机工作时，微机根

33、据各传感器的测量数据确定发动机的运行工况，查出最佳点火提前角数值，再通过电子点火器对点火提前角进行控制,转速和负荷图中查出相应角度，确定基本点火提前角,第41页/共6页,微机控制点火系统中，点火提前角控制有两种基本工况；1，发动机启动工况。2，发动机正常运转工况。 1，发动机启动期间点火提前角控制；(开环控制） 发动机启动时，其转速比较低（500rmin),且进气歧管压力信号或进气量信号不稳定。此时ECU根据所控制的发动机工作特性预置一个固定的点火提前角，称为初始点火提前角。ECU检测到发动机处于启动期间，就按照预置的初始点火提前角控制各缸点火，此时，ECU检测的控制信号主要是发动机转速信号N

34、e和启动开关信号STA，初始点火提前角的设定因发动机而异，一般是压缩行程中活塞到达上止点前10度左右。 2，发动机正常运转期间点火提前角的控制；（混合控制） 发动机正常运转期间，ECU根据实测的有关发动机各种工况信息确定最佳的点火提前角。 （1)基本点火提前角控制； 基本点火提前角又分怠速和正常运行两种工况,第42页/共6页,1)怠速工况 ； 电控单元根据节气门位置信号 (怠速触点 IDL闭合 )、发动机转速信号及空调开关信号 ,确定基本点火提前角,2)非怠速工况 ； 电控单元根据发动机转速和节气门位置信号 ,从存储器数据表中查出相应的基本点火提前角,2）修正点火提前角的控制； 除转速和负荷外

35、 ,其他对点火提前角有重要影响的因素均归入到修正点火提前角中。修正点火提前角包括暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性修正、爆震修正等,1)暖机修正。 暖机修正是指节气门位置传感器 ( TPS)的怠速触点 IDL闭合 ,发动机冷却水度变化时 ,对点火提前角进行的修正。当冷却水温度低时 ,应增大点火提前角,第43页/共6页,促使发动机尽快暖机 ;随着冷却水温度的升高 ,点火提前角修正值逐渐减小,2)过热修正； 发动机处于正常运行工况 (怠速触点 IDL断开 )时 ,若冷却水温度过高 ,为了避免产生爆震 ,应将点火提前角推迟。发动机处于怠速工况 (怠速触点 IDL闭合 )时 ,若冷却水温度

36、过高 ,为了避免发动机长时间过热 ,应将点火提前角增大,3)空燃比反馈修正； 装有氧传感器的电控燃油喷射系统 ,电控单元根据氧传感器的反馈信号空燃比进行修正。随着修正喷油的增加或减少 ,发动机转速在一定范围内波动。为了提高转速的稳定性 ,在反馈修正油量减少时 ,点火提前角相应增加 ;当反馈修正油量增加时 ,点火提前角相应减小,4)怠速稳定性修正； 发动机在怠速工况运行时 ,由于负荷的变化会使发动机转速发生变化 ,电控单元要调整点火提前角 ,使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。发动机处于怠速工,第44页/共6页,况时电控单元不断计算发动机的平均转速 ,当发动机的转速低于规定的怠速转速时 ,电控单

37、元根据实际转速与目标转速差值的大小相应增大点火提前角 ;当发动机转速高于目标转速时 ,则减小点火提前角,5)爆震修正； 爆震和点火时刻有密切关系 ,一般而言 ,点火提前角越大 ,越易产生爆震 ,推迟点火,功率混合气，火焰传播速度最快，点火提前角靠前,第45页/共6页,点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角,固定值,转速和负荷,第46页/共6页,基本点火提前角的控制；转速和负荷确定,第47页/共6页,2.5 点火闭合角的控制,点火线圈的通电时间就是它以建立磁场的形式蓄积点火能量的时间，这段时间所对应的曲轴转角叫做闭合角。通电时间控制的原则是在不影响火花放电的前提下，保证点火线

38、圈有足够的时间蓄积能量而又不会造成过热损失和破坏,闭合角控制电路的作用是: 根据发动机转速和蓄电池电压调节闭合角，以保证足够的点火能量。在发动机转速上升和蓄电池电压下降时，闭合角控制电路使闭合角加大，延长次级电路的通电时间，防止储能下降，确保点火能量,点火线圈的次级电压是和初级电路断开时的初级电流成正比，通电时间短，初级电流小，感应的次级电压偏低，容易造成失火。初级电流大，对点火有利；通电时间过长，会使点火线圈发热，甚至烧坏，耗能大，因此要控制最佳导通时间,第48页/共6页,2.6 爆震控制,闭环控制所用的反馈信息可以是发动机的爆震信号、转速信号或气缸的压力信号等。最常见的是利用发动机的爆震信

39、号作为反馈信息，用来控制大负荷等工况下的点火提前角； 爆震传感器KS将发动机的爆震状况反馈给ECU,一旦爆震程度超过规定的标准，ECU立即发出点火系统推迟点火；当爆震程度低于规定的标准，ECU又会将点火时刻提前，循环调节点火时刻的结果，使发动机始终处于临界爆震的工作状态,爆震率,发生爆震的循环次数与实际工作循环的次数之比值（爆震率）来衡量爆震的程度，爆震分为4个等级； 爆震率在5%一下时为微爆震； 5%10%为轻爆震； 10%25%为中爆震； 25%以上为重爆震,第49页/共6页,当发动机出现1%5%的轻微爆震时，其动力性、经济性接近最佳值。闭环控制方式即按轻微爆震来确定最佳点火提前角,一定时

40、间内无爆震时，就逐步增大点火提前角，直至发生轻微爆震；当爆震率大于5%时，又将点火提前角减小，直至爆震消除,第50页/共6页,爆震传感器,发动机的震动频繁而剧烈，为了使传感器只检测到爆燃信号，从而防止ECU发生错误的爆燃判别，因此，爆燃信号并非任何时刻都进行，而是有一个判别范围，限于识别发动机点火后爆燃可能发生的一段曲轴转角范围内震动，只有在该范围内，爆燃传感器的信号才能被输入比较电路,第51页/共6页,爆燃强度的判别；以超过基准值的次数量，次数越多，爆燃强度越大。次数少，爆燃强度小。试验表明，当发动机的负荷低于一定值时，一般不会出现爆燃，这时不再检测和分析爆燃传感器输入的信号，只根据有关传感

41、器及ROM中存储的数据控制点火提前角的大小。那么某一时刻究竟采用开环控制还是闭环控制ECU对负荷传感器的信号进行分析判断。那么ECU进入闭环控制时，当某缸产生爆燃时，ECU以某一固定值（1.52度）曲轴转角逐渐减小点火提前角，直到发动机不产生爆燃，然后在一定时间内维持调整过的点火提前角不变，如有爆燃再次发生，则继续以固定的值减少点火提前角，若无爆燃发生，此段缓冲时间过后，则又开始逐渐以同样的固定值增大点火提前角，直到爆燃重新发生,一般为1,第52页/共6页,第三章 电子控制燃油喷射系统,3.1 电子控制燃油喷射系统功用,电子燃油喷射控制系统 EFI，以一个电子控制装置 ECU 为控制中心，利用

42、安装在发动机不同部位上的各种传感器，测得发动机的各种工作参数，按照在电脑中设定的控制程序，通过控制喷油器，精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气。此外，电子控制燃油喷射系统通过电脑中的控制程序，还能实现起动加浓、暖机加浓、加速加浓、全负荷加浓、减速调稀、强制断油、自动怠速控制等功能，满足发动机特殊工况下混合气的要求，使发动机获得良好的燃料经济性和排放性，也提高了汽车的使用性能。电子控制燃油喷射系统的喷油压力是由电动燃油泵提供的，电动燃油泵装在油箱内，浸在燃油中。油箱内的燃油被电动燃油泵吸出并加压，压力燃油经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

43、在各缸进气歧管上的喷油器相通。喷油器是一种电磁阀，由电脑控制。通电时电磁阀开启，压力燃油以雾状喷入进气歧管内，与空气混合，在进气行程中被吸进气缸。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燃油的压力，使燃油压力保持某一定值，多余的燃油从燃油压力调节器上的回油口返回燃油箱,第53页/共6页,进气量由驾驶员通过加速踏板操纵节气门来控制。（T21为电子节气门由ECU控制）。节气门开度不同，进气量也不同，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成一定的比例关系。进气管压力传感器可将进气歧管内真空度的变化转变成电信号的变化，并传送给电脑，电脑根据进气歧管真空度的大小计算出

44、发动机进气量（D型电控燃油喷射系统），再根据曲轴位置传感器CKP测得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。电脑根据进气压力和发动机转速控制各缸喷油器，通过控制每次喷油的持续时间来控制喷油量。喷油持续时间愈长，喷油量就愈大。一般每次喷油的持续时间为 2-10ms。各缸喷油器每次喷油的开始时刻则由电脑根据安装于离合器壳体上的发动机转速（曲轴位置）传感器测得某一位置信号来控制。这种类型的燃油喷射系统的每个喷油器在发动机每个工作循环中喷油两次，喷油是间断进行的，属于间歇喷射方式。目前很少使用。 现在应用顺序喷射，它是指各喷油器由微机单独控制，按照发动机各缸的工作顺序进行喷油，喷

45、油正时由发动机电脑ECU控制，根据凸轮轴位置传感器信号确定第一缸活塞位置，在第一缸活塞到达进气行程上止点前一定的角度发出喷油脉冲信号控制第一缸喷油器喷油，然后根据各缸工作顺序，控制其它喷油器喷油,第54页/共6页,3.2 电子控制燃油喷射系统组成与类型,1，由ECU,燃油泵，供油管，回油管，燃油滤清器，油轨，燃油压力调节器，喷油器，蓄电池,2.汽油机电控燃油喷射系统类型,按喷射方式不同分类,连续喷射,间歇喷射,同时喷射,分组喷射,顺序喷射,按进气量不同分类,D型喷射系统,L型喷射系统,第55页/共6页,直接检测进气量,根据进气管绝对压力和发动机转速间接检测进气量,第56页/共6页,不是电子节气

46、门,按喷射位置不同,缸内直接喷射,进气管喷射,单点喷射 SPI,多点喷射 MPI,有无信号分,开环控制,闭环控制,普遍使用MPI喷射,第57页/共6页,3.3 电子燃油喷射控制的原理,发动机在不同工况下运转，对混合气浓度的要求也不同。特别是在一些特殊工况下(起动、急加速、急减速等)，对混合气浓度有特殊要求。电脑要根据有关传感器测得的运转工况，按不同的方式控制喷油量。喷油量的控制方式可分为起动控制、运转控制、断油控制和反馈控制。1. 起动喷油控制; 起动时，发动机由起动马达带动运转。由于转速很低， 转速的波动也很大，因此这时空气流量传感器所测得的进气量信号有很大的误差。基于这个原因，在发动机起动

47、时，ECU不以空气流量传感器MAF的信号作为喷油量的计算依据，而是按预先给定的起动程序来进行喷油控制。电脑根据起动开关及转速传感器的信号，判定发动机是否处于起动状态，以决定是否按起动程序控制喷油。当起动开关接通，且发动机转速低于300rmin，电脑判定发动机处于起动状态，从而按起动程序控制喷油。 在起动喷油控制程序中，电脑按发动机水温、进气温度、起动转速计算出一个固定的喷油量。这一喷油量能使发动机获得顺利起动所需的浓混合气。冷车起动时，发动机温度很低，喷入进气道的燃油不易蒸发。为了能产生足够的燃油蒸气，形成足够浓度的可燃混合气，保证发动机在低温下也能正常起动，必须进一步增大喷油量。由电脑控制，

48、通过增加各缸喷油器的喷油持续时间或喷油次数来来增加喷油量。所增加的喷油量及加浓持续时间完全由电脑根据进气温,启动控制电路在汽车电气中体现,第58页/共6页,度传感器IAT和发动机水温传感器CTS测得的温度高低来决定。发动机水温或进气温度愈低，喷油量就愈大，加浓的持续时间也就取长。这种冷起动控制方式不设冷起动喷油器和冷起动温度开关。2. 运转喷油控制; 在发动机运转中，电脑主要根据进气量和发动机转速来计算喷油量。此外，电脑还要参考节气门开度、发动机水温、进气温度、海拔高度及怠速工况、加速工况、全负荷工况等运转参数来修正喷油量，以提高控制精度。由于电脑要考虑的运转参数很多，为了简化电脑的计算程序，

49、通常将喷油量分成基本喷油量、修正量、增量三个部分，并分别计算出结果。然后再将三个部分叠加在一起，作为总喷油量来控制喷油器喷油。 1) 基本喷油量：基本喷油量是根据发动机每个工作循环的进气量，按理论混合比(空燃比14.7 ：1) 计算出的喷油量。 2) 修正量：修正量是根据进气温度、大气压力等实际运转情况，对基本喷油量进行适当修正,使发动机在不同运转条件下都能获得最佳浓度的混合气。修正量的内容为： 进气温度修正 大气压力修正 蓄电池电压修正(电压变化时，自动对喷油脉冲宽度加以修正,第59页/共6页,3) 增量：增量是在一些特殊工况下(如暖机、加速等)，为加浓混合气而增加的喷油量。加浓的目的是为了

50、使发动机获得良好的使用性能(如动力性、加速性、平顺性等)。加浓的程度可表示为; 起动后增量： 发动机冷车起动后，由于低温下混合气形成不良及部分燃油在进气管上沉积，造成混合气变稀。为此，在起动后一段短时间内，必须增加喷油量，以加浓混合气，保证发动机稳定运转而不熄火。起动后增量比的大小取决于起动时发动机的温度，并随发动机的运转时间增长而逐渐减小为零。 暖机增量： 在冷车起动结束后的暖机运转过程中，发动机的温度一般不高。在这样较低的温度下，喷入进气歧管的燃油与空气的混合较差，不易立即汽化，容易使一部分较大的燃油液滴凝结在冷的进气管道及气缸壁面上，结果造成气缸内的混合气变稀。因此，在暖机过程中必须增加

51、喷油量。暖机增量比的大小取决于水温传感器所测得的发动机温度，并随着发动机温度的升高而逐渐减小，直至温度升高至80度时，暖机加浓结束。 加速增量： 在加速工况时，电脑能自动按一定的增量比适当增加喷油量，使发动机能发出最大扭矩，改善加速性能。电脑是根据节气门位置传感器TPS测得的节气门开启的速率鉴别出发动机是否处于加速工况的。 大负荷增量： 部分负荷工况是汽车发动机的主要运行工况。在这种工况下的喷油量应能保证供给发动机的混合气具有最经济的成分， 通常应稀于理论混合比。在大负荷及满负荷工况下， 要求发动机能发出最大功率， 因而喷油量应比部,第60页/共6页,分负荷工况大， 以提供稍浓于理论混合比的功

52、率混合气。大负荷信号由节气门开关内的全负荷开关提供， 或由电脑根据节气门位置传感器测得的节气门开度来决定。当节气门开度大于70度时，电脑按功率混合比计算喷油量。 3. 断油控制; 断油控制是电脑在一些特殊工况下，暂时中断燃油喷射，以满足发动机运转中的特殊要求。它包括以下几种断油控制方式： l）超速断油控制; 超速断油是在发动机转速超过允许的最高转速时，由电脑自动中断喷油，以防止发动机超速运转，造成机件损坏，也有利于减小燃油消耗量，减少有害排放物。超速断油控制过程是由电脑将转速传感器测得的发动机实际转速与控制程序中设定的发动机最高极限转速(一般为6000-7000转/分)相比较。当实际转速超过此

53、极限转速时，电脑就切断送给喷油器的喷油脉冲，使喷油器停止喷油，从而限制发动机转速进一步升高；当断油后发动机转速下降至低于极限转速约100转/分时，断油控制结束，恢复喷油。 2） 减速断油控制; 汽车在高速行驶中突然松开油门踏板减速时，发动机仍在汽车惯性的带动下高速旋转。由于节气门已关闭，进入气缸的混合气数量很少，在高速运转下燃烧不完全，使废气中的有害排放物增多。减速断油控制就是当发动机在高转速运转中突然,a=0.85-0.95,第61页/共6页,减速时，由电脑自动中断燃油喷射，直至发动机转速下降到设定的低转速时再恢复喷油。其目的是为了控制急减速时有害物的排放，减少燃油消耗量，促使发动机转速尽快

54、下降，有利于汽车减速。 减速断油控制过程是由电脑根据节气门位置、发动机转速、水温等运转参数，作出综合判断，在满足一定条件时，执行减速断油控制。这些条件是： 节气门位置传感器中的怠速开关接通IDL触点闭合。 发动机水温已达正常温度。 发动机转速高于某一数值。 该转速称为减速断油转速，其数值由电脑根据发动机水温、负荷等参数确定。通常水温愈低，发动机负荷愈大(如使用空调时)，该转速愈高。当上述三个条件都满足时，电脑就执行减速断油控制，切断喷油脉冲。上述条件只要有一个不满足(如发动机转速己下降至低于减速断油转速)，电脑就立即停止执行减速断油，恢复喷油。 3） 溢油消除; 起动时汽油喷射系统向发动机提供

55、很浓的混合气。若多次转动起动马达后发动机仍末起动，淤集在气缸内的浓混合气可能会浸湿火花塞，使之不能跳火。这种情况称为溢油或淹缸。此时驾驶员可将油门踏板踩到底，并转动点火开关，起动发动机。电脑在这种情况下会自动中断燃油喷射，以排除气缸中多余的燃油，使火花塞干燥。电脑只有在点火开关、发动机转速及节气门位置同时满足以下条条件时，才能进人溢油,第62页/共6页,消除状态： 点火开关处于起动位置。 发动机转速低于500转/分。 节气门全开。 因此，电子控制汽油喷射式发动机在起动时，不必踩下油门踏板，否则有可能因进入溢油消除状态而使发动机无法起动。 4） 减扭矩断油控制； 装有电子控制自动变速器的汽车在行

56、驶中自动升档时，控制变速器的电脑会向汽油喷射系统的电脑发出减扭矩信号。汽油喷射系统的电脑在收到这一减扭矩信号时，会暂时中断个别气缸(如2、3缸)的喷油，以降低发动机转速，从而减轻换档冲击。 4、反馈控制;(空燃比AF反馈控制系统） 汽油喷射系统进行反馈控制的传感器是氧传感器，使用氧传感器的发动机必须使用无铅汽油。反馈控制(闭环控制)是在排气管上加装氧传感器，根据排气中氧含量的变化，测定出进入发动机燃烧室混合气的空燃比值，把它输入计算机与设定的目标空燃比值进行比较，将误差信号经放大器控制电磁喷油器喷油量，使空燃比保持在设定目标值附近。因此，闭环控制可达到较高的空燃比控制精度，并可消除因产品差异和

57、磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，抗干扰能力强。但是，为了使三元催化装置对排气净化处理达到最佳效果，闭环控制的汽油喷射系统只能运行在理论空燃比14.7,第63页/共6页,附近很窄的范围内。因此对特殊的运行工况，如启动、暖机、怠速、加速、满负荷等需加浓混合气的工况，仍需采用开环控制，使电磁喷油器按预先设定的加浓混合气配比工作，充分发挥发动机的动力性能，所以采用开环和闭环相结合的控制方式,在发动机进入闭合控制阶段，电脑接收氧传感器的电压信号来调整喷油量，现阶段普遍使用的氧传感器不能够检测到空燃比数值，只能反馈出氧的含量，ECU只能判断出混合气浓度。那么ECU只能以上次喷油量的20%来增加或减少喷

58、油量，来调整到理论空燃比14.7:1，达到三元催化器的最佳转化效率。基于现状况，对于降低排放有不利影响,开环控制条件； 1，启动时，需要浓混合气，以便启动发动机。 2，启动后暖机，此时需要迅速升温。 3，发动机大负荷时，需要加浓输出最大功率。 4，减速时，此时需要停止喷油，降速。 5，氧传感器温度低于300摄氏度时。 6，氧传感器输入ECU的信号电压持续10S以上时间不变时，此时说明氧传感器失效,第64页/共6页,L或D型,电子燃油喷射控制的原理流程图,第65页/共6页,3.4 喷油器驱动电路分析,喷油器的驱动方式可分为电流驱动和电压驱动两种方式，电流驱动方式只适用于低阻值喷油器，电压驱动方式

59、适用于低阻值和高阻值喷油器,第66页/共6页,在喷油器电流驱动方式电路中，没有附加电阻，电路的阻抗小，ECU向喷油器发出喷油指令信号时，流过喷油器线圈的电流增加迅速，喷油器针阀开启速度快，喷油器喷油滞后时间短，响应性好，采用这种方式驱动，保持针阀开启使喷油器喷油时的电流较小，喷油器线圈不容易发热，也可减少电能损耗。 在低阻值喷油器电压驱动方式电路中，必须加入附加电阻。低阻值喷油器线圈的匝数少，加入附加电阻，能减小工作时流过的线圈电流，防止线圈过热损坏。附加电阻与喷油器连接电路有独立式和分组式两种。 电压驱动方式的喷油驱动电路比较简单，但因其回路中的阻抗大，喷油器的喷油滞后时间长。其中，高阻值喷

60、油器采用电压驱动方式时的喷油滞后时间最长，低阻值喷油器采用电压驱动方式喷油滞后时间次之，喷油器采用电流驱动方式时喷油滞后时间最短。 个车型喷油器控制电路基本相同，一般都是通过点火开关和主继电器给喷油器供电，ECU控制喷油器搭铁，不同发动机的电控燃油喷射系统，由于喷油器的数量和喷射顺序不同，喷油器控制电路中的驱动回路数量不同,连接图P68,第67页/共6页,A,蓄电池通过点火开关和主继电器直接给ECU和喷油器供电，ECU控制喷油器和主继电器的搭铁回路，点火开关接通时，继电器触点闭合，ECU中的喷油器驱动,第68页/共6页,电路使晶体管VT1导通，流过喷油器线圈的电流在晶体管VT1发射极电阻上产生