发动机爆震控制系统【行业研究】

1、第二节： 发动机爆震控制系统,1,谷风优质,爆震定义： 汽缸内未燃部分混合气的在火焰前峰到来之前自行燃烧，在汽缸内形成无方向的爆炸燃烧，简称爆燃，又因为爆燃时会引起强烈的振动，并伴有强烈的金属敲击声，又称为爆震。 爆震的危害： 一是爆震破坏发动机的正常燃烧，从而使发动机动力性、 经济性变差，排污加重； 二是爆震燃烧是在局部产生强烈的冲击波，将破坏发动机汽缸壁上的润滑油膜，使发动机工作条件恶化； 三是爆震燃烧容易造成发动机过热使各部机件热负荷增加，冷却水温度失去控制，时间长后，将会造成冷却水沸腾而使发动机无法工作。,2,谷风优质,影响因素：点火时刻；点火时刻提前角 预防措施： 减小点火提前角，可

2、防止爆震，发动机转矩降低。,3,谷风优质,爆震控制：使点火时刻到爆震边缘只有一个较小余量，即可控制爆震发生 又可有效得到发动机的输出功率。 控制方法：利用爆震传感器感知发动机有无爆震现象，并将信号送至ECU，ECU利用此信号调整点火提前角。 有：推迟点火；无：提前点火，以保证点火提前角都处于接近发生爆震的最佳角度。 爆震检测：气缸压力检测； 发动机机体振动检测；燃烧噪声检测,4,谷风优质,爆震传感器的作用,检测发动机的燃烧过程中是否发生爆震，并把爆震 信号输送给发动机ECU作为修正点火提前角的重要参考信号。,1、爆震传感器（EGS）,爆震传感器的分类,1、磁致伸缩式爆震传感器 2、压电式： 非

3、共振型压电式爆震传感器 共振型压电式爆震传感器,5,谷风优质,爆震传感器的安装位置： 发动机缸体上,6,谷风优质,（1）、磁致伸缩式爆震传感器,7,谷风优质,信号输出特点,8,谷风优质,（2）非共振型压电式爆震传感器,9,谷风优质,传感器的信号输出特点,该爆震传感器的突出优点是检测频率范围宽，可设计成由零至数十千赫兹，能检测很宽频带的发动机振动频率。当用于不同的发动机上时，只需将滤波器的过滤频率调整即可使用，而不需更换传感器。,10,谷风优质,（3） 共振型压电式爆震传感器,共振型压电式爆震传感器的结构如图所示，主要由压电元件和振荡片组成。压电元件紧压在振荡片上，振荡片又固定在传感器的基座上。

4、振荡片随发动机的振动而振荡，波及压电元件，使其变形而产生电压信号。当发动机爆震时的振动频率与振荡片的固有频率相等时振动片将产生共振，此时，压电元件将产生最大的电压信号。,11,谷风优质,传感器的信号输出特点,12,谷风优质,4爆震传感器的输出信号波形,13,谷风优质,2、爆震控制 （1）爆震判别：,要控制爆震，首先必须判断爆震是否产生。来自爆震传感器的信号，含有各种频率的电压信号，先经滤波电路，将爆震信号与其他振动信号分离，只允许特定范围频率的爆震信号通过滤波电路，再将此信号的最大值与爆震强度基准值进行比较，如大于爆震强度的基准值，表示产生爆震(如图所示)，则将爆震信号输入微机，由微机进行处理

5、。 爆震强度的大小以超过基准值的次数来计量，其次数越多，则爆震强度越大；次数越小，爆震强度越小，,14,谷风优质,15,谷风优质,爆震控制,当发动机发生爆震时，微机通过爆震传感器输入信号和比较电路判断出发动机是否产生爆震，并根据爆震强度输入信号，由微机控制点火提前角的大小。在检测到发动机爆震时，微机立即把点火提前角逐渐减小，直至无爆震产生。随后，又逐渐地增大点火提前角，一直到产生爆震时，又恢复前述的反馈控制。,16,谷风优质,第四章：汽车发动机电子辅助控制技术,作用： 提高汽车的动力性、经济性和排放性能 组成： 空燃比反馈控制系统 超速断油控制系统 减速断油控制系统 清除溢出控制系统 怠速控制

6、系统 燃油蒸气回收系统,17,谷风优质,第一节 发动机空燃比反馈控制系统,闭环控制系统又称为反馈控制系统，其特点是加入了反馈传感器，输出反馈信号，反馈给控制器，以随时修正控制信号。,18,谷风优质,闭环控制系统在排气管上加装了氧传感器，可根据排气管中氧含量的变化，测出发动机燃烧室内混合气的空燃比值，并把它输入计算机中再与设定的目标空燃比值进行比较，将偏差信号经功率放大器放大后再驱动电磁喷油器喷油，使空燃比保持在设定的目标值附近。,19,谷风优质,采用闭环控制的燃油喷射系统后，可保证发动机在理论空燃比附近很窄的范围内运行，使三元催化转换装置对排气的净化处理达到最佳效果。,20,谷风优质,氧传感器

7、的结构原理,21,谷风优质,氧传感器作用,用来检测排气管中氧气的浓度，并将氧气浓度信号转变成电子信号输送给发动机ECU，作为判定混合气浓度并对混合气浓度进行修正的重要参考信号。,22,谷风优质,氧传感器分类,根据所采用的材料和检测原理，氧传感器可以分为： （1）氧化锆式氧传感器 （2）氧化钛式氧传感器,23,谷风优质,（一）氧化锆式氧传感器,24,谷风优质,1、氧传感器的安装位置,25,谷风优质,2、氧传感器的安装位置,26,谷风优质,3、JETTA氧传感器的外型,27,谷风优质,SANTANA氧传感器,28,谷风优质,时代超人氧传感器,29,谷风优质,宝来六线式氧传感器,30,谷风优质,4、

8、传感器的结构特点,31,谷风优质,5、氧传感器的工作原理,32,谷风优质,6、氧传感器的信号输出特点,33,谷风优质,7、传感器的信号输出波形,34,谷风优质,8、带加热线圈的传感器(氧化锆式氧传感器只有在温度较高（超过600）才能正常工作),35,谷风优质,9、氧传感器与发动机控制电脑之间的连接电路,氧传感器有：1线，2线，3线，4线,36,谷风优质,（二）氧化钛式氧传感器,37,谷风优质,1、传感器的结构特点,38,谷风优质,39,谷风优质,2、传感器的工作原理（电阻型氧传感器）,在排气管中氧气浓度发生变化的时候，氧传感器的电阻将发生变化（氧含量少，电阻下降），发动机控制模块根据传感器两端

9、的电压降来判定混合气的浓度，进而对混合气的浓度进行适当的调整。,40,谷风优质,3、氧传感器的信号输出特点（怠速）,41,谷风优质,4、经济转速时传感器的信号输出特点,42,谷风优质,5、传感器的信号特点,浓的混合气对应高的氧传感器输出电压； 稀的混合气对应较低的氧传感器输出电压。,43,谷风优质,第三节：发动机怠速控制系统,44,谷风优质,一、怠速控制系统的功能与组成,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.怠速控制系统的组成： 如图，主要由传感器、ECU、和执行元件三部分组成。,1、冷却液温度信号 ; 2、A/C开关信

10、号 3、空挡位置开关信号; 4、转速信号 5、节气门位置信号; 6、车速信号 7、执行元件,45,谷风优质,1、节气门 2、进气管 3、节气门操纵臂 4、执行元件5、怠速空气道,a）节气门直动式 b）旁通空气式,3. 怠速控制的方法 怠速控制也就是对怠速工况下的进气量进行控制。控制基本类型有节气门直接式和旁通空气式。如右图 节气门直接控制式：直接操纵节气门来调节进气量，简称节气门直动式 节气门旁通空气式：通过控制节气门旁通空气道的开度来调节进气量，简称旁通空气式,46,谷风优质,二.旁通空气控制式怠速控制装置（怠速控制阀ISCV） 控制原理：ECU控制空气旁通阀实现对怠速进气量的控制，以达 到

11、控制怠速的目的 1.步进电机型怠速控制阀 (1).结构,步进电机和怠速控制阀做成一体，装在进气总管内，电机可顺时针或逆时针旋转，使阀沿轴向移动，改变阀与阀座之间的间隙，以调节流过节气门旁通通道的空气量。典型的步进电机型怠速控制阀结构由永久磁铁构成的转子、激磁线圈构成的定子和把旋转运动变成直线运动的进给杆及阀门等组成。利用步进转换控制，使转子可以正转，也可以反转，从而使阀心上下运动达到调节旁通空气道截面大小的目的。,47,谷风优质,48,谷风优质,线路连接 怠速控制阀电路（日本丰田皇冠3.0轿车）如图所示。主继电器触点闭合后，蓄电池电源经主继电器到达怠速控制阀的B1和B2端子、ECU的B和B1端

12、子，B1端子向步进电动机的1、3相两个线圈供电，B2端子向2、4相两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子S1、S2、S3和S4与ECU端子ISC1、ISC2、ISC3和ISC4相连，ECU控制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。,49,谷风优质,第四节： 燃油蒸发排放控制系统,燃油蒸发控制系统的功用： 防止燃油蒸气排入大气而污染环境，同时还可节约能源。,50,谷风优质,曲轴箱通风,发动机工作时漏到曲轴箱内的汽油，一部分泄漏到曲轴箱内的汽油蒸汽凝结后，将使润滑油粘度变小；废气的高温和酸性物质及水蒸汽将侵蚀零件，使润滑油性能变坏。另外，由于混合气和废气进入曲轴箱，使曲轴箱内的压力增大，温度升高

13、，易使机油从油封、衬垫等处向外渗漏。因此，曲轴箱必须设有通风装置，使漏入的气体排出并加以利用，同时使新鲜气体进入曲轴箱，形成不断地对流。,一、曲轴箱通风原因,一种是自然通风，另一种是强制通风。,二、通风方式,51,谷风优质,1. 自然通风 从曲轴箱抽出的气体直接导入大气中的通风方式称为自然通风。柴油机多采用这种曲轴箱自然通风方式。在曲轴箱连通的气门室盖或润滑油加注口接出一根下垂的出气管，管口处切成斜口，切口的方向与汽车行驶的方向相反。利用汽车行驶和冷却风扇的气流，在出气口处形成一定真空度，将气体从曲轴箱抽出。,52,谷风优质,2. 强制通风 从曲轴箱抽出的气体导入发动机的进气管，吸入气缸再燃烧

14、。这种通风方式称为强制通风，汽油机一般都采用这种曲轴箱强制通风方式，这样，可以将窜入曲轴箱内的混合气回收使用，有利于提高发动机的经济性。,53,谷风优质,一汽奥迪100轿车所采用的负压通风方式,工作机理：,发动机工作时，在进气管内真空度作用下，窜入曲轴箱内的可燃混合气将经通气道连接软管送入空气滤清器，最后由进气管吸入气缸燃烧。,54,谷风优质,V型 发动 机曲 轴箱 强制 通风 示意 图,55,谷风优质,三、单向阀（PVC阀）,1、功用： 为了防止在发动机低速、小负荷使进气管的真空度太大而将机油从曲轴箱内吸出。,2、构造及工作原理,见右图所示,56,谷风优质,四、曲轴箱通风演示,57,谷风优质,汽油蒸发控制系统的组成与工作原理 如下图，油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制。,58,谷风优质,汽油蒸发控制系统,1真空直接控制的汽油蒸发控制系统,59,谷风优质,2电子控制汽油蒸发控制系统,60,谷风优质,期中考试试题,1.旁通空气式供气系统由哪些元件组成？分别写出正常转速时和怠速转速时的进气过程。（10分） 2.写出同时喷射、分组喷射和顺序喷射的定义，并详细比较三种喷射方式的优缺点。（1