发动机爆震控制系统

1、第二节：第二节： 发动机爆震控制系统发动机爆震控制系统 爆震定义：爆震定义： 汽缸内未燃部分混合气的在火焰前峰到来之前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 为爆震为爆震。 爆震的危害：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、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；经济性变差，排污加重； 二是爆震燃烧是在局部产生强烈的

2、冲击波，将破坏发动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；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。而使发动机无法工作。 影响因素：点火时刻；点火时刻提前角影响因素：点火时刻；点火时刻提前角 预防措施：预防措施： 减小点火提前角，可防止爆震，发动机转矩降低。减小点火提前角，可防止爆震，发动机转矩降低。 爆震控制：使点

3、火时刻到爆震边缘只有一个爆震控制：使点火时刻到爆震边缘只有一个 较小余量，即可控制爆震发生较小余量，即可控制爆震发生 又可有效得到又可有效得到 发动机的输出功率。发动机的输出功率。 控制方法：利用控制方法：利用爆震传感器爆震传感器感知发动机有无感知发动机有无 爆震现象，并将信号送至爆震现象，并将信号送至ECU，ECU利用此利用此 信号调整信号调整点火提前角点火提前角。 有：推迟点火；无：提前点火，以保证点火有：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。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；爆震检测：气缸压力检测； 发动机机体振动发动机机体振

4、动 检测检测；燃烧噪声检测；燃烧噪声检测 爆震传感器的作用爆震传感器的作用 检测发动机的燃烧过程中是否发生爆震，并把爆检测发动机的燃烧过程中是否发生爆震，并把爆 震震 信号输送给发动机信号输送给发动机ECU作为修正点火提前角作为修正点火提前角 的重要参考信号。的重要参考信号。 v1、爆震传感器（、爆震传感器（EGS） 爆震传感器的分类爆震传感器的分类 v1、磁致伸缩式爆震传感器、磁致伸缩式爆震传感器 v2、压电式：、压电式： v非共振型压电式爆震传感器非共振型压电式爆震传感器 v共振型压电式爆震传感器共振型压电式爆震传感器 爆震传感器的安装位置：爆震传感器的安装位置： 发动机缸体上发动机缸体上

5、 （1）、磁致伸缩式爆震传感器）、磁致伸缩式爆震传感器 信号输出特点信号输出特点 （2）非共振型压电式爆震传感器）非共振型压电式爆震传感器 传感器的信号输出特点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。过滤频率调整即可使用，而不需更换传感器。 （3） 共振型压电式爆震传感器共振型压电式爆震传感器 共振型

6、压电式爆震传感器的结构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片上，振荡片又固定在传感器的 基座上。振荡片随发动机的振动基座上。振荡片随发动机的振动 而振荡，波及压电元件，使其变而振荡，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，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此时，压电元件将产生最大的电 压信号。压信号。 传感器的

7、信号输出特点传感器的信号输出特点 4爆震传感器的输出信号波形爆震传感器的输出信号波形 2、爆震控制、爆震控制 （1）爆震判别：）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，表示产生爆值与爆震强度基准值进

8、行比较，如大于爆震强度的基准值，表示产生爆 震震( (如图所示如图所示) )，则将爆震信号输入微机，由微机进行处理。，则将爆震信号输入微机，由微机进行处理。 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，强度越大；次数越小，爆震强度越小， 爆震控制爆震控制 当发动机发生爆震时，微机当发动机发生爆震时，微机 通过爆震传感器输入信号和通过爆震传感器输入信号和 比较电路判断出发动机是否比较电路判断出发动机是否 产生爆震，并根据爆震强度产生爆震，并根据爆震强度 输入信号，由微机控制点火输入信号，由

9、微机控制点火 提前角的大小。在检测到发提前角的大小。在检测到发 动机爆震时，微机立即把点动机爆震时，微机立即把点 火提前角逐渐减小，直至无火提前角逐渐减小，直至无 爆震产生。随后，又逐渐地爆震产生。随后，又逐渐地 增大点火提前角，一直到产增大点火提前角，一直到产 生爆震时，又恢复前述的反生爆震时，又恢复前述的反 馈控制。馈控制。 第四章：汽车发动机电子辅助第四章：汽车发动机电子辅助 控制技术控制技术 v作用作用： 提高汽车的动力性、经济性和排放性能 组成：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 怠速控制系统 燃油蒸气回收系统 第一节第一节 发动机空燃比

10、反馈控制系统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。 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。 采用闭环控制的燃油喷射系统后，可保证发动采用闭环控制的燃油喷射系统后，可保证发动 机在理论空燃比机在理论空燃比附近很窄的范围内运行，使三元催化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

11、最佳效果。转换装置对排气的净化处理达到最佳效果。 氧传感器的结构原理氧传感器的结构原理 氧传感器作用氧传感器作用 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转变成电子信号输送给发动机ECU，作为判定混合，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。气浓度并对混合气浓度进行修正的重要参考信号。 氧传感器分类氧传感器分类 v 根据所采用的材料和检测原理，氧传感器可以分根据所采用的材料和检测原理，氧传感器可以分 为：为： （1）氧化锆式氧传感器）氧化锆式氧传感器 （2）氧化钛式氧传感器）氧化钛式氧传感器 v（一）

12、氧化锆式氧传感器（一）氧化锆式氧传感器 1、氧传感器的安装位置、氧传感器的安装位置 2、氧传感器的安装位置、氧传感器的安装位置 3、JETTA氧传感器的外型氧传感器的外型 SANTANA氧传感器氧传感器 时代超人氧传感器时代超人氧传感器 宝来六线式氧传感器宝来六线式氧传感器 4 4、传感器的结构特点、传感器的结构特点 5 5、氧传感器的工作原理、氧传感器的工作原理 6 6、氧传感器的信号输出特点、氧传感器的信号输出特点 7 7、传感器的信号输出波形、传感器的信号输出波形 8 8、带加热线圈的传感器、带加热线圈的传感器 ( (氧化锆式氧传感器只有在温度较高（超过氧化锆式氧传感器只有在温度较高（超

13、过600600）才能）才能 正常工作正常工作) ) 9 9、氧传感器与发动机控制电脑之间的连接电路、氧传感器与发动机控制电脑之间的连接电路 v氧传感器有：氧传感器有：1 1线，线，2 2线，线，3 3线，线，4 4线线 v（二）氧化钛式氧传感器（二）氧化钛式氧传感器 1、传感器的结构特点、传感器的结构特点 2、传感器的工作原理（电阻型氧传感器）、传感器的工作原理（电阻型氧传感器） v在排气管中氧气浓度发生变化的时候，氧传感器的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的电压降来判

14、定混合气的控制模块根据传感器两端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。浓度，进而对混合气的浓度进行适当的调整。 3、氧传感器的信号输出特点（怠速）、氧传感器的信号输出特点（怠速） 4、经济转速时传感器的信号输出特点、经济转速时传感器的信号输出特点 5、传感器的信号特点、传感器的信号特点 v浓的混合气对应高的氧传感器输出电压；浓的混合气对应高的氧传感器输出电压； v稀的混合气对应较低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。 第三节：发动机怠速控制系统第三节：发动机怠速控制系统 一、怠速控制系统的功能与组成一、怠速控制系统的功能与组成 1.怠速控制系统的

15、功能：怠速控制系统的功能： 用高怠速实现发动机起用高怠速实现发动机起 动后的快速暖机过程；自动动后的快速暖机过程；自动 维持发动机怠速在目标转速维持发动机怠速在目标转速 下稳定运转。下稳定运转。 2.怠速控制系统的组成：怠速控制系统的组成： 如图，主要由传感器、如图，主要由传感器、 ECU、和执行元件三部分组、和执行元件三部分组 成。成。 1、冷却液温度信号、冷却液温度信号 ; 2、A/C开关信号开关信号 3、空挡位置开关信号、空挡位置开关信号; 4、转速信号、转速信号 5、节气门位置信号、节气门位置信号; 6、车速信号、车速信号 7、执行元件、执行元件 1、节气门、节气门 2、进气管、进气管

16、 3、节气门操纵臂、节气门操纵臂 4、执行元件、执行元件5、怠速空气道、怠速空气道 a）节气门直动式）节气门直动式 b）旁通空气式）旁通空气式 3. 怠速控制的方法怠速控制的方法 怠速控制也就是对怠速工况怠速控制也就是对怠速工况 下的进气量进行控制。控制下的进气量进行控制。控制 基本类型有节气门直接式和基本类型有节气门直接式和 旁通空气式。如右图旁通空气式。如右图 节气门直接控制式：直接操节气门直接控制式：直接操 纵节气门来调节进气量，简纵节气门来调节进气量，简 称节气门直动式称节气门直动式 节气门旁通空气式：通过控节气门旁通空气式：通过控 制节气门旁通空气道的开度制节气门旁通空气道的开度 来

17、调节进气量，简称旁通空来调节进气量，简称旁通空 气式气式 二二.旁通空气控制式怠速控制装置（怠速控制阀旁通空气控制式怠速控制装置（怠速控制阀ISCV） 控制原理：控制原理：ECU控制空气旁通阀实现对怠速进气量的控制，以达控制空气旁通阀实现对怠速进气量的控制，以达 到控制怠速的目的到控制怠速的目的 1.步进电机型怠速控制阀步进电机型怠速控制阀 (1).结构结构 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

18、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。 线路连接线路连接 怠速控制阀电路（日本丰田皇冠怠速控制阀电路（日本丰田皇冠3.0轿车）如图所示。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 控制阀的控制阀的B1和和B2端子、端子、ECU的的B和和B1端子，端子，B1端子端子 向步进电动机的向步进电动机的1、3相两个线圈供电，相两个线圈供电，B2端子向端子向2、4相相 两个线圈供电。两个线圈供电。4个线圈的分别通过端子个线圈的分别通过端子S1

19、、S2、S3和和 S4与与ECU端子端子ISC1、ISC2、ISC3和和ISC4相连，相连，ECU控控 制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。制各线圈的搭铁回路，以控制怠速控制阀的工作。 第四节：第四节： 燃油蒸发排放控制系统燃油蒸发排放控制系统 v燃油蒸发控制系统的功用：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，同时防止燃油蒸气排入大气而污染环境，同时 还可节约能源。还可节约能源。 曲轴箱通风曲轴箱通风 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

20、气和废气进入曲轴箱，使曲轴箱内的压力 增大，温度升高，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、曲轴箱通风原因 一种是一种是自然通风，自然通风，另一种是另一种是强制通风。强制通风。 二、通风方式二、通风方式 1. 自然通风自然通风 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。柴油机多柴油机多 采用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

21、扇利用汽车行驶和冷却风扇 的气流，在出气口处形成的气流，在出气口处形成 一定真空度，将气体从曲一定真空度，将气体从曲 轴箱抽出。轴箱抽出。 2. 强制通风强制通风 从曲轴箱抽出的气体从曲轴箱抽出的气体 导入发动机的进气管，导入发动机的进气管， 吸入气缸再燃烧。这种吸入气缸再燃烧。这种 通风方式称为强制通风，通风方式称为强制通风， 汽油机一般都采用这种汽油机一般都采用这种 曲轴箱强制通风方式，曲轴箱强制通风方式， 这样，可以将窜入曲轴这样，可以将窜入曲轴 箱内的混合气回收使用，箱内的混合气回收使用， 有利于提高发动机的经有利于提高发动机的经 济性。济性。 一汽奥迪一汽奥迪100轿车所轿车所 采用

22、的负压通风方式采用的负压通风方式 工作机理：工作机理： 发动机工作时，在进发动机工作时，在进 气管内真空度作用下，气管内真空度作用下， 窜入曲轴箱内的可燃混窜入曲轴箱内的可燃混 合气将经通气道连接软合气将经通气道连接软 管送入空气滤清器，最管送入空气滤清器，最 后由进气管吸入气缸燃后由进气管吸入气缸燃 烧。烧。 V型型 发动发动 机曲机曲 轴箱轴箱 强制强制 通风通风 示意示意 图图 三、单向阀（三、单向阀（PVC阀）阀） 1、功用：、功用： 为了防止在发动机低为了防止在发动机低 速、小负荷使进气管的真速、小负荷使进气管的真 空度太大而将机油从曲轴空度太大而将机油从曲轴 箱内吸出。箱内吸出。 2、构造及工作原理、构造及工作原理 见右图所示见右图所示 四、曲轴箱通风演示四、曲轴箱通风演示 汽油蒸发控制系统