汽车发动机电控系统的结构与维修(第三课时)

1、（第三课时）第三课时）中央电大汽车运用与维修专业中央电大汽车运用与维修专业清华大学汽车工程系清华大学汽车工程系 庄人隽庄人隽 主讲主讲课程内容第四章第四章 电磁喷油器及其它供油部件电磁喷油器及其它供油部件 n喷油器的典型结构、驱动、特性及选择喷油器的典型结构、驱动、特性及选择n电动输油泵、油压调节器和燃油轨电动输油泵、油压调节器和燃油轨 n供油系统供油系统第五章第五章 控制系统的主要器件控制系统的主要器件 n氧传感器氧传感器氧化锆型、氧化钛型、宽域空燃比传氧化锆型、氧化钛型、宽域空燃比传感器感器 n运行状态传感器运行状态传感器转速、负荷、节气门开度、转速、负荷、节气门开度、 冷冷却液和进气温度

2、传感器却液和进气温度传感器 n执行器执行器 空燃比、点火时间、怠速转速、（恒定空燃比、点火时间、怠速转速、（恒定车速）车速）n电子控制器电子控制器 n典型发动机管理系统原理示意图读图典型发动机管理系统原理示意图读图 课程内容第六章第六章 控制的实现控制的实现开环、闭环控制及控制策略开环、闭环控制及控制策略 n喷油量的开环控制喷油量的开环控制 q喷油脉宽的计算喷油脉宽的计算 q稳定工况的实际喷油脉宽稳定工况的实际喷油脉宽 q加速、减速和起动、暖车过程中的喷油量控制加速、减速和起动、暖车过程中的喷油量控制 q保护性断油及其它保护性断油及其它 n喷油量的闭环控制喷油量的闭环控制 闭环控制过程及其匹配

3、问题闭环控制过程及其匹配问题 n怠速进气量的控制怠速进气量的控制 怠速进气量的闭环控制和开环控制怠速进气量的闭环控制和开环控制nECUECU的控制策略的控制策略 喷油器的典型结构、驱动、特性及选择喷油器的典型结构、驱动、特性及选择（学习看零件图）（学习看零件图）喷油器的典型结构、驱动、特性及选择喷油器的典型结构、驱动、特性及选择n一般喷油器有1216欧姆电阻和24欧姆电阻两种，高电阻的用电压驱动；低电阻的用电流驱动；低电阻的加附加电阻5后可用电压驱动喷油器的典型结构、驱动、特性及选择喷油器的典型结构、驱动、特性及选择n喷油器的喷油脉宽只能选择直线喷油器的喷油脉宽只能选择直线段（如喷油脉宽段（如

4、喷油脉宽2-8ms2-8ms），否则），否则无法精确控制无法精确控制n多缸发动机各缸使用的喷油器制多缸发动机各缸使用的喷油器制造中难以保证完全一样，需要每造中难以保证完全一样，需要每个检测后分组，每台车份的喷油个检测后分组，每台车份的喷油器的流量差应该在器的流量差应该在2%2%以内，才能以内，才能保证各缸工作的均匀性保证各缸工作的均匀性n维修用的喷油器应该按台份购买，维修用的喷油器应该按台份购买，更换。不允许只换其中的一两个更换。不允许只换其中的一两个喷油器的典型结构、驱动、特性及选择喷油器的典型结构、驱动、特性及选择喷嘴结胶问题喷嘴结胶问题n结胶的部位结胶的部位n产生产生胶质胶质的条件的条件

5、q有油有油q有空气有空气q有有120 120 以上的温度以上的温度n应该是采取措施有效防止应该是采取措施有效防止q避免高速行车后立即停车避免高速行车后立即停车q保证喷油器的密封性保证喷油器的密封性q汽油里加入合适的必要的清汽油里加入合适的必要的清净剂净剂n清洗的办法清洗的办法一旦堵上了一旦堵上了实际是洗不干净的实际是洗不干净的供油系统供油系统供油系统供油系统供油系统油轨布置的目标是油压稳定和防止气阻油轨布置的目标是油压稳定和防止气阻供油系统（小结）（小结）n供油系统的构成要有利于被精确控制供油系统的构成要有利于被精确控制q油压一定，控制喷嘴开启的时间，称为喷油脉宽控制油压一定，控制喷嘴开启的时

6、间，称为喷油脉宽控制q控制变化油压，喷嘴开度一定控制变化油压，喷嘴开度一定q喷油油压和喷嘴开启时间均可调可控喷油油压和喷嘴开启时间均可调可控复杂但精细复杂但精细q保持喷嘴的清洁保持喷嘴的清洁不要结胶不要结胶n供油系统必须对尚不能进行电子控制的问题妥善解决：供油系统必须对尚不能进行电子控制的问题妥善解决：q如油压调节如油压调节在油轨上还是油箱内？在油轨上还是油箱内？q某些类型的油泵供油造成油路中油压波动要加脉动阻某些类型的油泵供油造成油路中油压波动要加脉动阻尼器尼器q防止气阻的办法防止气阻的办法防止空气进入和防止汽油蒸汽产防止空气进入和防止汽油蒸汽产生生传感器、执行器和控制系统传感器、执行器和控

7、制系统执行器执行器n首先确定控制目标首先确定控制目标混合器浓度、点火提前角、怠速转速混合器浓度、点火提前角、怠速转速n实现控制目标的实施者统称为执行器实现控制目标的实施者统称为执行器喷油器、点火提前喷油器、点火提前角控制系统、怠速执行器角控制系统、怠速执行器传感器传感器n采集和传输信息的器件采集和传输信息的器件转速、转角、负荷（空气流量、转速、转角、负荷（空气流量、绝对压力）、温度、油门位置绝对压力）、温度、油门位置n混合气浓度传感器混合气浓度传感器氧传感器、宽域氧传感器氧传感器、宽域氧传感器控制系统控制系统n系统的核心是带有模拟信号和数字信号转换的系统的核心是带有模拟信号和数字信号转换的微型

8、电脑微型电脑n接受必要的信息，快速进行运算和分析，根据获得的结果，接受必要的信息，快速进行运算和分析，根据获得的结果，对执行器发出动作指令对执行器发出动作指令传感器、执行器和控制系统传感器、执行器和控制系统氧化锆型氧传感器氧化锆型氧传感器传感器、执行器和控制系统传感器、执行器和控制系统宽域氧传感器（宽域空燃比传感器）宽域氧传感器（宽域空燃比传感器）电子控制系统电子控制系统看线路图回答的问题看线路图回答的问题n此系统目前应用于几缸发动机？此系统目前应用于几缸发动机？n此发动机各缸的工作顺序是怎样的？此发动机各缸的工作顺序是怎样的？n汽油的喷射方式是单点喷射还是多点喷射？是顺序喷射还是汽油的喷射方

9、式是单点喷射还是多点喷射？是顺序喷射还是分组喷射？分组喷射？n点火的方式点火的方式: : 有几个高压线圈？应该哪几缸同时点火？有几个高压线圈？应该哪几缸同时点火？n同时点火的汽缸序号和同时喷射的汽缸序号应不应该一样？同时点火的汽缸序号和同时喷射的汽缸序号应不应该一样？n传感器和执行器各有那些？传感器和执行器各有那些？n怠速空气控制阀是那种类型的怠速执行器？怠速空气控制阀是那种类型的怠速执行器？n有多少保险？有多少保险？n有多少地线，是哪些元器件需要单独的地线，哪些地线是可有多少地线，是哪些元器件需要单独的地线，哪些地线是可以并接的？以并接的？n有多少继电器，各控制何器件？应该如何控制？有多少继

10、电器，各控制何器件？应该如何控制？n检测插座如何使用？检测插座如何使用？控制的实现控制的实现控制策略控制策略 所谓控制策略，从广义上来说，所谓控制策略，从广义上来说，就是怎样去控制发动机的喷油量、怠就是怎样去控制发动机的喷油量、怠速进气量速进气量以使发动机性能相对最以使发动机性能相对最优的原则和方法，在这个意义上开环、优的原则和方法，在这个意义上开环、闭环的选择都属于控制策略的范畴。闭环的选择都属于控制策略的范畴。而从窄义上来说，控制策略就是储存而从窄义上来说，控制策略就是储存在在ECUECU的的ROMROM中的一整套运行程序，即中的一整套运行程序，即控制软件。控制软件。n在开环控制时确定喷油

11、脉宽的目标仍然是获得有明确在开环控制时确定喷油脉宽的目标仍然是获得有明确目的的精确的空燃比。这时想要的空燃比并不是理论目的的精确的空燃比。这时想要的空燃比并不是理论空燃比，而是能够保证发动机当时须要的运行状态的空燃比，而是能够保证发动机当时须要的运行状态的空燃比，再在此基础上提供合适的点火提前角。由此空燃比，再在此基础上提供合适的点火提前角。由此完成其完整的过程控制。完成其完整的过程控制。n在节气门接近全开的大负荷工况区和各种过渡工况在节气门接近全开的大负荷工况区和各种过渡工况（启动、怠速、加速、减速、上下坡等）中对喷油量（启动、怠速、加速、减速、上下坡等）中对喷油量的开环控制，在稳定的热机怠

12、速和部分负荷工况区对的开环控制，在稳定的热机怠速和部分负荷工况区对喷油量的空燃比闭环控制，稳定怠速工况下以怠速转喷油量的空燃比闭环控制，稳定怠速工况下以怠速转速闭环控制来控制进气量，以及各种过渡工况中对进速闭环控制来控制进气量，以及各种过渡工况中对进气量的开环控制气量的开环控制控制策略中的开、闭环控制控制策略中的开、闭环控制控制的实现控制的实现控制策略中的闭环控制控制策略中的闭环控制 闭环控制闭环控制 为保证尾气排放最大限度地得到控制，又能为保证尾气排放最大限度地得到控制，又能发挥汽车发动机的性能潜力，一般为发动机的运行发挥汽车发动机的性能潜力，一般为发动机的运行设计了至少三种有控制目标值的闭

13、环控制模式。设计了至少三种有控制目标值的闭环控制模式。q一为一为以爆震为边界的点火提前角闭环控制以爆震为边界的点火提前角闭环控制；q二为以固定的几个二为以固定的几个转速为目标的怠速闭环控制转速为目标的怠速闭环控制；q三为以某一个三为以某一个空燃比值为目标的混合气浓度闭环空燃比值为目标的混合气浓度闭环控制控制。在整车运行中则有以车速为目标的在整车运行中则有以车速为目标的恒速（巡航）控恒速（巡航）控制制和和刹车防抱死（刹车防抱死（ABSABS）控制）控制等。等。闭环控制闭环控制以以某一个某一个空燃比值为目标的空燃比值为目标的混合气浓度闭环控制混合气浓度闭环控制控制的实现控制的实现控制策略中的开环控

14、制控制策略中的开环控制开环控制开环控制n开环控制开环控制在每一个工况必须事先设定好应该给出的各项执行器的在每一个工况必须事先设定好应该给出的各项执行器的动作指令。然而喷油质量的确定取决于进入汽缸的新鲜空气质量动作指令。然而喷油质量的确定取决于进入汽缸的新鲜空气质量的测定，时至今日，发动机工况在不断变化时的空气量的测定还的测定，时至今日，发动机工况在不断变化时的空气量的测定还是一个相当困难的事情，这些须要开环控制的工况区又往往是有是一个相当困难的事情，这些须要开环控制的工况区又往往是有害排放物的高发生区，需要认真对待。因此，害排放物的高发生区，需要认真对待。因此，开环控制区的过程开环控制区的过程

15、控制水平是一套发动机管理系统的真实水平的体现控制水平是一套发动机管理系统的真实水平的体现。n对于顺序喷射系统，各喷油器的喷油顺序和相对于进气行程上止对于顺序喷射系统，各喷油器的喷油顺序和相对于进气行程上止点的喷油提前角也是需要控制的，不过此项控制的实现要比控制点的喷油提前角也是需要控制的，不过此项控制的实现要比控制喷油量和怠速进气量简单得多。只要传来某一特定的曲轴转角位喷油量和怠速进气量简单得多。只要传来某一特定的曲轴转角位置（压缩上止点或该点前某一确定的转角）的信号，置（压缩上止点或该点前某一确定的转角）的信号，ECUECU中的单片中的单片机就能根据当前的喷油脉宽和转速用内存软件算出应在何时

16、对哪机就能根据当前的喷油脉宽和转速用内存软件算出应在何时对哪个缸的喷油器驱动电路发出触发脉冲并付诸实现。因此，本节对个缸的喷油器驱动电路发出触发脉冲并付诸实现。因此，本节对此项控制就不再多说了。此项控制就不再多说了。n在做到精确控制喷油量，从而精确控制空燃比以保证三效催化转在做到精确控制喷油量，从而精确控制空燃比以保证三效催化转化器的最高效率工作后，把点火提前角调整匹配到最佳状态。这化器的最高效率工作后，把点火提前角调整匹配到最佳状态。这就是控制目标。就是控制目标。控制的实现控制的实现控制策略中的开环控制控制策略中的开环控制喷油量的开环控制喷油量的开环控制n稳定工况的实际喷油脉宽稳定工况的实际

17、喷油脉宽n加速和减速过程中的喷油量控制加速和减速过程中的喷油量控制加速加浓；加速加浓；减速减稀减速减稀n起动、暖机过程中的喷油量控制起动、暖机过程中的喷油量控制保证保证缸内缸内混合气的浓度是最佳浓度混合气的浓度是最佳浓度n保护性断油及其它保护性断油及其它q超速保护超速保护q急减速断油控制急减速断油控制q不起动断油不起动断油闭环控制的几个匹配问题闭环控制的几个匹配问题 实行闭环控制的目的是为了能使三效催化实行闭环控制的目的是为了能使三效催化转化器高效率地工作，因此，进行闭环控制的转化器高效率地工作，因此，进行闭环控制的匹配必须了解三效催化转化器的特性与要求。匹配必须了解三效催化转化器的特性与要求

18、。n空燃比波动频率及幅值对转化效率的影响空燃比波动频率及幅值对转化效率的影响及匹配要求及匹配要求n氧传感器与三效催化转化器的最佳匹配关氧传感器与三效催化转化器的最佳匹配关系系n氧传感器中值电压的修正氧传感器中值电压的修正空燃比波动频率及幅值对转化效率的影响空燃比波动频率及幅值对转化效率的影响n表示三效催化转化剂的表示三效催化转化剂的转化效率的空燃比特性转化效率的空燃比特性在空燃比以一定频率和在空燃比以一定频率和幅值波动的状态下其窗幅值波动的状态下其窗口的宽度显然大于静态口的宽度显然大于静态n频率和幅值不同的空燃频率和幅值不同的空燃比波动状态所引起的高比波动状态所引起的高效转化窗口变宽的效果效转

19、化窗口变宽的效果和窗口中心的位置也不和窗口中心的位置也不一样一样 氧传感器与三效催化转化器的最佳匹配关系氧传感器与三效催化转化器的最佳匹配关系 利用了氧传利用了氧传感器特性中电压感器特性中电压输出的斜率，不输出的斜率，不同的中值电压对同的中值电压对应于不同的空燃应于不同的空燃比值比值中值电压修正的效果中值电压修正的效果窄义的控制策略窄义的控制策略(1)n从窄义上来说，控制策略就是储存在从窄义上来说，控制策略就是储存在ECUECU的的ROMROM中的中的一整套运行程序，即控制软件。通常控制软件包括一整套运行程序，即控制软件。通常控制软件包括以下各部分：以下各部分：n1 1、接收输入信号并处理信号；、接收输入信号并处理信号；n2 2、根据输入信号决定当前发动机的运行模式：如、根据输入信号决定当前发动机的运行模式：如冷起动（拖转、着车）模式，暖机模式，怠速闭环冷起动（拖转、着车）模式，暖机模式，怠速闭环模式，空燃比闭环控制模式，开环控制模式，瞬态模式，空燃比闭环控制模式，开环控制模式，瞬态工况（加、减速）模式，等等；工况（加、减速）模式，等等；n3 3、进行当前运行模式的控制：包括调出相应的内、进行当前运行模式的控制：包括调出相应的内存数表确定需控制参数的基本量，据其它输入信号存数表确定需控制参