第三讲汽车电子控制系统第二章发动机电子控制系统.ppt

1、第二章 汽车电控发动机传统发动机与现代发动机2袁鹏平传统发动机与现代发动机3袁鹏平电控发动机的系统组成以电控单元ECU为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器喷油量、喷油时刻、发动机怠速及点火装置为控制对象，保证在各种工况下最佳空燃比和点火提前角，适时调整怠速。4袁鹏平电控发动机的系统组成电控燃油喷射系统（EFI）电控点火系统（ESA）怠速控制系统（ISC）进气控制系统排放控制系统（EGR、EVAP）增压控制系统巡航控制系统自诊断与报警系统失效保护系统应急备用系统5袁鹏平电控发动机的系统组成电控燃油喷射系统（EFI）在EFI系统中，喷油量控制是最基本也是最重要的内容，电控单元EC

2、U主要根据进气量确定基本的喷油量，再根据其它传感器的信号进行燃油修正，使发动机在各种工况下均能获得最佳的燃油混合气，从而提高发动机的动力性、经济性。除喷油量控制外，电控燃油喷射系统还包括喷油正时控制、断油控制和燃油泵控制。6袁鹏平电控发动机的系统组成电控点火系统（ESA）ESA系统最基本的功能是点火提前角的控制。该系统根据各相关传感器的信号，判断发动机的运行工况和条件，选择最佳的点火提前角点燃混合气。包括通电时间控制和爆燃控制。7袁鹏平电控发动机的系统组成怠速控制系统（ISC）ISC系统的功能是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液的温度、空调压缩机是否工作等情况，通过怠速控制阀对发动机的进气量

3、进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。8袁鹏平电控发动机的系统组成进气控制系统主要功能是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气量进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机的动力性。9袁鹏平电控发动机的系统组成排放控制系统主要功能是控制发动机尾气的污染。包括废气再循环控制（EGR）、燃油蒸发控制（EVAP）、氧传感器和控燃比闭环控制、二次空气喷射等。10袁鹏平电控发动机的系统组成增压控制系统该系统是发动机的辅助控制系统。在装有涡轮增压器的车上，ECU根据发动机的运行工况对增压装置加以控制，提高进气压力，从而提高动力性。目前除了涡轮增压外，在进气系统上还装有机械式增压装置（罗茨式增压

4、器）。11袁鹏平电控发动机的系统组成巡航控制系统驾驶员设定巡航控制模式后，ECU自动控制发动机节气门的开度，使汽车能自动维持一定车速行驶。12袁鹏平电控发动机的系统组成电控燃油喷射系统的发展运用连续喷射原理的多点喷射系统13袁鹏平电控发动机的系统组成电控燃油喷射系统的发展间歇式多点燃油喷射系统1973年，BOSCH公司开发出L-Jetronic电子控制燃油喷射系统，采用翼板式空气流量计代替D-Jetronic的进气歧管压力传感器提供负荷信息。后来开发出热线/热膜式空气流量计，使空气燃油混和气的计量不受环境状况的影响，构成LH-Jetronic系统。L：德语Luft（空气）首字母 D：德语Dru

5、ck（压力）首字母14袁鹏平电控发动机的系统组成电控燃油喷射系统的发展单点间歇式燃油喷射系统1987年1997年，Mono-Jetronic燃油喷射系统应用于中小型乘用车。单点喷油器装在节气门上部阀体的中心部位，该系统也称节气门喷射系统。发动机转速和节气门位置是计量燃油喷射量的控制参数。15袁鹏平电控发动机的系统组成点火控制系统的发展点火系统的功能是在正确的点火时刻点燃已压缩的混和气，并引起燃烧。要使催化转化器有效发挥作用，需要正确的点火时刻。混和气燃烧滞后，使得燃烧不完全，从而使催化转化器“中毒”。电子点火元件取代了传统点火系中的机械元件。传统的线圈点火和晶体管式线圈点火运用机械控制点火时刻

6、，半导体点火系统和无分电器式点火系统运用点火特性图谱确定点火时刻。16袁鹏平电控发动机的系统组成电子控制管理系统为在满足排放法规前提下实现最佳的燃油经济性、动力性指标，单项的电子控制装置已远远不能满足要求。BOSCH公司研发了集成电子点火和电控燃油喷射于一体的Motronic发动机综合管理系统。美、日等汽车公司也相继研制了与各自车型配套的发动机综合管理系统。美国通用公司DEFI系统美国福特公司EEC-IV系统日本日产公司ECCS系统日本丰田公司TCCS系统五十铃公司I-TEC系统17袁鹏平电控发动机的系统组成元素传感器、ECU、执行器18袁鹏平电控发动机的系统组成元素传感器、ECU、执行器19

7、袁鹏平电控发动机的系统组成元素传感器、ECU、执行器20袁鹏平电控发动机的系统组成元素传感器、ECU、执行器传感器电控单元执行器节气门位置传感器空气流量传感器曲轴位置传感器ECU步进电机喷油器电磁阀任务：会使用合适的仪器检测传感器和执行器。 （准备知识：认识传感器、执行器；识读电路图）21袁鹏平电控发动机的系统组成元素传感器、ECU、执行器车载局域网22袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统按喷射的方式分类： 连续喷射多用于K和K-E系统 同时喷射 间歇喷射 分组喷射 顺序喷射按喷射位置分类： 缸内喷射：TSI、FSI 进气口喷射：多点喷射MPI、单点喷射SPI按空气量检测方式分类：直接检测、间接检

8、测按有无反馈信号分类：开环控制系统、闭环控制系统2.1 电控燃油喷射系统的类型23袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统注：汽油机缸内喷射与柴油机缸内喷射的区别？2.1 电控燃油喷射系统的类型喷油时刻不同。汽油直接喷射发生在压缩行程开始前或刚开始时；柴油直接喷射发生在压缩行程将要结束时。24袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统两种不同的油路2.2 燃油供给系统组成25袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统脉动阻尼器2.2 燃油供给系统组成作用：采用一个膜片，吸收由于燃油喷射和燃油泵压缩而产生的微量的燃油压力脉动。燃油压力的检查可通过脉动缓冲器的螺旋装置的动作。 26袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统压力调节器2

9、.2 燃油供给系统组成压力调节器将喷油器的燃油压力控制在300kPa(3.0kgf/cm2)(视发动机型号不同，具体压力值也会有不同)。此外，压力调节器能像燃油泵的单向阀一样，维持燃油管里的残余压力。有两种燃油调节方法 27袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统压力调节器2.2 燃油供给系统组成第一种这种燃油调节方法是将燃油压力控制在一个恒定的压力值。当燃油压力超过压力调节器的弹簧的压力时，阀门开启，使燃油回流到燃油箱并调节压力。喷油器的喷射通道利用歧管真空造成真空状态，抽取燃油。这种真空状态随着发动机工作状态的变化而不断变化。因此，这种燃油调节方式，发动机ECU根据进气歧管真空的变化，计算每次喷射

10、时间内燃油喷油量，确保喷油器喷射适当数量的燃油。 28袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统压力调节器2.2 燃油供给系统组成第二种这种燃油调节方法中，装备有一个高压油管，它持续调节燃油压力，使燃油压力高于歧管压力产生的一个固定压力。 其基本工作原理与第一种燃油调节方法相同，但由于歧管真空被作用于膜片的上腔，燃油压力就通过阀门开启时，根据歧管压力改变燃油压力进行控制，燃油通过回油管流回燃油箱。这种燃油调节方式中，燃油压力根据进气歧管真空而不断进行调节，使燃油压力保持高于某一固定压力，以确保每次喷射时间都能维持一个固定的喷油量。 29袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵2.2 燃油供给系统组成燃

11、油泵安装于油箱中，与燃油滤清器、压力调节器和燃油表传感器等结合为一整体。 马达带动油泵叶轮压缩燃油。 燃油泵停止时，单向阀关闭，以维持燃油管路内的残余压力，这样更有助于使发动机重新起动。若没有残余压力，在高温时很容易出现气阻，使发动机重新起动变得很困难。 当出油口侧压力过高时，安全阀开启，防止燃油压力过高。 30袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵2.2 燃油供给系统组成1.燃油滤清器燃油滤清器能去除由燃油泵压缩的燃油中的灰尘和杂质。 2.燃油泵滤清器燃油泵滤清器在燃油进入燃油泵之前，去除燃油中的灰尘和杂质。若燃油滤清器发生阻塞，就会降低传递至喷油器的燃油压力，使得发动机起动困难，操纵不

12、灵活。 31袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵2.2 燃油供给系统组成32袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器2.2 燃油供给系统组成喷油器根据发动机ECU传来的信号，将燃油喷射进气缸的进气门前。 发动机ECU传来的信号使电流在电磁线圈中流动，吸动针阀，此时阀门开启，喷射燃油。由于针阀行程是固定的，燃油喷油量是由流入电磁线圈的时间来控制。 O形环不可重复使用。 安装O形环时，先将其涂上机油。 33袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器2.2 燃油供给系统组成轴针式喷油器 单孔式喷油器多孔式喷油器34袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路燃油泵

13、只在发动机运转时工作。若发动机不在运转，即使点火开关开启，燃油泵也不会工作。 35袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路点火开关至“ON”位置： 当点火开关位于“IG”位置时，EFI继电器接通。36袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路点火开关至“STA”位置： 发动机起动时，从点火开关的ST端子会传递一个STA信号到发动机ECU。当STA信号被输入到发动机ECU时，发动机ECU内部的晶体管接通，结果开路继电器被打开。随后，电流流进燃油泵，使燃油泵开始工作。37袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控制电路

14、2.3 燃油喷射系统的控制电路发动机起动/运转： 发动机运转的同时，发动机ECU收到曲轴位置传感器传来的NE信号，晶体管继续保持开启，使燃油泵继续工作。38袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路若发动机停止： 若发动机停止，即使点火开关仍处于开启状态，NE信号不再被输入发动机ECU，故发动机ECU会关闭晶体管，其结果开路继电器被关闭，使燃油泵停止工作。39袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控制电路速度控制2.3 燃油喷射系统的控制电路这种控制能使燃油泵速度变慢，当燃油过多时（比如当发动机低速运转时），可以减少燃油泵的磨损，减少电能消耗。 当电流

15、经燃油泵控制继电器的B触点和电阻，再流入燃油泵时，燃油泵处于低速运转。在发动机起动时或发动机高速运转时，发动机ECU使燃油泵控制继电器的触点切换到为A触电，使燃油泵处于高速运转。 40袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控制电路速度控制2.3 燃油喷射系统的控制电路由发动机ECU和燃油泵ECU通过控制接通/关闭来控制速度某些型号的燃油泵中，燃油泵的速度是通过燃油泵ECU控制的，而不是由开路继电器、燃油泵控制继电器和电阻控制。此外，这种控制系统中，还有一个燃油泵系统诊断功能。当探测到故障时，会从燃油泵ECU向发动机ECU的D1终端传递信号。 41袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控

16、制策略2.3 燃油喷射系统的控制电路某些情况，燃油泵控制系统能使燃油泵停止运转，以保证安全。 (1)当空气囊充气胀开时当驾驶员空气囊、前排乘客空气囊或座椅侧空气囊充气胀开时，燃油切段控制装置使燃油泵停止运转。当发动机ECU从空气囊中央传感器总成探测到充气信号时，发动机ECU便会断开开路继电器，使燃油泵停止运作。 当燃油断开控制开始运转时，也可通过关闭点火开关而取消，使燃油泵重新开始运转。42袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统电动燃油泵控制策略2.3 燃油喷射系统的控制电路(2)当车辆发生碰撞或翻车时：当车辆发生碰撞时，燃油泵惯性作动开关会关闭燃油泵，减少燃油泄漏。燃油泵惯性作动开关位于燃油泵EC

17、U和发动机ECU之间。当在发生碰撞时开关内的钢珠移动，开关从触点处分开并断开，停止燃油泵的运作。 当该燃油泵关闭系统运作后，需使燃油泵重新运行时，把复位开关按至顶部以重新设定燃油泵关闭系统。43袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统2.3 燃油喷射系统的控制电路练习44袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路45袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路（1）喷油时刻控制同时喷射控制46袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路（1）喷油时刻控制分组喷射控制47袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油

18、器控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路（1）喷油时刻控制顺序喷射控制48袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制电路2.3 燃油喷射系统的控制电路（2）喷油量控制喷油量的多少取决于针阀行程，喷油截面积及喷射环境压力与燃油压力的压差和喷射时间的长短。当前三种因素确定时，喷油量就取决于电磁线圈的通电时间，即针阀的开启时间。针阀开启的时间取决于电磁线圈的通电时间，即喷油脉宽，但又不等于喷油脉宽。触发脉冲针阀升程TT0Tc49袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路发动机ECU通过改变喷射时间来改变每次注入气缸内的燃油量。准确的燃油喷射时间取决于以下两点: 1.基本

19、燃油喷射时间取决于空气的摄入量和发动机转速。 2.各种校正喷射时间取决于各传感器的信号。 50袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路1.起动加浓基本喷射时间不能根据进入的空气量来计算。因为在起动时发动机转速较低而进入的空气量的变化较大。而且，起动时的燃油喷射时间要由冷液却液温度来决定。 水温越低，燃油的雾化性越差。因此，需增加喷射时间来得到较浓得空气-燃油混合气。 发动机ECU设定有当发动机转速小于或等于400 rpm时，才能起动发动机。当发动机处于冷机时，为了改善其起动性，旧式的EFI发动机有一个常规喷射器，还外加冷起动喷射器和冷起动喷油器时控开关，以增加起

20、动时的燃油喷油量。 51袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路2.预热加浓发动机ECU在冷机时，因为此时燃油不容易雾化，所以，燃油的喷油量就需增加。 当温度较低时，需增加燃油喷射时间，来获得较浓得空气-燃油混合气，从而达到较好的行车性。 最大校正量是常温下的两倍。52袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路3.空燃比反馈校正适用于 (大多数车型)当发动机负荷或发动机转速没有较大的波动，如发动机预热后的怠速或以恒定速度行驶时，是根据气缸内进入空气量的多少而供给燃油量（空燃比接近理论的空燃比值）。当发动机预热后以恒定速度行驶时采用以

21、下主动校正： 使用氧传感器进行反馈控制53袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路4.加速加浓突然加速时，空燃比变小，特别是刚开始加速。因为当踩下加速器踏板时开始加速过程，这时会出现燃料供应滞后于进入气缸内的空气快速变化量。由于这个原因，则需延长燃料喷射时间，根据进入的空气量而增加喷油量以防止空气和燃料混合气偏稀。 加速加浓的大小取决节气门开启角度的变化速度。 加速校正在加速开始步骤会大量增加，增加到上限值后又会逐渐减小。此外，加速越快，燃料喷油量的增加越大。54袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路5.燃油切断在减速过程中，为

22、了减少有害气体的排放和增强发动机的制动效果，根据减速的具体条件可停止燃料供应操作。停止燃料喷射的有效的方法是切断燃料供应控制。 减速状态取决于节气门的开度和发动机转速。当节气门关闭和发动机转速高时，它就断定车辆在减速。55袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路6.功率增加发动机在高负荷情况下，比如当爬陡峭的山路时，很难使吸进的空气和喷射的燃油充分混合。燃烧时，进气空气并非全部使用，一些进气空气被残留。因此，燃烧过程中就需要喷射比理论空燃比多的燃油以使空气充分燃烧而增加功率。 高负荷是由节气门位置传感器的开启，发动机转速和进气质量（VG或PIM）来确定的。 进气

23、质量（VG或PIM）越高或发动机转速越高，比率的增加量越大。此外，当节气门的开启角度等于或大于预定值时该量还会增加。增加量的校正从大约10% 到 30%。56袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路7.进气温度校正空气密度随空气温度的变化而变化。因此，需要根据进入气缸中的空气温度来增加或减少燃料的量，以优化发动机当前条件下所需的混合比例。发动机ECU 将空气温度设定为标准值20(68)。当空气温度高于或低于标准值时，就会确定一个校正量。 进气温度低，密度增加，因而校正量也增加。进气温度高，密度降低，因而校正量也减少。 校正量增加或减少接近10%。57袁鹏平2 发

24、动机燃油喷射控制系统喷油器控制2.3 燃油喷射系统的控制电路8.电压校正发动机ECU把喷射信号传给喷油器的时间和喷油器实际喷射燃料的时间之间存在时间延迟。若蓄电池电压严重降低，延迟较长。 也就是说，喷油器喷射燃料的时间较发动机ECU计算的喷射时间短。 因此，空气的比例较发动机必要的混合比要高（换句话说，空气更稀）。这样，发动机 ECU将根据蓄电池电压的降低而延长喷射时间以进行调节。58袁鹏平2 发动机燃油喷射控制系统喷油器的检测2.3 燃油喷射系统的控制电路59袁鹏平3 电控发动机进气系统发动机工作时，空气经空气滤清器过滤后，由空气流量传感器检测进气量，通过节气门体进入进气总管，再通过进气歧管

25、分配给各缸。节气门体中设有节气门，用以控制进入发动机的空气量，从而控制发动机的输出功率。在节气门体的外部或内部设有与主进气道并联的旁通进气道，并由怠速控制阀控制怠速时的进气量。汽油机的负荷与每循环充气量有关，在一定转速下，还与进气的质量有关。每循环充气量的检测方法分为间接法和直接法两种。3.1 进气系统的组成60袁鹏平3 电控发动机进气系统“L”型检测方法3.1 进气系统的组成“L”型检测方法也称直接检测方法。采用该种方法直接利用空气流量MAF传感器所提供的信号来代表进气量，但由于MAF传感器无法检测进气压力（海拔高度）的变化，因此该系统须加装一个大气压力传感器，目前大气压力传感器多安装在EC

26、U盒内。“L”型61袁鹏平3 电控发动机进气系统“D”型检测方法3.1 进气系统的组成“D”型检测方法也称间接检测方法。由于空气的密度直接与压力大小成正比关系，因此该系统利用装在进气歧管的进气歧管绝对压力传感器MAP所提供的压力信号，再结合进气温度等参数换算出进入发动机的进气量。“D”型62袁鹏平3 电控发动机进气系统空气流量传感器安装在空气滤清器和节气门体之间的进气道上，这样整个吸入气缸的空气完全通过传感器。3.2 空气流量传感器空气滤清器空气流量计节气门体进气歧管气缸63袁鹏平3 电控发动机进气系统常见类型3.2 空气流量传感器64袁鹏平3 电控发动机进气系统热线式空气流量计3.2 空气流

27、量传感器根据白金热线在壳体内安装位置的不同，可分为主流测量方式和旁通测量方式，通常大排量的发动机采用主流测量方式，小排量的发动机采用旁通测量方式。65袁鹏平3 电控发动机进气系统热线式空气流量计3.2 空气流量传感器热线式空气流量计的基本构成是感知空气流量的铂金热线电阻，属于正温度系数的电阻。在铂金热线旁边的是温度补偿电阻（冷线），属于负温度系数的电阻，负责检测进气温度并对加热电流进行调整。66袁鹏平3 电控发动机进气系统热线式空气流量计3.2 空气流量传感器热线式空气流量计的工作原理是使热线的温度与吸入空气的温度之差保持恒定。当空气质量流量增大时，空气带走的热量增多，热线本身变冷，RH的电阻

28、会降低，改变了A、B之间的电压平衡，会有电流通过电桥，经过处理传至ECU。为使热线温度和吸入的空气温度差保持恒定，控制电路使RH的电流增大，反之减小。这样，通过热线RH的电流是空气质量流量的单一函数，电流与进气质量成正比。即可利用加热电流测出进入发动机的空气流量。67袁鹏平3 电控发动机进气系统热线式空气流量计3.2 空气流量传感器加热电流经RB换算为电压信号，便可以输入给ECU作为判断计算的依据。低电压表示低的空气流量，电压升高表示空气流量增加。RH的温度变化使得电阻变化，直至A、B两点电位相等。68袁鹏平3 电控发动机进气系统热线式空气流量计3.2 空气流量传感器以丰田3线热线式空气流量计

29、为例内置有进气温度传感器69袁鹏平3 电控发动机进气系统热膜式空气流量计3.2 空气流量传感器结构与原理与热线式空气流量计基本相同，只是将发热体有热线改为热膜。这种结构可使发热体不直接承受空气流动所产生的作用力，增加了发热体的强度，提高了可靠性，且不需加热清洁电路。70袁鹏平3 电控发动机进气系统卡门漩涡式空气流量计3.2 空气流量传感器卡门漩涡的概念在流体中，放置一个柱状物体（涡流发生器）后，在其下游流体中就会形成两列平行状漩涡，并且左右交替出现，根据漩涡出现的频率就能测量出流体的流量，此现象由卡门首先发现，又称卡门漩涡。71袁鹏平3 电控发动机进气系统卡门漩涡式空气流量计3.2 空气流量传

30、感器卡门漩涡是一种物理现象，漩涡的测量精度由空气道面积与涡流发生器的尺寸决定，与检测方法无关。漩涡式传感器的输出信号是与漩涡频率对应的脉冲数字信号，响应速度快、测量精度高、进气阻力小、无磨损。因为是检测空气体积的流量，所以需要对空气温度和大气压力进行修正。根据漩涡频率的检测方式不同，分为光学式和超声波式。72袁鹏平3 电控发动机进气系统卡门漩涡式空气流量计3.2 空气流量传感器光学式卡门漩涡空气流量计组成：涡流发生器、光电管、反光镜当空气经过进气道时，产生卡门漩涡，从而导致涡流发生器周围空气压力发生变化，变化的压力经导压孔引向金属膜制成的反光镜，使反光镜产生振动，其振动频率与涡流发生的频率相等

31、，而涡流发生频率与空气流速成正比，反光镜再将发光二极管的光反射给光敏晶体管，从而检测漩涡发生的频率，并向ECU输送方波信号，ECU据此确定发动机进气量。卡门漩涡73袁鹏平3 电控发动机进气系统卡门漩涡式空气流量计3.2 空气流量传感器光学式卡门漩涡空气流量计提供给ECU的信号为0v5v交替变化的方波信号，且与进气量成正比，进气量多则信号频率高，进气量少则信号频率低。74袁鹏平3 电控发动机进气系统卡门漩涡式空气流量计3.2 空气流量传感器超声波式卡门漩涡空气流量计超声波是指频率高于20kHz，人耳听不到的机械波，它的方向性好，穿透力强，遇到杂质或者物体分界面会产生显著的反射，利用这些物理性质，

32、可以把一些非电量转换成声学参数，通过压电元件转换成电量。75袁鹏平卡门漩涡3 电控发动机进气系统卡门漩涡式空气流量计3.2 空气流量传感器超声波式卡门漩涡空气流量计组成：超声波发生器、超声波接收器、涡流发生器76袁鹏平3 电控发动机进气系统卡门漩涡式空气流量计3.2 空气流量传感器超声波式卡门漩涡空气流量计在没有卡门漩涡的情况下，接收到的超声波为稳定的信号。有卡门漩涡产生时，超声波在气流中的传播受到卡门漩涡的影响，使接收到的超声波变成一个个与漩涡对应的脉冲信号，其频率等于卡门漩涡的频率，此脉冲信号转换成矩形脉冲数字信号，ECU对矩形脉冲计数，便可知空气流量。77袁鹏平3 电控发动机进气系统卡门

33、漩涡式空气流量计3.2 空气流量传感器无论是光学式还是超声波式的卡门漩涡空气流量计，其输出的信号都是方波信号，信号频率随着进气量的增加而增加，检测需要用示波器（因信号频率变化快）或汽车专用万用表（检测其频率）。78袁鹏平3 电控发动机进气系统进气歧管绝对压力传感器3.3 压力传感器进气歧管压力传感器MAP用于测量发动机的负荷，并转换成电信号传输给ECU，主要用于点火正时和喷油控制，是D型电控发动机最重要的传感器之一。有些L型电控发动机用MAP传感器检测发动机起动时的进气量，而发动机起动后的进气量由MAF传感器检测。79袁鹏平3 电控发动机进气系统进气歧管绝对压力传感器3.3 压力传感器MAP传

34、感器包括一个密封在内的陶制膜片或硅膜片，膜片的一侧是真空室，膜片的另一侧是导入进气歧管压力。当发动机负荷变化（发动机进气歧管真空改变）时，作用在膜片两侧的压差使MAP传感器的输出信号电压或信号频率也随之发生变化。80袁鹏平3 电控发动机进气系统进气歧管绝对压力传感器3.3 压力传感器MAP传感器由四只电阻组成电桥电路，利用电压的变化来计算电阻的改变量，进而求得所受压力的大小。81袁鹏平3 电控发动机进气系统进气歧管绝对压力传感器3.3 压力传感器发动机负荷与进气歧管真空度、进气歧管绝对压力的关系随着发动机负荷的增加（节气门开大），进气歧管绝对压力增加，而进气歧管真空度下降，传感器信号电压升高。

35、当点火开关“ON”，发动机不工作，突然打开节气门，信号电压最大，而在减速期间随着节气门的关闭，信号电压最小。82袁鹏平3 电控发动机进气系统进气歧管绝对压力传感器3.3 压力传感器电路图（本田车系）信号端子PIM，传感器通过VC接收来自ECU的电源电压5v，经过E2端子通过ECU搭铁。ECU的PIM端子在断开时，应为5v。83袁鹏平3 电控发动机进气系统进气歧管绝对压力传感器3.3 压力传感器检测方法（本田车系）测量VC与E2之间的电压拔下MAP传感器的插头，打开点火开关测量其电压是否为46v84袁鹏平3 电控发动机进气系统节气门的开度信号主要用于：3.4 节气门位置传感器用来判断发动机的工况

36、处于怠速控制区、部分负荷区还是节气门接近全开的加浓区(或催化转化器的高温保护区)，即用来界定开环、闭环控制区。对于有自动变速器控制功能的电控系统来说，节气门开度和车速是决定换挡时刻的条件参数。用节气门转角变化率的大小作为加速、减速过程中修正喷油量的条件，它直接反映驾驶员的意图。可与空气流量计的信号对照互检，提供后者发生损坏的信息，并代替后者与转速配合，作为ECU控制喷油量的条件参数。还用于点火正时修正、废气再循环控制、空调系统控制、燃油蒸发控制、车辆动态稳定性控制、巡航控制、牵引力控制等。85袁鹏平3 电控发动机进气系统开关触点式节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器主要有3个触点：怠速开关

37、触点IDL、全负荷开关触点PSW和搭铁触点E。发动机在怠速时或突然减速时，怠速触点IDL闭合，ECU根据此信号对怠速时的混合气进行控制，并修正点火提前角，切断废气再循环系统。减速断油时，暂时切断供油。当节气门开度超过一定角度时，全负荷触点PSW闭合，ECU根据此信号加浓混合气，提高发动机输出功率。86袁鹏平3 电控发动机进气系统3.4 节气门位置传感器发动机怠速运转时，IDL触点闭合，IDL信号电压为0V；加速时，IDL触点断开，其电压变为5V；全负荷时，PSW触点闭合，PSW电压为0V。 全负荷（全开）部分负荷（部分开启）怠速（关闭）IDL+B或5V+B或5V0VPSW0V5V5V节气门位置

38、触点开关触点式节气门位置传感器87袁鹏平3 电控发动机进气系统线性式节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器采用线性电位计，由节气门轴带动电位计的滑动触点，在不同的节气门开度下，接入电路的电阻不同。发动机怠速时，怠速触点IDL闭合，IDL信号端子电压为0，VTA信号端子与VC电源端子间电阻较大，传感器信号电压较低，为0.60.9V。88袁鹏平3 电控发动机进气系统线性式节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器随着节气门开度的增加，电位计的滑动触点在电阻膜上滑动，从而在该触点上得到与节气门开度成比例的线性电压输出，即VTA信号电压。全负荷时VTA信号在3.54.7V。随着节气门开度增大，VTA信

39、号电压呈线性增加。89袁鹏平3 电控发动机进气系统线性式节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器ECU根据全负荷时的VTA信号进行空燃比修正、加浓修正和燃油切断控制等。全负荷（全开）部分负荷（部分开启）怠速（关闭）IDL12V12V0VVTA3.54.7V0.93.5V0.60.9V节气门位置触点线性式节气门位置传感器数据90袁鹏平3 电控发动机进气系统两者之间的区别3.4 节气门位置传感器开关触点式 节气门位置传感器只能检测发动机的怠速和全负荷工况。当IDL触点断开而PSW触点还未闭合时，发动机处于加速状态，该传感器无法输出节气门所在位置的准确信号。线性式 节气门位置传感器的设计避免了开关式

40、节气门位置传感器的弊端，利用其电位计的变化可检测出节气门所在的准确位置。91袁鹏平3 电控发动机进气系统无怠速触点的节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器目前的线性式节气门位置传感器已无IDL怠速触点，或虽有怠速触点但不与发动机ECU相连接，使用VTA信号检测怠速运行工况。随着节气门开度的增大，VTA信号电压成比例的线性增加。92袁鹏平3 电控发动机进气系统3.4 节气门位置传感器93袁鹏平3 电控发动机进气系统双信号输出的线性式节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器在智能电控节气门ETCS-i系统中，采用双信号输出的线性式节气门位置传感器。传感器内部有两个电位计、两个滑动触点，并有两个信

41、号VTA1和VTA2，来提高可靠性。94袁鹏平3 电控发动机进气系统双信号输出的线性式节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器随着节气门的开启，VTA1和VTA2的信号都呈比例增加，但增加速率不同，VTA2信号比VTA1信号增加的速率快，先达到最大值。ECU通过检测这两个信号来获得节气门的位置，并能通过比较两个信号发现问题。95袁鹏平3 电控发动机进气系统霍尔元件型节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器霍尔元件型节气门位置传感器由霍尔集成芯片IC和可绕其转动的磁铁制成的构成的。磁铁与节气门轴同轴，即和节气门一齐转动。当节气门开启时，磁铁也一同转动，改变位置。96袁鹏平3 电控发动机进气系统霍

42、尔元件型节气门位置传感器3.4 节气门位置传感器此时，霍尔IC 探测磁铁位置变化所造成磁通量的变化并产生霍尔效应，从VTA1端子和VTA2端子输出信号电压。此传感器不仅能精确地探测节气门开启程度，还采用了无接触方式，简化了构造，所以不易发生故障。而且，为了确保此传感器的可靠性，还具有不同输出特性的两个系统输出信号。97袁鹏平3 电控发动机进气系统节气门位置传感器的检测3.4 节气门位置传感器98袁鹏平3 电控发动机进气系统基于温度传感器，ECU用于调节控制很多系统。3.5 进气温度传感器这些系统要正常工作需要发动机处于正常的工作温度范围，温度传感器传至ECU信号要准确。例如，ECU控制调节燃油

43、喷射量，就必须知道发动机冷却液温度的准确信号。发动机用温度传感器包括冷却液温度传感器（ECT）、进气温度传感器（IAT）和废气再循环温度传感器（EGR）等，这些温度传感器装有负温度系数的热敏电阻，即温度越高则电阻越低，反之温度越低电阻越高。99袁鹏平3 电控发动机进气系统安装及电路3.5 进气温度传感器在装有进气歧管绝对压力传感器的D型电控燃油喷射的发动机上，进气温度传感器安装在进气管上；在装有空气流量计的L型电控燃油喷射的发动机上，进气温度传感器是空气流量计的一部分。100袁鹏平3 电控发动机进气系统安装及电路3.5 进气温度传感器进气温度传感器用于检测发动机冷起动时进气道空气温度，电控单元

44、对进气温度和冷却液温度进行对比，如果两者之间相差8，则确定发动机处于冷起动工况。这为发动机是否进行闭环控制、燃油蒸发控制等提供了判断依据。101袁鹏平3 电控发动机进气系统3.5 进气温度传感器102袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速及其影响3.6 怠速控制系统及其工作原理怠速是指节气门关闭，加速踏板完全松开，且发动机对外无功率输出并保持最低转速稳定运转的工况。在汽车使用中，发动机怠速运转的时间占30%左右，怠速运转的高低直接影响燃油消耗和排放污染。怠速转速过高，燃油消耗增加，怠速转速过低，发动机冷车运转、空调打开、电器负荷增大、自动变速器挂档等工况，由于运行条件较差或负载增加，容易导致发动机怠

45、速运转不稳甚至熄火。出现上述情况时，就需要及时调整发动机的怠速。怠速控制（ISC）是电控发动机的基本控制内容。103袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制系统的功能怠速控制的实质3.6 怠速控制系统及其工作原理1、实现发动机起动后的快速暖机；2、维持发动机怠速稳定运转，即在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。控制怠速时的空气吸入量，所以怠速控制系统也称怠速空气控制系统。ECU根据发动机工作温度和负载，自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。104袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制系统的分类3.6 怠速控制系统及其工作

46、原理旁通空气式采用这种方式的系统在怠速时节气门完全关闭，怠速空气通过一条跨接在节气门两端的怠速通道流入气缸。怠速通道中装有怠速空气控制阀。105袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制系统的分类3.6 怠速控制系统及其工作原理节气门直动式采用这种方式的系统没有跨接在节气门两端的怠速通道，怠速时，加速踏板虽然完全松开，但节气门并没有完全关闭，仍通过它提供怠速空气。106袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制系统的组成3.6 怠速控制系统及其工作原理主要由传感器ECU执行器三部分组成107袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制系统的组成3.6 怠速控制系统及其工作原理传感器的功用是检测发动机的运行工况和负

47、载设备的工作状况，ECU则根据各种传感器的输入信号确定一个怠速运转的目标转速，并与实际转速进行比较，根据比较结果控制执行元件工作，以调节进气量，使发动机的怠速转速达到所确定的目标转速。108袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制系统的组成3.6 怠速控制系统及其工作原理目标转速的决定因素1、冷却液温度 当发动机冷却液温度较低时，系统给出较高的目标怠速1200r/min以加速暖车；采用机械风扇的发动机，当冷却液温度过高时，系统也给出较高的怠速，目的是增加冷却水箱的进风量；2、外加负载 例如打开空调时，系统将提高怠速150r/min；3、进光灯开启 为补偿电力损耗，目标怠速将升高50r/min；4、

48、系统电压补偿 电压低于12V时，提升目标怠速50r/min。109袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制系统的组成3.6 怠速控制系统及其工作原理怠速工况的识别在怠速以外的工况下，若系统对发动机实施怠速控制，会与驾驶员通过加速踏板对进气量的调节发生干涉。所以，在怠速控制系统中，ECU需要根据节气门位置信号和车速信号确认怠速工况，只有在节气门全关、车速为零时，才进行怠速控制。110袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制执行元件的类型、原理与检测方法3.6 怠速控制系统及其工作原理以旁通式怠速控制系统为例，目前有两种基本类型：步进电机型（STEP MOTOR TYPE）旋转电磁阀型（ROTARY SO

49、LENOID TYPE）111袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制执行元件的类型、原理与检测方法3.6 怠速控制系统及其工作原理步进电机怠速控制阀（4线或6线）空气流量计内置一个步进电机，通过顺时针或者逆时针方向转动转子，使阀轴及阀左右移动，这样可增大或减小阀与阀座之间的间隙，调节进气量。阀及阀座112袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制执行元件的类型、原理与检测方法3.6 怠速控制系统及其工作原理步进电机怠速控制阀（4线或6线）步进电机由转子（磁铁）和定子（电磁线圈）组成，丝杆结构将步进电机转子的旋转运动转变成阀轴的直线运动，阀与阀轴制成一体。步进电机怠速控制阀安装在节气门体上，阀伸入到设在

50、怠速空气道的阀座处。ECU通过对定子线圈通电顺序和输入脉冲信号的控制，即可改变步进电机怠速控制阀的位置。由于每给步进电机一个脉冲信号，电机只转动一定的角度，且转动不是连续的，所以称为步进电机。常见的步进电机怠速控制阀有4线和6线，如GM、TOYOTA113袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制执行元件的类型、原理与检测方法3.6 怠速控制系统及其工作原理通用公司步进电机怠速控制阀该种步进电机转子是一个永久磁铁，定子是两组相互独立的线圈，每组由两个线圈组成。114袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制执行元件的类型、原理与检测方法3.6 怠速控制系统及其工作原理步进电机内的每一组线圈都被看成是一个独

51、立的元件，线圈的所有4个接线都连接到ECU中，ECU改变两组线圈的电流方向，使之产生交变的磁场。通用公司步进电机怠速控制阀115袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制执行元件的类型、原理与检测方法3.6 怠速控制系统及其工作原理当转子开始转动之前，ECU将脉冲电压信号12V从A端送至线圈1、2，然后从A-回到ECU内搭铁，使线圈1、2分别产生磁极，同时，ECU将12V从B端送至线圈3、4，然后从B-回到ECU内搭铁，使线圈3、4也分别产生磁极，转子在两组线圈的共同作用下旋转了90度。通用公司步进电机怠速控制阀116袁鹏平3 电控发动机进气系统怠速控制执行元件的类型、原理与检测方法3.6 怠速控制

52、系统及其工作原理步进电机怠速控制阀的控制内容(1)起动初始位置的设定(2)起动后控制(3)暖机控制(4)怠速稳定控制(5)怠速预测控制(6)电气负载增多时的怠速控制(7)学习控制117袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 三元催化转化器的功能为了达到排放法规的要求，国外1996年以后生产的车辆必须配置三元催化转化器（TWC）。三元指能同时处理CO、HC和NOx三种有害气体。三元催化转化器安装在排气管的中部，其功能是利用转化器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体HC、CO和NOx转变为H2O、CO2和N2。118袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化

53、器与闭环控制系统 三元催化转化器的构造根据催化剂载体的结构特点，TWC可分为颗粒式和整体式两种。颗粒式载体将催化剂沉积在颗粒状氧化铝载体表面，主要用于美国和日本生产的汽车上，目前应用趋于减少。整体式载体分成陶瓷和金属两种，它将催化剂沉积在蜂窝状表面，可增大催化剂和废气的实际接触面积。119袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 三元催化转化器的构造以整体式三元催化转化器为例，其主要由四部分组成：载体、涂在载体上的催化活性层、承纳载体的钢板壳体和钢板壳体之间的隔离层或缓冲层。120袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 TWC与闭环控制的工作原

54、理TWC工作原理TWC先利用内含的贵重金属铑做催化剂，将NOx还原成无害的氮气(N2)和二氧化碳（CO2)。还原过程中所生成的O2，再加上TWC内由二次空气导管所导入的新鲜空气中的O2（有些车型才有），以铂（Pt)或钯(Pd)做催化剂一起和CO、HC进行氧化反应，使其转变成无害的CO2和H2O，这种还原-氧化的过程又称为二段式转化。121袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 TWC与闭环控制的工作原理TWC工作原理TWC将有害气体转变成无害气体的效率受诸多因素的影响，其中影响最大的是混和气的浓度和排气温度。三元催化转化器的最低工作温度为246302，最高工作温度76

55、0982。发动机排气温度过高时，TWC的转化效率明显下降。有些三元催化转化装置中装有排气温度报警装置。在使用中，燃气温度过高一般是由于发动机长时间在大负荷下工作或因故障而燃烧不完全所致。122袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 TWC与闭环控制的工作原理闭环控制的工作原理三元催化转化器的转化效率与发动机的空燃比之间的关系，当空燃比维持在14.7:1上下0.3%时，三元催化传换的效率几乎可达到90以上，如图所示。因混合气浓时，HC、CO含量将增多，使转换的效率降低；但若混合气稀的话，NOx排量也会增加，如此亦将使转换的效率下降。什么是空燃比？123袁鹏平5 电控发动

56、机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 TWC与闭环控制的工作原理闭环控制的工作原理空燃比由发动机计算机控制，即控制喷油量，喷油量的大小取决于氧传感器送给计算机废气之中氧含量的多少。发动机计算机根据氧传感器的信号调节喷油量，这就是所谓的发动机闭环控制。计算机将发动机空燃比尽可能地控制在理想值附近，此时发动机燃烧完全，工作效率最高，催化转化装置转化效率最高，发动机动力性最佳，燃油经济性最好，污染排放量最少。124袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 TWC与闭环控制的工作原理闭环控制的条件在装有氧传感器的电控燃油喷射发动机上，电控燃油喷射（EFI）系统并不是在

57、所有工况下都进行闭环控制，在发动机起动、怠速、暖机、加速、全负荷、减速断油等工况下，发动机不可能以理论空燃比工作，仍采用开环控制方式。此外，氧传感器温度在400以下、氧传感器或其电路发生故障时，也只能采用开环控制。电控燃油喷射系统进行开环控制还是进行闭环控制，由ECU根据相关输入信号确定 。125袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 短期/长期燃油修正短期/长期燃油修正是通过ECU改变喷油器脉宽以保持发动机的空燃比尽量地接近理论空燃比14.7:1。无论是短期燃油修正，还是长期燃油修正的数据都可以通过汽车诊断仪进行检测。126袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催

58、化转化器与闭环控制系统 短期/长期燃油修正短期燃油修正当发动机处于闭环状态时，短期燃油修正将对空燃比进行小的、临时的调整。短期燃油修正连续不断地监测来自氧传感器的输出电压。短期燃油修正的数值用-100%-+100%之间的百分比表示（或用0-255个修正步表示），中间点为0%（或为128步）。如果短期燃油修正的数值为0%，则表示空燃比为为理想值14.71，混合气既不太浓，也不太稀。如果短期燃油修正显示高于0%的正值，则表示混合气较稀，ECU在对供油系统进行增加喷油量的调整。如果短期燃油修正显示低于0%的负值，则表示混合气较浓，ECU在对供油系统进行减少喷油量的调整。如果混合气过稀或过浓的程度超过

59、了短期燃油调整的范围，这时就要进行长期燃油调整。127袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 短期/长期燃油修正长期燃油修正长期燃油修正值是由短期燃油修正值得到，并代表了燃油偏差的长期调整值。长期燃油修正表示方式与短期燃油修正表示方式一致，如果长期燃油修正显示0%表示为了保持ECU所控制的空燃比，供油量正合适；如果长期燃油修正显示的是低于0%的负值，则表明混合气过浓，喷油量正在减少（喷油脉宽减小）；如果长期燃油显示的是高于0%的正值，则表明混合气过稀，ECU正在通过增加供油量（喷油脉宽增大）进行补偿，长期燃油修正可以表示出短期燃油修正向稀薄或浓稠方向调整的趋势。128

60、袁鹏平5 电控发动机排放系统5.1 三元催化转化器与闭环控制系统 短期/长期燃油修正短/长期燃油修正特点在闭环工况下起作用。ECU通过对喷油量进行微调来控制空燃比。短期燃油修正是ECU依据氧传感器的电压信号进行喷油量的修正。长期燃油修正是ECU通过对短期燃油修正（长时间修正的趋势）的计算得来的，其目的是尽可能地让短期燃油修正的数值接近0%，如果长期燃油调整的数值超过5%，则表示发动机系统有故障，应该进行检查。短期燃油修正值是临时存储的，在点火开关关后自动消失。长期燃油修正值是被存储在记忆单元中，并被用于确定基本喷油量，对开环和闭环中喷油器的喷射量控制都有影响。千万记住燃油修正的方向与故障码是相