政府采购培训讲义

1、PAGE PAGE 25政府采购培培训讲义义从电控发动动机的角角度对现现代轿车车进行比比较主讲张葵葵 副教授授2006年年10月月前言一.现代轿轿车的分分类按照中国大大陆标准准划分为为：微型轿车（ HYPERLINK /phrase-2006030914315200190.html 排量1L以下）普通级轿车车（排量量为1.01.6LL) 中级轿车（排排量为11.62.5LL）中高级轿车车（排量量为2.54.0LL）高级（排量量为4.0L以以上） 政府按级别别配车主主要为中中级轿车车（排量量为1.62.5LL）、中中高级轿轿车（排排量为22.54.0LL），价格格为200300万左右右。引出问题

2、：例1： 220066款本田田雅阁 2.44L/直直列四缸缸/程序序控制燃燃油喷射射/DOOHC双双顶置凸凸轮轴/i-VVTECC智能可可变气门门正时及及升程电电子控制制系统如何从宣传传词中了了解汽车车配置状状况？二.电控汽汽油机的的发展历历程 以以德国BBOSCCH公司司汽油机机燃油喷喷射系统统及点火火系统发发展历程程为例 汽汽油机的的燃油喷喷射和点点火使发发动机得得以运转转。汽油油喷射到到发动机机进气门门上方的的进气管管内，当当活塞下下行时，空空气燃油混混合气被被吸人燃燃烧室内内，而当当活塞再再次上行行时，空空气燃油混混合气被被压缩，并并由火花花塞产生生的电火火花点燃燃。燃烧烧产生的的能量

3、推推动活塞塞下行，并并通过连连杆把活活塞的直直线运动动转化为为曲轴的的旋转运运动。起先，汽油油喷射系系统和点点火系统统是两个个独立的的系统，它它们分别别由各自自的参数数，如喷喷油量、点点火时刻刻进行单单独的控控制。这这两个系系统要么么不交换换信息，要要么只有有极少量量的信息息交换。BBoscch公司司将汽油油喷射和和电子点点火集成成为一个个单元，联联合控制制的Mootroonicc发动机机管理系系统能够够根据燃燃烧过程程中的各各种工况况要求，对对喷射和和点火的的控制参参数进行行优化。1汽油喷射射系统 汽汽油喷射射系统根根据发动动机的运运转速度度、负荷荷水平、环环境影响响等因素素，精确确地计量量

4、供给发发动机的的燃油量量，从而而控制混混合气的的空燃比比，使发发动机废废气排放放中的有有害物质质含量保保持在一一个较低低的水平平。 = 1 * GB2 运用连续续喷射原原理的多多点喷射射系统197319995年，K-JJetrroniic机械械液压汽汽油喷射射系统。 11982219996年间间为满足足更高的的性能要要求，包包括为达达到更高高的排气气质量，在在K-Jettronnic系系统中，添添加了一一个ECCU、一一个主压压力调节节器、一一个用于于控制混混合气成成分的压压力调节节器，发发展形成成了KEE-Jettronnic系系统。 = 2 * GB2 间间歇式燃燃油喷射射系统 LL-Je

5、ttronnic系系统是运运用模拟拟技术的的电子燃燃油喷射射系统 (11973319866年使用用)，它它根据进进入发动动机的空空气量、发发动机转转速及其其他一些些运行参参数间歇歇喷射燃燃油，LL3-Jettronnic是是运用数数字技术术的控制制系统，增增加了一些在在模拟技技术系统统中无法法实现的的控制功功能，从从而使喷喷油量能能更好的的适应发发动机各各种变工工况的使使用要求求。 LLH-Jettronnic系系统(11981119998年)用热线线空气流流计，使空空气燃油油混合气气的计量量不受环环境状况况的影响响。 = 3 * GB2 单单点喷射射间歇式式燃油喷喷射系统统Mono-Jett

6、ronnic电电子喷射射系统(1988719997年)应用于于中小型型乘用车车，单点点喷油器器直接装装在节气气门上部部阀体的的中心部部位。这这种系统统也称作作节气门门喷射系系统（TBII），发动动机转速速和节气气门的位位置是计计量燃油油喷射量量的控制制参数。2.点火系系统点火系的功功能是在在正确的的点火时时刻点燃燃已压缩缩的混合合气，引引发混合合气燃烧烧。在火火花点火火发动机机(SII)中，点点火是由由穿透火火花塞电电极间的的、瞬时时放电产产生的电电火花来来完成的的。要使使催化转转化器有有效发挥挥作用，绝绝对需要要正确的的点火时时刻。混混合气燃燃烧滞后后会使燃燃烧不完完全，从从而使催催化剂有有

7、中毒损损坏的危危险。随随着时间间的推移移，电子子元件逐逐渐取代代了点火火系中的的机械部部件。 点火时时刻由发发动机的的速度和和负荷状状况计算算得来。传统的的线圈点点火(11934419886年)和晶体体管式线线圈点火火(1996519993年)运用机机械控制制点火时时刻，半半导体点点火系统统和半导导体五分分电器电电子点火火系统(198819998年)运用点点火特性性脉谱图图确定点点火时刻刻。 3.MMotrroniic发动动机管理理系统上述汽油喷喷射系统统和点火火系统的的组合并并非一成成不变，不不同型式式的点火火系统可可以与各各种喷射射系统组组合。MMotrronicc将燃油油喷射系系统和点点

8、火系统统组合在在一起，形形成发动动机管理理系统。在在该系统统中，一一个基本本的燃油油喷射系系统和一一个电子子点火系系统一起起构成了了Mottronnic点点火和燃燃油喷射射系统的的基础。KEMootroonicc是以连连续喷射射KE-Jettrorric系系统为基基础的MonoMottronnic是是以间歇歇喷射MMonoo-Jeetroonicc系统为为基础的的MMottronnic则则是以间间歇式进进气管燃燃油喷射射L-JJetrroniic系统统为基础础的MEMootroonicc是M-MMotrroniic系统统加入电电子节气气门控制制(ETTC)的的形成的的。MED-JJetrron

9、iic系统统把汽油油直接喷喷射、电电子点火火和ETTC结合合成一个个单独的的系统。4.电控汽汽油发动动机的分分类比较较 主主要从空空气供给给、燃油油供给、点点火控制制、排放放控制、辅辅助装置置五个方方面进行行比较简介电控发发动机一.电控汽汽油机的的空气供供给系统统以丰田发动动机为例例进行讲讲解1.进气系系统的组组成发动机工作作时，空空气经空空气滤清清器过滤滤后，由由空气流流量传感感器（通通常被称称为空气气质量传传感器）检检测进气气量，通通过节气气门体进进入进气气总管，再再通过进进气歧管管分配给给各缸。节节气门体体中设有有节气门门，用以以控制进进入发动动机的空空气量，从从而控制制发动机机的输出出

10、功率( 负荷荷)。在在节气门门体的外外部或内内部设有有与主进进气道并并联的旁旁通进气气道，并并由怠速速控制阀阀控制怠怠速时的的进气量量，见图图1所示示。图 1 进进气系统统的组成成目前进气系系统有很很多改进进，如声声控进气气系统（进进气谐振振，ACCIS）、涡涡轮增压压系统、可可变气门门正时机机构等可可大大提提高进气气效率。 22.电控控汽油机机按每循循环充气气量的传传感方法法分类汽油机的负负荷(转转矩)与与每循环环充气量量有关，在在一定的的转速下下即与进进气的质质量流量量有关。每每循环充充气量的的传感方方法可以以分为间间接法和和直接法法两种。 = 1 * GB2 空气密度度法（直直接检测测方

11、法）：采用该该种方法法直接利利用空气气流量（MMAF）传传感器所所提供的的信号来来代表进进气量。但但由于MMAF传传感器无无法检测测进气压压力(海海拔高度度）的变变化，因因此该系系统还必必须加装装一个大大气压力力传感器器（BAARO），以以避免无无法判断断海拔高高低时的的差异。目目前BAARO传传感器多多安装在在ECUU电脑盒盒内。 采用这这种方法法检测进进气量的的发动机机称为LL型电控控发动机机。 L型 DD型图2 L型和和D型发发动机的的结构示示意 = 2 * GB2 速度密度度法（间间接检测测方法）：由于空气的的密度直直接与压压力大小小成正比比关系，因因此该系系统利用用装在进进气歧管管上

12、的进进气歧管管绝对压压力（MMAP）传传感器所所提供的的压力信信号，再再结合进进气温度度信号、发发动机转转速信号号（RPPM）、估估算的容容积效率率和废气气再循环环量一起起，来表表示进入入发动机机的空气气量。采采用这种种方法检检测进气气量的发发动机称称为D型型电控发发动机。电控发动机机利用空空气流量量的信号号进行喷喷油和点点火控制制。3.进气系系统主要要传感器器 = 1 * GB2 空气流量量计的类类型 = 2 * GB2 进气歧管管绝对压压力传感感器进气岐管绝绝对压力力传感器器（简称称MAPP）用于感感知发动动机负荷荷，并转转换成电电信号传传输给计计算机，主主要用于于参与点点火正时时和喷油油

13、控制，这这是D型型电控发发动机中中最重要要的传感感器之一一。对于于有些LL型电控控发动机机用MAAP传感感器检测测发动机机起动时时的进气气量，而而发动机机起动后后的进气气量则由由MAFF传感器器检测。 = 3 * GB2 节气门位位置传感感器节气门位置置传感器器（简称称TPSS）。在汽油油机性能能的试验验研究中中，常用用节气门门开度来来表示负负荷率，这这种表示示不能用用于控制制，因为为节气门门转角与与循环充充气量没没有线性性关系，也也没有确确定的对对应关系系(在节节气门由由小开大大和由大大减小时时不重复复)。控控制系统统之所以以要有节节气门开开度信号号，是为为了下列列用途： = 1 * GB2

14、 用来判断断发动机机的工况况处于怠怠速控制制区、部部分负荷荷区还是是节气门门接近全全开的加加浓区 (或催催化转化化器的高高温保护护区)，即即用来界界定开环环、闭环环控制区区。对于于有自动动变速器器控制功功能 的的电子管管理系统统来说，节节气门开开度和车车速是决决定换挡挡时刻的的条件参参数。 = 2 * GB2 用节气门门转角变变化率的的大小作作为加速速、减速速过程中中修正喷喷油量的的条件。它它直接反反映驾驶驶员的意意图，比比其他负负荷传热热的响应应更快。 = 3 * GB2 可与空气气流量计计的信号号对照互互检，提提供后者者发生损损坏的信信息，并并代替后后者与转转速 配配合，作作为ECCU控制

15、制喷油量量的条件件参数。 = 4 * GB2 还用于点点火正时时修正、废废气再循循环控制制、空调调系统控控制、燃燃油蒸发发控制、车车辆动态态稳定性性控制、巡巡航控制制、牵引引力控制制等。节气门位置置传感器器安装在在节气门门体上，其主要要类型有有：开关触触点式节节气门位位置传感感器、线性式式节气门门位置传传感器、 = 4 * GB2 冷却液温温度传感感器当出现因汽汽车负载载过大、缺缺水、点点火时间间不对、风风扇出现现故障等等原因，造造成冷却却液温度度过高时时，会使使发动机机机体温温度上升升，从而而使发动动机不能能工作。所所以在仪仪表系统统内设计计了冷却却液温度度表，利利用冷却却液温度度传感器器检

16、测发发动机冷冷却液温温度，让让驾驶员员能够直直观地看看出发动动机冷却却液在任任何工况况时的温温度，并并且及时时作出相相应的处处理。在电控系统统中也安安有一个个冷却液液温度传传感器，用用于喷油油量修正正信号。冷却液液温度传传感器安安装在发发动机缸缸体或缸缸盖的水水套上，与与冷却液液直接接接触，用用于测量量发动机机的冷却却液温度度，其内内部装有有负温度度特性的的热敏电电阻。进气温度传传感器在装有进气气歧管绝绝对压力力传感器器的D型型电控燃燃油喷射射的发动动机上，进进气温度度传感器器安装在在进气管管上，而而在装有有空气流流量计的的L型电电控燃油油喷射的的发动机机上，进进气温度度传感器器就是空空气流量

17、量计的一一部分。进气温度传传感器用用于检测测发动机机冷起动动时进气气道空气气温度，电电控单元元这时对对进气温温度和冷冷却水温温度进行行对比，如如果两者者之差在8内，电电控单元元就确定定发动机机处于冷冷起动工工况。这这为发动机机是否进进行闭环环控制、燃燃油蒸发发控制等等提供了了判断依依据。4.电控节节气门系系统(ETCCS)电控节气门门是一种种柔性控控制系统统，通过过节气门门体上的的电机驱驱动节气气门，取取消了传传统节气气门与加加速踏板板之间的的直接机机械连接接，在电电控单元元的控制制下，可可实现节节气门开开度的快快速精确确控制。ETCS的的优点： = 1 * GB2 可以根据据驾驶员员愿望以以

18、及排放放、油耗耗和安全全需求确确定节气气门的最最佳开度度；可设设置各种种功能来来改善驾驾驶的安安全性和和舒适性性，含括括了牵引引力控制制、巡航航控制、怠怠速控制制等，从从而使发发动机控控制更加加理想； = 2 * GB2 解决了传传统节气气门难以以根据汽汽车的不不同工况况相应地地做出精精确调整整，特别别是在冷冷起动、低低负荷和和怠速工工况下会会导致经经济性下下降、有有害物质质排放量量增加等等问题； = 3 * GB2 装备此系系统的发发动机具具有低转转速高扭扭矩输出出、起步步反应快快、加速速灵敏，节节油低耗耗的特点点。国外对电控控节气门门的研发发已开展展了多年年，并已已实现了了商品化化。国内内

19、目前虽虽然已在在BORRA、POLLO、CCOROOLLAA等轿车车上安装装了引进进的电控控节气门门。 图4 加速踏板位置传感示意图4 加速踏板位置传感示意图3 电控节气门系统的结构示意5.怠速控控制系统统 = 1 * GB2 怠速控制制系统的的功能 怠速是指节节气门关关闭，油油门踏板板完全松松开，且且保持最最低转速速稳定运运转的工工况。目目前汽油油机一般般都有节节气门，怠怠速时节节气门的的回位弹弹簧促使使节气门门有全闭闭的倾向向。在汽车使用用中，发发动机怠怠速运转转的时间间约占330，怠怠速转速速的高低低直接影影响燃油油消耗和和排放污污染。怠怠速转速速过高，燃燃油消耗耗增加，但但怠速转转速过

20、低低，又会会增加排排放污染染。此外外，怠速速转速过过低，发发动机冷冷车运转转、空调调打开、电电气负荷增增大、自自动变速速器挂入入挡位、动动力转向向时，由由于运行行条件较较差或负负载增加加，容易易导致发发动机怠怠速运转转不稳甚甚至熄火火。在以以上有一一个或几几个情况况出现时时，需要要及时调调整发动动机怠转转速。怠速控制的的实质就就是控制制怠速时时的空气气吸入量量，所以以也将怠怠速控制制系统称称为怠速速空气控控制系统统（IAAC）。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。 = 2 * GB2 怠速空气气提供方方式旁通空气式式 采用这这种方式式的系统

21、统在怠速速时节气气门完全全关闭。怠怠速空气气通过一一条跨接接在节气气门两端端的怠速速通道流流入气缸缸。怠速速通道中中装有一一个不同同类型的的怠速空空气控制制阀，见见图 (a)所所示。节气门直动动式 采用用这种方方式的系系统没有有跨接在在节气门门两端的的怠速通通道。怠怠速时，油油门踏板板虽然完完全松开开，但节节气门并并不完全全关闭，而而是仍通通过它提提供怠速速空气，见见图177（b）所所示。 （a） (b) 图图 5 怠速空气气提供方方式下面也是以以旁通式式怠速控控制系统统为例，该该种怠速速控制系系统目前前主要有有两种基基本类型型：步进进电机型型和旋转电电磁阀型型（又分分为双驱驱动和单单驱动）。

22、 二.电电控汽油油燃油喷喷射系统统1.电控燃燃油喷射射系统的的分类电控燃油喷喷射系统统的分类类如下： = 1 * GB2 按喷射方方式分类类图 6喷油油器按喷喷射相位位不同的的分类 = 2 * GB2 按按喷射位位置分类类图7 缸内内喷射图8 进气气管喷射射（a） (b)图9多点喷喷射和单单点喷射射示意图图 （a）多点点喷射 （b）单点点喷射1-汽油；2-空气气；3-节气门门；4-进气管管；5-喷油器器；6-燃油总总管图10多点点喷射系系统喷油油器安装装位置 = 3 * GB2 按有无反反馈信号号分类电控燃油喷喷射系统统按有无无反馈信信号可分分为开环环控制系系统和闭闭环控制制系统。 开开环控制

23、制系统(无氧传传感器)：它是将将通过实实验确定定的发动动机各工工况的最最佳供油油参数，预先存存入电脑脑。在发动动机工作作时，电脑根根据系统统中各传传感器的的输入信信号，判判断自身身所处的的运行工工况，并并计算出出最佳喷喷油量。通通过对喷喷油器喷喷射时间间的控制制，来控控制混合合气的浓浓度，使使发动机机优化运运行。 开开环控制制系统按按预先设设定在电电脑中的的控制规规律工作作，只受受发动机机运行工工况参数数变化的的控制，简简单易行行。但其其精度直直接依赖赖于所设定的的基准数数据和喷喷油器调调整标定定的精度度。喷油油器及发发动机的的产品性性能存在在差异，或或由于磨磨损等引引起性能能参数变变化时，就

24、就不能使使混合气气准确地地保持在在预定的的浓度(空燃比比)上。因因此，开开环控制制系统对对发动机机及控制制系统各各组成部部分的精精度要求求高，抗抗干扰能能力差，当当使用工工况超出出预定范范围时，不不能实现现最佳控控制。 闭环环控制系系统(有氧传传感器)：在该系系统中，发发动机排排气管上上加装了了氧传感感器，根根据排气气中含氧氧量的变变化，判判断实际际进入气气缸的混混合气空空燃比，再再通过电电脑与设设定的目目标空燃燃比值进进行比较较，并根根据误差差修正喷喷油器喷喷油量，使使空燃比比保持在在设定的的目标值值附近。闭环控制系系统可达达到较高高的空燃燃比控制制精度，并并可消除除因产品品差异和和磨损等等

25、引起的的性能 变化，工工作稳定定性好，抗抗干扰能能力强：但是，为为了使排排气净化化达到最最佳效果果，只能能运行在在理论空空燃比114.77：1附近。对对起动、暖暖机、加加速、怠怠速、满满负荷等等特殊工工况，仍仍需采用用开环控控制，使使喷油器器按预先先设定的的加浓混混合气配配比工作作，以满满足发动动机特殊殊工况的的工作要要求。所所以，目目前普遍遍采用开开环和闭闭环相结结合的控控制方案案。2.燃油供供给系统统的组成成 图11燃油油供给系系统油路路的组成成图12燃油油供给系系统各元元件的安安装位置置 三.电控汽汽油机的的点火系系统电控点火系系统可分分为有分分电器和和无分电电器两种种类型。高高压分电电

26、功能通通常由高高压分电电器完成成，以解解决由一一个点火火线圈向向不同气气缸提供供点火能能量的问问题。现现在已开开始采用用多个点点火线圈圈实施点点火的方方式，此此时便不不存在高高压分电电的问题题，就不不需要高高压分电电器了，这这就是无无分电器器点火。电控点火系系统基本本由电源源、传感感器、EECU、点点火器、点点火线圈圈、（分分电器）、火火花塞等等组成。1.有分电电器电控控点火系系统图13有分分电器点点火系统统电路 2.无分电电器电控控点火系系统无分电器电电控点火火（DLLI）系系统又简简称直接接点火或或全电子子化点火火系统。主主要特点点是：利利用电子子分火控控制技术术将点火火线圈产产生的高高压

27、电直直接送给给火花塞塞进行点点火，点点火线圈圈的数量量比有分分电器电电控点火火系统多多。根据点火线线圈的数数量和高高压电分分配方式式的不同同，无分分电器电电控点火火系统又又可分为为独立点点火方式式、同时时点火方方式和二二极管配配电点火火方式三三种类型型。 = 1 * GB2 独立点火火方式无分电器独独立点火火方式是是每缸一一个点火火线圈，点点火线圈圈的数量量与气缸缸数相等等，无需需分电器器就能将将高压电电适时地地分配给给各个火火花塞。该该点火系系统的优优点是：由于每每缸都有有各自独独立的点点火线圈圈，即使使发动机机转速很很高，点点火线圈圈也有较较长的通通电时间间（大的的闭合角角），可可提供足足

28、够高的的点火能能量；由由于去除除了高压压分电器器中的电电火花，要要求的点点火电压压会降低低一些，单单位时间间内通过过点火线线圈初级级电路的的电流要要小得多多，点火火线圈不不易发热热，且点点火线圈圈的体积积又可以以非常小小，点火火线圈可可直接装装在火花花塞上面面；由于于该种点点火系统统有的已已不需要要分高压压线了，避避免了对对计算机机信号的的电磁干干扰，消消除了干干扰源；发动机机ECUU可一缸缸接一缸缸地改变变点火正正时，对对爆震传传感器发发出的信信号能及及时做出出响应。无分电器独独立点火火方式有有两种类类型：一一种是点点火线圈圈共用一一个点火火器的；另一种种是每个个点火线线圈都有有一个单单独的

29、点点火器，并并且点火火器和点点火线圈圈集成一一体。 （aa） (b)图14丰田田1MZZ-FEE电控独独立点火火系统(a) 独独立点火火系统的的外部形形式 （bb）集成点点火线圈圈（内装装火花塞塞盖）剖剖面图 = 3 * GB2 同时点火火无分电器同同时点火火方式电电控点火火系统如如图300所示。其其特点是是用一个个点火线线圈给两两个火花花塞提供供电压，点点火线圈圈的数量量等于气气缸数的的一半。每每个点火火线圈有有两个高高压输出出端，通通过将两两个火花花塞接地地点串联联成一个个闭合回回路。 图115 同时点点火系统统 33. 凸轮轮轴/曲曲轴位置置传感器器凸轮轴位置置（CMMP）传传感器给给E

30、CUU提供第第一缸压压缩上止止点信号号，作为为喷油和和点火控控制的主主要信号号，该传传感器信信号也称称为G信信号、判判缸信号号。曲轴轴位置（CCKP）传传感器，用用于检测测曲轴转转角位移移，给EECU提提供发动动机转速速和曲轴轴转角信信号，也也是喷油油和点火火控制的的主要信信号，该该传感器器有时称称为转速速传感器器，其信信号也被被称为NNE信号号。当出现失速速、加速速迟缓、停停机、转转速不变变等故障障时，可可考虑是是否是曲曲轴位置置传感器器损坏了了。图16 凸轮轴轴/曲轴轴位置传传感器共共同安装装分电器器内图17 分分开独立立安装的的凸轮轴轴/曲轴轴位置传传感器4. 爆震震传感器器当发动机温温

31、度过高高、或使使用辛烷烷值低的的汽油有有爆震倾倾向时，EECU会会根据爆爆震（KKNK）传传感器的的信号对对点火提提前角实实行反馈馈控制(工作过过程见本本章第一一节相关关内容)，以避避免爆震震。图18爆震震传感器器的安装装位置爆震传感器器一般安安装在发发动机缸缸体上，如如图188所示。爆震传感器器的类型型：一般般采用检检测发动动机振动动的方法法来判断断有无爆爆震及爆爆震的强强度。有有电感式式和压电电式。压压电式又又有共振振型、非非共振型型和火花花塞型三三种。四、排放控控制1.三元催催化传换换器的功功能为了达到排排放法规规的要求求，国外外19996年以以后生产产的车辆辆必须配配置OBBD = 2 * ROMAN III系统统，也就就必须安安装三元元催化传传换器 (Thhreee-Waay CCataalyttic connverrterr，简称称为TWWC)。所所谓“三元”，是指指能同时时处理CCO、HHC和NNOx三三种有害害气体，而而早期的的二元式式，仅能能针对CCO和HHC做转转换。三三元催化化转换器器安装在在排气管管中部，其其功能是是利用转转换器中中的三元元催化剂剂，将发发动机排排出废气气中的有有害气