汽车电子控制技术第章辅助控制

汽车电子控制技术第6章辅助控制6.1怠速控制（ISC）6.2发动机排放污染控制6.3进气与增压控制6.4稀薄燃烧控制6.5故障的自诊断系统6.6安全保险功能和后备系统

怠速工况控制是EFI控制系统的一个重要组成部分。1.怠速控制目的在保证排放要求且运转稳定的前提下，尽量降低发动机的最低稳定保持转速，以降低该工况的燃料消耗。2.怠速工况控制的基本要求1）动力平衡；2）较低的燃料消耗；3）良好的排放特性；4）快速平稳的过渡过程。6.1怠速控制（ISC）1）开关：怠速开关、空挡位置开关、空调(A/C)开关。2）传感器：冷却水温度、发动机转速、车速传感器。3）ECU：比较电路、怠速状态判别电路、驱动电路。4）执行机构：步进电机驱动怠速控制阀、电磁控制旋转滑阀。传感器ECU执行机构开关信号驱动电路3.怠速控制系统组成空气滤清器空气流量计节气门体ECU怠速控制阀空气阀节气门发动机怠速运行时，ECU首先根据怠速开关、车速传感器的信号进行工况确认，再结合水温传感器、空调开关信号以及动力转向、自动变速机构的工作状态确定目标转速，将发动机实际转速与控制目标转速进行比较，根据比较的差值确定相应的控制量，发出指令控制执行机构。4.怠速控制过程与方式起动后控制暖机过程控制负荷变化控制减速控制1）控制过程2)控制的内容：根据ECU发出指令，改变进气系统怠速旁通通道的流通截面，通过控制发动机的进气量，实现怠速控制。怠速时的喷油量控制仍EFI系统与空气进气量相匹配控制。1节气门旁通控制2）控制方式怠速时，节气门完全关闭，怠速进气量由怠速控制阀控制的旁通空气道提供。2节气门调节控制怠速进气量由节气门较小的开度提供，不设旁通空气道。节气门在怠速状态的开度大小由发动机ECU通过怠速电机控制6.1.1节气门旁通控制怠速控制阀的类型步进电机型旋转电磁阀型占空比控制电磁阀型开关控制电磁阀型通过步进电机驱动的怠速控制阀改变进气系统怠速旁通通道的流通截面。1.步进电机控制步进电机怠速控制阀2.步进电机机工作原理1）起动初始始位置确定为了改善发动动机起动性能能，发动机起起动时，怠速速控制阀预设再全开开位置，使得得旁通空气量量最大，发动动机易于起动。3.主要控制制内容有：2）起动控制制发动机起动后后怠速转速迅迅速升高，当当转速达到规规定临界值(此值由由冷却水温度度确定)后，，ECU开始始根据冷却水水温来控制怠速机机构阀门的位位置。3）暖机控制制发动机起动后后，ECU依依然根据冷却却水温来控制制怠速机构阀门的位置置。4）反馈控制制发动机起动后后，当怠速开开关闭合，车车速低于2km/h，空调开关断开开时，ECU根据发动机机实际转速与与控制目标转转速进行比较，，实际转速低低于目标转速速，ECU控控制怠速阀门门开打，反之，，减小。5）发动机负负荷变化预控控制发动机负荷变变化如空挡起起动开关、空空调开关接通通或断开，为了避免免发动机怠速速转速波动或或熄火，在发发动机转速出现变化前，，ECU控制制怠速阀门预预先开大或减减小一个固定定的数值。6）电器负载载增多时的怠怠速控制怠速运转时，，车辆电器负负载增多会影影响蓄电池电电压降低，为保证向向ECU和点点火开关提供供正常的供电电电压，需增增加旁通空气量量，提高发动动机怠速转速速和功率。7）学习控制制发动机长期使使用后，其性性能发生变化化，怠速转速速会与初始设置的数数值略有不同同。利用ECU反馈控制制，可使发动动机回归到目标标值（学习过过程）。并将将学习的结果果存储在存储器ROM中中。电磁阀控制与与步进电机控控制其原理大大同小异，仅仅仅是执行机构改改为电磁控控制旋转滑滑阀。通过过控制旋转转滑阀的顺顺时针或逆时时针旋转改改变旁通空空气量。2.电磁阀阀控制主要控制内内容仍然包包括步进电电机控制的的内容。电磁控制旋旋转滑阀的的驱动电路路与步进电电机控制驱驱动电路不不同。6.1.2节气门调调节控制通过直接控控制节气门门的开启程程度，调节节发动机的的进气量实实现怠速控控制。怠速执行机机构主要由由直流电机机、减速齿齿轮、丝杠杠等部件组组成。控制方式怠速执行机机构同节气门旁通通控制。主要控制内内容6.2发动动机排放污污染控制废气再循环环是发动机机工作时将将一部分废废气引入进进气系统，与新鲜鲜空气混合合后吸入气气缸再次进进行燃烧的的过程。废气再循环环程度用EGR率表表示6.2.1废气再循循环(EGR)控制目的是降低低排气中NOx的含含量。1.废气再再循环NOX是在高温富富氧的条件件下生成的的，由于废气中中含有大量量的CO2，而CO2不能燃烧却却吸收大量量的热，少部分废气气进入气缸缸参与混合合气的燃烧烧，使气缸中混混合气的燃燃烧温度降降低，氧的含量减减少，从而减少了了NOX的生成量。。排气再循环环是净化排排气中NOX的主要方法法。当EGR率率达到15％时，NOx的的排放量可可减少60％。EGR率增增加过多时时，发动机机动力性下下降，且HC含量上上升。2.EGR减少少NOX的机理在新鲜的混混合气中掺掺入适量废气之后，，混合气的的热值降低低，致使发发动机的有有效功率下下降。为了作到既既能减少NOx的排放，又又能保持发发动机的动动力性，必必须根据发发动机运转转的工况对对再循环的的废气量加加以控制。。1）NOx的生成量随随发动机负负荷的增大大而增多，，因此，再循环的废废气量也应应随负荷而而增加。2）在暖机期间间或怠速时时，NOx生成量不多多，为了保保持发动机运运转的稳定定性，不进进行废气再再循环。3）在全负荷或或高转速下下工作时，，为了使发发动机有足足够的动力性性，也不进进行废气再再循环。3.EGR特特点点废气气再再循循环环系系统统1））控控制制系系统统的的组组成成：传感感器器、、ECU、、执执行行机机构构1.普普通通EGR电子子控控制制系系统统1.起起动动开开关关1传感感器器4.水水温温传传感感器器2.怠怠速速开开关关执行行机机构构5.电电磁磁阀阀6.废废气气再再循循环环控控制制阀阀3.曲曲轴轴位位置置传传感感器器53624发动机机工作作时：：ECU根据据点火开开关、、曲轴轴位置置传感感器、、水温温传感感器、、节气气门位位置传传感器器(相相当于于负荷荷)等等信号，，处理理后确确定发发动机机运行行工况况，并并发出出指令令。控制电磁阀阀开启启或闭闭合，同时时利用用进气歧歧管的的真空空来控制制废气再再循环环(EGR)控制阀阀开启启或闭闭合。排气气中的的少部部分废废气经经EGR阀阀进入入进气气系统统，与与混合合气混混合后后进入入气缸缸参与与燃烧烧。2）工作原原理：普通EGR电子控制制系统的EGR率是是不可调节节的。工况电磁阀ERG阀发动机起动时

1.节气门位置传感器的怠速触点接通2.冷却水温低发动机转速

3.低于900r/min；4.高于3200r/min

若以上1.2.3.4.条件任一项出现，则实现右边控制。ON即：电磁阀通电；阀门关闭不起作用除以上工况外OFF阀门开启起作用3）废气再再循环控制制过程真空直接控控制EGR阀4）EGR阀若电磁阀门门开启，进进气管真空空度经电磁磁阀进入EGR阀真空膜室，，膜片拉杆杆将EGR阀门打开开。反之关关闭正背压EGR阀ECU通过过控制真空电磁阀阀改变EGR阀真空膜膜室的真空度，使EGR阀阀的阀门开度改变，从而而改变流入入进气歧管管的废气，，以达到改改变EGR率。2.可变EGR率的废气再再循环控制制系统1）EGR阀开度度反馈控制制通过EGR阀开度传感器器检测EGR阀门的开度，以达到改变变EGR率率。2）EGR率反馈馈控制通过EGR率传传感器检测EGR率，以达到改变变EGR率率。3.闭环控控制式废气气再循环6.2.2活性炭炭蒸发污染染控制汽油箱和化化油器浮子子室中的汽汽油随时都都在蒸发汽汽化，若不不加以控制制或回收，，则当发动动机停机时时，汽油蒸蒸气将逸入入大气，造造成对环境境的污染。。汽油蒸发控控制系统的的功用便是将这些些汽油蒸气气收集和储储存在炭罐罐内，在发发动机工作作时再将其其送入气缸缸燃烧。碳罐作用主要是用来来吸附邮箱箱中的燃油油蒸汽，防防止排入到到大气中，，造成污染染，同时利利用空气作作用，把燃燃油吸入到到发动机中中进行燃烧烧。真空直接控控制的汽油油蒸发控制制系统6.3进进气与增压压控制发动机进气气分为自然进气和增压进气。。由于进气过过程具有间歇性和周期性，致使进气歧管内内产生一定幅幅度的压力波。此压力波波以声速在在进气系统统内传播和和往复反射射。如果利利用一定长长度和直径径的进气歧歧管与一定定容积的谐谐振室组成成谐振进气系系统，并使其固有频率与气门的进气气周期调谐谐，那么在特特定的转速速下，就会会在进气门门关闭之前前，在进气气歧管内产产生大幅度度的压力波波，使进气气歧管的压压力增高，，从而增加加进气量。。这种效应应称作进气气波动效应应。6.3.1进气谐谐振增压控控制系统(ACIS)谐振进气系系统的优点点是没有运运动件，工工作可靠，，成本低。。但只能增增加特定转速下的进气量量和发动机机转矩。如果能改变变谐振进气系系统谐振频率，则能增加较大范围转速下的进气量量和发动机机转矩。ECU控制制VSV断电关关闭，IACV关闭闭，脉动压压力波传递递长度增大大，形成低低速惯性增增压效果谐振增压控控制系统的的工作过程程1.发动机机中低速时时：ECU控制制VSV通电打打开，IACV打打开，脉动动压力波传传递长度缩缩短，形成成高速惯性性增压效果果2.发动机机高速时：：谐振增压控控制系统的的控制电路路及原理1.进气系系统6.3.2可变进进气控制系系统本田对这种种高性能发发动机的解解决方法就就是采用了了一种叫做做VTEC的技术。。VTEC发发动机是每每缸4气门门（2进2排）、凸凸轮轴和摇摇臂等，不不同的是凸凸轮与摇臂臂的数目及及控制方法法。是世界界上第一个个能同时控控制气门开闭时时间及升程等两种不同同情况的气气门控制系系统。通过计算机机控制的气气门正时和和气门升程程系统，可可以大大提提高发动机机的燃烧效效率和性能能。本田公公司在它的的几乎所有有的车型当当中都使用用了VTEC技术。。本田VTEC系统“VTEC”—VariableValveTimingandLiftElectronicControlSystem可变气门正正时及升程程电子控制制系统本田VTEC发动机机发动机转速速不同，要要求不同的的配气定时时。因为发发动机转速速改变时，，进气流速速和强制排排气废气流流速也随之之改变。2.可变配配气定时机机构采用可变配配气定时机机构可以改改善发动机机的性能。。当发动机在在低速运转转时，气流流惯性小，，若此时配配气定时保保持不变，，则部分进进气将被活活塞推出气气缸，使进进气量减少少，气缸内内残余废气气将会增多多。当发发动动机机在在高高速速运运转转时时，，气气流流惯惯性性大大，，若若此此时时增增大大进进气气迟迟后后角角和和气气门门重重叠叠角角，，则则会会增增加加进进气气量量和和减减少少残残余余废废气气量量，，使使发发动动机机的的换换气气过过完完善善。。四冲冲程程发发动动机机的的配配气气定定时时进气气迟迟后后角角和和气气门门重重叠叠角角随随发发动动机机转转速速的的升升高高而而加加大大。。气门门升升程程随随发发动动机机转转速速的的升升高高而而加加大大VVT——i系系统统是是丰丰田田公公司司的的智智能能可可变变气气门门正正时时系系统统的的英英文文缩缩写写，，丰丰田田轿轿车车的的发发动动机机已已普普遍遍安安装装了了VVT——i系系统统。。丰丰田田的的VVT——i系系统统可可连连续续调调节节气气门门正正时时，，但但不能能调调节节气气门门升升程程。。当发发动动机机由由低低速速向向高高速速转转换换时时，，ECU就就自自动动地地将将机机油油压压向向进进气气凸凸轮轮轴轴驱驱动动齿齿轮轮内内的的小小涡涡轮轮，，这这样样，，在在压压力力的的作作用用下下，，小小涡涡轮轮就就相相对对于于齿齿轮轮壳壳旋旋转转一一定定的的角角度度，，从从而而使使凸凸轮轮轴轴在在60度度的的范范围围内内向向前前或或向向后后旋旋转转，，从而而改改变变进进气气门门开开启启的的时时刻刻，，达达到到连连续续调调节节气气门门正正时时的的目目的的。。工作作原原理理丰田田公公司司VVT——i系统统VVEL能能够够更更精精确确而而迅迅速速的的控控制制进进气气流流量量。。降低低提高高Nissan推推出出VVEL技技术术改变变气气门门升升程程VVEL可可变变气气门门和和C-VTC连连续续汽汽门门正正时时技技术术6.3.1废废气气涡涡轮轮增增压压系系统统涡轮轮增增压压是是通通过过涡涡轮轮增增压压器器来来达达到到的的。。涡涡轮轮增增压压器器通通俗俗地地理理解解就就是是空空气气压压缩缩机机，，通通过过压压缩缩空空气气来来增增加加进进气气量量。。涡轮轮增增压压器器利利用用发发动动机机排排出出的的废废气气惯惯性性冲冲力力来来推推动动涡涡轮轮室室内内的的涡涡轮轮，，涡涡轮轮又又带带动动同同轴轴的的叶叶轮轮，，叶叶轮轮压压送送由由空空气气滤滤清清器器管管道道送送来来的的空空气气，，使使之之增增压压进进入入气气缸缸。。当发发动动机机转转速速增增快快(当当加加速速的的时时候候)，，废废气气排排出出速速度度与与涡涡轮轮转转速速也也同同步步增增快快，，叶叶轮轮就就压压缩缩更更多多的的空空气气进进入入气气缸缸，，空空气气的的压压力力和和密密度度增增大大可可以以燃燃烧烧更更多多的的燃燃料料，，相相应应增增加加燃燃料料量量和和调调整整一一下下发发动动机机的的转转速速，，这这样样就就可可以以增增加加发发动动机机的的输输出出功功率率了了。。目前在汽油油机上应用用比较广泛泛的增压技技术主要是是机械增压和涡轮增压(Turbocharge)。废气涡轮增增压系统图图片废气涡轮增增压系统示示意图废气涡轮增增压器图片片废气涡轮增增压器示意意图废气涡轮增增压器实物物图片1、涡轮室室进气口与与排气歧管管相连，排排气口接在在排气管管上；2、增压器器进气口与与空气滤清清器管道相相连，排气气口接在进进气歧管上上。3、涡轮和和叶轮分别别装在涡轮轮室和增压压器内，二二者同轴刚刚性联接。。废气涡轮增增压系统示示意图6.4稀稀薄燃烧控控制通用、福特特、丰田、、本田、日日产等汽车车公司先后后研发稀薄薄混合气燃燃烧，随着着进气口燃燃料喷射技技术的发展展和稀混合合气传感器器技术的开开发，精密密控制空燃燃比已成为为可能。90年代，，三菱汽车车公司研制制出来的缸缸内直喷技技术使稀燃燃技术又进进了一步。。三菱缸内内喷注汽油油机(GDI)，可可令混合比比达到40:1。大众的直喷喷汽油发动动机(FSI)，是是采用高压压泵，汽油油通过一个个分流轨道道到达电磁磁控制的高高压喷射气气门。本田最新的的VTEC发动机也也将采用稀稀燃技术。。1.稀薄燃燃烧混合气中的的汽油含量量低，汽油油与空气之之比可达1：25以以上。一、提高压压缩比采用紧凑型型燃烧室，，使缸内形形成较强的的空气运动动旋流，提提高气流速速度；将火火花塞置于于燃烧室中中央，缩短短点火距离离；提高压压缩比至13：1左左右。二、分层燃燃烧混合比达到到25：1以上，必必须采用由由浓至稀的的分层燃烧烧方式。采采用燃油喷喷射定时与与分段喷射射技术，进进气初期喷喷油，进气气后期喷油油，浓混合合气聚集在在火花塞四四周被点燃燃，实现分分层燃烧。。三、高能点点火高能点火和和宽间隙火火花塞。稀稀燃发动机机采用双火火花塞或者者多极火花花塞装置来来达到上述述目的汽油发动机机实现稀燃燃的关键技技术燃油被以极极高的精密密度喷入气气缸，并在在大量过剩剩的空气中中几乎完全全燃烧。燃燃料完完全全全得到了了最优利用用。6.5故故障的自诊诊断系统一般装有微微处理器控控制单元(ECU)的汽车，，都具有故障自诊断断系统。其功能时时对汽车内内传动系统统、控制系系统备个部部分工作状状态进行自动检查和和监测。当汽车出现现故障时，，装在仪表表板上的故故障指示灯灯就会闪亮亮以警告驾驾驶人员汽汽车可能出出问题了。。按一下按钮钮，故障代码(一般用二二位或三位位数字代表表不同的故故障)就在在仪表板上上显示出来来。同时此此故障信号号将被存入入存储器。。即使点火开开关断开、、故障排除除、故障指指示灯熄灭灭，故障信信号仍将保保留在存储储器中以供供维修人员员来判断汽汽车的故障障所在。故故障排除后后，断开ECU的电电源30秒秒故障码将将会被清除除。80年代，，随车诊断断系统问世世，它是利利用微处理理控制单元元(ECU)对电控控系统各部部件进行检检测和诊断断，自行找找出故障，，故也被称称为故障自诊断断系统。由于它可以以对汽车电电控系统参参数实行连连续监控，，并能记录录备系统的的间歇故障障，因此查查找故障及及时方便，，所以其使使用较为广广泛。但是是由于微处处理器内存存有限，故故其诊断项项目受到一一定的限制制，而且不不能诊断较较为复杂的的故障，因因此人们又又在研制和和开发更新新更好的诊诊断系统。。如果微机本本身发生故故能障则由由设有紧急急监控定时时器(WDT)的时时限电路加加以监控；；如果出现程程序异常，，则定期进进行的时限限电路的再再设置停止止工作，以以便采用微微机再设置置的故障检检测方法。。随车诊断系系统1.发现现故障输入到微处处理器的电电平信号，，在正常状状态下有一一定的范围围，如果此此范围以外外的的信号号被输入时时，ECU就会诊断断出该信号号系统处于于异常状态态下。汽车自诊断断系统的功功能2.故障分分类当微机工作作正常时，，通过诊断断用程序检检测输入信信号的异常常情况，将将故障分为为轻度故障障、功能下下降的故障障、重大故故障等。并并且将故障障按重要性性分类，预预先编辑在在程序中当当微机本身身发生故障障时，则通通过WDT进行重大大故障分类类。3.故障报报警一般通过设设置在仪表表板上报警警灯的闪亮亮来报警。。在装有显显示器的汽汽车上，也也有直接用用文字来显显示报警内内容的。4.故障存存储在存储器中中存储故障障部位的代代码，一般般情况下，，即使点火火开关处于于断开位置置，微机和和存储器也也保持接通通电源，不不致使存储储的内容丢丢失。只有有在断开蓄蓄电池电源源或拔掉保保险丝时，，存储器内内的故障代代码才会被被自动消除除。5.故故障障处处理理在汽车运行过过程中如果发发生故障，为为了不妨碍正正常行驶，由由微机进行调调控，利用预预编程序中的的代用值(标准值)进进行计算以保保持基本的行行驶性能，待待停车后再进进行相应的检检修。故汽车自诊断断系统对故障障的确认的方方法：值域判定法ECU接收到的输入信号超出规定的数值范围时，自诊断系统就确认该输入信号出现故障。

时域判定法ECU检测时某一输入信号在一定的时间内没有发生变化或变化没有达到预先规定的次数时，自诊断系统就确认该信号出现故障。功能判定法ECU给执行器发出动作指令后，检测相应传感器的输出参数变化，若传感器输出信号没有按照程序规定的参数变化，就确认执行器或电路出现故障。逻辑判定法ECU对两个具有相互联系的传感器进行数据比较，当发现两个传感器信号之间的逻辑关系违反设定条件时，就断定其一定有故障。例如：水温传感器设设计在正常使使用温度范围围-30—120℃(或或范围更大些些)内，输出出电压为0.30—4.70V，所所以当控制电电脑检测出信信号电压小于于0.15V或大于4.85v时就就判定水温传传感器信号系系统发生短路路或断路故障障。例如：氧传感器在发发动机达到正正常工作温度度，控制系统统进入闭环后后，电脑检测测不到氧传感感器的输出信信号超过一定定时间或者氧氧传感器信号号在0.45V上下没有有变化的情况况已超过一定定时间，自诊诊断系统就判判定氧传感器器信号系统出出现故障。例如：一般汽车EGR系统装有有EGR阀高高度传感器，，用以检测EGR阀是否否正常工作。。但有的汽车车并没设置EGR阀高度度传感器，当当控制电脑发发出开启EGR阀命令后后，通过检测测进气压力传传感器MAP输出信号是是否有相应变变化，也可以以确定EGR阀有无动作作，若没有变变化，则确认认EGR阀及及电路有故障障。例如：控制电脑检测测到发动机转转速大于某个个转速时，节节气门位置传传感器输出信信号小于某个个值，则判定定节气门位置置传感器出现现故障。奥迪的V6发发动机的自诊诊断系统当内内有30种不不同的故障存存储在微机中中。其特点是是：1．如果故故障存在超过过一定的时间间，则该故障障以稳定的形形式被存储在在存储器中。。2．如果在一一定时间内曾曾经出现的故故障不再出现现，则此故障障被认为是偶偶发性故障，，如果发动机机起动50次次，该故障仍仍然没有再次次出现，则此此偶发性故障障将会被自动动清除。3．在在关闭点火开开关150分分种后，微机机进入自保持持阶段，如果果在此期间对对燃油喷射和和点火系统进进行检修，接接着应调出已已经被存储的的故障代码并并加以清除。。调出被存储储的故障代码码需要用专用用的仪器G1551型故故障码阅读器器。典型车型的故故障自诊断系系统奥迪(AUDI)汽车故故障自诊断系系统当汽车出出现故障障时，相相应的故故障信息息以代码码的形式式储存于于电控系系统SBEC中中。每每次打打开点火火开关，，“CHECKENGINE”指指示灯都都将闪亮亮几秒钟钟，以示示该指示示灯工作作正常，，如果SBEC接收到到来自各各种传感感器的信信号不正正常或者者根本接接收不到到信号，，则仪表表板上的的“CHECKENGINE”指指示灯将将亮起，，说明发发动机有有故障，，需要检检修。进进入自诊诊断状态态的方法法是，将将点火开开关在五五秒钟内内开关三三次，即即ON→→OFF→ON→OFF→ON，此此时仪表表板上的的“CHECKENGINE”指指示灯将将闪烁，，由此可可显示出出所存储储的故障障码。故故障码码的清除除方法是是，可以以用专用用仪器DRBⅡⅡ来清清除故障障码。如如果没有有DRBⅡ，，也可将将点火开开关50次，故故障码即即被清除除。克莱斯勒勒汽车故故障自诊诊断系统统沃尔沃系系列的自自诊断系系统的接接口在车车体的右右前角，，打开发发动机盖盖，右前前大灯的的后都有有A、B两个诊诊断座，，A座上上有一条条诊断跨跨接线、、一个LED灯灯和一个个按钮。。A、B两个诊诊断座各各有六个个诊断插插孔，各各连接不不同的诊诊断系统统。沃尔沃汽汽车故障障自诊断断系统A座：变速器燃料系统统ABS系统涡轮增压压系统点火系统统仪表诊断断系B座：中央空调调定速控制制系统安全气囊囊电动座椅椅沃尔沃系系列车型型在自我我诊断功功能方面面，能够够进行10个系系统的诊诊断，而而在每个个系统诊诊断中，，又可分分为六种种模式：：1．故障码码读取2．控制元元件动作作测试；；3．各控制元件件动作同时控控制测试；4．制定元件动动作指令控制制测试；5．数值读取分分析指示6．重新设定微微机记忆指令令。当当对汽汽车进行诊断断时，可利用用诊断座上的的跨接线直接接插在不同的的诊断孔中，，并按诊断座座上的按钮