第13章发动机集中控制系统

发动机集中控制系统主要内容：

发动机集中控制系统概况发动机集中控制功能扩展发动机集中控制实例一、概况发动机集中控制发展：模拟电路单功能控制→微处理器集中控制→整车集中控制特点：共用传感器、ECU、执行单元简化线路与结构布置可靠性增强各系统控制的协调性和精度提高二、发动机集中控制系统功能扩展除了EFI、ESA、ISCS、EGR、EVAP等之外，现代发动还有一些先进的辅助控制系统。可变进气控制进气增压控制电控节气门冷却风扇及发电机控制系统故障自诊断系统失效保护系统应急备用系统1、可变进气控制原理

进排气系统对于发动机性能的影响主要体现在充气效率，而配气相位对充气效率的影响很大。改善充气效率的途径：静态效应：减小流动阻力动态效应进气惯性压力脉动1、可变进气控制系统目的：提高进气量，改善发动机动力性能。类型：动力阀控制系统、谐波进气增压系统（ACIS）、可变配气相位控制系统（VTEC）等多种。动力阀控制系统：是控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。谐波进气增压系统：利用了进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。可变配气相位控制系统：根据发动机转速、负荷等参数变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。可变进气管系统影片ECU膜片真空气室真空电磁阀动力阀真空管空气控制方式：ECU→真空电磁阀→真空→膜片真空气室→动力阀动力阀控制系统在进气量较小的低速、小负荷工况下，使进气道空气流通截面减小，可提高进气流速，从而提高充气效率，改善发动机的低速性能；在进气量较大的高速、大负荷工况下，适当增大进气道空气流通截面，可减少进气阻力，提高进气量，从而改善发动机的高速性能。VICS可变配气相位控制系统VTEC中凸轮升程最大，次凸轮升程最小。主凸轮的形状适合发动机低速时单气门工作的配气相位要求；中凸轮的形状适合发动机高速时双进气门工作的配气相位要求。四个活塞安装处VTEC工作原理VTEC工作原理发动机低速时，电磁阀断电，油道关闭。在弹簧作用下，各活塞均回到各自孔内，三个摇臂彼此分离。此时，主凸轮通过主摇臂驱动主进气门，中间摇臂驱动中间摇臂空摆（不起作用），次凸轮升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭，以防止进气门附近积聚燃油。配气机构处于单进、双排气门工作状态。发动机高速运转，且发动机转速、负荷、冷却液温度及车速均达到设定值时，电磁阀通电，油道打开。在机油作用下，同步活塞A和同步活塞B分别将主摇臂与中间摇臂、次摇臂与中间摇臂插接成一体，成为一个同步工作的组合摇臂。此时，由于中凸轮升程最大，组合摇臂由中凸轮驱动，两个进气门同步工作，进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启角度和迟后关闭角度均较大。此时配气机构处于双进、双排气门工作状态。可变进气管长度变截面三（四）进气门进气控制三菱MIVECVVT-iACIS基本原理谐波增压控制系统ACIS低速时，进气控制阀关闭，压力波传播距离长，发动机低速性能好。高速时，进气控制阀打开，压力波传播距离短，发动机高速性能好。进气控制阀进气道进气室真空驱动器喷油器节气门空气滤清器ACIS组成ACIS控制电路控制方式：ECU→ACIS电磁阀→真空→真空驱动器→进气控制阀ACIS电磁阀电阻：38.5～44.5Ω进气控制阀真空驱动器ACIS电磁阀节气门真空罐传感器信号ECU二、增压控制系统功能：根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力，提高发动机动力性和经济性的目的。分类：根据增压装置使用的动力源不同，增压装置分废气涡轮增压和动力增压两种。目前多采用废气涡轮增压。典型废气涡轮增压控制系统缸内直喷三、电控节气门系统电控节气门系统的功能非线性控制怠速控制减小换档冲击控制驱动力控制（TRC）稳定性控制（VSC）巡航控制电控节气门系统结构LS400轿车节气门电控系统电控节气门系统工作原理发动机ECU根据各传感器输入信号确定最佳的节气门开度，并通过对控制电动机和电磁离合器的控制改变节气门开度。1、冷却风扇控制系统功能：发动机控制ECU根据冷却液温度传感器信号和空调开关信号，通过风扇继电器来控制风扇电动机电路的通断，以实现对风扇的控制。原理：发动机控制ECU控制风扇继电器线圈的搭铁回路，当冷却液温度低于98℃时，ECU断开风扇继电器搭铁回路，冷却风扇不工作；当却液温度高于103℃时，冷却风扇工作。如果选择空调开关信号，不管冷却液温度多少，风扇始终工作。四、冷却风扇及发电机控制系统北京切诺基4.0L发动机冷却风扇系统电路图2、发电机控制系统功能：根据蓄电池电压信号，控制发电机的输出信号。原理：蓄电池电压信号经端子3输送给ECU，ECU控制发电机励磁绕组的搭铁回路以调节磁场强度，从而实现发电机输出电压的控制。1、故障自诊断系统的功能通过自诊断测试判断电控系有无故障，有故障时，指示灯发出警报，并将故障码存储。在维修时，通过一定操作程序可将故障码调出，进行有针对性的检查；当传感器或其电路发生故障时，自动启动失效保护功能；当发生故障导致车辆无法行驶时，自动启动应急备用系统，以保证汽车可以继续行驶。五、故障自诊断系统2、自诊断系统工作原理传感器故障自诊断原理若传感器输入ECU的信号超出正常范围，或在一定时间内ECU收不到该传感器信号，或该传感器输入ECU的信号在一定时间内不发生变化，自诊断系统均判断定为“故障信号”。例如水温传感器，当传感器向ECU输送的信号电压低于0.3V或高于4.7V，自诊断系统会判断为故障信号。执行元件故障自诊断原理在没有反馈信号的开环控制中，执行元件如有故障，自诊断系统只能根据ECU输出的执行信号来判断。原理与传感器类似。带有反馈信号的闭环控制工作时，自诊断系统还可根据反馈信号判别故障。3、自诊断系统的使用故障指示灯当检测到有故障时，仪表盘上的故障指示灯（CHECKENGINE）点亮，以警告驾驶员或维修人员。在使用中，点火开关接通，发动机没有起动或起动后的短时间内，故障指示灯点亮是正常现象，当起动后几秒钟内或发动机达到一定转速（一般为500r/min）后，故障指示灯应熄灭。4、OBD-Ⅱ简介OBD是ON-BoardDiagnostics的缩写，是由美国汽车工程学会（SEA）提出的，经环保机构（EPA）和加州资源协会（CARB）认证通过的。20世纪70年代，汽车电控系统中开始采用了第一代随车诊断系统（OBD-I）；1994年以后，美国、日本和欧洲的主要汽车制造厂家生产的电控汽车逐步开始采用第二代随车诊断系统（OBD-Ⅱ）。OBD-Ⅱ的主要特点：汽车按标准装用统一的16端子诊断座，并将诊断座统一安装在驾驶室仪表盘下方。OBD-Ⅱ具有数据传输功能，OBD-Ⅱ具有行车记录功能装用OBD-Ⅱ的汽车，采用相同的故障码代号及故障码意义统一。1、失效保护系统的功能在电控系统中，当自诊断系统判定某传感器或其电路出现故障（即失效）时，由自诊断系统启动而进入工作状态，给ECU提供设定的目标信号来代替故障信号，以保持控制系统继续工作，确保发动机仍能继续运转。六、失效保护系统2、失效保护系统设定的标准信号冷却水温度信号若冷却水温度传感器或其电路发生故障时，失效保护系统给ECU提供设定的冷却水温度信号，通常按冷却水温度为80℃控制发动机工作，防止混合气过浓或过稀。进气温度传感器当进气温度传感器或其电路发生故障时，失效保护系统给ECU提供设定的进气温度信号，通常按进气温度为20℃控制发动机工作，防止混合气过浓或过稀。点火确认信号点火系统发生故障造成不能点火，ECU接受不到点火控制反馈的点火确认信号时，失效保护系统使ECU立即切断燃油喷射，使发动机停止运转。节气门位置传感器信号

当节气门位置传感器或其电路发生故障时，ECU将始终接受节气门处于全开或全关状态信号，无法对喷油量进行精确控制。此时，失效保护系统中，通常按节气门开度为0°或25°设定标准的节气门位置传感器。点火提前角

爆燃传感器或其电路发生故障时，失效保护系统使ECU将点火提前角固定在一个适当值。凸轮轴位置传感器

当凸轮轴位置传感器发生故障时，导致G1和G2两个信号不能输送给ECU，则只能利用应急备用系统维持发动机基本运转。失效保护系统设定的标准信号空气流量计信号

若空气流量计或其电路发生故障，ECU无法按进气量计算基本喷油量，将引起发动机失速或不能起动。此时，失效保护系统使ECU根据起动信号和节气门位置传感器信号按固定的喷射时间控制发动机工作。进气管绝对压力传感器信号如此传感器发生故障，ECU无法按进气流量计算基本喷油量，失效保护系统使ECU按设定的固定值控制喷油量，或启动应急备用系统维持发动机运转。失效保护系统设定的标准信号七、应急备用系统应急备用系统的功能功能：由ECU内的备用IC来完成，当ECU内的微处理器或少数重要的传感器出现故障、车辆无法行驶时，该系统使ECU把燃油喷射和点火正时控制在设定的水平上，作为一种备用功能使汽车能维持基本行驶，以便把汽车开到最近的维修站或适宜的地方，所以又可称为回家系统。该系统只能维持汽车的基本功能，而不能保证发动机正常性能运行。应急系统的工作原理当启动备用系统工作后，备用IC根据控制所需的几个基本传感器信号，按照固定的程序对执行元件进行简单的控制。应急备用系统工作时，只能根据起动开关信号和怠速触点信号将发动机的工况简单地分为起动、怠速和非怠速，并按预先设定的固定数值输出喷油控制信号和控制信号。13.2发动机集中控制实例典型发动机集中控制有：日产ECCS（ElectronicConcentratedEngineControlSystem)丰田TCCS(Toyotacomputerc