发动机电控系统-h

汽车电子与控制第2章发动机电控系统

1学习目的掌握发动机发电、起动系统构成与工作原理掌握汽油机电控系统的构成与工作原理了解柴油机高压共轨的构成与工作原理了解发动机电控新技术22发动机电控系统发电系统起动系统汽油机电控系统柴油机高压共轨系统发动机最新控制技术32.1发电系统一、发电系统功用

发动机起动供电、电控系统供电、整车供电二、发电系统的构成发电机整流调压器蓄电池42.1发电系统三蓄电池

认识蓄电池

内部结构工作原理

工作特性

静电势E0=0.85十ρ（@25℃）内阻极板电阻、电解液电阻、隔板电阻、连条、极柱电阻总和充电特性放电特性

负极正极隔板连接条极柱电解液极化放电过程Pb02

充电过程52.1发电系统

蓄电池容量及其影响

额定容量C20

结构影响因素：活性物质数量、孔率、表面积、极距使用条件62.1发电系统四、发电机

直流发电机VS

交流发电机结构分类：普通交流发电机(外装电压调节器式)整体式交流发电机(内装电压调节器式)带泵交流发电机

无刷交流发电机

永磁交流发电机72.1发电系统交流发电机结构:转子、定子、整流器、端盖和电刷工作原理82.1发电系统交流发电机特性

输出特性空载特性外特性发电机调压调压原理

触点式

电子式92.2起动系统一、起动系统功用二、起动系统构成蓄电池、起动开关、起动继电器、起动机102.2起动系统三、起动机构成：直流串励电动机、传动机构、控制装置

分类（传动机构的啮合方式）

强制啮合式起动机电枢移动式起动机齿轮移动式起动机减速式起动机112.2起动系统1起动用直流电机结构工作原理

122.2起动系统

工作特性

132.2起动系统2传动机构驱动齿轮、单向离合器、拨叉、啮合弹簧

单向离合器142.3汽油发动机电控系统一、概述

控制目标——环保、节能、动力

功用

空燃比控制精确点火定时其它（正时控制、怠速控制、空调控制、EGR等）构成——汽油喷射控制系统、点火控制系统、怠速控制系统、增压控制系统、EGR控制系统发展历史特点

各缸分配均匀性好空燃比闭环控制加速性能好良好起动性能充气效率高

152.3汽油发动机电控系统二、汽油喷射控制系统

构成：进气系统、供油系统、控制系统、故障诊断系统分类：多点喷射和单点喷射缸内喷射、节气门上方喷射、进气门前喷射速度密度法、空气质量法连续喷射、间歇喷射

162.3汽油发动机电控系统1进气系统构成工作原理怠速控制进气系统构成172.3汽油发动机电控系统2供油系统构成控制电路——油泵启停和调速油压控制喷油嘴驱动方式——电压控制和电流控制流量控制（或流量特性）油箱内油压调节供油系统惯性开关182.3汽油发动机电控系统3控制系统功用：喷油、点火、怠速控制，增压、正时控制、故障诊断构成：传感器（输入）、ECU（大脑）、执行器（输出）

192.3汽油发动机电控系统1）传感器氧传感器：检测排气中氧的浓度，通过闭环控制，将空燃比控制在化学计量空燃比（14.7）附近，以保持三元催化转换器的最佳效率负荷传感器：检测进入发动机的空气流量。分为空气流量传感器、进气歧管压力传感器、节气门位置传感器等结构形式转速传感器：测量发动机转速，确定基本喷油量和基本点火提前角，分为磁电式、霍尔式、光电式温度传感器：负温度特性的热敏电阻

冷却液温度传感器：温度较低时，增加喷油量，改善冷机起动性能。进气温度传感器：进气密度受进气温度影响，修正喷油量爆震传感器：压电加速度传感器，检测爆震状态，通过点火提前角控制避免爆震给发动机带来的损害。202.3汽油发动机电控系统2）电子控制单元ECU（实物）硬件——微处理器、内存、时钟、IO口、输入调理、功率驱动软件——程序和数据程序——OS、硬件驱动、通信模块、通用功能模块标定诊断模块、应用功能模块数据——基本喷油量和基本点火角的三维图各种工况修正数据212.3汽油发动机电控系统3）执行器222.3汽油发动机电控系统4空燃比控制

为什么要控制空燃比？采用闭环和开环结合的控制策略，三种工况：

1）冷起动和冷却液温度低——开环控制，加浓利于起动

2）部分负荷和怠速——闭环控制，改善燃油经济性、排放

3）节气门全开——开环控制，加浓提高输出功率

空燃比控制流程喷油持续时间控制

232.3汽油发动机电控系统三、电子点火控制

1点火系要求：次级电压和能量足够高、点火顺序和时刻可控

2组成

3工作原理

242.3汽油发动机电控系统4点火控制功能：点火时刻控制（提前角）、点火能量控制（闭合角）、爆震控制

1）点火提前角控制

提前角：火花塞点火至活塞到达上止点期间曲轴转过的角度为什么点火提前

影响因素：转速、负荷、燃油品质控制策略：起动期间——固定点火提前起动后

点火提前对排放影响：252.3汽油发动机电控系统2）闭合角控制

闭合角：点火线圈初级通电时间闭合角影响点火线圈次级的点火电压和能量

闭合角的影响因素：蓄电池电压、转速

3）爆震控制爆震：非正常点火局部自燃，使缸内压力、温度剧增，造成瞬时爆燃，机件承受较大的机械和热冲击。

爆震控制措施：减小点火提前角

爆震控制系统发动机系统262.3汽油发动机电控系统四、怠速控制怠速：低怠速、高怠速功用：通过调整进气量、点火提前角，使发动机保持目标转速构成，工况改变时平顺过渡

构成怠速控制装置怠速控制策略

1）起动初始位置设定

2）起动时怠速控制

3）暖机控制

4）反馈控制

5）负荷预测控制

6）失速补救

272.3汽油发动机电控系统五、排气再循环EGR控制

EGR（exhaustgasrecycle）:将部分废气返回到进气歧管，稀释混合气体，降低燃烧速度和温度，抑制NOx的生成工作原理

EGR对燃烧的影响电控EGR阀

EGR策略冷机、怠速和小负荷工况低速、微加速工况中等负荷工况大功率、高转速点火提前控制

282.3汽油发动机电控系统六、燃油蒸发排放物控制功用——避免油箱内燃油蒸发物逸出到大气中

构成工作原理292.4汽油发动机发动机最新控制技术一、可变进气流量控制二、可变配气相位控制

VVT

电磁阀气门控制302.4柴油发动机电控系统一、概述

缸内燃烧影响发动机排放、动力和经济性，理想喷射速率和较高的喷射压力是改善缸内燃烧的有效措施。机械式喷射系统发展到极限，出现电控燃油喷射。柴油机电控燃油喷射的发展历史第一代——位置控制第二代——时间控制第三代——高压共轨控制312.5柴油发动机电控系统二、第一代位置式电控系统原理与结构

特点

1）机械式系统的局部改进，取消机械调速器，改用电子执行机构

2）增加位置、转速、燃油温度等反馈，控制更加准确

3）各种转速、负荷下的喷油量可灵活标定问题压力没有提高，性能改善有限

322.5柴油发动机电控系统三、第二代时间控制系统

原理与结构（直列泵）特点：

1）高压产生装置与上一代相同

2）油量调节由电磁阀通电时间宽度控制

3）高压产生和油量调节分开，喷射过程控制更加直接和精确

4）电磁阀是整个系统的核心（压力大，响应快）问题由凸轮型线产生高压，喷射压力、喷射区间收到限制，压力是脉动的

332.5柴油发动机电控系统四、高压共轨系统共轨式电控喷射系统改变了传统的柱塞泵脉动供油的原理，通过油锤响应、液力增压、共轨蓄压或者高压共轨等形式形成高压。采用压力时间式燃油计量原理，用电磁阀控制喷射过程，可以实现对喷射油量和喷射定时的灵活控制。

1原理与结构

2关键组件高压泵

PCV

共轨组件喷油器

与第二代的差别342.5柴油发动机电控系统3喷射控制喷油器电磁阀直接对喷油定时和喷油脉宽进行控制，结合预喷、主喷、后喷和共轨压力控制，实现对喷油速率、喷油定时、喷射压力及喷油量的综合控制4高压共轨系统特点

1）共轨压力的闭环控制

2）灵活的喷油控制

3）纵向布置，易于改造5高压共轨的发展趋势

1）更高喷油压力

2）响应更快的喷油器

352.5柴油发动机电控系统五、柴油机空气的电子控制

1

增压压力控制系统高速和低速时涡轮增压器最优的增压控制排气旁通阀的增压控制变截面增压控制

2排气再循环控制控制NOx的排放

3排放后处理氧化催化器

NOx还原催化器微粒捕捉器

微粒、NOx燃油经济性动力性增压控制排气再循环控制排放后处理控制362.5柴油发动机电控系统六、柴油发动机电控管理系统

1构成——传感器、ECU、执