汽車電子控制技術(shù)教學(xué)第六章

1、第六章第一節(jié)豐田TCCS系統(tǒng)第二節(jié)福特EEC系統(tǒng)第三節(jié)上海通用別克轎車電控系統(tǒng)第四節(jié)一汽大眾捷達Motronic M3.8.2電控系統(tǒng)第五節(jié)柴油機電控噴射系統(tǒng)簡介第一節(jié)豐田TCCS系統(tǒng)一、汽油供給系統(tǒng)二、進氣系統(tǒng)三、電子控制系統(tǒng)一、汽油供給系統(tǒng)1.汽油供給系統(tǒng)的特點2.系統(tǒng)描述1.汽油供給系統(tǒng)的特點目前生產(chǎn)的1UZ-FE發(fā)動機取消了冷起動噴油器和溫度時間開關(guān)，而采用全電腦控制的冷起動。在冷態(tài)下起動時，ECU會發(fā)出增加噴油的指令，從而使冷起動的空燃比控制得更為精確，排氣凈化功能更好。2.系統(tǒng)描述圖6-11UZ-FE型發(fā)動機控制系統(tǒng)電路圖2.系統(tǒng)描述圖6-3節(jié)氣門體的外部配置1節(jié)氣門緩沖器2主節(jié)氣

2、門強制開啟器3主節(jié)氣門位置傳感器4副節(jié)氣門位置傳感器二、進氣系統(tǒng)1.系統(tǒng)描述2.進氣系統(tǒng)的主要組件1.系統(tǒng)描述1UZFE型發(fā)動機進氣系統(tǒng)主要由空氣過濾器、空氣流量計、節(jié)氣門體、進氣室、各種連接管和真空軟管等組成。此外還有計量節(jié)氣門開度的節(jié)氣門位置傳感器和用于發(fā)動機怠速控制的怠速控制閥(ISC閥)。2.進氣系統(tǒng)的主要組件(1)空氣流量計(見本書第二章)。(2)節(jié)氣門體節(jié)氣門體內(nèi)裝有主節(jié)氣門和副節(jié)氣門，用于控制進氣量(即發(fā)動機的負荷)的大小，外部裝有主節(jié)氣門位置傳感器、副節(jié)氣門位置傳感器、節(jié)氣門緩沖器和主節(jié)氣門強制開啟器。(3)進氣室和進氣支管進氣室位于V形氣缸體的中間，進氣室有如一只大容量的空氣

3、室，其作用是減少進氣脈動和各缸的相互干涉，有利于提高各缸的充氣量。(4)怠速控制閥(ISC閥) 怠速控制閥安裝于進氣室的前端，開度受ECU控制，ECU則根據(jù)發(fā)動機的冷卻液溫度、是否已接入空調(diào)(A/C信號)和動力轉(zhuǎn)向輸出等工況來確定ISC閥的正常怠速或快怠速狀態(tài)。三、電子控制系統(tǒng)1.電子控制單元(ECU)2.傳感器和控制開關(guān)等3.電控汽油系統(tǒng)工作過程1.電子控制單元(ECU) LS400型轎車采用的是發(fā)動機和變速器集中控制的ECU，安裝在儀表板右端雜物箱的右側(cè)2.傳感器和控制開關(guān)等(1)空氣流量計1UZFE型發(fā)動機常用的是卡門旋渦式空氣流量計。(2)節(jié)氣門位置傳感器1UZFE型發(fā)動機設(shè)有主、副兩

4、個節(jié)氣門位置傳感器。(3)進氣溫度傳感器進氣溫度傳感器安裝在空氣流量計內(nèi)，其感溫元件為熱敏電阻，它具有負的溫度電阻系數(shù)，發(fā)生故障時，ECU會自動地將進氣溫度設(shè)定在20，維持基本噴油量。(4)冷卻液溫度傳感器冷卻液溫度傳感器安裝在節(jié)溫器的下方，其感溫元件也為熱敏電阻。(5)曲軸轉(zhuǎn)速和凸輪位置傳感器1UZFE發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)速和凸輪軸位置傳感器均為磁電式。(6)車速傳感器1UZFE發(fā)動機的車速傳感器安裝于變速器的輸出端附近，通過軟軸再與儀表板的車速表連接。2.傳感器和控制開關(guān)等(7)爆燃傳感器1UZFE發(fā)動機采用的是共振型壓電式爆燃傳感器，當發(fā)生爆燃時，振動片處于共振狀態(tài)，振幅最大，壓電元件輸出的壓

5、電信號也最大，ECU即判別發(fā)生了爆燃，隨即向點火器發(fā)出推遲點火的指令，使爆燃即時消失。(8)氧傳感器1UZFE發(fā)動機設(shè)有二個三元催化凈化器，每一個TWC具有主、副兩個氧傳感器，因而整機便有4只氧傳感器。(9)可變電阻器可變電阻器用于調(diào)整怠速時可燃混合氣的空燃比，從而進一步控制怠速時的CO排放濃度。(10)海拔高度補償器(HAC) 海拔高度補償器(HAC)就是用來檢測大氣壓力的傳感器，它由壓電晶體制成，根據(jù)環(huán)境氣壓的變化而輸出不同的電壓信號，氣壓越大輸出的電壓越高，ECU依據(jù)HAC電壓信號的高低轉(zhuǎn)換成進氣密度，再向噴油器發(fā)出修正噴油量的信號。圖6- 4可變電阻器外形1調(diào)整工具(SST)2可變電阻

6、器圖6-5可變電阻器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1連接器2怠速混合氣調(diào)節(jié)螺釘3電阻器3.電控汽油系統(tǒng)工作過程(1)高速燃油切斷當發(fā)動機的轉(zhuǎn)速超過了額定轉(zhuǎn)速(5400rmin)時，為避免機件的損壞，ECU會立即發(fā)出停止汽油噴射的指令，轉(zhuǎn)速下降到約5200rmin時，ECU又會發(fā)出恢復(fù)汽油噴射的指令。(2)減速燃油切斷當車速處于從高速工況減速行駛時，ECU通過節(jié)氣門的關(guān)閉速率、車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速以及冷卻液溫度等信號，會發(fā)出停止汽油噴射的指令，以節(jié)省燃油。(3)換擋燃油切斷換擋時如果繼續(xù)噴射汽油，則容易造成齒輪的碰撞和換擋的困難，ECU便設(shè)置了換擋燃油切斷功能。(4)汽油泵的控制1992年以后，1UZFE型發(fā)動機改用專

7、用的汽油泵，ECU對汽油泵進行高、低轉(zhuǎn)速的二級控制。第二節(jié)福特EEC系統(tǒng)一、電控汽油噴射系統(tǒng)二、電子控制點火系統(tǒng)三、電子控制系統(tǒng)一、電控汽油噴射系統(tǒng) 1.空氣流量計(MAF) 早期的福特公司生產(chǎn)的轎車采用進氣支管壓力傳感器測量進氣量，在92款轎車中，用在進氣管旁通管路中安裝的熱線式質(zhì)量空氣流量傳感器測量發(fā)動機進氣量，以電壓變化的形式輸出給電控單元，來感知進氣量的質(zhì)量流量，其輸出電壓范圍為0.55.0V。為了防止污物污染熱線，在進氣系統(tǒng)中空氣過濾器后裝有濾網(wǎng)。2.進氣溫度和發(fā)動機冷卻液溫度傳感器當進氣溫度和發(fā)動機冷卻液溫度變化時，電控單元要相應(yīng)地根據(jù)溫度變化對噴油器噴油量及怠速空氣量進行調(diào)整。發(fā)

8、動機進氣溫度由熱線式空氣流量計內(nèi)的冷線測量，冷卻液溫度由安裝在缸體上的溫度傳感器測定，兩種溫度傳感器均采用負系數(shù)電阻制成，隨溫度的升高，傳感器電阻值相應(yīng)減小，由此產(chǎn)生一相應(yīng)的電壓信號傳送給電控單元，由電控單元控制執(zhí)行器對進氣系統(tǒng)及供油系統(tǒng)進行校正。其輸出電壓范圍為0.33.7V。3.節(jié)氣門位置傳感器為了感知節(jié)氣門開啟的位置及開啟的速率，以實現(xiàn)對在不同節(jié)氣門開度及加、減速工況下調(diào)節(jié)混合氣濃度，X型、U型發(fā)動機采用了安裝在節(jié)氣門軸上的線性旋轉(zhuǎn)式電位計測量節(jié)氣門的開啟，輸出電壓范圍05V，電控單元根據(jù)節(jié)氣門位置信息控制空燃比，點火提前角以及廢氣再循環(huán)數(shù)量。4.怠速控制系統(tǒng) 當使用空調(diào)、動力轉(zhuǎn)向裝置以

9、及發(fā)動機暖車階段要對怠速空氣量進行調(diào)整，兩種形式發(fā)動機采用如圖6- 6所示的直動式、占空比型的輔助空氣閥，它是由電控單元根據(jù)傳感器輸入的信號控制的電磁旁通閥，通過控制電磁閥的開、閉，使部分空氣繞過節(jié)氣門而進入進氣支管。一、電控汽油噴射系統(tǒng)表6-1福特轎車用傳感器和執(zhí)行器二、電子控制點火系統(tǒng)圖6-7分電器內(nèi)葉輪開關(guān)機構(gòu)1霍爾點火系統(tǒng)2葉輪3窗口4永久磁鐵三、電子控制系統(tǒng) 1.起動模式 為了使發(fā)動機迅速起動，起動時必須增加噴油器噴油量，并對最佳點火提前角進行相應(yīng)的調(diào)整，因此轎車在起動時，點火開關(guān)接至起動位置，電子控制組件ECA進入起動模式，此時系統(tǒng)處于開環(huán)控制狀態(tài)。每個噴油器按發(fā)動機點火順序，在每

10、工作循環(huán)同時噴油兩次，或者每個噴油器在曲軸每轉(zhuǎn)噴油一次，從而增加起動噴油量。同時，ECA控制點火系統(tǒng)使點火提前角處在上止點前1015曲軸轉(zhuǎn)角。當發(fā)動機起動后，ECA根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度的變化調(diào)整噴油器的噴油量，同時控制輔助空氣閥電磁線圈通、斷電的比例，使發(fā)動機進入快怠速暖機階段。當發(fā)動機冷卻液溫度達到發(fā)動機規(guī)定的運行溫度時，ECA控制系統(tǒng)進入正常運行模式。在發(fā)動機正常運行模式下，如果出現(xiàn)發(fā)動機運轉(zhuǎn)不穩(wěn)的現(xiàn)象，ECA控制系統(tǒng)進入低速模式，以防止發(fā)動機熄火。2.低速模式在正常運行模式下，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于 500rmin時，系統(tǒng)進入低速模式，由于此時發(fā)動機工作處于一種脈動狀態(tài)，空氣流量計測量結(jié)果波動

11、較大而很難實施對噴油器最佳噴油量的控制，為了防止發(fā)動機熄火，ECA控制系統(tǒng)給噴油器一個固定的，預(yù)先設(shè)置的最佳的噴油的脈沖寬度，此脈寬不受空氣流量計信號的影響。3.氣門全關(guān)模式(怠速和減速模式) 在發(fā)動機怠速工況，節(jié)氣門處于全關(guān)位置時，ECA根據(jù)從發(fā)動機溫度傳感器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、排氣氧傳感器、曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器以及空調(diào)離合器傳入的信息，計算出噴油器噴油脈沖寬度并輸出給噴油器。當氧傳感器溫度未達到正常運行溫度時，怠速時噴油器噴油控制采取開環(huán)控制方式。只有當氧傳感器溫度達到正常運行溫度時，系統(tǒng)進入閉環(huán)控制，ECA根據(jù)氧傳感器傳入的信息，對噴油器的噴油量進行校正，一旦氧傳感器發(fā)生

12、故障無信三、電子控制系統(tǒng)圖6-8電子控制系統(tǒng)組成示意圖第三節(jié)上海通用別克轎車電控系統(tǒng)一、發(fā)動機電控系統(tǒng)說明二、傳感器與控制電路三、汽油供給和進氣系統(tǒng)四、電控汽油噴射系統(tǒng)工作模式一、發(fā)動機電控系統(tǒng)說明表格一、發(fā)動機電控系統(tǒng)說明表格二、傳感器與控制電路1.傳感器控制電路2.傳感器1.傳感器控制電路圖6-10常見傳感器控制電路2.傳感器(1)空氣流量傳感器(MAP)采用熱線式空氣流量計，安裝在節(jié)氣門體上，將空氣流量的信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杺鬟f給動力控制模塊。(2)節(jié)氣門位置傳感器(TPS)節(jié)氣門位置傳感器為三導(dǎo)線型可變電阻式傳感器，安裝在節(jié)氣門體上，由節(jié)氣門軸操縱。(3)凸輪軸位置傳感器采用霍爾式，位于發(fā)

13、動機前部的氣缸側(cè)，動力轉(zhuǎn)向泵之后。(4)曲軸位置傳感器曲軸位置傳感器包括7X和24X曲軸位置傳感器。(5)爆燃傳感器爆燃傳感器安裝在發(fā)動機機體上，靠近起動機和發(fā)動機機油過濾器，用以監(jiān)測氣缸內(nèi)的爆燃情況，使動力控制模塊在爆燃期間發(fā)出指令，延遲點火正時。(6)進氣溫度傳感器(IAT)進氣溫度傳感器是一種負溫度系數(shù)型傳感器，安裝在進氣導(dǎo)管內(nèi)，用于測量進入發(fā)動機氣缸中的空氣溫度。(7)冷卻液溫度傳感器(ECT)冷卻液溫度傳感器安裝在發(fā)動機的右后部，深入發(fā)動機水套中，與冷卻液直接接觸。2.傳感器(8)氧傳感器氧傳感器由鋯鉑材料構(gòu)成，安裝在排氣支管內(nèi)，電壓信號的變化范圍約為0.1V(稀混合氣)0.9V(濃

14、混合氣)。(9)車速傳感器其實質(zhì)上相當于永磁發(fā)電動機，安裝在變速器內(nèi)，監(jiān)測并向動力控制模塊提供車速信號。三、汽油供給和進氣系統(tǒng)圖6-13汽油供給系統(tǒng)1汽油壓力表2放氣軟管3汽油壓力接頭4支管真空軟管接頭5快速連接接頭6尼龍管7汽油濾清器8壓力管9回油管10油泵出油口密封件11濾網(wǎng)12汽油泵13汽油管斷流適配器14汽油管15汽油壓力調(diào)節(jié)器四、電控汽油噴射系統(tǒng)工作模式 1.起動模式 當點火開關(guān)第一次轉(zhuǎn)到ON位置時，動力控制模塊使汽油泵繼電器接通2，汽油泵開始向汽油加壓，動力控制模塊根據(jù)冷卻液溫度傳感器和節(jié)氣門位置傳感器的信號，確定空燃比是否適合于發(fā)動機起動?？杖急鹊淖兓秶鸀?.51(冷卻液溫度為

15、36時)到14.71(冷卻液溫度為94時)。動力控制模塊通過改變噴油器的通電時間來控制起動模式時的供油量。2.清除溢油模式 如果發(fā)動機出現(xiàn)溢油現(xiàn)象(汽油過量)，將加速踏板踩到底，便可清除溢油。此時，動力控制模塊將使發(fā)動機完全斷油，并且只要節(jié)氣門在全開位置，發(fā)動機轉(zhuǎn)速在600rmin以下，動力控制模塊便使噴油器保持該噴油速度。如果節(jié)氣門的開度降到80以下，動力控制模塊將回到起動模式。3.運行模式該模式分為開環(huán)運行模式和閉環(huán)運行模式兩種。當發(fā)動機第一次起動，且轉(zhuǎn)速高于400rmin時，系統(tǒng)進入開環(huán)運行模式。這時發(fā)動機忽略氧傳感器的信號，根據(jù)來自節(jié)氣門位置傳感器、冷卻液溫度傳感器和空氣流量傳感器的輸

16、入信號來計算空燃比。在滿足氧傳感器已加熱到正常工作溫度、發(fā)動機冷卻液溫度高于規(guī)定值和發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于800rmin前，系統(tǒng)將保持開環(huán)運行模式。閉環(huán)運行的工作條件隨發(fā)動機型號的不同而不同，這些條件被儲存在動力控制模塊內(nèi)。一旦滿足這些條件，系統(tǒng)便進入閉環(huán)運行模式，否則進入開環(huán)運行模式。在閉環(huán)模式下，動力控制模塊根據(jù)氧傳感器信號來計算空燃比，使空燃比接近14.71。4.加速模式 動力控制模塊在檢測到節(jié)氣門開度和空氣流量迅速增大時，立即作出響應(yīng)，以增加汽油供給量。 5.減速模式動力控制模塊在檢測到節(jié)氣門位置和空氣流量減少時作出響應(yīng)，減少汽油供給量。當發(fā)動機突然減速時，動力控制模塊可在短期內(nèi)完全切斷汽油的

17、供給。6.蓄電池補償模式當蓄電池電壓較低時，動力控制模塊可通過增加噴油器脈沖寬度、怠速轉(zhuǎn)速和延長點火時間來避免因點火火花微弱而引起點火不良的現(xiàn)象。7.斷油模式 當點火開關(guān)斷開時，噴油器將停止噴油，以防止發(fā)生自燃現(xiàn)象。如果未接收到點火控制模塊的脈沖參考信號，噴油器也不會噴油，這樣發(fā)動機便不能運轉(zhuǎn)，從而防止了溢油的發(fā)生。8.發(fā)動機轉(zhuǎn)速車速斷油模式 動力控制模塊監(jiān)測發(fā)動機轉(zhuǎn)速，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加到5600rmin以上時，動力控制模塊使噴油器停止噴油。當轉(zhuǎn)速降到5100rmin以下時，噴油器又恢復(fù)噴油。四、電控汽油噴射系統(tǒng)工作模式第四節(jié)一汽大眾捷達Motronic M3.8.2電控系統(tǒng)一、進氣系統(tǒng)二、電

18、子控制系統(tǒng)三、汽油供給系統(tǒng)第四節(jié)一汽大眾捷達Motronic M3.8.2電控系統(tǒng)圖6-14汽油噴射系統(tǒng)的組成1空氣流量計2轉(zhuǎn)速傳感器3霍爾傳感器4節(jié)氣門電位計G69、怠速節(jié)氣門電位計G88和怠速開關(guān)F605進氣溫度傳感器6冷卻液溫度傳感器7氧傳感器8爆震傳感器9怠速電動機V60和節(jié)流閥體J38810氧傳感器加熱器11活性碳罐電磁閥12點火線圈N128和電子點火器N12213噴油器14汽油泵15ECU一、進氣系統(tǒng)一般工況下，空氣的流量通過駕駛?cè)藛T操縱加速踏板等來控制。在怠速工況下，由ECU控制怠速電動機(怠速控制閥)來調(diào)節(jié)空氣流量，從而調(diào)節(jié)發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速，怠速電動機采用一直流電動機，安裝在節(jié)氣

19、門體內(nèi)，通過齒輪機構(gòu)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，并在其控制范圍內(nèi)加大或減小節(jié)氣門開度，從而實現(xiàn)對發(fā)動機怠速控制。二、電子控制系統(tǒng)表6-3Motronic M3.8.2系統(tǒng)傳感器和控制功能三、汽油供給系統(tǒng)1.汽油供給系統(tǒng)的組成2.電控汽油噴射系統(tǒng)1.汽油供給系統(tǒng)的組成圖6-15Motronic M3.8.2汽油供給系統(tǒng)2.電控汽油噴射系統(tǒng)(1)起動噴油控制起動時，ECU不以空氣流量計的信號作為噴油量的計算依據(jù)，而是按預(yù)先給定的起動程序來進行噴油控制。(2)運轉(zhuǎn)噴油控制在發(fā)動機運轉(zhuǎn)中，ECU主要根據(jù)進氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來計算噴油量。(3)斷油控制為以滿足發(fā)動機運轉(zhuǎn)的特殊要求，暫時中斷油噴射。(4)反

20、饋控制汽油噴射系統(tǒng)進行反饋控制的傳感器是氧傳感器。第五節(jié)柴油機電控噴射系統(tǒng)簡介一、博世式噴油泵電子控制系統(tǒng)二、分配式噴油泵電子控制系統(tǒng)三、電子控制共軌式柴油噴射系統(tǒng)四、泵噴嘴系統(tǒng)一、博世式噴油泵電子控制系統(tǒng) 1.噴油量控制柴油機在運行時的噴油量是根據(jù)由加速踏板位置和柴油機轉(zhuǎn)速所確定的噴油量整定值來選定的。噴油泵調(diào)節(jié)齒桿位置則是由噴油量整定值、柴油機轉(zhuǎn)速和具有三維坐標模型的預(yù)先存儲在控制器內(nèi)的噴油泵速度特性所確定2.噴油定時控制噴油定時是根據(jù)柴油機的負荷和轉(zhuǎn)速確定，并根據(jù)冷卻水的溫度進行校正。3.怠速和暖車控制怠速有兩種控制方式：其一為手動控制，另一種為自動控制。借助于選擇開關(guān)可選定怠速控制方式。當選定手動控制時，轉(zhuǎn)速由怠速控制旋鈕來調(diào)整。選擇自動控制時，隨著冷卻液溫度逐漸升高，轉(zhuǎn)速從暖車前的800r/min降至暖車后的400r/min。用這種方法可縮短冬季暖車時間。4.巡航控制該系統(tǒng)的巡航控制是由車速、柴油機轉(zhuǎn)速、加速踏板位置、巡航開關(guān)傳感器和電子調(diào)速器控制器來實現(xiàn)。一個快速、精密的電子調(diào)速器執(zhí)行器，根據(jù)控制器的指令自動進行巡航控制，使發(fā)動機始終處于最佳運動狀態(tài)。在原有的電子調(diào)速器基礎(chǔ)上，只需增加幾個開關(guān)和軟件就可