第三章 發(fā)動機與傳動系統(tǒng)的電子控制

1、n 3.1 3.1 汽油噴射系統(tǒng)的電子控制汽油噴射系統(tǒng)的電子控制n 3.2 3.2 點火系統(tǒng)的電子控制點火系統(tǒng)的電子控制n 3.3 3.3 排氣凈化系統(tǒng)的電子控制排氣凈化系統(tǒng)的電子控制n 3.4 3.4 發(fā)動機其它電子控制發(fā)動機其它電子控制n 3.5 3.5 變速系統(tǒng)的電子控制變速系統(tǒng)的電子控制( (不講）不講）p第三章第三章 動力系統(tǒng)的電子控制動力系統(tǒng)的電子控制u3.1.1 3.1.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的組成電控汽油噴射系統(tǒng)的組成u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理u3.1.3 3.1.3 相關(guān)傳感器、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理相關(guān)傳感器、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理n3

2、.1 3.1 汽油噴射系統(tǒng)的電子控制汽油噴射系統(tǒng)的電子控制u3.1.1 3.1.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的組成電控汽油噴射系統(tǒng)的組成進氣系統(tǒng)：空氣濾清器進氣系統(tǒng)：空氣濾清器流量傳感器（氣溫傳感器流量傳感器（氣溫傳感器)進氣總管進氣總管節(jié)氣門（節(jié)氣門位置傳感器）節(jié)氣門（節(jié)氣門位置傳感器）怠速控制閥怠速控制閥進氣總管進氣總管進氣歧管進氣歧管進氣門進氣門氣缸。氣缸。燃油系統(tǒng)：郵箱燃油系統(tǒng)：郵箱油泵油泵濾清器濾清器燃油總管燃油總管油壓調(diào)節(jié)器油壓調(diào)節(jié)器回油管回油管 噴油器噴油器進氣道進氣道氣缸氣缸電控系統(tǒng)：傳感器和開關(guān)電控系統(tǒng)：傳感器和開關(guān)ECU執(zhí)行器執(zhí)行器u3.1.1 3.1.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的組成電

3、控汽油噴射系統(tǒng)的組成汽車發(fā)動機電控燃油分配噴射系統(tǒng)方框圖汽車發(fā)動機電控燃油分配噴射系統(tǒng)方框圖 不同的公司，不同的車型，采用的控制系統(tǒng)有明顯差別，致使發(fā)動機不同的公司，不同的車型，采用的控制系統(tǒng)有明顯差別，致使發(fā)動機性能有明顯差異。性能有明顯差異。u3.1.1 3.1.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的組成電控汽油噴射系統(tǒng)的組成電控噴射系統(tǒng)的基本分類：電控噴射系統(tǒng)的基本分類：按按ECUECU的控制方式分：開環(huán)控制，閉環(huán)控制。的控制方式分：開環(huán)控制，閉環(huán)控制。開閉環(huán)控制框圖開閉環(huán)控制框圖按按噴油器噴射位置分：進氣道噴射、氣缸內(nèi)噴射。噴油器噴射位置分：進氣道噴射、氣缸內(nèi)噴射。 缸內(nèi)噴射因其空燃比可達缸內(nèi)噴射因其

4、空燃比可達35，是今后噴射技術(shù)發(fā)展的方向，能，是今后噴射技術(shù)發(fā)展的方向，能大大提高燃油經(jīng)濟性。大大提高燃油經(jīng)濟性。 燃油噴射控制是燃油噴射控制是ECU的主要控制目標，它包括噴油時刻的主要控制目標，它包括噴油時刻的控制和噴油量的控制。噴油量由的控制和噴油量的控制。噴油量由ECU控制噴油器噴油時間控制噴油器噴油時間確定。確定。同時噴射同時噴射u3.1.1 3.1.1 電控汽油噴射系統(tǒng)的組成電控汽油噴射系統(tǒng)的組成按按噴油器噴射時刻分：同時噴射、分組噴射、順序噴射。噴油器噴射時刻分：同時噴射、分組噴射、順序噴射。順序噴射順序噴射分組噴射分組噴射空燃比：汽油發(fā)動機運轉(zhuǎn)空燃比：汽油發(fā)動機運轉(zhuǎn)必須為其提供連

5、續(xù)可的空必須為其提供連續(xù)可的空氣汽油混合氣。空氣汽油氣汽油混合氣?？諝馄突旌蠚獾某煞钟每杖急然旌蠚獾某煞钟每杖急?A/F)(A/F)表示表示. .它是發(fā)動機燃它是發(fā)動機燃料供給系統(tǒng)的一個非常重料供給系統(tǒng)的一個非常重要的參數(shù)，要的參數(shù)， A/FA/F的大小決的大小決定著發(fā)動機的動力性、經(jīng)定著發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟型及尾氣污染物的含量。濟型及尾氣污染物的含量。 火焰溫度、輸出功率、耗火焰溫度、輸出功率、耗油率只能兼顧，同時還要油率只能兼顧，同時還要考慮尾氣因素。理論上空考慮尾氣因素。理論上空燃比燃比A/FA/F為為14.714.7時前時前3 3者能者能較好兼顧，尾氣也單化為較好兼顧，尾氣也單化為氮

6、的氧化物氮的氧化物。u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理不同負荷時所需要的空燃比是不同的：不同負荷時所需要的空燃比是不同的：啟動工況：需要較濃的混合氣，啟動工況：需要較濃的混合氣，A/FA/F值最小。值最小。暖機工況：隨著溫度升高，暖機工況：隨著溫度升高，A/FA/F逐步增大，直到穩(wěn)定工況。逐步增大，直到穩(wěn)定工況。怠速工況：需要混合氣比運行時濃，滿足低轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定工作。怠速工況：需要混合氣比運行時濃，滿足低轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定工作。急加速工況：為增加功率，需要加大燃料濃度，急加速工況：為增加功率，需要加大燃料濃度， A/FA/F變小。變小。急減速工況：節(jié)氣門關(guān)

7、閉，急減速工況：節(jié)氣門關(guān)閉， A/FA/F向怠速變化。向怠速變化。因此，發(fā)動機的因此，發(fā)動機的A/F不是個定值，應(yīng)該按照負荷工況的變化而變化。不是個定值，應(yīng)該按照負荷工況的變化而變化。u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理 啟動控制啟動控制u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理啟動控制啟動控制ECU對啟動的判定：對啟動的判定： 啟動開關(guān)從啟動開關(guān)從ONSTA；發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速400r/min；ECU從存儲的從存儲的“冷卻液溫度冷卻液溫度-噴油時間表噴油時間表”中選擇當(dāng)前冷卻液溫度下的噴油量，中選擇當(dāng)前冷卻液溫度

8、下的噴油量，然后進行然后進行+進氣溫度修正進氣溫度修正+蓄電池電壓修正，確定的噴油時間進行噴油。此時怠蓄電池電壓修正，確定的噴油時間進行噴油。此時怠速控制閥在全開狀態(tài)。速控制閥在全開狀態(tài)。暖機控制暖機控制u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理暖機噴油控制：啟動開關(guān)從暖機噴油控制：啟動開關(guān)從STA ON,或者發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到或超過怠速值或者發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到或超過怠速值;暖機過程也由怠速控制閥控制，怠速控制閥在冷卻液溫度對應(yīng)的開度，噴油暖機過程也由怠速控制閥控制，怠速控制閥在冷卻液溫度對應(yīng)的開度，噴油量量=基本噴油量基本噴油量+額外增量額外增量+電壓修正量。該額

9、外增量隨冷卻液溫度升高而電壓修正量。該額外增量隨冷卻液溫度升高而下降，直到發(fā)動機穩(wěn)定在怠速設(shè)定值附件。下降，直到發(fā)動機穩(wěn)定在怠速設(shè)定值附件。 暖機控制暖機控制暖機程序暖機程序電源電源修正修正運轉(zhuǎn)控制運轉(zhuǎn)控制u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理 運轉(zhuǎn)控制：運轉(zhuǎn)控制是閉環(huán)控制。運轉(zhuǎn)控制：運轉(zhuǎn)控制是閉環(huán)控制。 運轉(zhuǎn)控制運轉(zhuǎn)控制急加速控制急加速控制u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理在節(jié)氣門開度較大時，為保證輸出功率，油濃度需適當(dāng)加高在節(jié)氣門開度較大時，為保證輸出功率，油濃度需適當(dāng)加高101030%30%。 加速控制加

10、速控制急減速急減速控制控制u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理急減速控制：超速、急減速都進行斷油控制，直到達到怠速狀態(tài)。急減速控制：超速、急減速都進行斷油控制，直到達到怠速狀態(tài)。圖圖8-11 8-11 超速斷油與減速斷油控制示意圖超速斷油與減速斷油控制示意圖怠速怠速控制控制u3.1.2 3.1.2 電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理電控汽油噴射系統(tǒng)的工作原理怠速控制：怠速控制閥控制進氣量保持發(fā)動機穩(wěn)定在設(shè)計的怠速轉(zhuǎn)速上。怠速控制：怠速控制閥控制進氣量保持發(fā)動機穩(wěn)定在設(shè)計的怠速轉(zhuǎn)速上。怠速控制閥有步進電機步進電機式和節(jié)氣門直動節(jié)氣門直動式兩種。怠速控制怠速控制

11、（選講）（選講）噴油器的結(jié)構(gòu)噴油器的結(jié)構(gòu) 電磁噴油器是電控汽油噴射系統(tǒng)的一個重要的執(zhí)行器件，也是一種加工精度非常高的精密器件。有球閥式球閥式和釘閥式釘閥式兩種。 球閥式與針閥式電磁噴油器結(jié)構(gòu)圖球閥式與針閥式電磁噴油器結(jié)構(gòu)圖u 3.1.3 3.1.3 相關(guān)傳感器、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理相關(guān)傳感器、執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理u3.2.1 3.2.1 點火系統(tǒng)的組成點火系統(tǒng)的組成 u3.2.2 3.2.2 點火系統(tǒng)控制點火系統(tǒng)控制u3.2.3 3.2.3 爆震控制爆震控制u3.2.4 3.2.4 相關(guān)傳感器、執(zhí)行器的工作原理相關(guān)傳感器、執(zhí)行器的工作原理n3.2 3.2 點火系統(tǒng)的電子控制點火系統(tǒng)的電子控制u3.2.

12、1 3.2.1 電控點火系統(tǒng)的組成電控點火系統(tǒng)的組成汽車發(fā)動機電控點火系統(tǒng)方框圖汽車發(fā)動機電控點火系統(tǒng)方框圖電控點火系統(tǒng)主要由：與點火有關(guān)的各種傳感器、電子控制單元（發(fā)動電控點火系統(tǒng)主要由：與點火有關(guān)的各種傳感器、電子控制單元（發(fā)動機控制機控制ECUECU）、點火電子組件（點火器）、點火線圈、高壓分電器和火花）、點火電子組件（點火器）、點火線圈、高壓分電器和火花塞等組成。塞等組成。1 1 電子點火系統(tǒng)控制的電子點火系統(tǒng)控制的2 2個重要參數(shù)個重要參數(shù)： 導(dǎo)通角導(dǎo)通角即閉合角，是點火線圈初級繞組的通電時間，決定點火線圈的儲存能量。點火線圈儲存能量還取決于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和蓄電池的供電電壓。圖圖8-40

13、 8-40 爆震傳感器結(jié)構(gòu)圖爆震傳感器結(jié)構(gòu)圖u3.2.2 3.2.2 點火系統(tǒng)控制點火系統(tǒng)控制 提前角提前角是指在壓縮沖程中點火點距離活塞上至點曲軸轉(zhuǎn)角。影響發(fā) 動機的功率，經(jīng)濟性和排放指標。 電子控制點火系統(tǒng)中，點火提前角通常由初始點火提前角或基本點電子控制點火系統(tǒng)中，點火提前角通常由初始點火提前角或基本點火提前角和點火提前角修正值確定?；鹛崆敖呛忘c火提前角修正值確定。點火提前角臺架測試三維示意圖點火提前角臺架測試三維示意圖 點火提前角修正值：點火提前角修正值： 點火提前角修正值是電子控制點火提前角修正值是電子控制單元根據(jù)發(fā)動機進氣溫度、冷卻液單元根據(jù)發(fā)動機進氣溫度、冷卻液溫度、節(jié)氣門位置、

14、混合氣空燃比、溫度、節(jié)氣門位置、混合氣空燃比、起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)等傳感器信號起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)等傳感器信號和有關(guān)開關(guān)信號，對基本點火提前和有關(guān)開關(guān)信號，對基本點火提前角按一定的修正特性所做的進一步角按一定的修正特性所做的進一步優(yōu)化性校正增量，從而使發(fā)動機點優(yōu)化性校正增量，從而使發(fā)動機點火性能最佳。是開環(huán)控制計算結(jié)果。火性能最佳。是開環(huán)控制計算結(jié)果。點火提前角點火提前角=基本點火提前角（初始點火提前角）基本點火提前角（初始點火提前角）+點火提前角修正值點火提前角修正值初始點火提前角：初始點火提前角：非非ECU控制，控制，是一個定值，是一個定值，10度左右，發(fā)動度左右，發(fā)動機固有的點火提前量。機固

15、有的點火提前量。基本點火提前角：基本點火提前角：右圖。存儲在右圖。存儲在ECU的的ROM中。中。2 2 點火提前角的確點火提前角的確定定 開環(huán)控制方式：開環(huán)控制方式： 即電子控制器根據(jù)有關(guān)傳感器提供的發(fā)動機工況信息從內(nèi)部存儲器即電子控制器根據(jù)有關(guān)傳感器提供的發(fā)動機工況信息從內(nèi)部存儲器（ROMROM）中讀取出相應(yīng)的基本提前角。）中讀取出相應(yīng)的基本提前角。 閉環(huán)控制方式：閉環(huán)控制方式： 閉環(huán)控制方式可以在控制點火提前角的同時，不斷地檢測發(fā)動機的有閉環(huán)控制方式可以在控制點火提前角的同時，不斷地檢測發(fā)動機的有關(guān)工況，如發(fā)動機是否發(fā)生爆震、怠速是否穩(wěn)定等進行增量控制。關(guān)工況，如發(fā)動機是否發(fā)生爆震、怠速是

16、否穩(wěn)定等進行增量控制。開環(huán)、閉環(huán)控制方式框圖開環(huán)、閉環(huán)控制方式框圖3 3 點火提前角的控點火提前角的控制制點火提前角的控制通常有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式，如圖所示。點火提前角的控制通常有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式，如圖所示。 爆震：既氣缸內(nèi)形成爆燃。爆震：既氣缸內(nèi)形成爆燃。 爆震控制由爆震傳感器檢測，一般每臺發(fā)動機安裝一到兩只。爆震控制由爆震傳感器檢測，一般每臺發(fā)動機安裝一到兩只。 爆震傳感器安裝位置：爆震傳感器安裝位置：3 3缸發(fā)動機安裝在第缸發(fā)動機安裝在第2 2缸缸體中間；缸缸體中間；4 4缸發(fā)動缸發(fā)動機安裝在機安裝在2 2、3 3缸缸體之間。工作原理：爆震傳感器是一種振動加速度缸缸體之

17、間。工作原理：爆震傳感器是一種振動加速度傳感器，裝在發(fā)動機氣缸體上。傳感器，裝在發(fā)動機氣缸體上。u3.2.3 3.2.3 爆震控制爆震控制 發(fā)動機工作期間（多在低速大負荷工況時）如發(fā)生爆震，且爆震強發(fā)動機工作期間（多在低速大負荷工況時）如發(fā)生爆震，且爆震強度達到一定值時，電子控制單元便能接收到提前信號，并根據(jù)爆震強度度達到一定值時，電子控制單元便能接收到提前信號，并根據(jù)爆震強度的大小給點火電子組件發(fā)出推遲點火的信號，直到爆震消失。爆震消失的大小給點火電子組件發(fā)出推遲點火的信號，直到爆震消失。爆震消失后，電子控制單元便將點火提前角逐漸移至最佳點火角，或以一定角度后，電子控制單元便將點火提前角逐漸

18、移至最佳點火角，或以一定角度使點火提前，直到再次發(fā)生爆震時為止。使點火提前，直到再次發(fā)生爆震時為止。典型的有分電器電控點火系統(tǒng)組成圖典型的有分電器電控點火系統(tǒng)組成圖u 3.2.4 3.2.4 相關(guān)傳感器，執(zhí)行器的工作原相關(guān)傳感器，執(zhí)行器的工作原理理（選講）（選講）電子點火高壓控制系統(tǒng)電子點火高壓控制系統(tǒng)各缸單獨點火與雙缸同時點火示意圖各缸單獨點火與雙缸同時點火示意圖n3.3 3.3 排氣凈化系統(tǒng)的電子控制排氣凈化系統(tǒng)的電子控制u 3.3.1 3.3.1 汽車有害氣體汽車有害氣體u 3.3.2 3.3.2 排氣污染物的形成機理排氣污染物的形成機理u 3.3.3 3.3.3 排氣污染物的控制排氣污

19、染物的控制u 汽車排放的有害氣體通常有汽車排放的有害氣體通常有COCO、HCHC、NOxNOx。 1 1 曲軸箱排出曲軸箱排出 發(fā)動機氣缸在壓縮過程會有部分燃氣從氣缸間隙進發(fā)動機氣缸在壓縮過程會有部分燃氣從氣缸間隙進入曲軸箱，為使不使機油分解，必須有空氣在曲軸箱內(nèi)入曲軸箱，為使不使機油分解，必須有空氣在曲軸箱內(nèi)循環(huán)，這些氣體（循環(huán)，這些氣體（HC)HC)進入大氣形成污染。進入大氣形成污染。 2 2 汽油蒸發(fā)汽油蒸發(fā) 郵箱隨溫度的降升吸入空氣和排放油蒸汽郵箱隨溫度的降升吸入空氣和排放油蒸汽(HC )(HC )。 3 3 排氣管排出排氣管排出 排氣管排出（占排氣管排出（占65%-85%)65%-8

20、5%)，不同工況排出有害氣體，不同工況排出有害氣體成分比例不同成分比例不同(CO(CO、HCHC、NOxNOx ）。）。u 3.3.1 3.3.1 汽車有害氣體汽車有害氣體 1 CO1 CO的形成：的形成：COCO是燃油不是燃油不完全燃燒的結(jié)果。空燃比過完全燃燒的結(jié)果?？杖急冗^小時小時COCO排放會增加。排放會增加。 2 HC2 HC的形成：的形成：HCHC是燃料是燃料不完全燃燒剩余的燃料。不完全燃燒剩余的燃料。 3 NOx3 NOx的形成：的形成：NOxNOx主要主要成分是成分是NO(99%NO(99%）。）。NONO主要是主要是O O2 2和和N N2 2高溫下形成，高溫下形成，NONO2

21、 2是是NONO溫度降低后氧化形成的。溫度降低后氧化形成的。 右圖是各種有害氣體右圖是各種有害氣體和空燃比的關(guān)系。和空燃比的關(guān)系。u 3.3.2 3.3.2 排氣污染物的形成機理排氣污染物的形成機理 1 1 曲軸箱通風(fēng)回收曲軸箱通風(fēng)回收 現(xiàn)在一般采取曲軸箱強制通風(fēng)裝置，曲軸箱通風(fēng)回收到進氣道內(nèi)，如圖。PCV閥門開度由進氣口真空度決定。 u 3.3.3 3.3.3 排氣污染物的控制排氣污染物的控制 2 2 防止汽油蒸汽的泄漏防止汽油蒸汽的泄漏 如圖是目前比較簡單常見的燃油蒸發(fā)回收控制系統(tǒng)。 燃油蒸汽經(jīng)過油箱頂部油汽分離閥，通過管道進入活性炭灌，汽油蒸汽被活性炭吸附，當(dāng)活性炭將要吸附飽和時，ECU

22、將開啟活性炭灌的氣閥，新鮮空氣將再次蒸發(fā)活性炭吸附的燃油并且通過軟管、汽油清除控制閥進入發(fā)動機進氣管。 機外凈化方法，既在排氣管中安裝附加裝置，用化學(xué)或物理方法對排氣中的有害氣體加以凈化處理。機外凈化的常用方法有：空氣噴射法（二次空氣法）、熱反應(yīng)器法和催化法。 二次空氣噴射法：二次空氣噴射法： 二次空氣噴射是將新鮮空氣（二次空氣）噴射到發(fā)動機拍氣門的背后，使排出的未完全燃盡可燃氣體（CO,HC)燃盡，減少CO,HC排放。3 3 機外凈化尾氣機外凈化尾氣 二次空氣噴射只在啟動后的暖機過程運行。 二次空氣噴射系統(tǒng)工作時間由電子控制系統(tǒng)根據(jù)負荷、轉(zhuǎn)速、催化轉(zhuǎn)化氣溫度、和氧傳感器信息決定。 熱反應(yīng)器法

23、熱反應(yīng)器法 熱反應(yīng)器常與二次熱反應(yīng)器常與二次空氣噴射并用，它安裝空氣噴射并用，它安裝與排氣口出口處，為未與排氣口出口處，為未燃盡氣體保持一定的燃燃盡氣體保持一定的燃燒時間。燒時間。 催化劑法是利用催化劑促使排氣中的HC、CO、NOx起氧化或還原反應(yīng)，降低其含量。主要分類有氧化催化轉(zhuǎn)化器、還原催化轉(zhuǎn)化器和三元催化轉(zhuǎn)化器，目前使用的主要是三元催化轉(zhuǎn)化器催化劑法催化劑法 三元催化轉(zhuǎn)化器的工作原理: 三元催化媒常用Pt（鉑）、Rh（銠） Pd（鈀）重金屬，作用是在較低溫度下通過Rh（銠）的催化使HC和CO 將NO還原成N2;通過Pt（鉑）、 Pd（鈀）把HC和CO 氧化為氧化為H H2 2O O和和COCO2 2； 三元催化劑放于外觀像消聲器的反應(yīng)器里。 三元催化轉(zhuǎn)化器工作要求發(fā)動機燃氣空燃比必須在理論值附近，故必須通過氧傳感器進行閉環(huán)精確控制噴油量。 氧傳感器反饋控制過程氧傳感器反饋控制過程 為了獲得三元催化器要求的空燃比，空氣流量計信號精度不夠，必須借助氧傳感器的信號對空燃比進行閉環(huán)控制。 當(dāng)氧傳感器檢測到尾氣余氧時，氧傳感器輸出800-1000mV電壓，當(dāng)無氧時輸出約100mV,ECU用450mV基準電壓比較器比較，動態(tài)控制噴油量，獲得較準確的空燃比控制4 4 機內(nèi)凈化（廢氣再循環(huán)機內(nèi)凈化（廢氣再循環(huán)EGREGR） 廢氣再循環(huán)（廢氣再循環(huán)（Exhaust Ga