汽車電控發(fā)動機構(gòu)造與維修

主講：韓紹輝

汽車電控發(fā)動機構(gòu)造與維修

內(nèi)容提要12了解電控汽油發(fā)動機的發(fā)展過程掌握電控發(fā)動機系統(tǒng)的基本組成與基本工作原理單元一電控發(fā)動機概述模塊一電控發(fā)動機基礎(chǔ)課程重點

12電控發(fā)動機系統(tǒng)的基本組成電控發(fā)動機的基本工作原理電控發(fā)動機的發(fā)展、優(yōu)點一、電控汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展起因：1、1943年，美國加利福尼亞州的洛杉磯發(fā)生的“光化學(xué)煙霧”事件，被認為是汽車廢氣排放污染問題的首次出現(xiàn)。1960年，加州頒布了第一部汽車廢氣排放法規(guī)。以限制汽車排氣中CO、HC和NOX等有害物質(zhì)的排放量，并且排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴格。2、1973年，由于戰(zhàn)爭等原因，中東地區(qū)的石油危機造成世界范圍內(nèi)的石油短缺。因石油危機造成的能源危機，世界各國不得不制定燃油經(jīng)濟法規(guī)，對汽車的燃油經(jīng)濟性提出嚴格的要求。

為了同時解決汽車發(fā)動機的排氣凈化和經(jīng)濟性兩大難題，滿足趨于苛刻的法規(guī)，傳統(tǒng)的機械式化油器和點火方式已經(jīng)難以勝任。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車發(fā)動機的控制系統(tǒng)也采用了電子計算機技術(shù)，配合汽車工程師已研究多年的燃油噴射技術(shù)，汽車發(fā)動機的電控汽油噴射系統(tǒng)得到飛速的發(fā)展，加裝電控汽油噴射系統(tǒng)的車輛越來越多，逐漸取代了傳統(tǒng)的化油器。電控發(fā)動機的發(fā)展、優(yōu)點

1912年，博世（BOSCH）公司開始研究汽油噴射系統(tǒng)。1937年，博世公司機械方式控制汽油噴射系統(tǒng)在航空發(fā)動機上應(yīng)用。1952年，博世公司將汽油噴射系統(tǒng)裝備在奔馳300SL型轎車上，但仍然采用機械控制技術(shù)。1953年，美國本迪克斯（Bendix）公司研究電控汽油噴射系統(tǒng)，于1957年開發(fā)出稱為Electrojator的電控汽油噴射系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用了晶體管電路，體積龐大，并不實用，沒有得到推廣，但這套系統(tǒng)被稱為現(xiàn)代燃油噴射系統(tǒng)的“雛形”。1962年，博世公司從本迪克斯公司購買了電控汽油噴射系統(tǒng)的專利，并改進后于1967年推出D型電控汽油噴射系統(tǒng)（D-JetronicSystem）。這是第一套實用型的電控汽油噴射系統(tǒng)，最先裝備在大眾汽車公司的VW-1600型轎車上。采用機械真空膜片式進氣壓力傳感器。1973年，博世公司推出了L型電控汽油噴射系統(tǒng)（L-JetronicSystem）。采用計量更精確的葉片式空氣流量計。同年，博世公司推出另一種控制方式完全不同的汽油噴射系統(tǒng)——K型汽油噴射系統(tǒng)。這是一種機械控制的連續(xù)噴射系統(tǒng)。1976年，博世公司推出了采用氧傳感器閉環(huán)控制的K型汽油噴射系統(tǒng)。電控發(fā)動機的發(fā)展、優(yōu)點

二十世紀七十年代，單片微處理器被應(yīng)用到汽車上產(chǎn)生了一種新的控制系統(tǒng)的類型——微處理器（電腦）集中控制，博世公司命名為Motronic系統(tǒng)，即數(shù)字式發(fā)動機控制（集中控制）系統(tǒng)；豐田公司命名為TCCS，日產(chǎn)公司命名為ECCS。集中控制系統(tǒng)的特征是：從模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路；控制的對象已不再局限于汽油噴射的控制，還包括自動變速器的控制、制動防抱死的控制等等。電控汽油噴射系統(tǒng)中進氣量的檢測方式也得到很大的改進：1981年，日立公司和博世公司研制成功熱線式空氣流量計，稱之為博世LH系統(tǒng)。它的最大特點是反應(yīng)快、阻力小，還能適應(yīng)各種海拔高度的大氣壓力而不需進行修正。1980年，三菱公司首先推出了卡門（KARMAN）渦流式空氣流量計，利用氣流流過渦流發(fā)生體后產(chǎn)生的卡門渦流的數(shù)量來推算進氣流量。1984年豐田公司推出了光學(xué)卡門渦流空氣流量計。兩者的不同之處是：三菱公司的用超聲波方式檢測渦流，而豐田公司的產(chǎn)品用光學(xué)方式檢測渦流。博世公司對K型噴射系統(tǒng)作了進一步改進，于1982年開發(fā)出電子控制的機械式連續(xù)噴射系統(tǒng)（波許KE系統(tǒng)），在燃油分配器上增設(shè)的電液調(diào)節(jié)器（電子差壓閥），能根據(jù)各種不同工況控制燃油量。除了上述的多點汽油噴射系統(tǒng)（MPI），1980年出現(xiàn)的單點汽油噴射系統(tǒng)（SPI），或稱節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)（TBI），博世公司將其命名為Mono-Jetronic。單點噴射系統(tǒng)價格低，大部分應(yīng)用在小型車輛上。二、電控汽油發(fā)動機的優(yōu)點

汽油噴射與化油器相比具有許多優(yōu)點，其主要優(yōu)點是：1、空燃比控制精度高，降低油耗和排放污染物通過電子控制系統(tǒng)精確控制各噴油器的噴油量，滿足各種工況下的最佳空燃比，保證良好的工作性能，可提高發(fā)動機功率，降低油耗和排放污染物。2、混合氣分配均勻性好多點燃油噴射系統(tǒng)，每一個氣缸都配置一個噴油器。燃油噴在進氣門前或直接噴入氣缸，進氣歧管的氣流中不含燃油，進氣歧管壁上不會出現(xiàn)油膜，每一個氣缸都可以得到相等的燃油量，使吸入各氣缸的可燃混合氣完全一致。3、加、減速性能好電控燃油噴射發(fā)動機的燃油噴射在進氣門口或直接噴入氣缸，發(fā)動機控制單元響應(yīng)迅速，能及時增減燃油，從而保證汽車具有良好的加速及減速性能。4、具有良好的起動性能在發(fā)動機起動時，發(fā)動機控制單元通過檢測發(fā)動機溫度、起動轉(zhuǎn)速、起動時間和次數(shù)等因素，精確地計算起動供油量，使發(fā)動機起動容易，且暖機性能好。電控發(fā)動機的發(fā)展、優(yōu)點

電控發(fā)動機系統(tǒng)的組成與工作原理

一、電控發(fā)動機系統(tǒng)的基本組成

電控發(fā)動機統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成：燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、點火控制系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)和隨車自診斷系統(tǒng)。電控發(fā)動機最明顯的電控燃油噴射系統(tǒng)由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、和電子控制系統(tǒng)組成。1、燃油供給系統(tǒng)功用是供給噴油器一定壓力的燃油，噴油器則根據(jù)ECU指令噴油。由電動燃油泵、汽油濾清器、壓力調(diào)節(jié)器、油管、噴油器組成。有些早期的發(fā)動機還裝有冷起動噴油器，以改善發(fā)動機的低溫起動性能。2、空氣供給系統(tǒng)功用是為發(fā)動機提供清潔的空氣并控制發(fā)動機正常工作時的進氣量。由空氣濾清器、空氣流量計（或進氣壓力傳感器、節(jié)氣門體（怠速、加速控制）組成。電控發(fā)動機系統(tǒng)的組成與工作原理圖

發(fā)動機電子控制系統(tǒng)框圖電控發(fā)動機系統(tǒng)的組成與工作原理3、電子控制系統(tǒng)由傳感器、電子控制單元ECU和執(zhí)行器三部分組成。

傳感器的功能是將發(fā)動機運行時的各種狀態(tài)信息，由非電量信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞斎腚娮涌刂茊卧?。它包括各種傳感器及一些開關(guān)信號。

電子控制單元常用縮寫ECU（ElectronicControlUnit）表示。有的制造廠商用縮寫ECM（控制模塊）、PCM（動力控制模塊，同時控制發(fā)動機和自動變速器）等表示，它的作用是接收來自各種傳感器的信息，經(jīng)過快速地處理、運算、分析和判斷后，適時地輸出控制指令控制執(zhí)行器動作，從而控制發(fā)動機運行。

執(zhí)行器的功能是執(zhí)行ECU發(fā)出的指令，完成各項控制任務(wù)。常見的執(zhí)行器有噴油器、電動燃油泵、點火控制器、各種繼電器、各種電磁閥等，所有執(zhí)行器的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)都是線圈。

二、電控發(fā)動機的基本工作原理電控發(fā)動機系統(tǒng)的組成與工作原理圖1-1-2電控發(fā)動機的基本工作原理單元二電控發(fā)動機分類一、按燃料分類

1、汽油噴射

2、柴油噴射二、按對空氣流量的測量方式1、D型電控燃油噴射系統(tǒng)它是是通過檢測進氣歧管的壓力(真空度)和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速,推算發(fā)動機吸入的空氣量,并計算燃油流量的速度密度控制方式?！癉”是德文“壓力”一詞的第一個字母。D型EFI是最早的、典型的多點壓力感應(yīng)式噴射系統(tǒng)。美國通用、福特、克萊斯勒,日本的豐田、本田鈴木和大發(fā)等公司都有類似產(chǎn)品。由于空氣在進氣管內(nèi)的壓力波動，該方法的測量精度稍差。2、L型電控燃油噴射系統(tǒng)

這種方式是用空氣流量計直接測量發(fā)動機吸入的空氣量?！癓”是德文“空氣”一詞的第一個字母。其測量的準(zhǔn)確程度高于D型，故可更精確地控制空燃比。L型EFI系統(tǒng)常用的空氣流量計有葉片式、熱式和卡門渦旋式三種類型1、間歇噴射對每一個氣缸的噴射都有一限制的噴射持續(xù)期，噴射是在進氣過程中的某段時間內(nèi)進行的，噴射持續(xù)時間相應(yīng)就是所控制的噴油量。對于所有的缸內(nèi)直接噴射系統(tǒng)和多數(shù)進氣道噴射系統(tǒng)都采用了間歇噴射的方式。間歇噴射由可細分為同時噴射、順序噴射和分組噴射。三、按噴射方式分類(a)同時噴射(b)順序噴射(c)分組噴射2、連續(xù)噴射燃料噴射的時間占有全工作循環(huán)的時間，連續(xù)噴射都是噴在進氣道內(nèi)，而且大部分的燃料是在進氣門關(guān)閉后噴射的，因此大部分燃料是在進氣道內(nèi)蒸發(fā)的。四、按噴射位置分類1、缸外噴射它是指在進氣歧管內(nèi)噴射或進氣門前噴射。在該方式中，噴油器被安裝于進氣歧管內(nèi)或進氣門附近，故汽油在進氣過程中被噴射后與空氣混合形成可燃混合氣再進入氣缸內(nèi)。采用低壓噴射。缸外噴射又可以分為單點噴射和多點噴射。（1）、單點噴射（2）、多點噴射五、按控制方式不同分類1、機械式燃油噴射系統(tǒng)2、機電混合式燃油噴射系統(tǒng)3、電子控制式燃油噴射系統(tǒng)六、按有無反饋信號分類1、開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定在電腦中的控制規(guī)律工作，只受發(fā)動機運行工況參數(shù)變化的控制，簡單易行。但其精度直接依賴于所設(shè)定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和噴油器調(diào)整標(biāo)定的精度。噴油器及發(fā)動機的產(chǎn)品性能存在差異，或由于磨損等引起性能參數(shù)變化時，就不能使混合氣準(zhǔn)確地保持在預(yù)定的濃度（空燃比）上。因此，開環(huán)控制系統(tǒng)對發(fā)動機及控制系統(tǒng)各組成部分的精度要求高，抗干擾能力差，當(dāng)使用工況超出預(yù)定范圍時，不能實現(xiàn)最佳控制。如下圖所示。2.閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)可達到較高的空燃比控制精度，并可消除因產(chǎn)品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強。但是，為了使排氣凈化達到最佳效果，只能運行在理論空燃比14.7附近。對起動、暖機、加速、怠速、滿負荷等特殊工況，仍需采用開環(huán)控制，使噴油器按預(yù)先設(shè)定的加濃混合氣配比工作，以滿足發(fā)動機特殊工況的工作要求。所以，目前普遍采用開環(huán)和閉環(huán)相結(jié)合的控制方案。如下圖所示。單元三電控發(fā)動機發(fā)展趨勢1、柴油機電控技術(shù)2、進排氣孔氏技術(shù)3、新燃料發(fā)動機4、混合動力裝置5、汽油機負荷控制技術(shù)6、水泵及節(jié)溫器電控技術(shù)7