汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)第一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日隨著汽車技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車電控單元采用功能強(qiáng)大的微機(jī)控制系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、噴油、怠速等許多功能由一臺(tái)微機(jī)來控制，由此產(chǎn)生了現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)采用集中控制系統(tǒng)后，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火、噴油的優(yōu)化控制，改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、和排放凈化性能。整個(gè)系統(tǒng)只需一臺(tái)微機(jī)，傳感器可共用，由于采用集中控制，減小了體積、增加了功能、簡化了結(jié)構(gòu)、成本了降低。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車電系的發(fā)展趨勢精確的控制空燃比和點(diǎn)火時(shí)間是發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)的主要功能。怠速、廢氣再循環(huán)、進(jìn)氣增壓、電動(dòng)燃油泵、冷卻風(fēng)扇、極限轉(zhuǎn)速等輔助功能，也被不同程度的應(yīng)用在各種類型的汽車上第二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是一種使汽油和空氣的混合物在其缸體內(nèi)部燃燒產(chǎn)生熱能，并將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的動(dòng)力裝置目前汽車采用的發(fā)動(dòng)機(jī)多數(shù)是內(nèi)燃機(jī)，無論是以汽油機(jī)為代表的點(diǎn)燃式還是以柴油機(jī)為代表的壓燃式，都是將燃料燃燒放出的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并通過機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行有效輸出的機(jī)器第三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日為了產(chǎn)生動(dòng)力，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)必須先將燃料和空氣吸入氣缸，經(jīng)過壓縮后使之燃燒發(fā)出熱能，再通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最后還要將燃燒后的廢氣排出氣缸，至此，完成一個(gè)工作循環(huán)此循環(huán)周而復(fù)始的進(jìn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)便連續(xù)不斷產(chǎn)生動(dòng)力第四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的工作循環(huán)，按其作用分為進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、作功沖程和排氣沖程見圖第五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日發(fā)動(dòng)機(jī)常用名詞空燃比-混合氣中空氣與汽油的質(zhì)量之比通常用A/F表示理論空燃比-理論上1Kg汽油完全燃燒所需要的空氣為14.7Kg，因此把空燃比為14.7Kg的混合氣稱為標(biāo)準(zhǔn)混合氣，14.7：1被稱為理論空燃比上止點(diǎn)-是活塞頂平面在氣缸中運(yùn)動(dòng)所處最高點(diǎn)下止點(diǎn)-是活塞頂平面在氣缸中運(yùn)動(dòng)所處最低點(diǎn)行程-從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)之間的距離叫活塞行程用長度（mm）表示

氣缸工作容積-活塞在氣缸內(nèi)從上止點(diǎn)移動(dòng)到下止點(diǎn)或由下到上所掃過的氣缸容積稱之為單缸工作容積（L升）第六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日排量-氣缸工作容積*缸數(shù)稱為排量（L升）壓縮比-氣缸總?cè)莘e／燃燒室容積是指單個(gè)氣缸的總?cè)莘e與燃燒室容積之比，也就是壓縮前氣缸中氣體的最大容積與壓縮后最小容積之比發(fā)動(dòng)機(jī)工況-發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況簡稱工況，通常用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速來表示第七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)電控汽油噴射系統(tǒng)

電控汽油噴射系統(tǒng)（縮寫為EFI），是利用各種傳感器檢測并輸出發(fā)動(dòng)機(jī)工況信號(hào)到電控單元ECU，由ECU進(jìn)行精確計(jì)算和綜合處理，確定該工況下所需的最佳噴油量，輸出噴油信號(hào)，控制噴油器的噴油量大小和噴油時(shí)機(jī)。使發(fā)動(dòng)機(jī)獲得最大的功率、最低的油耗和最小的污染第八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日一、電控汽油噴射系統(tǒng)的分類按檢測進(jìn)氣量方式分有：壓力型和流量型壓力型（D）電控汽油噴射系統(tǒng)基本特點(diǎn)是：ECU根據(jù)節(jié)氣門后方進(jìn)氣管內(nèi)安裝的壓力傳感器測量的進(jìn)氣壓力（該壓力是負(fù)壓，它表示發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷）和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的基本噴油量流量（L）型電控汽油噴射系統(tǒng)基本特點(diǎn)是：ECU根據(jù)安裝在空氣濾清器之后的空氣流量傳感器測量進(jìn)氣流量（它表示發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷）和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的基本噴油量第九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日按控制模式分有：開環(huán)控制和閉環(huán)控制開環(huán)控制是指發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ECU根據(jù)各個(gè)傳感器的輸入信號(hào)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的目前所處的運(yùn)行工況，找出事先存儲(chǔ)在ROM中所對(duì)應(yīng)的基本噴油量的數(shù)據(jù)，按照ECU內(nèi)的預(yù)先設(shè)置的程序和修正計(jì)算方法進(jìn)一步優(yōu)化處理，確定出發(fā)動(dòng)機(jī)在該工況下的最佳噴油量并發(fā)出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電磁噴油器動(dòng)作，從而達(dá)到精確地控制混合氣的空燃比第十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日開環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是：簡單易行。但控制精度直接取決于ECU儲(chǔ)存的基本數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度、程序及處理方法的適用度、各種傳感器的性能和精度及電磁式噴油器調(diào)整精度等當(dāng)噴油器和傳感器性能變化時(shí)混合氣就不能保持在原預(yù)設(shè)的空燃比值上。不能通過反饋控制噴油量的自行修正因此，它對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)的各個(gè)組成部分精度要求高，系統(tǒng)本身抗干擾能力較差，當(dāng)使用工況超過預(yù)定范圍時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)最佳控制第十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日閉環(huán)控制它是在排氣管上加裝1-2個(gè)氧傳感器，以隨時(shí)檢測廢氣中的氧含量，并將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)及時(shí)反饋給ECU，ECU可隨時(shí)修正噴入氣缸的燃油量，使混合氣的空燃比保持在理論空燃比的附近，得到最好的三元催化效果第十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日閉環(huán)控制的優(yōu)點(diǎn)是：空燃比精度高，可消除因元器件質(zhì)量和磨損等引起的性能變化對(duì)空燃比的影響，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)?？杀ＷC發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在理論空燃比14.7附近很窄的范圍內(nèi)，使三元催化裝置對(duì)排氣凈化處理達(dá)到最佳效果但是，由于發(fā)動(dòng)機(jī)某些特殊運(yùn)行工況（如起動(dòng)、暖機(jī)、加速、怠速滿負(fù)荷）等，需要控制系統(tǒng)提供較濃的混合氣來保證發(fā)動(dòng)機(jī)的各種性能因此，在現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)中，常采用開環(huán)與閉環(huán)相結(jié)合的混合控制方式第十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日按噴油器數(shù)目分類有：單點(diǎn)噴射（SPI）和多點(diǎn)噴射（MPI）單點(diǎn)噴射（SPI）單點(diǎn)噴射是在節(jié)氣門上方，只安裝一個(gè)或兩個(gè)噴油器，將汽油集中噴射在進(jìn)氣管中，又稱為節(jié)氣門噴射或集中噴射多點(diǎn)噴射（MPI）多點(diǎn)噴射是每個(gè)氣缸安裝一個(gè)噴油器，將汽油直接噴射到各個(gè)氣缸進(jìn)氣門前方，又稱為進(jìn)氣門噴射單點(diǎn)噴射與多點(diǎn)噴射相比，結(jié)構(gòu)簡單第十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日二、電控汽油噴射系統(tǒng)的組成與基本原理

電控汽油噴射系統(tǒng)（EFI）一般由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、電控系統(tǒng)三大部分組成。具體組成部件因電控汽油噴射系統(tǒng)的類型、生產(chǎn)廠家及生產(chǎn)年代而不相同圖為L型電控汽油噴射系統(tǒng)組成

第十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日該系統(tǒng)的燃油供給系統(tǒng)主要由：汽油箱、電動(dòng)汽油泵、汽油濾清器、噴油器、冷起動(dòng)噴油器、油壓調(diào)節(jié)器、回油管等組成空氣供給系統(tǒng)主要由：空氣濾清器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門、輔助空氣閥、進(jìn)氣歧管、進(jìn)氣門等組成電控系統(tǒng)主要包括：ECU和各種傳感器等，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、冷卻水溫度傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器等第十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日電控汽油噴射系統(tǒng)電工作時(shí)，ECU接收空氣流量傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器輸入的信號(hào)，計(jì)算出基本噴油量，再根據(jù)其它各種傳感器等輸入的與發(fā)動(dòng)機(jī)工況有關(guān)的信號(hào)，對(duì)基本噴油量進(jìn)行修正，確定出與發(fā)動(dòng)機(jī)工況相適應(yīng)的最佳噴油量，并輸出一個(gè)與最佳噴油量相對(duì)應(yīng)的有一定脈沖寬度的的噴油信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后，控制電磁式噴油器的噴油時(shí)間，將適量的燃油噴入進(jìn)氣管或氣缸第十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日

三、噴油正時(shí)控制噴油正時(shí)控制是指ECU控制電磁式噴油器什么時(shí)刻開始噴油電控汽油噴射系統(tǒng)大多采用多點(diǎn)間歇式噴射方式，其噴射方式是斷續(xù)進(jìn)行的，每次噴射都有一個(gè)持續(xù)期和間歇期多點(diǎn)間歇式噴射可分為：同步噴射和異步噴射第十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日同步噴射--是指噴油頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步由曲軸位置傳感器觸發(fā)異步噴射--是指噴油頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速無關(guān)，多屬于臨時(shí)補(bǔ)充供油性質(zhì)，如急加速時(shí)的補(bǔ)充噴油等同步噴射可分為：同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射第十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日同時(shí)噴射早期生產(chǎn)的電控汽油噴射系統(tǒng)，通常采用間歇同時(shí)噴射噴油正時(shí)控制方式如圖其特點(diǎn)是：所有噴油器均并聯(lián)，共用一個(gè)之所以油器驅(qū)動(dòng)電路。ECU根據(jù)曲軸位置傳感器的信號(hào)來觸發(fā)驅(qū)動(dòng)電路，控制功率三極管的導(dǎo)通和截止，同時(shí)接通或切斷各噴油器的電磁線圈電路，使噴油器同步動(dòng)作，產(chǎn)生噴油過程。通常曲軸每轉(zhuǎn)一圈，噴油器噴射一次，第二十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日同時(shí)噴射方式中各缸噴油器同步動(dòng)作，噴油正時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣的循環(huán)無關(guān)。因此，各缸噴油器的噴射時(shí)刻不可能達(dá)到最佳，造成各缸混合氣濃度不均勻但因其方式簡單、對(duì)各缸活塞位置不需要判定，故目前一些汽車上仍采用第二十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日分組噴射是指噴油器噴油過程分組進(jìn)行如圖四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油器通常分為兩組，ECU控制兩組噴油器交替進(jìn)行噴射。其工作原理與同時(shí)噴射方式相同，也是由曲軸位置傳感器的信號(hào)觸發(fā)第二十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日順序噴射又叫獨(dú)立噴射，噴油器每循環(huán)各噴射一次，但噴油過程是按照特定的順序依次獨(dú)立進(jìn)行。如圖第二十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日順序噴射的控制系統(tǒng)通常需具備氣缸位置判定功能，曲軸位置傳感器可用來提供軸軸轉(zhuǎn)角信號(hào)及活塞位置判斷信號(hào)。ECU可根據(jù)曲軸位置傳感器的輸出信號(hào)，準(zhǔn)確判斷活塞位置，及時(shí)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的噴油器線圈，噴油器開啟噴油。噴油時(shí)刻通常控制在各缸排氣行程的上止點(diǎn)前70度左右為宜第二十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日因順序噴射的噴油時(shí)間可以設(shè)置在最佳時(shí)間進(jìn)行，控制精度好，混合氣形成十分有利，故對(duì)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保有利但其控制系統(tǒng)的電路及控制軟件較為復(fù)雜所以多應(yīng)用在高檔轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)電控汽油噴射系統(tǒng)第二十五頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日

四、噴油量控制在電控燃油噴射系統(tǒng)中，傳感器將發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況信號(hào)提供給ECU，ECU根據(jù)這些信號(hào)控制噴油器噴射適量的燃油或中斷噴油，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況的需要噴油器的噴油量分為：基本噴油量和補(bǔ)充（額外）噴油量第二十六頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日

其控制原理如下：基本噴油量發(fā)動(dòng)機(jī)一轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)信號(hào)：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和負(fù)荷狀況信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)由轉(zhuǎn)速傳感器提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷信號(hào)由空氣流量計(jì)或進(jìn)氣管壓力傳感器所測量的進(jìn)氣量決定ECU根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)所決定的噴油量稱為基本噴油量第二十七頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日補(bǔ)充噴油量在許多工況下，除基本噴油量外，還需要額外噴油量，如：在起動(dòng)時(shí)或大負(fù)荷工況下，需供給發(fā)動(dòng)機(jī)補(bǔ)充噴油量在電控汽油噴射系統(tǒng)中精確地提供噴油量，是由ECU收集各種傳感器送來的信號(hào)運(yùn)算后決定的。它根據(jù)實(shí)際需要提供噴油量，因此使用電控汽油噴射系統(tǒng)，具有省油、動(dòng)力性好、污染小一系列優(yōu)點(diǎn)第二十八頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日冷卻液溫度決定的補(bǔ)充噴油量只要冷卻液溫度低于80度，冷卻液溫度傳感器測量冷卻液溫度后產(chǎn)生補(bǔ)充噴油信號(hào)。因此，冷卻液溫度不同，由其所決定的補(bǔ)充噴油量也不同空氣溫度決定的補(bǔ)充噴油量只要空氣溫度低于40度，進(jìn)氣溫度傳感器就能十分精確的測量進(jìn)氣溫度變化，產(chǎn)生所需的補(bǔ)充噴油量信號(hào)，當(dāng)進(jìn)氣溫度高于40度時(shí)，產(chǎn)生較少補(bǔ)充噴油量的信號(hào)第二十九頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日節(jié)氣門開度決定的補(bǔ)充噴油量當(dāng)節(jié)氣門開度變化時(shí)，由節(jié)氣門位置傳感器內(nèi)的怠速觸點(diǎn)和全開觸點(diǎn)的接通或斷開或節(jié)氣門電阻值的變化，可測量節(jié)氣門的開關(guān)變化情況，發(fā)出補(bǔ)充噴油量的信號(hào)第三十頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日點(diǎn)火開關(guān)決定的補(bǔ)充噴油量點(diǎn)火開關(guān)在“ST”（起動(dòng)）位置時(shí)，產(chǎn)生補(bǔ)充噴油量信號(hào)。點(diǎn)火開關(guān)所控制的補(bǔ)充噴油量有以下四個(gè)方面冷起動(dòng)補(bǔ)充噴油量當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)位于“ST”位置時(shí)，冷車起動(dòng)閥起作用，將補(bǔ)充噴油量噴入進(jìn)氣管，可使發(fā)動(dòng)機(jī)在較短的時(shí)間內(nèi)起動(dòng)第三十一頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日起動(dòng)補(bǔ)充噴油量無論冷卻液溫度高、低，只要點(diǎn)火開關(guān)位于“ST”位置時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)得到一定量的補(bǔ)充噴油量。此補(bǔ)充噴油量受點(diǎn)火開關(guān)控制，只要點(diǎn)火開關(guān)在“ST”位置上，就存在補(bǔ)充噴油量第三十二頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日起動(dòng)后補(bǔ)充噴油量發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，點(diǎn)火開關(guān)由“ST”檔轉(zhuǎn)到“ON”（點(diǎn)火）檔，此時(shí)起動(dòng)補(bǔ)充噴油量消除，起動(dòng)后補(bǔ)充噴油量建立起來隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間增長，“起動(dòng)后補(bǔ)充噴油”逐漸減少，最后為0

起動(dòng)后補(bǔ)充噴油量的多少由冷卻液決定第三十三頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日怠速后補(bǔ)充噴油量在怠速工況下，當(dāng)踩下加速踏板使汽車起步時(shí)，怠速后補(bǔ)充噴油量的供給，能使汽車較為平穩(wěn)地起步和加速，此噴油量依據(jù)冷卻液溫度自動(dòng)控制此外，還有節(jié)氣門全開補(bǔ)充噴油量節(jié)氣門全開是指節(jié)氣門開啟34度以上時(shí)的補(bǔ)充噴油，節(jié)氣門全開補(bǔ)充噴油可使發(fā)動(dòng)機(jī)在行駛時(shí)達(dá)到最平穩(wěn)和最佳燃燒值狀態(tài)。節(jié)氣門全開補(bǔ)充噴油量大約是基本噴油量的13%左右第三十四頁，共三十八頁，編輯于2023年，星期日油量中斷減速斷油當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)減速，特別是在汽車緊急制動(dòng)時(shí)，ECU會(huì)向噴油器發(fā)出停止噴油的信號(hào)，使燃油供應(yīng)中斷。此功能可節(jié)省燃油、減少污染、使汽車有良好的制動(dòng)效果燃油中斷信號(hào)是在放開加速踏板時(shí)，節(jié)氣門位置傳感器