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1、汽车电子控制技术 复习概要,内 容,第一章 概述 第二章 传感器 第三章 电控汽油喷射系统 第四章 汽油机点火控制 第五章 发动机辅助电控系统 第六章 典型发动机集中控制系统 第七章 自动变速器,第一章 概述 安全、环保和节能是当今汽车技术发展的主要方向。,汽车电子控制系统的一般组成：电子控制系统一般由传感器、电子控制单元ECU、执行器组成。 传感器采集控制系统的信号，并转换成电信号输送给ECU； 电子控制单元ECU给各传感器提供参考电压，接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后向执行器发出指令； 执行器由ECU控制，执行某项控制功能的装置。,汽油机的排放与净化,HC(碳氢化合物)的生成机理
2、 燃料不完全燃烧、混合气过浓过稀、怠速减速暖车HC排放增加。 CO的生成机理 局部缺氧、低温不完全燃烧、 CO含量取决于空燃比。 NOx(NO2、NO)的生成机理 空气高温反应、温度越高、高温时间越长、氧气越浓 NOx生成量越多。,影响排放中有害气体生成的因素 空燃比(A/F) CO：低于理论空燃比14.7浓度大，16附近起数值低。 HC：17以内，随空燃比增大排放减少；大于17，燃烧不良排放浓度增加。 NOx：15.516排放浓度最大。 点火时刻 CO：点火时刻对CO影响不大，过分推迟没时间氧化，排放会增加。 HC：推迟点火排气温度上升，促进氧化，HC浓度下降。 NOx：点火提前，燃烧温度增
3、加，排放浓度增加。,排气净化的后处理 三元催化转换器 废气再循环(EGR) 用于减少NOx的排放量。 现代轿车普遍装有 喷油与点火控制 、 废气再循环 及 三氧催化 等汽油机尾气控制装置。,二、汽油机对点火系统的要求,发动机对点火系的要求 三个基本要求 能产生足以击穿火花塞电极间隙的电压 火花应具有足够能量 火花能量火花电压火花电流火花持续时间,最佳点火提前角/点火时刻 不同发动机最佳点火提前角不同， 同一发动机不同工况最佳点火提前角不同。 影响因素： 发动机转速：转速越高，最佳提前角越大。 负荷：同一转速下，负荷增大，混合气增多，燃烧速度加快，点火最佳提前角减小。 空燃比：A/F=11.7时
4、，燃烧速度最快，最佳提前角最小；混合气变稀和变浓，燃烧速度都变慢，最佳提前都增大。 进气压力：进气压力小。混合气雾化和扰流变坏，燃烧速度都变慢，最佳提前角增大。,第二章 传感器,2 空气流量计 4 节气门位置传感器 5 氧传感器 7 爆燃传感器 8 曲轴位置传感器,第二节 空气流量计,发动机电子控制系统的很重要的一项控制内容就是最佳空燃比的控制，这需要对进气量进行精确测量。空气流量计是测量发动机进气量的装置,它将吸入的空气量转换成电信号送至电脑,作为决定喷油量的基本信号之一。 根据测量原理不同，空气流量计有： 翼片式（也称叶片式、风门式） 卡门旋涡式 热线式 热式 热膜式,热式空气流量计的主要
5、元件是热线电阻，可分为热线式和热膜式两种类型，其结构和工作原理基本相同。,热式空气流量计,热式空气流量计实物,热式空气流量计的结构,热线电阻 RH 以铂丝制成，RH 和温度补偿电阻RC 均置于空气通道中的取气管内，与RA、RB 共同构成桥式电路。 RH 、RC 阻值均随温度变化。当空气流经RH 时，使热线温度发 生变化，电阻减小 或增大，使电桥失 去平衡，若要保持 电桥平衡，就必须 使流经热线电阻的 电流改变，以恢复 其温度与阻值，精 密电阻RA 两端的电压也相应变化，并且该电压信号作为热式空气流量计输出的电压信号送往 ECU 。,热式空气流量计工作原理,工作原理：,热线的传热性质：,第四节
6、节气门位置传感器,节气门位置传感器安装在节气门体上，与节气门轴同轴设置。节气门位置传感器将节气门开度转换成电压信号输出，常用有开关量输出和线性输出两种型式。,第五节 氧传感器,由于排气中的氧浓度可以反映空燃比的大小，氧传感器安装在排气管内，形成发动机电子控制系统的反馈控制，组成闭环控制系统提高控制精度。 常用的有两种， 二氧化钛氧传感器和 二氧化锆氧传感器 。,一、 二氧化钛氧传感器,氧化钛式氧传感器是利用导体二氧化钛的导电性随排气中的氧含量变化的特性，又称电阻型氧传感器。 当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减小，利用电路把电阻变量转换成电压信
7、号输送给ECU，用来确定实际的空燃比。,氧化钛式氧传感器有两个元件，一个感测排气中的氧含量，一个用作温度补偿。,二、氧化锆式氧传感器 氧化锆式氧传感器的结构 基本元件是二氧化锆（ZrO2）陶瓷，为固定电解质管，也称锆管。内表面与大气相通，外表面与排气相通。 锆管接触氧气产生 负氧离子，内外氧 浓度不同，负氧离 子浓度不同，负离 子扩散至平衡，形 成电动势。,氧化锆式氧传感器的特性,在理论空燃比附近， 氧传感器输出电压 信号值有一个突变。 如右图,第七节 爆燃传感器,爆燃传感器用来检测发动机有无爆燃发生，检测方法有三种： 检测气缸压力 检测发动机振动 检测燃烧噪声 目前常用检测 发动机振动判断爆
8、 燃的发生。,第八节 曲轴位置传感器,曲轴位置传感器也称点火信号发生器，主要用于点火正时控制，同时还是发动机转速的信号源。常用的有磁脉冲式、霍尔式、光电式等。,空气流量计只能够检测出每个单位时间内吸入的空气量，但是不能检测出每工作循环内吸入的空气量,因此为确定最佳空燃比的喷油量，还必须在已知单位时间空气流量的基础上，应检测发动机转速。同时为选取合适的喷油时刻和点火时刻，还需检测每缸曲轴转角的位置，故还须设有发动机转速与曲轴位置传感器。 安装位置：传感器可装在曲轴中部或飞轮上，亦可装于分电器上。,曲轴位置传感器的功用：,第三章 电控汽油喷射系统,1 汽油喷射系统概述 2 空气供给系统 3 汽油供
9、给系统 4 电控汽油喷射系统,汽油发动机电控喷射系统的基本组成及功用 汽油发动机电控喷射系统主要由空气供给系统、燃油供给系统、电子控制系统三个子系统组成。 空气供给系统为发动机形成可燃混合气提供空气。由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气支管组成。 燃油供给系统依据发动机工况、进气量为发动机燃烧所需空燃比提供精确燃油量。 电子控制系统（ECU）根据各种传感器的信息进行综合分析和处理，精确控制喷油量，使发动机在各种工况具有最佳性能。,电控汽油喷射系统分类 按有无反馈：开环 闭环 按喷油器的位置和数量： 进气支管、多点喷射 进气总管、单点喷射 缸内喷射 按喷射方式（喷射时间和顺序）： 同
10、时喷射 顺序喷射 分组喷射,一、空气供给系统的组成 作用：测量和控制汽油燃烧是所需要的空气量。 组成：空气滤清器、空气流量计、进气支管、节气门。,第三节 汽油供给系统,一、汽油供给系统组成 二、电动汽油泵的构造和工作原理 三、汽油压力调节器的构造和工作原理 四、汽油滤清器及脉动减振器 五、电磁喷油器,一、汽油供给系统组成 功用：向气缸内供给燃烧所需的汽油。,汽油供给系统组成：喷油泵、压力调节器、滤清器、脉动阻尼器、喷油器,汽油压力调节器的构造和工作原理 功用：使汽油压力相对于进气支管压力之差保持常数，一般为250kPa。即保持喷油压力与喷油环境压力的差值一定，以使ECU能以控制喷油时间的长短来
11、控制喷油量。,汽油压力调节器的构造和工作原理 基本构造：使汽油压力相对于进气管负压保持一 定，即保持喷油压力与喷油 环境压力的差值一定，以使 ECU能以控制喷油时间的长 短来控制喷油量。,工作原理：汽油压力调节器一般安装在燃油总管上，并采用膜片结构。膜片联动一个汽油阀门，并将弹簧室和汽油室隔开，弹簧室有一预紧弹簧，且和进气支管相连通。膜片两侧的压力平衡方程：,脉动减振器 功用：在喷油器喷油时，在输油管道内会产生燃油压力脉动，脉动阻尼器的作用是使压力脉动衰减以减小这种波动和降低噪音。 结构及原理,电磁喷油器 电磁喷油器是发动机电控喷射系统的 一个关键执行器，它接受ECU的喷油脉冲 信号，精确计量
12、汽油喷射量。 要求：动态流量范围大； 抗堵塞抗污染能力强； 雾化性能好。 结构类型：轴针式电磁喷油器 球阀式电磁喷油器 片阀式电磁喷油器,喷油器的分类方式： 按用途分为SPI用和MPI用； 按燃料的送入位置可分为上部给料式和下部给料式； 按喷口形式分为孔式(球阀、片阀)和轴针式； 按电磁线圈阻值可分为低阻式和高阻式。,工作原理： ECU的喷油控制信号将喷油器与电源回路接通时，电磁线圈通电并在周围产生磁场，吸引衔铁移动，而衔铁与针阀一体，因此克服弹簧张力而打开，燃油即开始喷射。当ECU将电路切断时，吸力消失，弹簧使针阀关闭，喷射停止。 喷油量的多少取决于针阀行程、喷口截面积及喷射环境压力与燃料压
13、力的压差和喷油时间。当前述各因素确定时，喷油量就取决于针阀的开启时间，即电磁线圈的通电时间。,喷油器驱动方式： 驱动方式分为电流驱动与电压驱动两种方式。 电流驱动只适用于低阻喷油器； 电压驱动既可用于低阻喷油器，又可用于高阻喷油器。 电流驱动低阻型方式无效喷油时间最短，动态响应好； 电压驱动低阻型 驱动方式其次； 电压驱动高阻型 驱动方式最差。,喷油器驱动方式 低电阻喷油器是指电磁线圈的电阻值为0.63，通常为2 3。 高电阻喷油器是指电磁线圈的电阻值为1217，通常为15。,第四节 电控汽油喷射系统,电控汽油喷射系统主要控制的项目包括：喷油器控制、喷油量控制、喷油时间控制。 一、喷油器的基本
14、工作情况与有关特性 二、喷油正时的控制 三、喷油量的控制 四、汽油泵的控制,一、喷油器的基本工作情况与有关特性 喷油器的基本控制电路和工作原理 间歇性喷射喷油器的控制原理电路。 喷油器的喷油量取决于针阀行程、喷口面积、喷油压力等因素，这些因素确定后就唯一取决于喷油时间，即信号脉冲宽度。,喷油器针阀的工作特性 由于针阀的机械惯性和电磁线圈的磁滞，从脉冲开始到针阀最大升程需要一定的开阀时间T0，从脉冲消失到针阀完全关闭也需要一定的关阀时间TC。 （ T0 TC ）称为无效时间 T0 受蓄电池电压影响 TC 不受蓄电池电压影响,二、喷油正时的控制 喷油正时即确定喷油器开始喷射的时刻。 同时喷油 同步
15、喷射 分组喷油 喷油时刻 顺序喷油 异步喷射 同步喷射：与发动机旋转同步，在固定的曲轴转角位置进行喷射。 异步喷射：喷射时刻与曲轴转角位置无关。（如急加速临时性喷油）,同时喷射 早期发动机多用同时喷射，曲轴每转一圈，各缸同时喷射一次。发动机每循环各缸喷射两次，也称同时两次喷射。 控制电路简单 驱动回路通用 混合气均匀性差,分组喷油 分组喷射一般是把所有气缸的喷油器分成24组。 四缸发动机一般 把喷油器分成两 组，微机分组控 制喷油器，两组 喷油器轮流交替 喷射。,顺序喷油 顺序喷射也叫独立喷射。曲轴每转两转，各缸喷油器都轮流喷射一次，且像点火系一样，按照特定的顺序依次进行喷射。,三、喷油量的控
16、制 喷油量的控制即喷油器喷射时间的控制。 精确计算基本喷油持续时间和各种参数修正量，其目的是使发动机燃烧混合气的空燃比符合要求。 微机控制喷射时间的对策、措施、方法，各个厂家不尽相同，本课介绍常见的基本做法。 汽油喷射时间的控制分为两大类： 是发动机起动后运行时的控制，根据进气质量来计算； 是发动机起动时的控制，不是根据进气质量来计算的。,汽油喷射时间的控制 基本喷射时间修正 发动机温度相关的修正 加减速时的燃油修正 理论空燃比的反馈修正 起动后控制 学习控制产生的修正 大负荷高转速的修正 蓄电池电压的修正 （无效时间） 同步控制 燃油停供（断油） 喷射 基本喷射时间修正 时间 起动时控制 控制 发动机冷却水温度 异步
