发动机电控技术多媒体教案

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1、汽车电子控制技术 引言 乘坐汽车 安全 舒适 快速 汽车的组成 发动机 底 盘 车 身 电气设备 电子控制技术 绪论 电子控制技术在汽车上的应用 一 电子控制技术在发动机上的应用 一 电控汽油喷射 1 控制喷油量 ECU根据发动机转速 负荷确定喷油量 并予以修正 使A F 14 7 2 控制喷油定时 ECU根据发动机工作顺序对排气行程的气缸控制喷油 3 控制减速 限速及闭缸断油 4 控制电动油泵 泵油压力 泵油时间及变速泵油 二 电控点火 1 控制最佳点火提前角 2 控制通电时间及最大电流 3 控制爆震 三 怠速控制 热机 快怠速 怠速自动提升 四 排放控制 1 废气再循环 2 排气管废气处理

2、 二次空气供给 三元催化反应器 3 排放污染控制 曲轴箱通风 活性炭罐 二 电子控制技术在底盘 部分的应用 一 制动防抱死系统 二 电控自动变速器 三 电控动力转向 四 电控悬挂 五 巡航控制 三 电子控制技术在行驶安 全方面的应用 一 安全气囊 二 防撞系统 三 前照灯控制 四 电子控制技术在舒适 性方面的应用 一 全自动空调 二 电动座椅 五 电子控制技术在信息 方面的应用 一 信息显示与报警 二 语音信息 三 车用导航 第一篇 电子控制技术 在汽车发动机上的应用 第一章 概述 一 电控燃油喷射系统 EFI 的优点 一 EFI与化油器供油系统的比较 1 化油器供油系统 工作机理 节气门开度

3、控制化油器喉管处的真空 度 吸油和空气混合 冷起动 手控阻风门 加浓混合气 热机后 手控阻风门逐渐打开 突然加速 机械加浓 大负荷 机械 真空同时加浓 2 EFI供油系统 工作机理 节气门开度控制进气量 经空气流 量计计量 ECU根据进气量确定喷油量 冷起动 ECU根据冷却液温度控制延长喷油时间 热机后 ECU根据冷却液温度的变化控制修正喷 油时间 突然加速 ECU根据发动机转速及节气门开度 控制增加喷油时间 大负荷 ECU根据发动机转速及节气门开度控 制增加喷油量 二 EFI优点 1 混合气分配及燃油雾化好 提高功率50 节油5 10 2 减少排放污染 空燃比适宜 混合气完全燃烧 HC O2

4、 H2O CO2 空燃比不适宜 混合气燃烧不完全 HC O2燃烧后 一部分生成H2O CO2 一部分生成HC 冷激 一部分生成CO 缺氧 一部分生成O2 富氧 空气中的氮气 N2 与燃烧后排出的高 温氧 O2 将产生多氧化氮 NOx HC CO NOx 是汽车排放的三害 3 充气效率高 发动机功率大 加速性 能及起动性能好 二 电控燃油喷射系统的分类 一 按喷油部位不同 1 缸内喷射 直接向缸内喷油 难 2 进气歧管喷射 向进气歧管喷油 单点喷射 多点喷射 二 按系统控制方式不同 1 机械控制式 K型 博世公司1967年研制 上吸式和下吸式 2 机电混合式 KE型 1993年研制 设置电液压差

5、调节器 3 电控燃油喷射 70年代单一控制 80年代开始综合控制 三 按喷油方式不同 1 连续喷射 K型 KE型 2 间歇喷射 同时喷射 顺序喷射 分组喷射 四 按空气流量检测方式不同 1 直接测量空气流量 体积流量 质量流量 2 间接测量空气流量 第二章 电控燃油喷射系统组成 进气系统 燃油供给系统 点火系统 电控系统 故障自诊断系统 安全功能和后备系统 第一节 进气系统 功用 为可燃混合气的形成提供必须的空气 组成 空气滤清器 空气流量传感器 怠速调整 节气门及位置传感器 怠速控制阀 动力腔 进气歧管 一 空气流量传感器 空气流量计 作用 检测发动机工作中的进气量 并转 换成电信号送给EC

6、U确定控制喷油量 型式 一 直接测量空气流量传感器 安装在进气道中 1 体积流量型 测量进气量为体积流量 1 翼片式 量板式 叶片式 结构 翼片 电位计及内部电路 翼片 测量叶片 进气道 阻尼叶片 阻尼室 两叶片铸成一体 以轴为支点转动 轴 顶端驱动滑片在镀膜电阻上滑动 同时设有 盘形弹簧 用于平衡叶片转动 电位计及内部电路 检测原理 节气门开度增大 进气量增多 翼片转动角度 增大 镀膜电阻值减小 电压US减小 US UB减小 ECU控制喷油量增加 反之则反 说明 1 内设油泵控制开关 翼片静止 开关断开 油泵不工作 翼片转动后 开关闭合 油泵工作 2 内设进气温度传感器 对喷油量进行修正 2

7、 卡门旋涡式 检测机理 在进气道中设置旋涡发生器 进气中将产生旋 涡 其频率f与进气流速v存在如下关系 f St v d St 系数 0 2 d 旋涡发生器直经 通过测知f可求出v v乘以进气通道截面便可 求出进气体积流量 反光镜检测方式 振动检测方式 原理 利用进 气产生旋涡 时 引起压 力变化来测 知频率 节气门开度增大 进气量增多 旋涡频率增高 气体压力变化 频率增大 膜片振动频率高 脉冲 信号频率高 ECU控制喷油量增加 反之则反 超声波检测方式 原理 利用进气 产生旋涡时 引起气体密度 的变化来测知 频率 进气密度均匀 接收波密度均匀 进气密度改变 接收波密度改变 节气门开度增大 进

8、气量增多 旋涡 频率增高 气体密度增大 接收波密度 增加 脉冲电压信号频率增高 ECU控制 喷油量增加 反之则反 2 质量流量型 测量进气量为质量流量 检测机理 在进气道中设置 一通电发热体 使其 温度与进气温度维持 温度差为100 节气门开度增大 进气量增多 发热体 被带走的热量多 发 热体通过电流增大 信号电压升高 1 热线式空气流量计 白金热线 直径70um 固装取样管内 取样管安装 在进气道中 热线RH与 温度补偿电 阻RK 电桥 平衡电阻RB 及信号电 阻RS组成电 桥平衡电路 工作条件 热线通电产生温度与进入空气温度 之差维持在100 工作过程 进气量增加 RH失热 温差低于 10

9、0 集成电路A使通过RH电流增大 RS电流增大 信号电压US增大 ECU控制增加喷油量 说明 1 设置自净电路 发动机熄火4S ECU控制使热 线在1S内被加热至1000 除掉杂质 2 RH通过电流大小取决于进气量 其变化范围 一般在50mA 120mA 3 因为热线通过电流是进气流量的单一函数 则 对进气温度无需进行修正 2 热膜式空气流量计 将铂丝 温度补 偿电阻RK 电桥平衡 电阻RB 及信号电阻 RS镀在树脂膜上 在 其上覆盖玻璃膜 发热体用铂丝取 代白金 精度高 强度 好 价钱高 二 间接测量空气流量传感器 进气歧管绝对压力传感器 安装 振动较小的车身处或动力腔上 功用 将进气管的气

10、体压力变化 转变成电信号送 给ECU 间接反映进气量 型式 1 压敏电阻式 传感器壳体 被硅膜片分割成 两个互不相通的 腔室 一腔室预 置真空 另一腔 室导入进气压力 硅膜片为压力转 换元件 正方形 厚 3mm 中部光刻形成直 径为2mm 厚50um的薄 膜 4个应变电阻分别 预置在薄膜的两侧 硅膜片受压拱曲时 两个电阻受拉伸长 阻值增大 两个电阻受 压缩短 阻值减小 四个电阻以电桥方 式连接 工作原理 硅膜片不受压时 电阻R1 R2 R3 R4 输出 信号电压V0 0 硅膜片受压拱曲时 两个电阻受拉伸长 阻 值增大 两个电阻受压缩短 阻值减小 电阻R1 R2 R3 R4 输出信号电压V0 0

11、 节气门开度增大 进气量增多 膜片拱曲变 形大 应变电阻阻值改变量大 输出信号电压值 升高 压敏电阻式空 气流量传感器与 ECU之间的连接 进气压力与输 出信号电压之间的 关系 2 膜盒式 膜盒由薄金属片 焊接而成 其内部被 抽成真空 外部与进 气歧管相通 膜盒外 表压力变化将使其产 生膨胀和收缩 从而 驱动连杆带动滑片在 信号电阻上滑动 产 生随进气压力变化的 信号电压送给ECU 控 制喷油量 3 可变电容式 两块氧化铝薄膜 用绝 缘垫隔开 内表面均贴有金 属膜作电极 中部形成真空 电容膜盒装在容器中 容 器与进气歧管相通 当进气歧管压力变化时 氧化铝薄膜发生弯曲变形 使金属膜电极间距离发生

12、 改变 从而引起电容量的改 变 检测原理 将随进气压力变化的电容值连接到传感器混合集成电 路的振荡器电路中 则传感器产生与进气歧管压力成反比的 可变频率信号 80 128Hz ECU根据输入信号的频率便可 感知进气歧管的压力 节气门开度增大 进气量增多 进气压力增大 两电极间 距离减小 电容量增大 振荡电路振荡频率降低 ECU控制增加 喷油量 检测 用示波器 或频率计 测频率 发动机怠速 f 80Hz 且随转速升高而增高 发动机高速 f 120Hz 二 节气门位置传感器 作用 检测节气门开度并转换成电信号送给ECU 用于控制喷油量 安装 节气门轴一端 受节气门轴驱动 型式 滑动电阻式 触点开关

13、式 一 滑动电阻式 线性输出型 结构 滑片 镀膜电阻 怠速触点 接线端子 传感器与ECU连接电路 传感器工作电压Vc 5V 节气门开度信号VTA 怠速触点信号IDL 搭铁端子E 传感器输出特性 检测原理 怠速触点信号端子IDL输出U 0 节气门开度信号端子VTA输出Us 0 5V 节气门全闭 ECU则判定为怠速 怠速触点信号端子IDL输出U BV 节气门开度信号端子VTA输出Us略 0 5V 节气门部分打开 ECU则判定为部分负荷 怠速触点信号端子IDL输出U BV 节气门开度信号端子VTA输出Us 5V 节气门全开 ECU则判定为大负荷 二 触点开关式 开关量输出型 结构 导向凸轮 节气门轴

14、 控制杆 可动触点 怠速触点 大功率触点 接线端子 导向槽 传感器与ECU连接电路 传感器工作电压 B 14V 大功率触点信号PSW 怠速触点信号IDL 传感器输出特性 检测原理 怠速触点信号端子IDL输出为高电平 BV 大功率触点信号端子PSW输出为低电平0V ECU根据车速判定 若车速为0 ECU确定发动机怠速运转 适当控制喷油量 若车速不为0 ECU确定发动机减速运转 适当控制减少喷油量 怠速触点信号端子IDL输出输出为低电平0V 大功率触点信号端子PSW输出为低电平0V ECU确定发动机部分负荷运转 将根据转速 进气量信号确 定控制喷油量 怠速触点信号端子IDL输出输出为低电平0V 大

15、功率触点信号端子PSW输出为高电平 BV ECU确定发动机大负荷运转 控制增加喷油量 三 怠速控制阀 作用 控制发动机怠速运转进气量 使发动机怠速稳 定运转或实现快怠速 控制方式 控制旁通进气道进气量 不受ECU控制的怠速控制阀 受ECU控制的怠速控制阀 控制节气门开度改变进气量 一 不受ECU控制的怠速控制阀 特点 只能用于暖机 不能实现快怠速 型式 1 双金属片式 双金属片 上绕电热线圈 一端驱动遮门 控制旁通进气道开 度 发动机温度低 遮门打 开 旁通进气量多 怠速高 暖机 发动机温度升高 遮门 逐渐关闭 旁通进气量少 怠速转速逐渐降低 发动机温度 20 以下时 旁通进气道 完全关闭 而

16、 在60 以上时 旁通进气道 完全打开 进气量与温度之间关系 如图所示 2 石蜡式 感温体内充 注石蜡 热账 冷 缩 控制旁通进气 道的开度 发动机冷却液 温度低 石蜡收缩 旁通进气道开度 大 旁通进气量多 怠速高 二 受ECU控制的怠速控制阀 特点 不仅用于暖机 而且还能根据发动机负荷的 增加自动提高怠速 型式 1 步进电机式 结构 步进电机 控制阀 步进电机转动原理 1 按A A1 B1 B A1 A B B1 顺序对定子绕组输入4个 脉冲电压 转子将逆时 针转动 2 按A1 A B B1 A A1 B1 B 顺序对定子绕组输入4个 脉冲电压 转子将顺时 针转动 说明 1 定子绕组每输入一个脉冲电压 转子将 转动一个角度 步进角 2 步进角的大小取决于转子和定子的磁极 数目 3 转子磁极极性不变 定子磁极极性不定 定子磁极极性取决于定子绕组通电时机和相位 ECU通过控制定子绕组通电时机和相位 便可 控制步进电机的转动方向 常用步进电机性能特点 丰田 日产 三菱 转子磁极数 16 24 12 定子磁极数 32 48 24 转动步数 125 128 120 开 闭 转子转速 4 3 5