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1、 第8章发动机电子控制系统 汽车电器与电子技术 主讲 贠海涛 http 211 64 192 58 cb 65097564 现代汽车发动机电子控制系统的主要组成汽油喷射控制系统电子点火控制系统怠速控制系统排放控制系统其它发动机电子控制技术故障诊断系统重点 汽油喷射控制原理 本章主要内容 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 1 1发动机电子控制系统的发展概况 1 模拟技术20世纪60年代及70年代初 在汽车上出现了由集成电路组成的电子控制系统 这种模拟式集成电路模块只能完成某种控制功能 如果要增加控制项目 需要增加相应的控制功能电路 使得组合控制模块的电路很复杂且体
2、积大 其控制精度 工作可靠性等都较低 因此 这一时期出现的多为单一控制功能的汽车电子控制系统 发动机的电子控制项目发展受到了限制 8 1概述 http 211 64 192 58 cb 65097564 2 微电子技术微机所具有的高运算速度 大存储量和多路数据传输通道等特点使得将几个电子控制装置集中控制成为可能 增加新的电子控制项目也很容易 发动机集中控制系统在增加新的控制项目时 只需增加相应的执行机构和该项目特有的传感器 而电子控制器中的微机则只要增加该控制项目所需的标准参数和控制程序 增设相应的输入输出接口即可 因此 20世纪70年代后期以来 以微机为控制核心的电子控制系统不仅将原先互相独
3、立的电子点火控制系统和汽油喷射电子控制系统组合成一个综合的控制系统 还增加了怠速控制 废气再循环控制 活性炭罐通气控制及故障自诊断等功能 8 1 1发动机电子控制系统的发展概况 http 211 64 192 58 cb 65097564 3 发动机集中电子控制系统发动机集中电子控制系统各控制项目共用传感器所提供的信息 可以设置协调各控制单项的综合控制程序 因而其控制的协调性和精度比各单项独立控制高 随着对汽车性能要求的不断提高和微机技术的进一步发展 发动机集中控制系统的项目将会更多 并向着与汽车其它电子控制系统实现集中控制的整车集中电子控制的方向发展 8 1 1发动机电子控制系统的发展概况
4、http 211 64 192 58 cb 65097564 发动机电子控制系统的结构 http 211 64 192 58 cb 65097564 日产公司的ECCS 发动机集中电子控制系统 丰田公司的TCCS 丰田计算机控制系统 本田公司的PGM 程序式汽油喷射系统 通用公司的DEI 数字式汽油喷射系统 福特公司的EEC 发动机电子控制系统 大众公司的MPEI 多点汽油喷射系统 这些不同名称的电子控制系统均具有多项控制功能 但具体的结构形式或控制功能则有所不同 同一汽车公司应用于不同型号发动机的电子控制装置 其结构和控制内容也可能不完全相同 8 1 2发动机集中电子控制系统实例 http
5、211 64 192 58 cb 65097564 8 1 2发动机集中电子控制系统实例 1 日产公司的发动机集中电子控制系统 ECCS http 211 64 192 58 cb 65097564 8 1 2发动机集中电子控制系统实例 2 丰田公司计算机控制系统 TCCS http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2汽油喷射控制系统 汽油喷射控制技术的发展概况汽油喷射控制系统的结构汽油喷射控制系统的控制原理重点 汽油喷射系统的控制原理 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 20世纪50年代开始应用于赛车的二行程发动机 1954年
6、 德国奔驰汽车公司在其生产的300BL四行程发动机上使用了汽油喷射技术 1958年 奔驰公司推出了进气管内喷射式220SE发动机 1967年 德国博世 Bosch 公司购买美国本迪克斯 Bendix 公司开发的电子控制汽油喷射装置 Electrojector 技术 推出了D Jetronic电控汽油喷射装置 1 汽油喷射技术发展概况与特点 1 汽油喷射技术发展概况 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 1968年 德国大众汽车公司首次将博世公司研制的D Jetronic应用于轿车上 1972年 博世公司推出L Jetronic电控汽油喷射装置和K Jet
7、ronic机械控制汽油喷射装置 1980年 美国通用 GM 和福特 Ford 公司又推出了单点喷射式电子控制汽油喷射装置 SPI 2002年 奥迪开始在车型中使用FSI汽油直喷技术 2004年 奥迪在FSI发动机中融入涡轮增压技术形成TFSI发动机技术 2005年 大众1 4升直喷汽油发动机首先采用了TSI技术 涡轮机械增压汽油分层喷射发动机 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 2 汽油喷射式发动机的特点汽油喷射技术是将具有一定压力的汽油直接喷射到进气歧管 与进入的空气混合而形成适当浓度的可燃混合气 这种混合气形成方式具有如下的优点 进气阻力小 由于进
8、气管中无需喉管 发动机的进气阻力小 使发动机的充气效率得以提高 从而有效地提高了发动机的动力性 雾化良好 喷射的汽油颗粒小 雾化良好 有助于形成空燃比适当 各缸均匀的混合气 可使发动机各缸均有良好的燃烧 充分发挥汽油的效能 降低油耗和排气污染 汽油喷射可在发动机低温 低速时使汽油仍得到良好的雾化 因此也改善了发动机低温起动性能和汽车爬坡性能 供油滞后性小 由于汽油以一定的压力直接喷射在进气门处 其对节气门的响应快 因此 发动机的加速性能好 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 相比于机械控制汽油喷射系统 电子控制汽油喷射系统还具有如下的优点 空燃比控制精
9、度高 电子控制汽油喷射技术可实现非线性的空燃比控制 在发动机的各种工况下均有最佳的基本供油量控制 并且还可根据发动机的温度 废气中的氧含量等情况对供油量作出修正控制 因此 电子控制汽油喷射系统可使发动机始终在最佳的空燃比状态下工作 可实现汽车减速断油控制 电子控制汽油喷射系统很容易实现在汽车减速时断油控制 从而进一步减少了汽油的消耗和排气污染 可实现与其它电子控制系统的协调性控制 汽车各个电子控制系统的协调控制 可使汽车的安全性 舒适性 动力性及经济性进一步提高 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 汽油喷射系统分类喷油和供油量的控制方式喷油器的位置博世
10、 Bosch 公司的命名方式 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 喷油和供油量的控制方式机械控制方式机电混合控制方式 电子控制方式 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 喷油器的位置缸内喷射缸外喷射单点喷射式 SPI 多点喷射式 MPI 同时喷射分组喷射独立喷射 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 博世 Bosch 公司的命名方式K型KE型D型L型 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 1 按喷油和供油量的控制方式不同分 机械控制方
11、式 通过油路中的压力油顶开喷油器实现喷油 由空气流量计的感知板根据进气管空气流量动作 并通过柱塞式比例阀的联动来控制喷油量 这种机械控制方式在工作过程中喷油器连续喷油 通过控制喷射流量来调节空燃比 机电混合控制方式 实际上是机械控制方式的改进型 增设了一个由电子控制器控制的电液流量调节器 使其 适应性和控制功能得以提高 电子控制方式 电子控制器根据发动机各传感器输入的信号产生适当的喷油控制脉冲 控制电磁阀式喷油器喷油 其组成与原理如图所示 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 2 按喷油器的位置不同分 1 缸内喷射式喷油器安装在发动机气缸盖上 汽油直接喷
12、射到气缸内 这种喷射方式其喷油的压力高 喷射的时间要求很严 且喷油器要承受高温 高压 其结构较为复杂 因此 缸内喷射式只是在早期的机械控制汽油喷射装置中被采用 近年来 人们又致力于研究开发缸内喷射式电子控制汽油喷射装置 其目的是使发动机能满足更高的动力性 经济性和排放控制要求 FSI是FuelStratifiedInjection的词头缩写 汽油分层喷射 2 缸外喷射式缸外喷射式又分单点喷射 SPI 和多点喷射 MPI 两种形式 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 1概述 1 单点喷射式 SPI SinglePointInjection 汽油喷射装置有一个或两
13、个喷油器 安装在节气门体处 因此也被称之为节气门体式汽油喷射装置 SPI的控制精度稍低于MPl 但执行机构简单 成本较低 工作可靠性相对较高 从80年代开始 SPI在一些汽车上得到了应用 2 多点喷射式 MPI MultiPointInjection 汽油喷射装置有与发动机气缸数相等的喷油器 安装在进气门处的进气歧管上 这种喷射方式汽油的控制精度 喷油变化灵敏度等均优于单点喷射 是目前广泛采用的汽油喷射装置 多点喷射又有同时喷射 分组喷射和单独喷射等三种控制方式 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 1概述 http 211 64 192 58 cb 6509756
14、4 8 2 1概述 同时喷射方式 按发动机转动节拍各缸喷油器同时喷油 可只用一个喷油器驱动电路 结构简单 空燃比的控制精度相对较低 分组喷射方式 将喷油器分成两组或三组 按发动机转动节拍各组交替同时喷油 分组同时喷射方式其控制精度有所提高 但增加了喷油器驱动电路 且需要分组气缸识别信号 控制电路相对要复杂一些 独立喷射方式 各缸喷油器按照发动机气缸的工作顺序喷油 各缸独立喷射可相对于各缸的每次燃烧所需喷油量都设定一个最佳的喷射时刻 因此可以展宽稀薄空燃比界限 进一步降低油耗 这种喷射方式需要气缸识别信号及与气缸数相等的喷油器驱动电路 因此其控制电路的结构更为复杂 http 211 64 192
15、 58 cb 65097564 8 2 1概述 3 按博世 Bosch 公司的命名方式分 K型 即博世公司的K Jetronic 是一种机械控制单点连续喷射式汽油喷射装置 KE型 即K型的改进型 是一种机电混合式汽油喷射装置 D型 即博世公司的D Jetronic 一种压力型 速度密度 空气流量检测方式的电子控制汽油喷射系统 用压力传感器检测进气管的压力 并再根据发动机的转速推算出进入发动机的空气量 属此类汽油喷射装置的有 丰田公司的EFI D 本田公司的PGM FI 大发公司的EFI 通用公司的MFI 福特公司的PFI等 L型 即博世公司的L Jetronic 一种流量型 质量流量 空气流量
16、检测方式的电子控制汽油喷射系统 直接用空气流量传感器检测进气流量确定发动机的进气量 与之同种类型的如丰田公司的EFI 马自达公司的EGI 铃木公司的EPI 美国通用公司的SFI和TPI等 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 2电子控制汽油喷射系统的结构 电子控制汽油喷射系统由供油系统 空气供给系统和电子控制系统三部分组成 一典型的电子控制汽油喷射系统构成如图所示 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 2电子控制汽油喷射系统的结构 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 2电子控制汽油喷射系统的结构 电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成 进气系统供油系统控制系统点火系统 http 211 64 192 58 cb 65097564 8 2 2电子控制汽油喷射系统的结构 1 汽油供给系统汽油供给系统主要由汽油箱 汽油泵 汽油滤清器 汽油压力调节器及喷油器等组成 工作时 电动汽油泵将汽油箱的汽油源源不断地泵出 经汽油滤清器滤除去杂质和水份后 在由汽油压力调节器的调节作用下 使喷油器内的汽油压力始终
