[工学]4-发动机辅助电控系统

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1、发动机辅助电控系统1 怠速控制2 排放控制3 进气控制4 其他辅助控制1.1 怠速控制控制原理燃油喷射发动机怠速时，节气门处于全关闭状态，空气通过节气 门缝隙及旁通节气门的怠速调节通路进入发动机，由空气流量计(或 进气歧管压力传感器)检测该进气量，并根据转速及其他修正信号控 制喷油量，使输出扭矩与发动机本身内部阻力矩相平衡，保证发动机 在怠速下稳定运转。怠速控制(ISC) 是ECU通过调节空气通路面积以控制空气流量的方 法来实现的。1）节气门直动式：通过执行元件改变节气门的最 小开度来控制怠速进气量。组成：直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机 构和传动轴等。1.2怠速进气量的控制2）旁通空气式：旁

2、通空气控制机构是通过改变旁通 道的流通面积来控制怠速进气量，以达到怠速控 制的目的。(a) 步进电机式怠速控制机构1.2怠速进气量的控制1阀座； 2阀轴； 3定子线圈； 4轴承； 5进给丝杠机构； 6旁通空气进口； 7阀1.2怠速进气量的控制步进电机的内部结构1线圈A；2线圈B； 3爪极； 4定子；5转子；6定子A1.2怠速进气量的控制ECU控制S1通电，转子顺时针转动90度；ECU继续 给S2通电，转子再顺时针转动90度；依此类推。当 ECU按照S4、S3、S2、S1的顺序通电时，转子逆 时针转动。线圈通电一次，转子转动一次的角度称为步进角。1.2怠速进气量的控制步进电机式怠速控制机构1怠速

3、控制阀；2稳压箱；3节气门体；4空气流量计1.2怠速进气量的控制b）旋转电磁阀式怠速控制机构旋转电磁阀装在节气门体上，通过永久磁铁及周 围的磁化线圈控制机构来控制阀门的旋转角度，从 而改变怠速空气通道的截面积。自空气滤清器 双金属片阀体自空气滤清器阀阀线圈永久磁铁至进气总管至进气总管丰 田 车 旋 转 电 磁 阀 型1.2怠速进气量的控制占空比：脉冲信号的通电时间与通电周期的比值。AB 一个周期通断工作原理：1.2怠速进气量的控制(c) 占空比型电磁阀怠速控制机构 占空比控制型电磁阀工作时，由ECU确定控制脉冲信号的占 空比，磁化线圈中平均电流的大小取决于占空比。自空气滤清器至进气管电磁线圈阀

4、门1.2怠速进气量的控制（d）开关控制型（VSV）ECU输出控制信号只有高电平和低电平两种状态，控 制电磁阀的通电或断电，开关控制方式的电磁阀式怠速控 制阀只有打开（高怠速）和关闭（正常怠速）两种工作方 式自空气滤清器至进气管电磁线圈阀门1.3怠速控制过程1.步进电动机式控制内容： 起动初始位置的 设定 起动控制 暖机控制 怠速稳定控制 怠速预测控制 电器负荷增多时 的怠速控制 学习控制1.3怠速控制过程起动初始位置的设定：关闭点火开关发动机熄火后，电子控制单元 ECU的M-REL端子向主继电器延续供电23s，ECU控制步进电机 ISCV全部打开，以利于下次起动。 起动控制：起动时，怠速控制阀

5、全开，起动顺利。起动后，ECU根据 水温的高低控制步进电机，调节控制阀的开度。 暖机控制：又称为快怠速控制。暖机时，ECU根据水温的高低控制怠 速控制阀的开度。随着水温上升，怠速控制阀开度逐渐减小。1.3怠速控制过程怠速稳定控制：ECU将接受的转速信号与确定的目标转速进行比 较，其差值超过一定值时，ECU通过步进电机控制怠速控制阀以 调节空气进气量。又称为反馈控制。 怠速提速控制：在怠速时，出现以下情况，ECU控制步进电机将 怠速提升。 开空调； 转方向盘（带动力转向的车）； 电器负荷增大（如开大灯，风窗加热器，尾灯等）； 挂前进档（自动变速器汽车）。级数冷却液温度125ABCD20801.3

6、怠速控制过程2.旋转电磁阀式3.占空比控制性（ACV）4.开关控制型（VSV）只有接通和断开2 排放控制汽车排放污染来源： 发动机排出的废气（约占65以上） 曲轴箱窜气（约占20） 燃料供给系统中蒸发的燃油蒸汽（约占1020 ） 汽油机的主要污染物： 一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx 汽车排放控制系统（排污治理方法）：三元催化转换与空燃比反馈控制系统 废气再循环EGR系统 二次空气供给系统 汽油蒸汽排放EVAP控制系统2.1三元催化转换与空燃比控制三元催化转换器 功能：利用转换器中的三元催 化剂，将发动机排出废气中的 有害气体CO、HC和NOx变成 无害气体。 构造：安装在排气消

7、声器前面 ，由转换芯子和外壳等构成。 转换芯子常用蜂窝状陶瓷作为 承载催化剂的载体，在陶瓷载 体上浸渍铂（或钯）与铑贵重 金属的混合物作为催化剂。2.1三元催化转换与空燃比控制只有在最佳空燃比附近， 对废气中的有害气体的转换效 率才最佳。在装用TWC的汽 车，一般装用氧传感器检测废 气中的氧浓度，并将此信号送 给ECU后，对空燃比进行反馈 闭环控制。影响最大的是混合气的浓 度和排气温度。 装用TWC后，发动机的排气 温度须在300815之间 。低于300，氧传感器将不 能产生正确信号，因此部分氧 传感器内有加热线圈；高于 815，TWC转换效率下降。2.1三元催化转换与空燃比控制改变短改变长喷

8、油器加长缩短决定基本喷射时间判定为空燃比稀判定为空燃比浓ECU浓稀电动势大电动势小氧浓度增加氧浓度减少O2S发动机进气排气压缩膨胀EFI系统的闭环控制过程:在带氧传感器的EFI系统中，并不是所有工况都进行闭环控制。 在起动、怠速、暖机、加速、全负荷、加速断油等工况下，发动机 不可能以理论空燃比工作，此时仍采用开环控制方式。2.2 废气再循环控制（EGR）废气再循环是指发动机工作过程中，将一部分废气引入新 鲜空气(或混合气)中重返气缸进行再循环。 NOx是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的，发 动机排出的NOx量主要与气缸内的最高温度有关，气缸内最 高温度越高，排出的NOx量越多。 EG

9、R控制系统的功能：将适量的废气引入气缸内参加燃烧， 从而降低气缸内的最高温度，以减少NOx的排放量。根据发 动机工况的变化，控制废气再循环量。EGR率EGR量（吸入空气量EGR量）100，机械式 通常为5%15%，电子式15%20%类型：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。2.2 废气再循环控制（EGR）ECU根据发动机 冷却液温度、节 气门开度、转速 和起动等信号来 控制EGR电磁阀的通电或断电。1 ECU控制的开环控制EGR系统控制方式：ECUEGR电磁阀EGR阀部分废气进入进气歧管2.2 废气再循环控制（EGR)2. ECU控制的开环控制EGR系统工作过程2.2 废气再循环控制（EG

10、R)3. 可变废气再循环率控制系统可变废气再循环控制系统工作时，ECU根据传感器的输入信号确定发动机 工况，然后进行查阅和计算修正，发出适当指令，控制电磁阀开度，以调 节废气再循环率。1ECU； 2节气门开关； 3废气再循环管路； 4废气再循环阀； 5定压阀； 6真空控制电磁阀； 7电磁阀2.2 废气再循环控制（EGR)4. 闭环控制EGR系统2.3二次空气供给系统在一定工况下，将新鲜空气送入 排气管，促使废气中的CO和HC进一 步氧化，从而降低CO和HC的排放量 ；同时增加TWC的升温。 1. 二次空气吸入：利用废气的波动打 开片簧阀，让空气断续进入排气支管 。 2. 二次空气喷射 很少用。

11、2.4活性炭罐蒸发污染控制装置（EVAP）此装置是为了防止油箱内的汽油蒸汽向大气排放产生污染而 设置的。2.4 活性炭罐蒸发污染控制装置（EVAP ）1.电控EVAP控制系统典型布置2.4 活性炭罐蒸发污染控制装置（EVAP ）2. 电控EVAP控制系统工作过程2.4 系统综合示意图ECU清污电磁 阀活性炭罐燃油压力调节 器PCV阀喷油器WTSEGR控制阀EGR电磁阀ISC阀TPSAFS氧传感 器燃油滤清 器燃油泵单向阀分离器三元催化 器WTS：水温传感器 TPS：节气门位置传感器 AFS：空气流量计3.1 进气涡流控制通过控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应 发动机不同转速和负荷时的进

12、气量需求，从而改善发动 机的动力性。3.2进气惯性增压控制系统（ACIS）利用了进气管内的压力波与进气门的开启配合，当进气门开 启时，使反射回来的压力波正好传到该气门附近，从而形成进 气增压的效果，提高发动机的充气效率和功率。 低速时，进气控制阀关闭，压力波传播距离长，发动机低速性 能好。 高速时，进气控制阀打开，压力波传播距离短，发动机高速性 能好。进气控制阀进气道进气室真空驱动器喷油器节气门空气滤清器3.2 进气惯性增压控制系统（ACIS）进气控制阀 真空驱动器ACIS电磁阀节气门真空罐传感器信号ECUECU3.3 典型废气涡轮增压控制系统4.1正时控制采用延长进、排气门的开启时间，增大气体的进出容量以 改善进、排气门的工作状态，藉以提高发动机的性能。 2.本田VTEC发动机 中凸轮升程最大，次凸轮升程最小。 主凸轮的形状适合发动机低速时单气门 工作的配气相位要求；中凸轮的形状适 合发动机高速时双进气门工作的配气相 位要求。4.1正时控制VTEC工作原理4.2 断缸控制当发动机处于部分负荷下运行时，控制系统指令切断 几个汽缸的汽油供应点火，停止几个汽缸工作，则剩下各 缸的工作效率得到增大，从而提高了发动机的效率并降低 了燃油消耗。