第8章 电子控制系统

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1、8.1.1 汽车电子控制技术的现状与发展1.汽车电子控制技术的现状 电子技术在解决汽车所面临的油耗、排放、安全、舒适性 等方面正起着重要作用。（1）电子控制汽油喷射装置和电子点火装置的应用不仅 可节油5%到10%，同时对排气净化也十分有利。（2）电子控制防抱死制动装置的应用不但可使汽车在泥 泞路面上高速行驶，而且紧急制动时可防止侧滑，保证汽车安 全制动。（3）在实现操纵自动化和提高舒适性等方面也离不开电 器与电子设备的应用。随着汽车工业和电子工业的高速发展，汽车上所装用的电 器与电子设备的数量将与日俱增，所起的作用也会越来越重要 。第8章发动机综合控制系统 2.汽车电子控制技术的发展 从汽车电

2、子化发展进程来看，可分为三个阶段：（1）从20世纪60年代中期到70年代末期，起步阶段。汽车 上运用电子技术主要是对汽车电器产品进行电子技术改造，以 改善部分性能。如晶体管电压调节器、交流发电机及晶体管点 火装置等。（2）20世纪70年代末期到20世纪90年代中期，发展阶段。 得益于超大规模集成电路技术的飞速发展。其主要特征是，广 泛采用机电一体化装置，解决机械系统无法解决的复杂的自动 控制问题。 （3）20世纪90年代中期至今，预计可延续到2010年，智能 化阶段。其特征是强调以人车环境为主线的系统工程整体 优化，主要体现在智能化上。8.1.2 汽车电子控制技术应用概况 目前汽车上应用较多、

3、较为成熟的电子控制装置大致可分 为四个方面：1.仪表通信主要包括各种电子仪表，电话及其通信装置、各种报警、 多路信息传输、光纤通信传输、惯性导航、卫星导航等。2.发动机及传动系主要包括发动机电控燃油喷射系统、电控点火系统、发动 机辅助控制系统、电控自动变速器系统等。3.安全方面防抱死制动系统、驱动防滑控制装置、电控悬架系统、安 全气囊系统、防撞系统、防盗系统等。4.舒适性方面 空调自动控制、座椅自动调整、自动照明、红外线控制车 门开关、车窗及车门自动开关(声控)、高级立体音响、无线电 调谐自动预选、无钥匙开车、车用电视机及音响等。8.2.1 电控汽油喷射系统简介1.电控汽油喷射系统的发展历程（

4、1）1952年，曾用于二战德军飞机的机械式汽油喷射技术 被应用于轿车。（2）机械（K）机电（KE）电子（EFI） EFIElectronic Fuel Injection（3）由单一控制到集中控制2. 电控汽油喷射系统分类1) 按系统控制模式分类(1) 开环控制第8章 发动机综合控制系统 8.2 电控汽油喷射系统概述(2) 闭环控制采用闭环控制的燃油 喷射系统后，可保证发动 机在理论空燃比(14.7)附 近很窄的范围内运行，使 三元催化转换装置对排气 的净化处理达到最佳效果 。 闭环控制系统又称为反馈控制系统，其特点是加入了反馈传感器，输 出反馈信号，反馈给控制器，以随时修正控制信号。2)按喷

5、油实现的方式分类 (1)机械式燃油喷射系统(K系统) 如：K-Jectronic (2)机电混合式燃油喷射系统(KE 系统) 如：KE-Jectronic (3)电子控制式燃油喷射系统(E 系统) EFI 由ECU控制ECUElectronic Control Unit 3) 按喷油器数目分类 （1）单点喷射(SPI Single-Point Injection) （2）多点喷射(MPI Multi-Point Injection)同时喷射 顺序喷射 分组喷射4) 按喷油器的喷射方式分类 (1) 连续喷射 (2) 间歇喷射间歇喷射又可分为： 同时喷射； 分组喷射； 顺 序喷射5) 按喷油器的喷

6、射部位分类 (1) 缸内喷射 (2) 缸外喷射由于缸外喷射方式汽油的喷油压力(0.1到0.5MPa)不高 ，且结构简单，成本较低，故目前应用较为广泛。 6) 按空气量的检测方式分类 （1）直接检测方式，称为质量-流量(Mass-Flow)方式(如K 型、KE型、L型、LH型等)L型EFI系统是用空气流量计直接测量发动机吸入的空气量 常用的空气流量计有以下几种： 叶片式空气流量计(测量体积流量)或称为翼板式空气流 量计； 卡门旋涡式空气流量计(测量体积流量)； 热线式空气流量计(测量质量流量)； 热膜式空气流量计(测量质量流量)。（2）间接检测方式，又可分为: 速度-密度(Speed-Densi

7、ty)方式(如 D 型) 节气门-速度(Throttle-Speed)方式。D型EFI系统是通过检测进气歧管的压力(真空度)和发动 机的转速，推算发动机吸入的空气量，并计算燃油流量的速 度。L型通过空 气流量计直接测 量发动机的进气 量，比用进气管 绝对压力间接测 量发动机进气量 的方法精度高、 稳定性好。8.2.2 电控汽油喷射系统的基本组成和工作原理1.电控汽油喷射系统的基本组成和功能组成：由进气系统、燃油系统、电子控制系统1) 进气系统（又称空气供给系统）功能：提供、测量和控制燃油燃烧时所需要的空气量， (以 L型系统为例)。2) 燃油系统功能：向发动机精确提供各种工况下所需要的燃油量。

8、组成：油箱 、电动燃油 泵、过滤器 、燃油脉动 阻尼器、燃 油压力调节 器、喷油器 、冷启动喷 油器及供油 总管等3) 电子控制系统功能：是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最 佳喷射量。 组成：传感器、电控单元(ECU)、执行器。2.电控汽油喷射系统的工作原理喷油量由喷油器喷孔的横断面面积，汽油的喷射压力和喷 油持续时间来决定。喷孔的横断面面积和喷油压力都是恒定的，汽油的喷射量 只取决于喷油持续时间。喷油持续时间由ECU根据发动机的各种参数确定,ECU通过 输出喷油脉冲信号的长短控制喷油时间,即喷油量大小。1) D型EFI系统D型EFI系统的工作原理1喷油器；2冷启动阀；3燃油压力调

9、节器；4电控单元 (ECU)；5节气门位置传感器；6怠速空气调整器；7进气压 力传感器；8燃油泵；9滤清器；10水温传感器；11热限 时开关(1) 燃油压力的建 立与燃油喷射方 式 (2) 进气量的控制 与测量 (3) 喷油量与喷油 时刻的确定 (4) 不同工况下的 控制模式启动加浓、暖 机加浓、加速加 浓、全负荷加浓 、减速调稀、强 制怠速断油、自 动怠速控制等2) L型EFI系统叶片式电控汽油机燃油喷射系统热线式电控汽油机燃油喷射系统2) L型EFI系统3) Mono系统1汽油箱；2电动汽油泵；3汽油调压器；4油压调节器；5喷油 器；6进气温度传感器；7ECU；8怠速控制阀；9节气门位置传

10、感 器；10氧传感器；11冷却液温度传感器；12曲轴位置传感器；13 蓄电池；14点火开关；15燃油喷射继电器4) 燃油喷射控制 喷油正时喷油正时分为同步喷射和异步喷射同步喷射指在既定的曲轴转角进行喷射异步喷射是临时性的补充喷射同步喷射又可分为同时喷射、分组喷射和顺序 喷射三种类型 同时喷射：每转各缸同时喷一次。简单，但不精确 。 分组喷射：对每个气缸而言，每2周喷一次 。 顺序喷射（独立喷射）： 在各缸排气冲程末开始喷油。 需要判缸。 l (2) 喷油量的控制l喷油量即喷油持续时间或喷油脉宽 基本喷油持续时间 （水温确定） 启动喷油控制 同步喷射 进气温度和电压修 正 基本喷油持续时间（由进

11、气 启动后喷油控制 量、转 速确定） 喷油持续时间控制 多项修正l 启动喷油控制 异步喷射 加速喷油控制 启动喷油控制启动时的基本喷油时间不是根据 进气量和发动机转速确定的，而是根 据启动信号和当时的冷却水温度，由 内存的水温-喷油时间找出相应的基 本喷油时间TP，然后加上进气温度修 正时间TA和蓄电池电压修正时间TB， 计算出启动时的喷油持续时间。由于喷油器的实际打开时刻较 ECU控制其打开时刻存在一段滞后， 造成喷油量不足，且蓄电池电压越低 ，滞后时间越长，故需对电压进行修 正。 启动后的喷油控制 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间喷油修正系数+电压修正值A. 基本喷油时间由进气歧管 绝对

12、压力或进气 量与发动机转速 确定。存储在E CU内。 启动后的喷油控制 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间喷油修正系数+电压修正值 B.启动后各工况下喷油量的修正 a. 启动后加浓喷油量的初始修正值根据冷却水温度确定，然后以一固 定速度下降，逐步达到正常。b. 暖机加浓 启动后的喷油控制 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间喷油修正系数+电压修正值 B.启动后各工况下喷油量的修正 c. 进气温度修正通常以20为 进气温度信号的标 准温度，低于20 时，空气密度大， ECU增加喷油量， 使混合气不致过稀 ；进气温度高于 20时，空气密度 减小，ECU使喷油 量减少，以防混合 气太浓。 启动后的喷油

13、控制 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间喷油修正系数+电压修正值 B.启动后各工况下喷油量的修正 d. 大负荷加浓发动机在大负荷工况下运转时，要求使用浓混合气以获得 大功率。大负荷的加浓量约为正常喷油量的10%到30%。e. 过渡工况空燃比控制发动机在过渡工况下运行时(即汽车加速或减速行驶)， 为获得良好的动力性、经济性、响应性，空燃比应作相应变 化，即需要适量增减喷油量。 启动后的喷油控制 喷油信号持续时间=基本喷油持续时间喷油修正系数+电压修正值 B.启动后各工况下喷油量的修正 f. 怠速稳定性修正(只用于D型EFI系统)由于压力较转速滞后，转矩也较转速滞后，造成发动机转速上升时 ，转矩也

14、上升，转速下降时，转矩也下降。为了提高发动机怠速运转的稳定性，ECU根据PIM和Ne信号对喷油 量作修正。随真空度P的增加或随转速N的下降而增加喷油量。(3)断油控制 减速断油发动机在高速下运 行急减速时，节气 门完全关闭，为避 免混合气过浓、燃 料经济性和排放性 能变差，ECU停止 喷油。 当发动机 转速降到某预定转 速之下或节气门重 新打开时，喷油器 投入工作 发动机超速断油为避免发动机超速运行，发动机转速超过额定转速时， ECU控制喷油器停喷。 汽车超速行驶断油某些汽车在汽车运行速度超过限定值时，停止喷油。(4) 异步喷射 启动喷油控制除了一般正常的曲轴转一转或两转喷一次油外，在 启动信

15、号STA处于接通状态时，ECU从G(G1或G2)信号 后检测到第一个Ne信号开始，以一个固定喷油持续时 间，同时向各缸增加一次喷油。 加速喷油控制为了改善起步加速性能，在普通电控燃油喷射系统中 ，ECU根据IDL信号从接通到断开时，增加一次固定 喷油持续时间的喷油。有些发动机中，当节气门急速开启或进气量突然变大 时(急加速)，为了提高加速响应特性，仅在加速期间 ，在同步喷射的基础上再加上异步喷射。l l小结：小结：1 1、电控汽油喷射系统的工作原理、电控汽油喷射系统的工作原理2 2、喷油正时、喷油正时3 3、喷油量的控制、喷油量的控制 4 4、断油控制、断油控制5 5、异步喷射、异步喷射l l作业：作业： 1启动后各工况下喷油量的修正 内容有哪些？ 2断油控制包括哪些内容？8.2.3 典型汽油喷射系统简介l 1. 机械控制式汽油喷射系统 1) 机械控制式汽油喷射系统(K-Jetronic)l(1) 结构 l机械控制式汽油喷射系统是一种液力控制、机械式、进气 道连续喷射，属于多点缸外连续喷射方式。K系统由电动油泵、蓄能器、燃油滤清器、温度时间开关 、启动喷油器、喷油器和暖机调