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1、第八章汽车电子控制装置第八章汽车电子控制装置 第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI ) 第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS )第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI ) 一、概述一、概述 电子控制汽油喷射装置与传统化油器供油方式相电子控制汽油喷射装置与传统化油器供油方式相比具有如下优点。比具有如下优点。 能提高发动机最大功率。能提高发动机最大功率。 耗油量低，经济性好。耗油量低，经济性好。 可减少排气污染。可减少排气污染。 使汽车的加速性能提高。使汽车的加速性能提高。 低温启动性能好。低温启动性能好。 整个装置
2、体积小，而且不需要机械驱动，安装整个装置体积小，而且不需要机械驱动，安装灵活方便灵活方便下一页返回第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI )二、电子控制汽油喷射的基本原理二、电子控制汽油喷射的基本原理 由内燃机原理知，汽油和空气必须按一定由内燃机原理知，汽油和空气必须按一定比例组成的混合气进入汽缸后，才能容易点燃和比例组成的混合气进入汽缸后，才能容易点燃和完全燃烧。理论上完全燃烧一定量的汽油所需的完全燃烧。理论上完全燃烧一定量的汽油所需的空气量，可以用化学当量比进行计算。按质量计，空气量，可以用化学当量比进行计算。按质量计，对汽油来说，空气与汽油的比为对汽油来说，空气与汽
3、油的比为14.1:1, 一般用一般用表示过量空气系数，即表示过量空气系数，即 图图8一一1所示为发动机功率所示为发动机功率Pc油耗率油耗率ge与过与过量空气系数量空气系数的关系曲线。图的关系曲线。图8 -2所示是电子控制所示是电子控制汽油喷射系统的基本原理框图。汽油喷射系统的基本原理框图。下一页返回上一页第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI )三、电子控制汽油喷射的类型三、电子控制汽油喷射的类型 1.按检测进气量的方式分类按检测进气量的方式分类 (1)压力型压力型(EEI一一D)。压力型控制系统的示意图，。压力型控制系统的示意图，如图如图8一一3所示。所示。 压力型以进
4、气管压力为主要控制参数，它压力型以进气管压力为主要控制参数，它根据进气管内的压力传感器所测得的进气管压力根据进气管内的压力传感器所测得的进气管压力和发动机转速来控制喷嘴的喷油量。和发动机转速来控制喷嘴的喷油量。 (2)流量型流量型(EEI-L)。流量型以空气流量为主要控制。流量型以空气流量为主要控制参数。流量型控制系统的示意图，如图参数。流量型控制系统的示意图，如图8一一5所示。所示。2.按喷嘴数量分类按喷嘴数量分类 (1)单点喷射单点喷射 (2)多点喷射多点喷射下一页返回上一页第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI )3.按控制系统有无反馈的分类按控制系统有无反馈的分类
5、 (1)开环控制系统不带氧传感器反馈控制装置的电子控制燃油喷射系统，开环控制系统不带氧传感器反馈控制装置的电子控制燃油喷射系统，称为开环控制系统。称为开环控制系统。 (2)闭环控制系统。带有氧传感器的电子控制燃油喷射系统，称为闭环控闭环控制系统。带有氧传感器的电子控制燃油喷射系统，称为闭环控制系统。制系统。 四、电子控制汽油喷射装置的结构和工作过程四、电子控制汽油喷射装置的结构和工作过程 电子控制汽油喷射装置由燃油供给系统、进气系统、控制系统及各电子控制汽油喷射装置由燃油供给系统、进气系统、控制系统及各种传感器组成。图种传感器组成。图8一一15为电子控制汽油喷射装置的总体结构简图。为电子控制汽
6、油喷射装置的总体结构简图。 1.燃油供给系统燃油供给系统 燃油供给系统包括油箱燃油供给系统包括油箱1、燃油泵、燃油泵2,滤清器滤清器3、压力调节器、压力调节器9,喷油嘴喷油嘴13、冷启动喷嘴、冷启动喷嘴12等部件。等部件。下一页返回上一页第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI ) 电动汽油泵电动汽油泵2将汽油从油箱将汽油从油箱1中吸出，经过滤清器中吸出，经过滤清器3输送到喷嘴输送到喷嘴13。油路中安装压力调节器油路中安装压力调节器9，使输油管的供油压力维持在，使输油管的供油压力维持在200 kPa，当供油，当供油压力超过规定值时，压力调节器内的减压阀打开，汽油便经回油管子
7、回压力超过规定值时，压力调节器内的减压阀打开，汽油便经回油管子回到油箱，使输油管油压保持恒定。滤清器的作用是除去燃油中的污物，到油箱，使输油管油压保持恒定。滤清器的作用是除去燃油中的污物，以防堵塞喷嘴针阀。以防堵塞喷嘴针阀。下一页返回上一页第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI )2.进气系统进气系统 进气系统包括空气滤清器、进气歧管进气系统包括空气滤清器、进气歧管14、空气流量传感器、空气流量传感器10、节气、节气门门11等部件等部件(见图见图8一一15)。空气由空气滤清器进入进气歧管，顶开空气流。空气由空气滤清器进入进气歧管，顶开空气流量传感器量传感器10的测量片，经
8、节气门的测量片，经节气门11进入各个汽缸。进气量取决于节气门进入各个汽缸。进气量取决于节气门的开度。的开度。 节气门节气门11由加速踏板操纵，怠速时节气门全闭，怠速运转所需的空由加速踏板操纵，怠速时节气门全闭，怠速运转所需的空气量经过设在空气流量传感器和节气门侧面的旁通管气量经过设在空气流量传感器和节气门侧面的旁通管21和和23进入进气歧进入进气歧管，此时的进气量可由调节螺钉管，此时的进气量可由调节螺钉22和和24控制。为了保证发动机低温怠速控制。为了保证发动机低温怠速期间运转平稳所需增加的空气量可通过辅助进气管期间运转平稳所需增加的空气量可通过辅助进气管19进入汽缸。辅助进进入汽缸。辅助进气
9、管气管19内装有辅助空气阀内装有辅助空气阀18，其阀门打开的截面积由电加热双金属弹簧，其阀门打开的截面积由电加热双金属弹簧随发动机温度而变化。随发动机温度而变化。下一页返回上一页第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI ) 3.传感器传感器 传感器主要有发动机转速传感器、冷却水温传感器、进气温度传传感器主要有发动机转速传感器、冷却水温传感器、进气温度传感器、空气流量传感器、节气门开度传感器、第一缸上止点位置传感器感器、空气流量传感器、节气门开度传感器、第一缸上止点位置传感器等。它们将发动的负荷、转速、加速、减速、吸入空气量、温度、压力等。它们将发动的负荷、转速、加速、减速、
10、吸入空气量、温度、压力等变化的情况转换成电信号，输入到控制器，控制器则根据这些信息与等变化的情况转换成电信号，输入到控制器，控制器则根据这些信息与储存在储存在ROM中的信息进行比较，然后输出一个控制脉冲，去控制喷油嘴中的信息进行比较，然后输出一个控制脉冲，去控制喷油嘴针阀的开启时刻和持续时间。从而保证供给发动机各缸最佳的混合气。针阀的开启时刻和持续时间。从而保证供给发动机各缸最佳的混合气。 (1)叶片式空气流量传感器。图叶片式空气流量传感器。图8-20为叶片式空气流量传感器的外观和构造。为叶片式空气流量传感器的外观和构造。 叶片式空气流量传感器是利用空气流动产生的压力差将测量板推开叶片式空气流
11、量传感器是利用空气流动产生的压力差将测量板推开的原理进行工作的。图的原理进行工作的。图8-21所示为叶片式空气流量传感器的工作原理图。所示为叶片式空气流量传感器的工作原理图。下一页返回上一页第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI ) (2)卡尔曼卡尔曼(Karman)旋涡式空气流量传感器。图旋涡式空气流量传感器。图8一一22所示为卡尔曼旋涡式空所示为卡尔曼旋涡式空气流量传感器。气流量传感器。 卡尔曼旋涡式流量计没有可动部件。特点是结构简单，反应灵敏，卡尔曼旋涡式流量计没有可动部件。特点是结构简单，反应灵敏，测量精度高，现被广泛采用。测量精度高，现被广泛采用。 (3)热线式
12、空气流量传感器。热线式空气流量传感器，如图热线式空气流量传感器。热线式空气流量传感器，如图8一一23所示。所示。 这种传感器是把通电受热的铂制热线装在节气门的上方，将热线这种传感器是把通电受热的铂制热线装在节气门的上方，将热线置于空气流中。热线是一发热体。由于热量被空气吸收，发热体本身变置于空气流中。热线是一发热体。由于热量被空气吸收，发热体本身变冷。发热体周围通过的空气流量越多，被带走的热量也将增加。热线式冷。发热体周围通过的空气流量越多，被带走的热量也将增加。热线式空气流量计就是利用发热体和空气之间的这种热传递现象进行空气流量空气流量计就是利用发热体和空气之间的这种热传递现象进行空气流量测
13、量的。测量的。下一页返回上一页第一节电子控制汽油喷射装置第一节电子控制汽油喷射装置(EFI ) 4.控制系统控制系统 控制系统的作用是根据反映发动机工况的各种信息确定喷油针阀控制系统的作用是根据反映发动机工况的各种信息确定喷油针阀开启的时间，以确保供给发动机最佳可燃混合气。如图开启的时间，以确保供给发动机最佳可燃混合气。如图8一一15所示，继电所示，继电器器7承受蓄电池的电压，当闭合点火开关时，继电器承受蓄电池的电压，当闭合点火开关时，继电器7便接通控制器便接通控制器5、燃、燃油泵油泵2、冷启动喷嘴、冷启动喷嘴12、热时间开关、热时间开关15和辅助空气阀和辅助空气阀18等电路，使燃油喷等电路，
14、使燃油喷射系统开始工作。控制器即电子计算机是电子控制燃油喷射装置的中枢。射系统开始工作。控制器即电子计算机是电子控制燃油喷射装置的中枢。为了提高其稳定性和降低成本，控制器广泛采用集成电路。控制原理方为了提高其稳定性和降低成本，控制器广泛采用集成电路。控制原理方框图如图框图如图8一一24所示。所示。返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS )一、电子控制防抱死制动装置的理论基础一、电子控制防抱死制动装置的理论基础 电子控制防抱死制动是将传统的制动过程转电子控制防抱死制动是将传统的制动过程转变为瞬态控制的制动过程，其特点是在任何情况变为瞬态控制的制动过程，
15、其特点是在任何情况下都能使紧急制动的车轮保持在最佳的制动状态。下都能使紧急制动的车轮保持在最佳的制动状态。 汽车在制动过程中，有两个地方会产生摩汽车在制动过程中，有两个地方会产生摩擦阻力擦阻力:即车轮制动器即车轮制动器(如制动鼓与制动蹄片之间如制动鼓与制动蹄片之间)产生摩擦阻力，使车轮转速减慢产生摩擦阻力，使车轮转速减慢;另外是车轮与地另外是车轮与地面之间产生摩擦力使汽车减速。前者称为制动器面之间产生摩擦力使汽车减速。前者称为制动器制动力，后者称为地面制动力在车轮未抱死之前，制动力，后者称为地面制动力在车轮未抱死之前，地面制动力始终等于制动器制动力，此时制动器地面制动力始终等于制动器制动力，此
16、时制动器制动力可全部转化为地面制动力。在车轮抱死后，制动力可全部转化为地面制动力。在车轮抱死后，地面制动力等地车轮与地面的附着力，它不再随地面制动力等地车轮与地面的附着力，它不再随制动器制动力的增加而增加。制动器制动力的增加而增加。下一页返回第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS ) 也就是说，当制动器所产生的摩擦力大于轮胎与地面的附着力时，轮胎也就是说，当制动器所产生的摩擦力大于轮胎与地面的附着力时，轮胎与路面间将发生相对滑动与路面间将发生相对滑动(即车轮被抱死即车轮被抱死)，这不仅使轮胎局部发热，造，这不仅使轮胎局部发热，造成能量损失，而且使附着系数减小，
17、汽车纵向和侧向附着力降低，并产成能量损失，而且使附着系数减小，汽车纵向和侧向附着力降低，并产生摆尾和侧滑现象。因此若要提高汽车的制动效能及制动稳定性，除了生摆尾和侧滑现象。因此若要提高汽车的制动效能及制动稳定性，除了要求制动器具有足够的制动力外，还需地面提供高的附着力，并且所产要求制动器具有足够的制动力外，还需地面提供高的附着力，并且所产生的制动力的最大值不能超过其附着力生的制动力的最大值不能超过其附着力附着力附着力F的大小等于地面对轮的大小等于地面对轮胎的垂直反作用力胎的垂直反作用力Z与附着系数与附着系数的乘积，即的乘积，即下一页返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防
18、抱死制动装置(ABS ) 汽车车轮在既滚动又滑动的状态中，常用滑移率来说明滑移量的多汽车车轮在既滚动又滑动的状态中，常用滑移率来说明滑移量的多少。滑移率少。滑移率S定义为定义为 (8-2)下一页返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS ) 由公式由公式(8一一2)可知可知:车轮作纯滚动时，车轮作纯滚动时，vv=vw,滑移率滑移率S =0;车轮抱死车轮抱死作纯滑动时，作纯滑动时，vw= 0，滑移率，滑移率S=100 %。 最佳制动是指车轮既滚动又滑动，以滚动为主，滑移率最佳制动是指车轮既滚动又滑动，以滚动为主，滑移率S=10%25%的状态。的状态。 图图
19、8一一26所示为附着系数所示为附着系数与滑移率与滑移率S的变化关系。的变化关系。下一页返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS )二、电子控制防抱死制动装置的分类及控制原理二、电子控制防抱死制动装置的分类及控制原理 电子防抱死制动装置的形式很多，按其控电子防抱死制动装置的形式很多，按其控制参数的不同，可分为三种制参数的不同，可分为三种:车轮滑移率控制、车车轮滑移率控制、车轮减速度控制、车轮滑移率与车轮减速度混合控轮减速度控制、车轮滑移率与车轮减速度混合控制。制。 1.车轮滑移率控制防抱死制动原理车轮滑移率控制防抱死制动原理 车轮滑移率控制防抱死制动装置
20、，又称多普车轮滑移率控制防抱死制动装置，又称多普勒勒(Doppler )雷达式防抱死制动装置雷达式防抱死制动装置 由滑移率由滑移率S的公式可知，若要实现滑移率控的公式可知，若要实现滑移率控制，需要测知车身速度制，需要测知车身速度vv和车轮速度和车轮速度vw,而测知车而测知车轮速度轮速度vw是很容易的，然而要测定车身的瞬时速是很容易的，然而要测定车身的瞬时速度度vv却十分困难。现在一般采用多普勒却十分困难。现在一般采用多普勒(Doppler )雷达测定车身速度雷达测定车身速度vv 。制动时，将多普勒雷达所。制动时，将多普勒雷达所测得的车身速度信号和车轮速度传感器测得的车测得的车身速度信号和车轮速
21、度传感器测得的车轮速度信号同时送入电子电路，即采用双信息输轮速度信号同时送入电子电路，即采用双信息输入，进而控制制动机构的动作。入，进而控制制动机构的动作。 多普勒雷达测速原理如图多普勒雷达测速原理如图8 - 27所示。所示。下一页返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS )2.汽车减速度控制防抱死制动原理汽车减速度控制防抱死制动原理图图8 - 28表示一个车轮制动时的受力分析，由理论力学知表示一个车轮制动时的受力分析，由理论力学知所以所以 (8-4)下一页返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS ) 由公式由
22、公式(8 -4)可知，可知，Z r/I为只与车辆及车轮结构参数有关的常数，为只与车辆及车轮结构参数有关的常数，所以车轮减速度对制动器制动力矩的变化有强烈的敏感性。试验表明，所以车轮减速度对制动器制动力矩的变化有强烈的敏感性。试验表明，在制动过程中，车轮抱死总是出现在相当大的在制动过程中，车轮抱死总是出现在相当大的dw/dt即减速度大即减速度大)的时刻，的时刻，因此可以预选一个减速度门限值，当实测的因此可以预选一个减速度门限值，当实测的dw/dt超过此预选值时，控制超过此预选值时，控制器发出指令，开始释放制动系压力，使车轮得以加速旋转再预选一个加器发出指令，开始释放制动系压力，使车轮得以加速旋转
23、再预选一个加速度门限值，当车轮的加速度达到此值时，控制器又发出指令，使制动速度门限值，当车轮的加速度达到此值时，控制器又发出指令，使制动压力又开始增大，车轮作减速运转。所以可用一个车轮速度传感器测量压力又开始增大，车轮作减速运转。所以可用一个车轮速度传感器测量车轮的角速率，即单信号输入，同时在电子电路中设置合理的加、减速车轮的角速率，即单信号输入，同时在电子电路中设置合理的加、减速度门限值，就可以实现防抱死制动的工作循环。度门限值，就可以实现防抱死制动的工作循环。下一页返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS ) 3.车轮滑移率与车轮减速度混合控制的防
24、抱死制动系统车轮滑移率与车轮减速度混合控制的防抱死制动系统 这种系统在制动时，能把车轮的速度控制在一定的范围内，即使车这种系统在制动时，能把车轮的速度控制在一定的范围内，即使车轮速度围绕最佳值上下波动，且波动的幅值越小越好。如图轮速度围绕最佳值上下波动，且波动的幅值越小越好。如图8一一30所示。所示。三、电子控制防抱死制动装置的组成和工作三、电子控制防抱死制动装置的组成和工作 电子控制防抱死制动装置，主要由传感器、压力调节器和控制器三电子控制防抱死制动装置，主要由传感器、压力调节器和控制器三部分组成。部分组成。 图图8一一31所示为典型的后轮驱动的汽车电子控制防抱死制动系统所示为典型的后轮驱动
25、的汽车电子控制防抱死制动系统(ABS)分布示意图。分布示意图。 图图8一一32为博世为博世(BOSCH)以车轮减速度作比较量的防抱死制动装置的以车轮减速度作比较量的防抱死制动装置的结构简图。结构简图。下一页返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS ) 1.传感器传感器 车轮速度传感器由两部分组成。一部分装在车轮的转动部分，随车车轮速度传感器由两部分组成。一部分装在车轮的转动部分，随车轮一起转动轮一起转动;另一部分装在车的固定部分。车轮速度传感器的型式很多，另一部分装在车的固定部分。车轮速度传感器的型式很多，目前用得较多的为磁电式非接触传感器。目前用得较
26、多的为磁电式非接触传感器。 车轮速度传感器由感受头和齿圈等组成，如图车轮速度传感器由感受头和齿圈等组成，如图8一一33所示。所示。 传感头的外形如图传感头的外形如图8一一34所示，它是一个静止部件，其磁极有长方所示，它是一个静止部件，其磁极有长方形形(图图8一一34(a)和圆柱形和圆柱形(图图8一一34(b)两种形状。传感头应具有耐高温、两种形状。传感头应具有耐高温、抗振动、使用安全、可靠等特点。抗振动、使用安全、可靠等特点。 传感器的内部结构和工作原理如图传感器的内部结构和工作原理如图8 - 35所示。所示。 2.制动压力调节器制动压力调节器 无论气制动，还是液压制动，均是靠控制器送来的电信
27、号控制电磁无论气制动，还是液压制动，均是靠控制器送来的电信号控制电磁阀动作，从而调节制动压力减弱或加强，使车轮的滑移率接近最佳值阀动作，从而调节制动压力减弱或加强，使车轮的滑移率接近最佳值下一页返回上一页第二节汽车电子控制防抱死制动装置第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS ) 3.控制器控制器 控制器实际上就是一个微型电子计算机，电子逻辑运算控制器型式控制器实际上就是一个微型电子计算机，电子逻辑运算控制器型式很多，由于所选择的比较量不同，其逻辑电路各异。图很多，由于所选择的比较量不同，其逻辑电路各异。图8一一38为较简单的为较简单的控制原理方框图。控制原理方框图。 它是将传感器它是将传感器
28、1产生的正比于车轮速度的脉冲数，经整形放大电路产生的正比于车轮速度的脉冲数，经整形放大电路2变换为同频率的方波，再进行加、减速度的计算，并将计算结果送到逻变换为同频率的方波，再进行加、减速度的计算，并将计算结果送到逻辑运算控制器辑运算控制器4中与存储的给定门限值进行比较，一旦达到门限值时，便中与存储的给定门限值进行比较，一旦达到门限值时，便发出一个控制指令脉冲，经功率放大器发出一个控制指令脉冲，经功率放大器5放大后，控制调节器放大后，控制调节器6的阀动作。的阀动作。主控制器主控制器9的作用是使各部分协调工作。下限车速控制器的作用是使各部分协调工作。下限车速控制器10是当车速低到是当车速低到一定
29、值一定值(一般为一般为8 km/h)时，自动切除防抱死制动的调节，而执行原车制时，自动切除防抱死制动的调节，而执行原车制动动 监控指示灯监控指示灯8是一项安全措施，目的是保证起始时有制动。制动前是一项安全措施，目的是保证起始时有制动。制动前如果指标灯亮，则警告驾驶员制动油路关闭，必须切断防抱控制电路，如果指标灯亮，则警告驾驶员制动油路关闭，必须切断防抱控制电路，恢复原车制动。恢复原车制动。返回上一页图图8一一1发动机功率与发动机功率与的关系曲线的关系曲线返回图图8一一2电子控制汽油喷射的电子控制汽油喷射的 基本原理方框图基本原理方框图返回图图8一一3压力型空气流量控制系统压力型空气流量控制系统
30、返回图图8一一5流量型空气流量控制系统流量型空气流量控制系统返回图图8一一15电子控制燃油喷射装置的总体结电子控制燃油喷射装置的总体结构简图构简图返回图图8一一15电子控制燃油喷射装置的总体结电子控制燃油喷射装置的总体结构简图构简图返回图图8一一15电子控制燃油喷射装置的总体结电子控制燃油喷射装置的总体结构简图构简图返回图图8一一20叶片式空气流量计叶片式空气流量计返回图图8一一21空气流量传感器空气流量传感器返回图图8-22卡尔曼卡尔曼(Karman)旋涡式空气流量传旋涡式空气流量传感器感器返回图图 8 - 23博世公司的热线博世公司的热线式空气流量传感器式空气流量传感器返回图图8一一24控
31、制原理方框图控制原理方框图返回图图8一一26车轮附着系数车轮附着系数与滑与滑 移率移率S的关系的关系返回图图8一一27多普勒雷达工作原理多普勒雷达工作原理返回图图8一一28制动时车轮的受力制动时车轮的受力返回图图8一一30车轮速度变化曲线车轮速度变化曲线返回图图8一一31 ABS在汽车上的分布在汽车上的分布返回图图8一一32电子控制防抱死制动系统简图电子控制防抱死制动系统简图图图返回图图8一一33车轮速度传感器齿圈外形车轮速度传感器齿圈外形返回图图8一一34车轮速度传感器的传感头外形车轮速度传感器的传感头外形返回图图8一一35车轮速度传感器的结构车轮速度传感器的结构返回图图8-38控制原理方框图控制原理方框图返回
