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1、发动机机电控技控技术汽油机汽油机1发动机机电控技控技术-汽油机汽油机本章学习目标汽油机的汽油机的电子控制系子控制系统了解了解电控汽油控汽油喷射系射系统的的组成和工作原理。成和工作原理。了解了解电控汽油控汽油喷射系射系统的控制功能。的控制功能。了解了解电控汽油机的控汽油机的发展展趋势 2发动机机电控技控技术-汽油机汽油机学习方法指导汽油机的汽油机的电子控制系子控制系统本章由概述、工作原理、控制功能和本章由概述、工作原理、控制功能和发展展趋势四部分四部分组成。重点是工作原理和控制功能两成。重点是工作原理和控制功能两部分内容。此两部分必部分内容。此两部分必须顺序学序学习。若要了解更若要了解更详细的内
2、容，的内容，请查阅参考参考资料。料。 3发动机机电控技控技术-汽油机汽油机2.1 学习内容汽油机的电子控制系统 影响汽油影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃机排放的最主要因素是混合气的空燃比，比， 理理论上一公斤燃料完全燃上一公斤燃料完全燃烧时需要公斤的空气。需要公斤的空气。这种空气和燃料的比例称种空气和燃料的比例称为化学当量比。空燃比小于化化学当量比。空燃比小于化学当量比学当量比时供供给浓混合气，此混合气，此时发动机机发出的功率大，出的功率大，但燃但燃烧不完全，生成的不完全，生成的CO、HC多；当混合气略大于化多；当混合气略大于化学当量比学当量比时，燃，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但
3、生成的效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供也最多；供给稀混合气稀混合气时，燃，燃烧速度速度变慢，燃慢，燃烧不不稳定，使得定，使得HC增多。增多。4发动机机电控技控技术-汽油机汽油机学习内容（续）在在电控汽油控汽油喷射系射系统中采用中采用闭环控制的方式，将控制的方式，将空燃比控制在化学当量比附近，并在排气系空燃比控制在化学当量比附近，并在排气系统中消中消声器前安装一个三元催化声器前安装一个三元催化转化器，化器，对发动机机进行后行后处理，是当前减少汽理，是当前减少汽车排气排气污染物的最有效方法。染物的最有效方法。在化学当量比附近，在化学当量比附近，转化器的化器的净化效率最高。化效率最高
4、。 5发动机机电控技控技术-汽油机汽油机一、电控汽油喷射系统概述电控汽油控汽油喷射系射系统（Electronic Fuel Injection System）简称称为EFI。它利用各种它利用各种传感器感器检测发动机的各种状机的各种状态，经微微处理器的判断、理器的判断、计算，使算，使发动机在不同工况下机在不同工况下均能均能获得合适空燃比的混合气。得合适空燃比的混合气。汽油汽油喷射是用射是用喷油器将一定数量和油器将一定数量和压力的汽油力的汽油直接直接喷射到气缸或射到气缸或进气歧管中，与气歧管中，与进入的空气混入的空气混合而形成可燃混合气。合而形成可燃混合气。6发动机机电控技控技术-汽油机汽油机概述
5、（续）7发动机机电控技控技术-汽油机汽油机（1）电控汽油喷射系统发展史20世世纪30年代由于年代由于军用用飞机上，机上，1954年德国年德国奔奔驰公司在奔公司在奔驰300SL上装了机械式汽油上装了机械式汽油喷射系射系统（K型）；型）； 20世世纪60年代在年代在K型的基型的基础上上发展了机展了机电组合式汽油合式汽油喷射系射系统（KE型）；型）； 20世世纪60年代后期，随着年代后期，随着电子技子技术的的发展，展，德国德国BOSCH公司研制出公司研制出电控燃油控燃油喷射系射系统（EFI）。）。8发动机机电控技控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统发展史(续)9发动机机电控技控技术-汽油机汽油机（2
6、）电控汽油喷射系统优点1.能提供能提供发动机在各种工况下最合适的混合气机在各种工况下最合适的混合气浓度；度；2.用排放物控制系用排放物控制系统后，降低了后，降低了HC、CO和和NOX三三种有害气体的排放；种有害气体的排放；3.增大了燃油的增大了燃油的喷射射压力，因此力，因此雾化比化比较好；好；4.在不同地区行在不同地区行驶时，发动机控制机控制ECU能及能及时准确准确地作出地作出补偿；10发动机机电控技控技术-汽油机汽油机5.在汽在汽车加减速行加减速行驶的的过渡运渡运转阶段，燃油段，燃油控制系控制系统能迅速的作出反能迅速的作出反应；6.具有减速断油功能，既能降低排放，也能具有减速断油功能，既能降
7、低排放，也能节省燃油；省燃油；7.在在进气系气系统中，由于没有像化油器那中，由于没有像化油器那样的的喉管部位，因而喉管部位，因而进气阻力小；气阻力小；8.发动机起机起动容易，暖机性能提高。容易，暖机性能提高。 11发动机机电控技控技术-汽油机汽油机二、电控汽油喷射系统工作原理电控汽油控汽油喷射系射系统主要由下列四部分主要由下列四部分组成：成：a进气系气系统a供油系供油系统a控制系控制系统a点火系点火系统 12发动机机电控技控技术-汽油机汽油机（1）电控汽油喷射系统组成（Flash）13发动机机电控技控技术-汽油机汽油机功用：功用：为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并机可燃混合气的形成提供
8、必要的空气，并测量和控制空气量。量和控制空气量。组成成：节气气门体体空气空气滤清器清器空气流量空气流量计怠速控制怠速控制阀电子控子控制制单元元空气空气阀1.空气供给系统空气供给系统 14发动机机电控技控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统进气系统（Flash）怠速怠速时节气气门全关，全关， 由怠速由怠速执行器根据冷却水温、空行器根据冷却水温、空调和和动力力转向等工况向等工况调节进气量气量15发动机机电控技控技术-汽油机汽油机功用：向气缸内供功用：向气缸内供给供供给燃燃烧时所需一定量的燃油所需一定量的燃油. .组成成： 汽油汽油泵回油管回油管汽油汽油滤清器清器油油压调节器器输油管路油管路喷油器油器
9、2.燃油供给系统燃油供给系统16发动机机电控技控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统供油系统（Flash）供油系供油系统主要由油主要由油压调节器、器、喷油器和油器和喷油油泵组成。成。17发动机机电控技控技术-汽油机汽油机1）供油系统燃油泵（Flash）燃燃油油泵泵装装在在油油箱箱内内，涡涡轮轮泵泵由由电电机机驱驱动动。当当泵泵内内油油压压超超过过一一定定值值时时，燃燃油油顶顶开开单单向向阀阀向向油油路路供供油油。当当油油路路堵堵塞塞时时，卸卸压压阀阀开开启启，泄泄出出的的燃燃油油返返回回油油箱箱。18发动机机电控技控技术-汽油机汽油机2）供油系统喷油器喷油器是油器是电磁式的。当磁式的。当喷油器不
10、工作油器不工作时，针阀在回在回位位弹簧作用下将簧作用下将喷油孔封住。当油孔封住。当ECUECU的的喷油控制信号将油控制信号将喷油器的油器的电磁磁线圈与圈与电源回路接通源回路接通时，针阀才在才在电磁力的磁力的吸引下克服吸引下克服弹簧簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上升起，燃油往上升起，燃油喷出。出。19发动机机电控技控技术-汽油机汽油机供油系统喷油器20发动机机电控技控技术-汽油机汽油机喷油器多点喷射与单点喷射多点多点喷油系油系统中中喷油器通油器通过绝缘垫圈安装圈安装 在在进气歧气歧管或管或进气道附近的缸盖上，并用气道附近的缸盖上，并用输油管将其固定。多点油
11、管将其固定。多点喷油系油系统每缸有一个每缸有一个喷油器。英文称油器。英文称为 Multi Point Injection .简称称 为MPI。单点点喷油系油系统的的喷油器安装在油器安装在节气气门体上，各缸共体上，各缸共用一个用一个喷油器。英文油器。英文为Single Point Injection. 简称称为SPI。 21发动机机电控技控技术-汽油机汽油机气气门喷油器油器输油管油管进气支管气支管每一个气缸有一个每一个气缸有一个喷油器。油器。多点喷射多点喷射SPI22发动机机电控技控技术-汽油机汽油机调压器器喷油器油器节气气门体体位置位置传感器感器节气气门几个缸共用一个几个缸共用一个喷油器，又称
12、油器，又称节气气门体体喷射射TBITBI。将燃料直接将燃料直接喷入气缸内，需入气缸内，需较高的高的喷射射压力。力。（3 3）气缸内）气缸内喷射射单点喷射单点喷射SPI23发动机机电控技控技术-汽油机汽油机在恒定在恒定压力下定力下定时、定量地定量地喷油并使之油并使之雾化。化。 电插插电磁磁线圈圈滤网网衔铁针阀结构：构：喷油器油器24发动机机电控技控技术-汽油机汽油机冷起冷起动时，额外加大外加大喷油量，使混合气瞬油量，使混合气瞬时加加浓，便于着火起，便于着火起动。 电插插头电磁磁线圈圈阀门弹簧簧阀 门喷 嘴嘴结构：构：冷起动喷油器25发动机机电控技控技术-汽油机汽油机供油系统喷油器（录像）喷油器（
13、油器（录像）像）26发动机机电控技控技术-汽油机汽油机供油系统喷油器（Flash）喷油器油器（录像）像）27发动机机电控技控技术-汽油机汽油机3）供油系统油压调节器 油油压力力调节器的功能是器的功能是调节喷油油压力。力。喷油器油器喷出出的油量是用改的油量是用改变喷油信号持油信号持续时间来来进行控制的。由于行控制的。由于进气歧管内真空度是随气歧管内真空度是随发动机工况而机工况而变化的，即使化的，即使喷油油信号的持信号的持续时间和和喷油油压力保持不力保持不变，工况，工况变化化时喷油油量也会量也会发生少量的生少量的变化，化，为了得到精确的了得到精确的喷油量，必油量，必须使油使油压A和和进气歧管真空度
14、气歧管真空度B的的总和保持不和保持不变。28发动机机电控技控技术-汽油机汽油机进油口油口回回油油口口阀门支承支承膜片膜片弹簧簧接接进气支管气支管作用：作用：调节喷油器的燃油油器的燃油压力，力， 使燃油使燃油压力与力与进气管气管压力之差保持常数。力之差保持常数。3.燃油压力调节器燃油压力调节器29发动机机电控技控技术-汽油机汽油机油压调节器压力调节示意图30发动机机电控技控技术-汽油机汽油机油压调节器（录像）31发动机机电控技控技术-汽油机汽油机三、电控汽油喷射系统控制系统32发动机机电控技控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统控制系统（Flash） 控制系控制系统由由传感器、感器、执行器和行器和
15、电子控制子控制单元三部分元三部分组成成。 33发动机机电控技控技术-汽油机汽油机11、同、同时喷射：射：所有所有喷油器并油器并联，同，同时喷油。两油。两次次喷完一个循完一个循环的供油量。的供油量。1 13 34 42 21801803603605405407207200 0喷油油喷油油（1）喷油时刻的控制）喷油时刻的控制34发动机机电控技控技术-汽油机汽油机1 13 34 42 21801803603605405400 0喷油油喷油油 2、分组喷射、分组喷射 35发动机机电控技控技术-汽油机汽油机1 13 34 42 21801803603605405400 0喷油油喷油油3、顺序喷射、顺序喷
16、射 36发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制控制喷油器的油器的喷射持射持续时间实际上是控制上是控制喷油量，即油量，即喷油脉油脉宽。（1）对于于质量流量式的量流量式的电控燃油控燃油喷射系射系统基本基本喷射射时间=K 进气流量气流量/发动机机转速速K为修正系数修正系数。（2）采用）采用热式空气流量式空气流量传感器：感器： 输出反映就是出反映就是质量流量，直接用上式求得基本燃油量流量，直接用上式求得基本燃油喷射射时间。（3）采用叶片式和卡）采用叶片式和卡门涡流式空气流量流式空气流量传感器：感器：测得是得是进气的体气的体积流量，需要流量，需要进行密度修正。行密度修正。1 1）基本）基本喷油量油量（2
17、）喷油持续时间的控制）喷油持续时间的控制37发动机机电控技控技术-汽油机汽油机（4）对于速度密度方式的于速度密度方式的电子控制燃油子控制燃油喷射系射系统 采用三采用三维图形将数形将数据按一定形式存据按一定形式存储在在电子控制子控制单元中，根据元中，根据发动机机转速和速和进气管气管绝对压力确定吸入的空气力确定吸入的空气质量，确定基本燃油量，确定基本燃油喷射射时间。高高低低长短短高高低低进气管气管压力力发动机机转速速基基本本喷油油持持续时间38发动机机电控技控技术-汽油机汽油机四、控制系统传感器（1） 传感器是感知信息的部件，感器是感知信息的部件，负责向向ECU提供提供发动机和汽机和汽车运行状况。
18、运行状况。 39发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器氧传感器 40发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器氧传感器（录像）41发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器负荷传感器 42发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器空气流量传感器（录像）卡门涡流式空气流量传感器卡门涡流式空气流量传感器43发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器进气绝对压力传感器（录像）44发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器转速、曲轴位置传感器 45发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器曲轴转角传感器（录像）46发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器温度传感器 47发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器温
19、度传感器（录像）冷却水与进气温度传感器冷却水与进气温度传感器48发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器热敏时间开关（录像）热敏时间开关热敏时间开关49发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器节气门位置传感器 50发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器节气门位置传感器 （录像）节气门位置传感器节气门位置传感器- -电位计电位计51发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器爆震传感器 52发动机机电控技控技术-汽油机汽油机传感器爆震传感器（Flash） 53发动机机电控技控技术-汽油机汽油机电控控单元：元：接受来自各个接受来自各个传感器感器传来的信号，并完成来的信号，并完成对这些信息的些信息的处
20、理理和和发出指令控制出指令控制执行器的行器的动作作组成：成：各种各种传感器：感器：把各种反映把各种反映发动机工况和汽机工况和汽车运行状况的参数（非运行状况的参数（非电量参量参数）数）转变为电信号（信号（电压或或电流）提供流）提供给电控控单元，使元，使电控控单元正确地控制元正确地控制发动机运机运转或汽或汽车运行。运行。 执行器行器 ：用来完成用来完成电控控单元元发出的各种指令，是出的各种指令，是电控控单元指令的元指令的执行行者。者。控制系统 ECUECU（2 2）54发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制系统 ECUECU ECUECU的的功功用用是是采采集集和和处理理各各种种传感感器器的的输入
21、入信信号号，根根据据发动机机工工作作的的要要求求（喷油油脉脉宽、点点火火提提前前角角等等），进行行控控制制决决策策的的运运算算，并并输出出相相应的的控控制制信信号号。当当前前电控控发动机机中中除除了了控控制制喷油油外外，还控控制制点点火火、EGREGR、怠怠速速和和增增压发动机机的的废气气阀等等，由由于于共共用用一一个个ECUECU对发动机机进行行综合合控控制制，所所以以也也被称被称为发动机管理系机管理系统。 55发动机机电控技控技术-汽油机汽油机ECUECUCPUCPU：中央：中央处理器理器ROMROM：只：只读存存储器器PRAMPRAM：可：可编程的只程的只读存存储器器RAMRAM：运行数
22、据存：运行数据存储器器I/OI/O：输入入/ /输出接口出接口电控单元（电控单元（ECU） 56发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制系统 ECUECU 中中间的金属方盒的金属方盒为电子控制子控制单元，箭元，箭头指向指向电子控制子控制单元的部元的部件件为传感器，箭感器，箭头从从电子控制子控制单元出去的部件元出去的部件为执行器。行器。 57发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制系统 ECUECU 框图在在电控控发动机中最主要的机中最主要的输入接口是入接口是传感器接口（例如感器接口（例如转速、速、负荷、温度、荷、温度、 压力等）。最主要的力等）。最主要的输出接口是控制接口，它控制外部出接口是控制接
23、口，它控制外部执行机构的行机构的动作（例如：作（例如：喷油器、点火模油器、点火模块、喷油油泵、怠速、怠速执行器等）。行器等）。 58发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制系统执行器（3） 59发动机机电控技控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统点火控制系统 点点火火控控制制系系统统由由传传感感器器、电电子子控控制制单单元元和和执执行行器器组组成成。60发动机机电控技控技术-汽油机汽油机点火控制系统电路图执执行行器器为为点点火火模模块块和和点点火火线线圈圈。最最常常见见的的为为无无分分电电器器点点火火系系统统，它它是是两两个个气气缸缸共共用用一一个个点点火火线线圈圈。 目目前前也也有有采采用用每每
24、个个气气缸缸一一个个点点火火线线圈圈的的。 61发动机机电控技控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统控制功能为了了满足足发动机各种工机各种工况的要求，混合气的空况的要求，混合气的空燃比不能都采用燃比不能都采用闭环控控制，而是采用制，而是采用闭环和开和开环相相结合的策略。合的策略。主要分主要分为三种控制方式：三种控制方式：62发动机机电控技控技术-汽油机汽油机空燃比控制策略若若为了了获得最佳得最佳经济性，可采用开性，可采用开环控制方式，将空燃比控控制方式，将空燃比控制在比化学制在比化学计量比大的稀混合气状量比大的稀混合气状态下工作。下工作。为了了获得低的排放，并有得低的排放，并有较好的燃油好的燃油
25、经济性，必性，必须采用采用电控控汽油汽油喷射系射系统加三元催化加三元催化转化器，化器，进行空燃比行空燃比闭环控制。控制。 冷起冷起动和冷却水温度低和冷却水温度低时通常采用开通常采用开环控制方式。控制方式。由于起由于起动转速低、冷却水温度低、燃油速低、冷却水温度低、燃油挥发性差，需性差，需对燃油燃油进行一定的行一定的补偿。混合气空燃比与冷却水温度有关，随着温度。混合气空燃比与冷却水温度有关，随着温度增加，空燃比逐增加，空燃比逐渐变大。大。部分部分负荷和怠速运行荷和怠速运行时此此时 可分可分为两种情况：两种情况：63发动机机电控技控技术-汽油机汽油机节气气门全开（全开（WOT）时：为了了获得最大的
26、得最大的发动机功率和防止机功率和防止发动机机过热，采用开，采用开环控控制，将混合气空燃比控制在范制，将混合气空燃比控制在范围内。此内。此时发动机内混合气燃机内混合气燃烧速度最快，燃速度最快，燃烧压力最高，因而力最高，因而输出功率也就越大。出功率也就越大。图中虚中虚线部分部分为未加三元催化未加三元催化转化器化器时，CO、HC和和NOx排放排放浓度与空燃比的关系。度与空燃比的关系。实线部分采用三元催化部分采用三元催化转化器后化器后CO、HC和和NOx与空燃比的关系。从与空燃比的关系。从图中可看出采用三元催化中可看出采用三元催化转化器化器时只有当空燃比只有当空燃比在化学在化学计量比附近很窄范量比附近
27、很窄范围内内HC、CO和和NOx排出排出浓度均度均较小。装有小。装有电控汽油控汽油喷射射发动机采用机采用闭环控制方式，才能使混合气空燃比控制方式，才能使混合气空燃比严格控格控制在化学制在化学计量比附近很窄的范量比附近很窄的范围内，使三元催化内，使三元催化转化器化器净化效率最高。化效率最高。三元催化闭环控制64发动机机电控技控技术-汽油机汽油机空燃比控制方法（Flash） 65发动机机电控技控技术-汽油机汽油机点火控制系统控制功能点火提前角控制点火提前角控制 为了使了使发动机机发出出最大功率，最大功率，应使最高使最高燃燃烧压力出力出现在上止在上止点后点后 1015左右，左右，点火点火时刻用点火提
28、前刻用点火提前角来表示。它是指火角来表示。它是指火花塞花塞电极极间跳火开始跳火开始到活塞运行至上止点到活塞运行至上止点时这段段时间内曲内曲轴所所转过的角度。的角度。 66发动机机电控技控技术-汽油机汽油机点火控制系统控制功能（续）点火点火过迟：使使发动机功率下降，油耗增加。机功率下降，油耗增加。点火点火过早：早：使功率下降，使功率下降，还容易容易产生爆震。生爆震。发动机的最佳点火提前角，不机的最佳点火提前角，不仅要使要使发动机的机的动力力性、性、经济性最佳，性最佳，还应使有害排放物最少。使有害排放物最少。67发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能最佳点火提前角控制起起动期期间:固定固定值起
29、起动后后 基本点火提前角的控制：由基本点火提前角的控制：由转速和速和负荷确定荷确定点火提前角的修正：点火提前角的修正：部分部分负荷工况根据冷却水温、荷工况根据冷却水温、进气温度和气温度和节气气门位置等位置等信号信号进行修正。行修正。满负荷工况要特荷工况要特别小心控制点火提前角，以免小心控制点火提前角，以免产生爆震生爆震最大和最小提前角的控制：微最大和最小提前角的控制：微处理器理器计算的点火提前角算的点火提前角必必须控制在一定范控制在一定范围内，否内，否则 发动机很机很难正常运正常运转。68发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能闭合角控制 闭合角是沿用了合角是沿用了传统点点火系的概念。在火系
30、的概念。在电子控制的子控制的点火系点火系统中是指初中是指初级电路接路接通的通的时间。点火。点火线圈的次圈的次级电压是和初是和初级电路断开路断开时的的初初级电流成正比。通流成正比。通电时间短短时，初，初级电流小，会使感流小，会使感应的次的次级电压偏低，容易造偏低，容易造成失火。初成失火。初级电流大，流大，对点点火有利；火有利； 但通但通电时间过长，会使点火，会使点火线圈圈发热，甚至，甚至烧坏，坏，还会使能耗增大。因此要会使能耗增大。因此要控制一个最佳通控制一个最佳通电时间。蓄。蓄电池池电压下降下降时，在相同的通，在相同的通电时间里初里初级电流能达流能达到的到的值会会变小。因此必小。因此必须对通通
31、电时间修正。修正。69发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能爆震控制汽汽车发动机利用机利用电火花将混合气点燃，并以火焰火花将混合气点燃，并以火焰传播方式使混合气燃播方式使混合气燃烧。如。如果在果在传播播过程中，火焰程中，火焰还未到达未到达时，局部地区混合气自行着火燃，局部地区混合气自行着火燃烧，使气流运，使气流运动速度加快，缸内速度加快，缸内压力、温度迅速增加，造成瞬力、温度迅速增加，造成瞬时爆燃，爆燃，这种种现象称象称为爆震。爆震。 70发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能爆震控制（续）爆震会使气体爆震会使气体强烈振烈振动，产生噪音；也会使火生噪音；也会使火花塞、燃花塞、燃烧室、活
32、塞等机件室、活塞等机件过热，严重情况会使重情况会使发动机机损坏。坏。在在发动机机结构参数已确定的情况下，采用推构参数已确定的情况下，采用推迟点火提前角是消除爆震既有效又点火提前角是消除爆震既有效又简单的措施之一。的措施之一。装有爆震装有爆震传感器的感器的发动机能机能检测爆震界限，通爆震界限，通过电子控制子控制单元将点火元将点火时刻刻调到接近爆震极限的位到接近爆震极限的位置，从而改善了置，从而改善了发动机的性能。机的性能。 71发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能爆震控制（续2）当当发动机出机出现爆震爆震时，ECU根据爆震程度，推根据爆震程度，推迟点火点火时刻，爆震程度大的，不刻，爆震程度
33、大的，不仅推推迟的角度大，的角度大，而且是先快后慢，直到爆震消失而且是先快后慢，直到爆震消失为止。止。为了保了保证良良好的好的发动机性能，爆震消失后，又将点火提前角逐机性能，爆震消失后，又将点火提前角逐步加大，增加的速率也分步加大，增加的速率也分为快、慢两种。当快、慢两种。当发动机机再次出再次出现爆震爆震时，点火提前角再次推，点火提前角再次推迟。通常点火。通常点火提前角推提前角推迟的速率要大于点火提前角增加的速率。的速率要大于点火提前角增加的速率。72发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能爆震控制（续3）73发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能废气再循环（Flash） 74发动机机电
34、控技控技术-汽油机汽油机废气再循环EGR率通常用通常用EGREGR率表示率表示EGREGR的控制量。它用的控制量。它用进入气缸入气缸的混合气中的混合气中废气的比例表示。气的比例表示。EGREGR率与率与发动机机动力力性、性、经济性和排放性能有关。性和排放性能有关。EGREGR率增加率增加过大大时，使燃，使燃烧速度太慢，燃速度太慢，燃烧变得不得不稳定，失火率增加，使定，失火率增加，使HCHC也会增加；也会增加；EGREGR率率过小，小，NOxNOx排放达不到法排放达不到法规要求，易要求，易产生爆震，生爆震，发动机机过热等等现象。象。 因此因此EGREGR率必率必须根据根据发动机工况要机工况要求求
35、进行控制。行控制。75发动机机电控技控技术-汽油机汽油机废气再循环EGR率（续）76发动机机电控技控技术-汽油机汽油机废气再循环EGR阀及控制 EGR控制系控制系统中，中，EGR阀是关是关键部件。不同的部件。不同的EGR率是通率是通过EGR阀的的调节来来实现的。的。电控控发动机中广泛采用机中广泛采用电子控制子控制EGR阀方法。直方法。直线型型EGR阀是由是由ECU控制控制针阀位置，位置，调节从排气从排气进入入进气歧管孔口的大小，精确地控制气歧管孔口的大小，精确地控制EGR率。率。EGR工作期工作期间通通过监测针阀位置反位置反馈信号控制信号控制针阀位置。并根据冷却水温度、位置。并根据冷却水温度、
36、 节气气门位置和位置和进气流量控制气流量控制EGR针阀的位置。的位置。EGR的控制策略的控制策略增加增加EGREGR率可以使率可以使NOxNOx排出物降低，但同排出物降低，但同时会会HCHC排出物和燃排出物和燃油消耗增加。因此在各种工况采用的油消耗增加。因此在各种工况采用的EGREGR率必率必须是是对动力性、力性、经济性和排放性能的性和排放性能的综合考合考虑。77发动机机电控技控技术-汽油机汽油机EGR阀及控制（续）试验结果果说明：当明：当EGREGR率小于率小于10%10%时，燃油消耗量，燃油消耗量基本上不增加，当基本上不增加，当EGREGR率大率大于于20%20%时，发动机燃机燃烧不不稳定
37、，工作粗暴，定，工作粗暴，HCHC排放物将排放物将增加增加10%10%。因此通常将。因此通常将EGREGR率率控制在控制在10%10%20%20%范范围内内较合合适。适。随着随着负荷增加荷增加EGREGR率允率允许值也增加（阴影部分）。也增加（阴影部分）。78发动机机电控技控技术-汽油机汽油机EGR阀及控制 （续2）怠速和低怠速和低负荷荷时，NOx排放排放浓度低，度低，为了保了保证稳定燃定燃烧，不不进行行EGR。只有只有热态下下进行行EGR。发动机温度低机温度低时，NOx排放排放浓度也度也较低，低，为了保了保证正常燃正常燃烧，冷机，冷机时不不进行行EGR。大大负荷、高速荷、高速时，为了保了保证
38、发动机有机有较好的好的动力性，此力性，此时混合气混合气较浓，NOx排放生成物排放生成物较少，可不少，可不进行行EGR或减少或减少EGR率。率。废气再循气再循环量量对NOx排放和油耗的影响排放和油耗的影响还受到空燃比、点受到空燃比、点火提前角等因素的影响。因此在火提前角等因素的影响。因此在EGR率率进行控制行控制时，同，同时对点火等点火等进行行综合控制，就能得到合控制，就能得到较好的好的发动机性能。机性能。 79发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能燃油蒸发 为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控控发动机普机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在遍采用了碳罐，油箱中的燃油
39、蒸汽在发动机不运机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运机运转时，依靠，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。机中。电子控制子控制单元根据元根据发动机的工况通机的工况通过电磁磁阀控制真空度的通或控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。断达到燃油蒸汽的控制。采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物化合物和和节约燃料。燃料。 燃油气-碳氢80发动机机电控技控技术-汽油机汽油机控制功能燃油蒸发（续） 81发动机机电控技控技术-汽油机汽油机2.1.4 电控汽油喷射系统发展趋势缸内直缸内直喷汽油汽油发动机机
40、减少排放物的新手段减少排放物的新手段 采用集成采用集成诊断系断系统 CANCAN总线 气气门系系统 82发动机机电控技控技术-汽油机汽油机发展趋势缸内直喷汽油发动机采用采用电控缸内直接控缸内直接喷射方法，在火花塞附近供射方法，在火花塞附近供给浓混合气，以利着火；在其它区域供混合气，以利着火；在其它区域供给稀混合气，稀混合气，进行分段行分段喷油。达到分油。达到分层燃燃烧的目的。据的目的。据报导空燃空燃比比为3030时，仍可燃，仍可燃烧。此种方法可。此种方法可节约燃料三分之燃料三分之一以上。一以上。为了减少稀燃了减少稀燃时的的NOx,NOx,在排气系在排气系统中安装中安装了两只温度了两只温度传感器
41、、两只氧感器、两只氧传感器和两感器和两级催化催化转化化器。器。83发动机机电控技控技术-汽油机汽油机缸内直喷汽油发动机（续） 84发动机机电控技控技术-汽油机汽油机缸内直喷汽油发动机（续2） 85发动机机电控技控技术-汽油机汽油机发展趋势减少排放物的新手段 试验结果表明果表明：COCO、HCHC和和NOxNOx三种排放物占三种排放物占总排放量的排放量的70-80%70-80%，因此今后，因此今后解决排放的重点在解决排放的重点在 ：降低降低HCHC排放；排放；改善怠速和暖机期改善怠速和暖机期间的排放；的排放；尽可能地尽可能地缩短催化器的加短催化器的加热时间，在催化器，在催化器达到起燃温度之前，最
42、大程度地降低达到起燃温度之前，最大程度地降低发动机机排出的排出的废气。气。 86发动机机电控技控技术-汽油机汽油机减少排放物的新手段（续） 87发动机机电控技控技术-汽油机汽油机减少排放物的新手段（续2） 满足美国及欧洲共同体排放法足美国及欧洲共同体排放法规要求的途径：要求的途径： 88发动机机电控技控技术-汽油机汽油机发展趋势采用集成诊断系统 系系统监测：监测所有与排放相关的部件和系所有与排放相关的部件和系统；部件保部件保护：防止关：防止关键部件的部件的损坏坏(如三元催化器如三元催化器)；应急反急反应：设置故障置故障时传感器的代用感器的代用值或或“跛行回家跛行回家”方式信息存方式信息存储：存
43、：存储故障故障发生生时的有关信息的有关信息超超标显示：当示：当废气排放超气排放超过限定限定标准准时给出出显示；示；信息信息读取：在取：在维修修时利用利用检测设备读取故障；取故障； 此系此系统的要求：的要求：89发动机机电控技控技术-汽油机汽油机采用集成诊断系统 （续） 催化器催化器监测氧氧传感器感器监测失火失火监测燃油系燃油系统监测二次空气系二次空气系统监测废气再循气再循环系系统监测燃油蒸汽系燃油蒸汽系统监测其他系其他系统监测重点要求重点要求为： 催化器催化器监测检测装置装置标准化准化发动机相关信息的存机相关信息的存储 “多功能指示灯多功能指示灯”显示示标准化准化故障代故障代码的的预定定义电控
44、系控系统抗干抗干扰保保护90发动机机电控技控技术-汽油机汽油机采用集成诊断系统 （续2） 91发动机机电控技控技术-汽油机汽油机发展趋势CAN总线 由于由于车内内电控控发动机系机系统、底、底盘电子控制系子控制系统、车身身电子控子控制系制系统和音响、和音响、娱乐等广泛等广泛应用。用。车内开始采用内开始采用CAN总线。 92发动机机电控技控技术-汽油机汽油机发展趋势气门系统 配气机构精确地控制配气机构精确地控制发动机的工作正机的工作正时和性能和性能输出。双出。双变位或位或连续可可变相位凸相位凸轮轴调整装置精确地控制着凸整装置精确地控制着凸轮的定的定时或用或用电磁磁阀直接直接驱动气气门的的方法，可方
45、法，可优化化发动机的机的废气排气排放、性能和燃油放、性能和燃油经济性。性。 93发动机机电控技控技术-汽油机汽油机小结 概述概述本本节介介绍电控汽油控汽油喷射系射系统特点及特点及发展展历史。史。工作原理工作原理本本节介介绍电控汽油控汽油喷射系射系统的工作原理及其的工作原理及其组成。重点成。重点掌握供油系掌握供油系统中中喷油油泵、喷油油器以及油器以及油压调节器的器的结构和工构和工作原理。控制系作原理。控制系统中中ECUECU、传感器和感器和执行器的工作原理。行器的工作原理。控制功能控制功能主要控制功能有：空燃主要控制功能有：空燃比控制、点火控制、比控制、点火控制、废气再气再循循环和燃油蒸汽的控制
46、等。和燃油蒸汽的控制等。发展展趋势缸内直缸内直喷、电控配气正控配气正时、整、整车及及发动机的机的CANCAN总线控制是当前的控制是当前的发展展趋势。94发动机机电控技控技术-汽油机汽油机思考题 1.电控汽油控汽油喷射系射系统有几部分有几部分组成？成？2.什么是什么是SPI和和MPI？试对他他们进行比行比较？3.简述述喷油油泵结构及其功用。构及其功用。4.简述述喷油器的工作原理。油器的工作原理。5.油油压调节器的作用是什么？器的作用是什么？6.ECU有几部分有几部分组成？成？7.负荷荷传感器有几种型式？起什么作用？感器有几种型式？起什么作用？8.转速速传感器有几种型式？感器有几种型式？说明其工作
47、原理。明其工作原理。9.氧氧传感器的作用是什么？感器的作用是什么？说明其工作原理。明其工作原理。 95发动机机电控技控技术-汽油机汽油机思考题210.电控汽油控汽油喷射系射系统中怠速是怎中怠速是怎样控制的？控制的？11.发动机在各种工况下，空燃比是怎机在各种工况下，空燃比是怎样控制的？控制的？12.点火控制主要包括哪些内容？点火控制主要包括哪些内容？13.爆震控制的基本原理是什么？爆震控制的基本原理是什么？14.为什么要采用什么要采用废气再循气再循环控制？控制策略是什么？控制？控制策略是什么？15.当前采用什么措施控制燃油蒸汽的逸出？当前采用什么措施控制燃油蒸汽的逸出？16.当前当前电控汽油机的控汽油机的发展展趋势是什么？是什么？17.简述缸内直述缸内直喷汽油机的工作原理汽油机的工作原理96
