电控系统的结构和原理.ppt

第第4 4章章 电控系统的结构和原理电控系统的结构和原理 电控系统由电控单元(电脑)、各类传感器和执行器 等组成。各类传感器将空气进气流量或压力、进 气温度、冷却水温度、节气门位置、发动机转速 、排气中氧的含量等的状况，转换成相应的电信 号输给电脑；电脑经过处理和计算后，向有关执 行器发出指令，以控制最佳喷油量和点火时刻， 使发动机在各种工况下都处于最佳状态，发挥最 好的性能，保持最低的排放。 第一节电脑第一节电脑 电脑的作用是根据发动机的进气量和转速信号， 计算出基本喷油持续时间，以接近理想空燃比的 混合气供给发动机工作，并控制其运转。例如， 在冷车起动时，电脑根据有关信号，通过冷起动 喷油器和怠速控制阀等执行元件，使发动机顺利 起动并控制怠速的转速。此外，当发动机出现故 障时，电脑可自动诊断故障和保存故障代码，并 通过故障指示灯发出警告，所保存的代码在一定 的触发条件下还可以输出。一旦传感器或执行器 失效，电脑自动起动其备用系统投入工作，以保 证车辆的安全，维持车辆续行能力。 一、喷油量的修正一、喷油量的修正 电脑在确定基本喷油量之后，根据发动机工况的不同可进行以下修正： (一)起动加浓 起动工况系指发动机转速低于规定值，点火开关位于起动档。特别是在低 温时，为改善起动性能，应适当增加喷油时间，加浓可燃混合气。 (二)起动后加浓 发动机刚起动后，为保持其稳定运转，电脑根据冷却水温度，适当地增加 喷油量。 (三)暖机加浓 发动机温度低时，汽油蒸发差，应供给较浓的混合气。电脑可根据冷却水 温度，发动机转速和节气门位置等的信号，加浓混合气。 (四)大负荷加浓 发动机在输出最大功率时、为保证其良好的工作，电脑根据节气门位置、 发动机转速、空气流量、冷却水温度等的信号，增加喷油持续时间，加浓 量可达正常喷油量的1030。 (五)加速加浓 发动机在加速时，为使其具有良好的动力性，需要适当加浓。电脑可根据 进气量、发动机转速、车速、节气门位置(变化率)、冷却水温度的信号， 增加喷油量。 (六)进气温度修正 由于空气的密度随温度的变化而变化，因此为了保持较为准确的空燃 比，电脑以20时的空气密度为标准，根据实测的进气温度信号，修 正喷油量即温度低时增加油量，温度高时减少油量。其最大修正幅度 约为10。 (七)怠速稳定性修正 在电控汽油喷射系统中，当进气歧管压力上升时，怠速便下降，电脑 根据节气门位置、发动机转速、进气管压力等的信号，增加喷油量， 提高怠速转速；反之，减少喷油量，使转速降低。 (八)空燃比反馈修正 在装有氧传感器的闭环控制系统中，电脑根据氧传感器的信号修正喷 油量。但当发动机起动、起动后加浓、大负荷、冷却水温低于规定温 度和断油等工况时，电脑不进行闭环控制。 (九)电压修正 电源电压对喷油量有影响。电压低，会使实际的喷油持续时间比正常 的短，混合气变稀，为此也需要进行修正。电脑根据电源电压的高低 自动修正喷油量。电源电压信号主要来自蓄电池。 (十)断油 为使发动机具有良好的燃油经济性，降低排放污染，在发动机处于强 制怠速状态时，电脑根据节气门位置、发动机转速、冷却水温度信号 ，暂时中断供油。有些车型在发动机超速、汽车超速时也会断油。 二、故障自诊断与保护功能二、故障自诊断与保护功能 为了及时池发现发动机电控汽油喷射系统故障，并在故障发生时保持 汽车最基本的行驶能力，以便进厂维修，现代电控汽油喷射发动机的 电脑都具有故障自我诊断和失效保护功能。在电脑内设有专门的自诊 断电路。当发动机运转时，电脑不断地监测各个部分的工作情况，一 旦发现异常情况，便将故障信号存储于存储器内，并以代码方式显示 出来。 为防止因传感器的故障而导致汽车不能行驶，在传感器出现故障时， 电脑能立即采用预先存储的故障传感器信号的正常值来继续控制发动 机的运转。 对于执行器，为了防止因其故障影响安全，电脑能立即采取相应的措 施以保证发动机的安全。这时，电脑就会发出警告信号，并向执行系 统发出停止喷油指令。 此外，在电脑内还备有应急回路。当应急回路收到监控回路发出的异 常信号时，便立即启用备用的简单控制程序，使发动机各种工况的喷 油量和点火时刻均按原设定程序进行控制，从而使汽车能保持基本的 行驶能力。 第二节传感器第二节传感器 一、水温传感器 水温传感器安装在发动机缸体或缸盖的水套上， 与冷却水直接接触，用于测量发动机的冷印水温 度。其内部装有负温度特性的热敏电阻。温度愈 低，电阻愈大；反之，电阻愈小。电脑根据这一 变化便可测得发动机冷却水的温度，供修正喷油 量使用。 二、进气温度传感器 进气温度传感器通常安装在空气流量计内或空气 滤请器之后的进气管上，用于测量进气温度、供 电脑修正喷油量使用，其结构和工作原理与水温 传感器相同。 三、氧传感器三、氧传感器 氧传感器的作用是检测排气中氧分子的浓度，并将其转换成电压信号 使电脑据此信号来控制混合气的成分。它安装在发动机的排气管上。 从1994年开始，美国制造的轿车已逐步开始装用两个氧传感器，即在 三元催化转化器的前后各装一个氧传感器。一个用来监控进气缸燃烧 的混合气成分；另一个用于监测三元催化转化器的工作质量及其是否 失效。 目前使用的氧传感器有氧化锆氧传感器和二氧化钛氧传感器两种。其 中常用的是氧化锆氧传感器。 氧化锆氧传感器，是利用氧化锆高温时其内侧氧浓度差会使其产生电 动势的特性来测量废气中氧的浓度。现在大部分汽车都使用带加热器 的氧化锆氧传感器。 二氧化钛氧传感器，是利用二氧化钛在其周围氧分子的含量变化时电 阻会发生变化的原理而制成的。由于氧化钛的电阻值随温度的不同而 变化，因此在其内部也带有一个加热器、使它在发动机工作过程中保 持恒定不变的温度。 第三节开关第三节开关 电控系统的开关有两种作用：为电脑提供控制信号和对系 统的元件直接进行控制。 一、空档起动开关 在装用自动变速器的汽车上，当选档手柄位于空档(N)或 驻车(P)位置时，空档起动开关便输出发动机无负荷的信 号。当选档手柄从N或P位置推出时，空档起动开关便将 信号输给电脑，以预加一个驱动功率给怠速运转的发动机 ，以防其失速。 二、制动开关 制动开关信号来自制动灯开关。当汽车制动时，该信号便 输给电脑，从而使短时间制动时，空调器的压缩机和发动 机冷却电风扇的电路自动断开35s；当长时间制动时， 发动机保持怠速运转，空调器压缩机的电路断开，并提高 怠速转速。 三、空调开关 在空调离合器差不多要接合时，空调开关便将离合器信号 输给电脑，使其据此信号来控制发动机怠速时的点火提前 角和怠速转速等。 四、动力转向压力开关 当汽车急转向时，动力转向系统处于高于34MPa的高油 压工况，动力转向压力开关接通并向电脑输出信号，使其 据此信号控制发动机的进气量和转速。 五、电负荷单元 电负荷单元(ELU)系统通过导线与车上各用电元件的开关 相连接，其作用是收集各部分电负荷信号，帮助电脑对发 动机的怠速转速进行控制。因为用电系统电负荷的任何增 加，都会对发动机产生附加阻力，使怠速转速下降，出现 转速不稳现象。为了防止这种现象发生，电负荷单元便向 电脑输出售号，使其据此信号控制怠速的旁通空气，以维 持正常的怠速转速。 第四节执行器第四节执行器 电控系统的执行器包括喷油器、怠速控制 阀、继电器等动作元件，本节只介绍继电 器。电控系统的继电器包括主继电器和断 路继电器(又称汽油泵继电器)。其作用是控 制电控汽油喷射系统所有用电装置的电源 ，以保证系统可靠地工作，防止发生意外 损坏。 一、主继电器一、主继电器 主继电器的作用是使包括电脑在内的电控汽油喷 射系统各元件不受电源干扰和电压脉冲的影响。 对于不装步进式怠速控制阀的电源电路，其主继 电器由点火开关直接控制。当点火开关接通时， 主继电器内的线圈通电，使触点闭合，电源通过 主继电器向电脑供电。电源还有一条线路直接与 电脑相连，以保证在点火开关关掉后，电脑存储 器中存储的故障代码和数据仍能保存。 对于装有步进式怠速控制阀的电源电路。其主继 电器由电脑控制。当点火开关接通时，电源与电 脑相通，并通过电脑与主继电器接通，使其触点 闭合。这时，电源又为电脑其他端子供电。 二、断路继电器二、断路继电器 断路继电器的作用是使汽油泵只在发动机运转时才工作， 与点火开关是否接通无关。这主要是出于安全方面的考虑 ，如果发生行车事故，发动机停止运转。这时，若汽油泵 不断电，就有可能喷出高压汽油而导致火灾。 对于采用翼板式空气流量计的电控汽油喷射系统，其断路 继电器由空气流量计内的汽油泵开关控制。如图4-4a所示 ，起动发功机时，点火开关内的起动开关接通，断路继电 器内的线圈L3通电，触点闭合，电源向汽油泵供电。发动 机起动后，起动开关断开，空气流量计的翼板在发动机进 气的作用下转动，使汽油泵开关接通。断路继电器的线圈 L2通电，故其触点仍然处于接通状态。当发动机由于某种 原因而停上运转时，空气流量计内的汽油泵开关断开，线 圈L2随即断电，触点断开，汽油泵停止工作。 对于采用热线式、卡门涡流式空气流量计，以及 进气压力传感器的电控汽油喷射系统，