汽车发动机燃油喷射技术（第3版）第三章电控汽油喷射系统的控制.ppt

第三章 电控汽油喷射系统的控制,第一节 燃油喷射的控制 第二节 点火系统的控制 第三节 辅助控制,第一节 燃油喷射的控制,一、 喷油正时的控制 如前所述，在多点间歇喷射的发动机同步喷射中，分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种类型。每种类型对喷油正时的要求各不相同。 1 同时喷射 同时喷射即各组喷油时刻相同。其喷油控制电路见图3-1。 2 分组喷射 分组喷射即多缸发动机可分为24组进行喷射，同一组各缸同时喷射，不同组之间顺序喷射。,下一页,第一节 燃油喷射的控制,3 顺序喷射 顺序喷射即按点火顺序要求，在一个工作循环内各缸喷油一次。控制电路图见图3-5。 二、 喷油量的控制 喷油量的控制即喷油持续时间的控制。 (一) 启动喷油控制 在发动机启动时，由于转速低，转速波动大，空气流量计测得的信号有较大的误差。 不同车型的发动机，在冷启动时增大喷油量的方法也不相同。一般采用以下方法：,下一页,上一页,第一节 燃油喷射的控制,1 通过冷启动喷油器获得喷油增量 2 微机控制喷油器直接获得喷油增量 采用此种控制方式是在冷车启动时，微机通过延长各缸喷油器的开启持续时间或增加喷油次数来增大喷油量。 (二) 启动后的喷油控制 发动机启动后，自动转入正常运转程序。在发动机运转期间，各传感器适时检测发动机的转速、进气量、进气温度、冷却液温度、节气门位置（即工况）以及排气中氧的含量等信号，通过接口电路输入微机。,下一页,上一页,第一节 燃油喷射的控制,(2) 暖车加浓 发动机进入暖机阶段时，为了补充发动机冷态时期燃油供给的不足，需在进行启动后燃油增 量修正的同时，进行暖机燃油修正。 (3) 高温加浓 发动机在高温下启动应进行喷油量的修正。 (4) 进气温度修正 进气温度不同，空气质量也会有变化。,下一页,上一页,第一节 燃油喷射的控制,(5) 蓄电池电压修正 如前所述，由喷油器特性可知，喷油器的喷油量随蓄电池电压的高低而变化。即电压下降时，喷油量也会下降。 (6) 加速修正 发动机根据节气门位置传感器的变化速率判断发动机是否处于加速工况。 (7) 大负荷修正 发动机处于部分负荷时，喷油量控制在经济成分，以得到最低油耗和降低排放。,下一页,上一页,第一节 燃油喷射的控制,(8) 空燃比反馈控制修正 反馈控制又称闭环控制。 执行减速断油控制的条件是： 第一，节气门位置传感器中的怠速开关接通。 第二，发动机水温已达正常温度。 第三，发动机转速高于某一数值。 炽热的废气流过被断缸的气缸，可使发动机保持一定的运行温度，使发动机的摩擦功率和磨损不致增加很多，目前轿车发动机上实用的断缸控制仍需要进一步研究、试验与完善。,返 回,上一页,第二节 点火系统的控制,一、 点火时间的控制 对于现代汽车而言,最佳的点火提前角不仅保证发动机的动力性和燃油经济性都达到最佳值,还必须保证排放污染最小。 (一) 影响点火提前角的因素 (1) 转速 （2） 负荷 在转速不变情况下，发动机的最佳点火提 前角应随负荷增加而减小。 （3） 启动及怠速 发动机启动和怠速时，不需要发动机输出功率。,下一页,第二节 点火系统的控制,（4） 汽油的辛烷值 通常可用“辛烷值”来表示汽油的抗爆性能。 （5） 压缩比 （6） 混合气的成分 （7） 火花塞的数量 (8) 进气压力 (9)进气温度 (10) 冷却水温度 (二) 点火提前角的控制,下一页,上一页,第二节 点火系统的控制,在汽车的微机控制系统中，微机对点火提前角的控制方式有开环控制和闭环控制两大类。 1 启动期间的点火提前角控制 启动时点火提前角的控制有两种：一种为固定点火提前角方式，另一种为可调点火提前角控制方式。 (1) 固定点火提前角控制方式 (2) 可调点火提前角控制方式 此方式是在发动机启动时，点火提前角随发动机的温度、启动转速等参数而变化。,下一页,上一页,第二节 点火系统的控制, 空燃比反馈修正 过热修正 最大和最小提前角控制 二、 闭合角控制 对于电感储能式电子点火系，当点火线圈的初级电路被接通后，其初级电流是按指数规律增长的。 三、 爆震控制 利用发动机爆震信号作为反馈信息的闭环控制方式中，爆震传感器将发动机的爆震状况反馈给微机。,下一页,上一页,第二节 点火系统的控制,1 爆震与点火时刻的关系 爆震与点火时刻存在着密切关系。 2 爆震控制工作原理为了定量分析爆震强度，引入爆震率的概念 通常可以采用抗爆性能好的燃料，改进燃烧室结构，加强冷却水循环，推迟点火时间等方法对消除爆震有明显的作用。,返 回,上一页,第三节 辅助控制,一、 怠速控制 发动机怠速工况是指发动机运行中，节气门开度到最小，汽车处于空挡，发动机在无负荷（对外无功率输出）而维持最低转速的稳定工况。 (一) 旁通空气式 1 步进电机型 步进电机式怠速控制阀是目前应用最多的一种怠速控制装置，其结构如图3-33所示。它由永久磁铁构成的转子，激磁线圈构成的定子和把旋转运动变成直线运动的进给丝杆及阀门等部分组成。,下一页,第三节 辅助控制,(1) 结构 以奥迪V6发动机怠速稳定阀为例，结构见图3-33。 (2) 控制内容 启动始位置的设定:为了改善发动机再启动的性能，在发动机点火开关关闭后，ECU控制怠速控制阀全部打开，为下次启动作好准备。 启动控制：发动机启动时，由于怠速稳定阀预先仍保持全开位置，在启动期间经过怠速控制阀的旁通空气量最大，发动机容易启动。,下一页,上一页,第三节 辅助控制, 暖车（快怠速）控制 反馈控制 发动机转速变化的预控制 电器负荷增多时的怠速控制 学习控制 2 旋转电磁阀型 旋转电磁阀型的怠速控制阀的结构见图3-39。 (1) 启动控制 (2) 暖车控制,下一页,上一页,第三节 辅助控制,(3) 反馈控制 (4) 发动机转速变化的预测控制 (5) 学习控制 3 占空比控制型真空开关阀 该装置主要由旁通空气控制阀和真空控制阀组成，并通过ECU控制，见图3-40。 基本占空比RC： RC值主要取决于发动机的冷却水温度 起步时修正系数RST：当车速在8 km/h以下、节气门怠速触点由接通变为断开，即汽车起步时，应进行起步修正，见图3-44。,下一页,上一页,第三节 辅助控制, 启动后的修正系数RAS：从燃油喷射时间控制中已知道，发动机启动且完成爆发后的数十秒内，将进行启动后燃油增量修正。 空调器、自动变速器挡位修正系数RAT:使用空调时，发动机的负荷增加，所以进气量也要相应增加，以此提高发动机的输出功率。 减速时修正系数RDE,下一页,上一页,第三节 辅助控制, 定占空比控制：当怠速触点断开或空调开关闭合时，ECU输出一固定占空比信号，使真空开关阀保持旁通空气量不变。 反馈控制：当发动机实际怠速转速与ECU存储器中预设的目标转速的差值超过一定值时，ECU改变真空开关阀控制信号的占空比 (二) 节气门直动式 以上提到的怠速控制都是旁通空气式，它是通过控制旁通空气通道的空气流量来实现的。,下一页,上一页,第三节 辅助控制,二、 排放控制 1 油箱通风控制 为了防止汽油箱向大气中排放汽油蒸气所产生的污染，在现代轿车上普遍采用了由ECU控制的活性炭罐蒸发污染控制系统。 由于 ECU模块已进入闭环状态，启动后150 s时间已经过去。 冷却液温度高于80 。 ECU模块不能关闭喷油器；例如在附着力控制的汽车上有一个驱动轮在滑转。 怠速空气控制电动机中的怠速触点开关处于断开状态。,下一页,上一页,第三节 辅助控制, 车速高于32 kmh。 发动机转速高于 1 100 rmin。 发动机金属温度传感器没有显示过热。 没有显示冷却液面过低。 2 废气再循环系统 废气再循环（Exhaust Gas Recirculation）简称 EGR，是指在发动机工作时将一部分废气引入进气管，并与新鲜空气混合后吸入气缸内再次进行燃烧的过程。 ,下一页,上一页,第三节 辅助控制,（3） 闭环控制式废气再循环 上述两种形式的废气再循环控制系统均属开环控制，EGR率只能预先设定，不能检测发动机各种工况下实际的EGR率。 用EGR阀开度作反馈信号 用EGR率作反馈信号 3 催化转化器 （1） 催化转化器的功用 发动机的HC、CO和NOx排放物在温度高于1 000 时可以很容易变成无害气体。然而，在排气系统中想要维持这么高的温度是不可能的。,下一页,上一页,第三节 辅助控制,（2） 催化转化器的类型 氧化型转化器 氧化型转化器中的贵金属是铂和钯，它将 CO和HC氧化成CO2和H2O。 三效转化器 三效转化器中的贵金属是铂和铑。钯也用于某些三效转化器中。 （3） 三元催化转化器 催化转化器的结构 催化转化器可分为颗粒型和整块型。颗粒型转化器内含10万到20万个小颗粒。而整块型转化器内含表面积大约有10个足球场大的整体蜂窝块。,下一页,上一页,第三节 辅助控制,2 共振增压可变进气 所谓共振增压，是指利用在气缸群中的压力振动来实现进气系统的调谐共振的；而惯性增压则只是利用各气缸的压力振动实现调谐的。 3 废气涡轮增压可变进气 增压是发动机提高功率最有效的方法。各种增压方法中，以废气涡轮增压技术最成熟。 (1) 废气涡轮增压器的基本结构及原理 （见图3-59） 发动机废气中含有热能和动能，利用这些能量可驱动涡轮增压器中的涡轮。,下一页,上一页,第三节 辅助控制,涡轮增压器有两个难题： 在发动机转速很高时，涡轮转速也很高，压缩空气量超出需要。 发动机转速低时，涡轮又达不到所要求的转速。空气压缩不足，发动机功率也就达不到要求（增压滞后）。 (2) 可调叶片式涡轮增压系统 旁通支路的开闭由压力箱控制。但是采用此结构当旁通支路打开时，部分废气排到大气中没有被利用，因此经济性不是最佳。,下一页,上一页,第三节 辅助控制,五、 安全保险功能和后备系统 1 安全保险功能 安全保险功能又叫故障保险功能，它是 ECU在检测出故障后，采取的一种保险措施，因此又称它为“故障模式效能管理”。 下面分别介绍各传感器及其电路发生故障时的情况及安全保障功能的作用。 水温传感器（THW）信号电路、进气温度传感器（THA）信号电路保障。 点火确认信号故障。,下一页,上一页,第三节 辅助控制, 节气门位置传感器（线性型）信号电路故障。 爆燃传感器（KNK）信号或爆燃控制系统故障。 曲轴位置传感器（G1和G2）信号电路故障。 空气流量计信号电路故障。 进气歧管压力传感器信号电路故障。 2 后备系统 后备系统又叫后备功能。 当ECU中的中央微处理器（CPU） 输入输出(IO）和存储器发生故障时。,下一页,上一页,第三节 辅助控制, 曲轴转角传感器信号电路开路或短路时。 在速度密度法控制系统中，当进气歧管绝对压力传感器信号电路开路或短路时（ECU接收不到进气空气流量信号，也就无法计算基本喷油脉宽，相当于第一种故障情况）。 此时，ECU输出的备用系统的喷油脉宽和点火信号是根据启动 （ST）信号和怠速（ID ）