汽油机电喷系统的控制过程.ppt

本章主要介绍的内容有： 第一节 燃油喷射控制系统的组成 第二节 燃油喷射控制系统的控制内容,第一节 燃油喷射控制系统的组成,本节主要介绍的内容有： 一、组成示意图 二、组成部件,一、组成示意图,各型汽车燃油喷射系统采用传感器和执行器的数量与型式各不 相同，“D（压力）”型燃油喷射系统采用歧管压力式传感器MAP（如 桑塔纳2000GLi型轿车、切诺基（Cherokee）吉普车、夏利2000等 等），“L（空气流量）”型燃油喷射系统采用空气流量传感器AFS（如 桑塔纳2000GSi型、捷达AT、GTX型和红旗CA7220E型轿车等等）。其 中，“L”型燃油喷射控制系统的组成如下图。,二、组成部件 1. 凸轮轴/曲轴位置传感器 （1）电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器,下图所示为早期的日本丰田皇冠3.0轿车电磁式凸轮轴/曲轴位 置传感器，可分为上、下两部分。上部分为凸轮轴位置传感器，由 带一个凸齿的G转子和两个感应线圈G1和G2组成，用以产生第一缸上 止点基准信号（G信号）；下部分为曲轴位置传感器，由一个带24个 凸齿的N e转子和一个Ne感应线圈组成，用以产生曲轴转角信号（Ne 信号）。 电磁式凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器都是利用电磁感 应原理产生脉冲信号的。,电磁式凸轮轴/曲轴位置传感器的维修：,（2）霍尔式凸轮轴/曲轴位置传感器,霍尔效应是指将半导体元件（霍尔晶体管）放在永久磁铁产生的 磁场中，并给半导体元件通一与磁场方向垂直的电流时，将在垂直于 电流和磁场的半导体元件表面产生一个与电流和磁场强度成 正比的 电压，称为霍尔电压。霍尔式凸轴位置传感器安装位置如下图，,结构原理如下图。,北京切诺基汽车同步信号传感器电路如下图所示，维修时，拆开 传感器线束连接器，将点火开关转至“ON”位置，检查传感器电源端子A 与C之间电压应为8V；发动机转动时，检查信号端子B与C之间输出的信 号电压应为5V和0V交替变化；若不符合规定应首先检查线路是否有故 障，必要时更换传感器。,（3）光电式凸轮轴/曲轴位置传感器,光电式凸轮轴/曲轴位置传感器主要由转子、发光二极管、光敏 二极管和放大电路等组成，如下图。,光电式凸轮轴/曲轴位置传感器的维修：,下图所示为日本日产、三菱和韩国现代轿车通常装用的光电式凸 轮轴/曲轴位置传感器原理图。,2. 进气温度传感器,进气温度传感器的功用：就是给ECU提供进气温度信号，作为燃油 喷射和点火正时控制的修正信号。进气温度传感器与电路如下图。,3. 冷却液温度传感器,发动机冷却液温度（ECT）传感器向ECU提供一个随冷却液温度变化 的模拟信号。这种传感器通常固定在冷却水管上，其下端浸入发动机的 冷却水中。其特性与进气温度传感器类似，同样为负温度系数，典型的 ECT在-40时电阻可达35000，在120时只有120。ECT与计算机之 间有两条连线，一条是电压信号线，另一条是搭铁线，结构及特性曲线 如下图所示，,技术数据及输入/输出范围如下表所示。,捷达电控燃油喷射式发动机冷却液温度传感器安装在发动机出水 管至散热器和暖风热交换器的管接头上，如下图所示。,冷却液温度传感器的检测,如图所示。红表笔接信号线B脚，黑表笔接接地脚A脚，点火开关打 开应能检测到ECU的5V参考电压，否则检查ECU到插口连线有无断线，ECU 有无损坏。,4. 氧传感器,氧传感器根据空燃比和排气流中的含氧量向ECU输送一个模拟电压 信号。浓的空燃比使氧传感器产生高电压。氧传感器用螺丝拧在排气 歧管或接近发动机的排气歧管中。某些制造厂把这种传感器分别称为 排气含氧（EGO）传感器，或加热型排气含氧（HEGO）传感器。氧传感 器中心有一个氧敏元件被钢制外壳包围着。许多氧传感器中的氧敏元 件由二氧化锆制成。钢壳上有一段是六面体的，在这一段上可以套住 一个梅花扳手，以便拆装传感器。钢壳下端的螺丝与安装传感器的排 气管上螺纹孔相配。氧传感器外观如下图所示、,传感器技术数据如下表所示。,氧传感器的检测 （1）氧传感器外观颜色的检查,通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障： 淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色； 白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器； 棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器； 黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。,（2）氧传感器阻值的检测,5. 车速传感器,车速传感器检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号（SPD信号），用于巡航控制和限速断油控制。在汽车集中控制系统中，也是自动变速器的主控制信号。 车速传感器通常安装在组合仪表内或变速器输出轴上。车速传感器有舌簧开关式（如下图）和光电式两种类型。,第二节 燃油喷射控制系统的控制内容,本节主要介绍的内容有： 一、喷油正时控制 二、喷油量控制 三、断油控制,1. 同步喷油正时 （1）顺序喷射的控制,在顺序喷射系统中，发动机工作一个循环（曲轴转两周720）， 各缸喷油器轮流喷油一次，且像点火系统跳火一样，按照特定的顺序 依次进行喷射。如下图所示。,（2）分组喷射的控制,多点燃油分组喷射就是将喷油器喷油分组进行控制，一般将四缸发动机分成两组，六缸发动机分成三组，八缸发动机分成四组。如下图所示。 发动机工作时，由ECU控制各组喷油器轮流喷油。发动机每转一圈，只有一组喷油器喷油，每组喷油器喷油时连续喷射12次。,（3）同时喷射的控制,多点燃油同时喷射就是各缸喷油器同时喷油，各缸喷油器并联在一起， 电磁线圈电流由一只功率管VT驱动控制。如下图所示,2. 异步喷油正时控制 （1）起动异步喷油正时控制,在部分电控燃油喷射系统中，为改善发动机的起动性能，在发动机起动时，除同步喷油外，再增加一次异步喷油。 具有起动异步喷油功能的电控燃油喷射系统，在起动开关（STA）处于接触状态时，ECU接收到第一个凸轮轴位置传感器（CMPS）信号（G信号），接收到第一个曲轴位置传感器时的（CKPS）信号（Ne信号）时，开始进行起动时的异步喷油。,（2）加速时异步喷油正时控制,发动机由怠速工况向汽车起步工况过渡时，由于燃油惯性等原因， 会出现混合气稀的现象。为了改善起步加速性能，ECU根据节气门位置 传感器（IDL信号）从接通到断开时，增加一次固定量的喷油。在有些 电控燃油喷射系统中，ECU接收到的IDL信号从接通到断开后，检测到 第一个Ne信号时，增加一次固定量的喷油。有些发动机电控燃油喷射 系统，为使发动机加速更灵敏，当节气门迅速开启或进气量突然增加 （急加速）时，在同步喷射的基础上再增加异步喷射。,二、喷油量控制,喷油量控制是电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一。其目的是使发动机在各种运行工况下，都能获得最佳的混合气浓度，以提高发动机的经济性和降低排放污染。 当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油量的多少就取决于喷油时间。在汽油机电控燃油喷射系统中，喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。 喷油量的控制大致可分为起动控制、基本喷油量控制、加减速控制、怠速控制和空燃比反馈控制等等。,1. 起动时喷油时控制,如下图所示，起动控制采用开环控制。,（1）冷起动时,起动发动机时，ECU根据当时发动机的水温，从预存在的温度-喷油 时间数据表中找出相应的基本喷油持续时间。然后，ECU再根据进气温 度和蓄电池电压对基本喷油时间进行修正，得到起动过程实际的喷油持 续时间，作为起动工况的主喷油量，其喷油量与发动机曲轴转角有固定 的关系，这部分喷油为同步喷射。同时进行一定量的异步喷射，或控制 冷起动阀进行异步喷射，以补充冷起动过程对燃油量的额外要求。,（2）高温起动时,汽车高速行驶后停车再次热起动时，由于发动机对燃油的加热作用，会使汽油温度上升至80100。在这种情况下，喷油器内的汽油中含有汽油蒸气，导致混合气变稀，为此必须时行高温起动时喷油量的修正。 一般在发动机冷却液温度高于设定值（如100）情况下起动发动机时，ECU即对喷油量进行高温起动喷油量修正。在有些电控汽油机中，ECU根据汽油温度传感器的汽油温度信号，来确定是否进行高温起动喷油量修正。,2. 起动后喷油时控制,起动后喷油量控制示意图如下图所示。 在发动机运转过程中，喷油器的总喷油量由基本喷油量、喷油修正量和喷油增量三部分组成。,（1）暖机喷油量修正,发动机起动后，在达到正常工作温度之前，ECU根据冷却液温度 信号（THW信号）对喷油时间进行修正，修正系数的确定。如下图所 示。,（2）进气温度修正,发动机进气温度影响进气密度，ECU根据进气温度传感器提供 的进气温度信号（THA信号），对喷油时间进行修正。通常以20 为进气温度信息的标准温度，低于20时空气密度大，ECU适当增 加喷油时间，使混合气不致过稀；进气温度高于20时，空气密 度减小，适当减少喷油时间，以防混合气偏浓。,（3）大负荷工况喷油量修正,发动机在大负荷工况下运转时，要求使用较浓的功率混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷修正喷油时间。 发动机工作时，ECU可根据进气管绝对压力传感器信号（PIM信号）或空气流量计信号（VS信号）以及节气门位置传感器输送的全负荷信号（PSW信号）或节气门开度信号（VTA信号）判断发动机负荷状况，大负荷时适当增加喷油时间。大负荷的加浓量约为正常喷油量的1030。有些发动机大负荷加浓量还与冷却水温度信号相关。,（4）过渡工况喷油量修正,发动机在过渡工况（加速或减速）下运行时，为获得良好的动力性、经济性和响应性，需要适当修正喷油时间。 ECU主要根据PIM信号或VS信号、Ne信号、SPD信号（车速信号）、VTA信号、NSW信号（空挡起动开关信号）判断过渡工况，对喷油时间进行修正。,（5）怠速稳定性修正（只用于D系统）,在D型电控燃油喷射系统中，决定基本喷油时间的进气管绝对压力 的变化，在过渡工况时，相对于发动机转速的变化将产生滞后。节气 门之后进气管容积越大，怠速时发动机转速越低，这种滞后时间越长。,（6）空燃比反馈修正,在装有三元催化转化器的电控汽油机中，用氧传感器对排气中氧含 量时行检测，ECU根据检测结果对空燃比时行修正，将空燃比控制在理 论空燃比附近。,（7）学习空燃比修正,发动机在使用过程中，电子控制燃油喷射系统各部件性能会有所改变，从而使空燃比控制发生偏差，且这种偏差随着时间的推移，会不断加大。在汽油喷射电控控制系统中虽然设有空燃比反馈修正，但它有一定修正范围，一旦修正值超过修正范围，就会造成控制上的困难。 在实际运行中，当修正值大于设定值时，为进一步提高空燃比的控制精度，ECU根据计算出的实际空燃比与理论空燃比的偏差，对喷油时间进行总修正，并把学习修正系数储存在EPROM或RAM中作为以后的预置值。,（8）电源电压修正,通常把开启滞后与关闭滞后的差值称为无效喷射时间。由于在无效喷油时间内，事实上没有进行喷射，因此需要进行补偿修正。 在实际运行条件下，针阀开启滞后时间受蓄电池电压影响较大，针阀关闭滞后时间受蓄电池电压的影响较小，ECU根据蓄电池电压对喷油持续时间进行修正，蓄电池电压低，修正时间长；蓄电池电压高，修正时间短。,三、断油控制 1. 超速断油控制,现在都采用切断燃油供给的电子限速装置，Bosch公司Motronic系统 中采用的电控转速限制装置的工作特性如下图所示。,2. 减速断油控制,断油转速和恢复喷油转速与冷却水温度、空调是否工作、用电器用 电情况等因素有关。发动机水温越低，断油转速越高。断油和恢复供油 的转速特性如下图所示。,3. 清除溢流控制,清除溢流功能就是将发动机油门踏板踩到底，接通起动开关起动发动机时，ECU自动控制喷油器中断喷油，以便排除气缸内的燃油蒸汽，使火花塞干燥，从而能够跳火。 当驾驶员踩下油门而发动机又不能起动时，可利用电控系统的清除溢