005 燃油喷射控制过程.ppt

第六章发动机电子控制系统控制过程 第一节喷油器与喷油正时的控制第二节喷油量的控制第三节断油控制第四节怠速控制第五节点火控制第六节爆震控制 第一节喷油器与喷油正时控制 一 燃油喷射系统的组成二 喷油器的控制三 喷油正时的控制 一 桑塔纳2000GSi型轿车燃油喷射系统组成 M3 8 2型燃油喷射系统 二 桑塔纳2000GLi型轿车燃油喷射系统组成 M1 5 4型燃油喷射系统 二 喷油器的控制 桑塔纳2000GSi型轿车M3 8 2系统 括号内代号 GLi 2000GLi型轿车 三 喷油正时控制 喷油正时 喷油器何时开始喷油 喷油方式 1 连续喷射 机械式K Jetronic奥迪 奔驰机电结合式KE Jetronic奥迪 奔驰 2 间歇喷射 电子控制喷射 同步喷射 与曲轴n同步 在固定时刻喷油 同时喷射 分组喷射 顺序喷射 非同步喷射 临时喷射 一 同时喷射 工作情况曲轴转一转 各缸同时喷油一次特点 无需判缸信号 喷油正时与工作循环无关 控制电路简单 喷油正时不可能最佳 二 分组喷射 工作情况 曲轴转两转 每组同时喷油一次四缸机 1 3缸 2 4缸六缸机 1 6缸 2 5缸 3 4缸 三 顺序喷射 工作情况曲轴转两转 各缸同时喷油一次特点 需判缸信号 G 4缸排气BTDC64 喷油时刻最佳 经济性 排放 四 喷油提前角与喷油时间控制 设发动机1000r min时 喷油提前角为6 喷油时间为2ms 相当于12 第二节喷油量 喷油时间 控制 一 发动机启动时喷油量的控制二 发动机启动后喷油量的控制 一 发动机启动时喷油量控制 一 启动时喷油控制系统组成 曲轴位置传感器CPS 计算确定固定的喷油量冷却液温度传感器CTS 冷车启动加大喷油量进气温度传感器IATS 冷车启动加大喷油量节气门位置传感器TPS 暖车加浓至60 停止 二 启动喷油控制过程 n 50r min n波动大 进气压力信号误差大 按存储器中预先编制的启动程序控制喷油启动开关信号STA ECU 判定是否启动状态曲轴位置传感器CPS STA 1 ECU 启动状态 运行启动程序 n 300r min 三 启动时喷油持续时间 冷却液温度传感器CTS信号确定温度越低 喷油时间越长 温度越高 喷油时间越短 二 发动机启动后喷油量控制 总喷油量 基本喷油量 喷油修正量 喷油增量喷油时间T 基本喷油时间TB 修正系数 增量系数 一 喷油量与喷油时间的关系 喷油器的喷油量Q主要取决于喷油器喷嘴流量Qi 喷孔面积Ai 燃油密度 燃油压力pf 进气压力pi和喷油时间T 即阀门开启时间或电磁线圈通电时间 即式中 g 重力加速度 m s2 T 喷油时间 ms 因为 P Ps Po Pi 300kPa对喷油器结构一定的控制系统来说 喷嘴流量和喷孔面积是固定不变的 磨损微小 可以不虑 所以 喷油量仅取决于喷油器阀门开启时间 即取决于ECU输送到喷油器电磁线圈的脉冲信号的宽度T 喷油时间T可用下式表示 T TB KAFKFC 1 KPT KAS KCT KAC KBAT 二 喷油时间T计算公式 喷油时间T T TB KAFKFC 1 KPT KCT KAS KAC KBAT 实测表明 T 1 5ms 12 5ms 式中 TB 基本喷油时间 ms KAF 空燃比反馈修正系数 开环控制时 KAF 1 空燃比系数 KFC 断油修正系数 断油 KFC 0 不断油 KFC 1 KPT 进气压力与进气温度修正系数 KCT 冷却液温度修正系数 KAS 启动后喷油增量修正系数 KAC 加速喷油增量修正系数 KBAT 电源电压修正系数 基本喷油时间TB计算公式 采用热膜式质量流量传感器 桑塔纳2000GSi 捷达AT GTX 红旗CA7200E型轿车 基本喷油时间TB计算 式中 QM 空气质量流量 g s 由热膜传感器特性确定 n 发动机转速 1 s QM n 发动机每个进气行程吸入气缸的空气量 g A F 目标空燃比 K0 由喷油器尺寸 喷射方式以及气缸数决定的常数 进气温度与大气压力修正系数KPT 当空气温度TIAT 密度 同体积质量m KPT T 高原行车 海拔高度 大气压力Patm 空气密度 同体积质量m CAP T 1 温度与压力修正系数KPT 进气温度与大气压力修正 KPT式中KPT 空气温度与大气压力修正系数 TIAT 进气温度传感器检测的温度 K Patm 大气压力传感器检测的压力 kPa t 进气的摄氏温度 2 温度与压力修正量脉谱图 进气温度与大气压力修正脉谱图 空燃比A F系数 的确定 最佳空燃比根据台架试验由发动机转速与负荷确定 空燃比A F系数 五 喷油增量 增量系数 启动后喷油增量 点火启动开关STA信号温度高低增量 冷却液温度传感器CTS信号加速喷油增量 节气门位置传感器TPS信号 启动后喷油增量系数KAS KAS大小取决于启动时发动机的温度T 温度低 雾化不良 部分燃油凝结在进气管和气缸壁上 会使混合气变稀 发动机熄火 启动后时间t KAS 逐渐 1 冷却液温度 即暖机 喷油增量系数KCT 温度低 雾化不良 部分燃油凝结在进气管和气缸壁上 会使混合气变稀 冷却液温度T KCT T KCT 冷却液温度T 80 时 KCT 1 加速喷油增量系数KAC 加速 喷油 扭矩 加速性 TPS信号变化率 dUs dt AFS信号变化率 dUs dt 加速时 节气门突然开大 TPS AFS信号 dUs dt 喷油量 混合气加浓燃油增量比例 加浓时间 取决于冷却液的温度水温越低 燃油增量比例越大 加浓时间越长 第三节断油控制KFC 超速断油控制减速断油控制清除溢流控制 一 超速断油控制 当发动机转速超过允许的最高转速时 电脑自动中断喷油 防止发动机超速运转而损坏机件 一 超速断油控制过程 n nmax 6000 7000r min 桑塔纳2000型 nmax 6400r min CPS信号 n nmax时 停止喷油 二 超速断油控制特性 n nmax时 停止喷油 n 100r min 二 减速断油控制 断油目的 迅速减速 排放 油耗 一 减速断油控制条件与过程 减速断油条件 节气门位置传感器TPS怠速触点IDL闭合 冷却液温度T 80 发动机转速高燃油停供转速 n ns 二 减速断油控制特性 ns由ECU根据发动机温度T 负荷等参数确定 T越低 负荷越大 如空调接通 ns越高 三 清除溢流控制 溢流 淹缸 气缸内混合气淤积过多 将火花塞浸湿而不能跳火的现象称为溢流 清除溢流控制过程 油门踩到底 启动发动机 ECU中断喷油 排除缸内燃油蒸汽 使火花塞干燥跳火 清除溢流的条件是 1 点火开关处于启动位置 2 节气门全开 3 发动机转速低于500r min 空燃比反馈控制系数 空燃比反馈控制目的闭环控制系统组成空燃比反馈控制过程空燃比反馈控制条件 一 空燃比反馈控制目的 A F 14 7时 三元催化器才能使HC CO氧化和NOX还原 转化为CO2 H2O O2 N2等无害成分 反馈控制目的 降低排放 节约燃油 二 空燃比反馈控制系统组成 反馈信号 氧传感器EGO信号 三 空燃比反馈控制过程 当EGO的US 0 5V时 混合气偏稀 A F偏大 ECU使喷油量 混合气逐渐变浓 A F逐渐 当EGO的US 0 5V时 混合气偏浓 A F偏小 ECU使喷油量 混合气逐渐变稀 A F逐渐 信号变化率 f 8次 10s当氧传感器EGO失效时 油耗 排放 四 空燃比不反馈控制的工况 不进行反馈控制 即进行开环控制 的工况 1 启动工况 需要浓混合气 以便启动 2 暖机工况 T 80 需要迅速升温 3 大负荷工况 需要加浓 以便输出最大功率 4 加速工况 需要输出最大扭矩 以便提高车速 5 减速工况 需要停止喷油 使转速迅速降低 6 EGO温度低于正常工作温度时 EGO无US TZrO2 300 TTiO2 600 7 EGO输入电脑的US持续10s以上时间不变时 EGO失效 开环控制 电源电压UCC修正系数KBAT UCC 线圈I 开阀To 关阀Tc不变 有效喷油Te 喷油T 14V电压为基准 修正通电时间一般为 0 15ms V左右 电压升高1V 喷油时间减少0 15ms 第四节怠速控制 怠速控制系统组成怠速控制方式与实质怠速控制过程 一 怠速控制系统组成 二 怠速控制方式与实质 控制方式1 节气门直动式捷达GT GTX2 旁通空气式怠速控制的实质控制怠速时的进气量 三 怠速控制过程 当空调开关接通 发动机负荷 怠速转速n 动力转向开关接通 空挡启动开关断 电器负荷 发电机负荷 发动机负荷 n 三 怠速控制过程 负荷 n ng ISC开度 进气量 n ng负荷 n ng ISC开度 进气量 n ng脉冲电磁阀式ISC 改变占空比步进电机式ISC 改变步进步数正常怠速时 ng 800 50r min 桑塔纳2000 接通空调时 ng 1000 50r min 怠速控制 第五节点火控制 微机控制点火系统组成微机控制点火控制原理微机控制点火控制过程 一 微机控制点火系统组成 桑塔纳2000GSi型轿车微机控制点火系统组成 一 微机控制点火系统组成 曲轴位置传感器CPS 发动机转速 转角信号进气量传感器AFS 负荷信号节气门位置传感器TPS 负荷信号冷却液温度传感器CTS 修正点火提前角进气温度传感器IAT 修正点火提前角车速传感器VSS 修正点火提前角爆震传感器DS 修正点火提前角电控单元ECU 控制中心点火控制器 点火线圈 执行机构 二 微机控制分配式点火原理 桑塔纳2000GLi型轿车微机控制点火原理 三 微机控制直接点火原理 桑塔纳2000GSi型轿车微机控制点火原理 四 微机控制点火的控制过程 桑塔纳2000GSi型轿车微机控制点火过程 五 点火提前角的确定 点火提前角 由三部分组成 i b c 1 初始点火提前角 i 2 基本点火提前角 b 3 修正点火提前角 c 一 初始点火提前角 初始点火提前角 I 又称为固定点火提前角桑塔纳2000型轿车 i 8 BTDC8 在下列情况时 实际点火提前角等于初始点火提前 1 发动机启动时 启动时 转速变化大 空气流量不稳定 AFS信号不稳定 不能准确控制 所以采用固定初始点火提前角进行控制 2 发动机转速低于400r min时 3 检查点火初始提前角时 此时有三个条件 一是测试插头短路 二是怠速触点 IDL触点 闭合 三是车速低于2km h以下 二 基本点火提前角的确定 根据发动机转速 负荷确定 数据存储在ROM中 br通过台架试验 并综合考虑发动机油耗 扭矩 排放和爆震等因素 对试验结果进行优化处理后确定 三 修正点火提前角 c 暖机修正指TPS的IDL闭合 发动机冷却水温度T变化时 对点火提前角进行的修正 当T c 尽快暖机 当T c 避免过热 怠速修正保证怠速运转稳定而对点火提前角进行的修正 负荷 n ng c 稳定运转 防止熄火 第六节爆震控制 爆震定义 气缸内某些部位的混合气压力异常升高 在火焰前锋尚未到达之前 就自行着火燃烧的现象 爆震危害 噪声大 损坏发动机 一 爆震控制系统组成 桑塔纳2000GSi型轿车爆震控制系统组成 二 爆震判别与控制 基准电压确定 首先对爆震传感器输出信号进行滤波和半波整流 利用平均电路求得信号电压的平均值 然后再乘以常数倍即可形成基准电压UB 平均值的倍数由设计制造时试验确定 因为发动机转速升高时 爆震传感器输出电压的幅值增大 所以基准电压不是一个固定值 其值将随发动机转速升高而增大 二 爆震判别与控制 爆震强度判别 首先利用基准电压值对爆震传感器输出信号进行整形处理 然后对整形后的波形进行积分 求得积分值Ui 爆震强度越大 积分值Ui越大 反之 爆震强度越小 积分值Ui越小 当积分值Ui超过基准电压值UB时 ECU将判定发动机发生爆震 三 爆震控制过程 当积分值Ui高于基准电压UB时 ECU立即发出指令 控制点火时刻推迟 一般每次推迟0 5 1 5 曲轴转角 日产公司为0 5 1 0 修正速度为0 7 s 直到爆震消除 爆震强度越大 点火时间推迟越多 爆震强度越小 点火时间推迟越少 当积分值Ui低于基准电压UB时 说明爆震已经消除 ECU又递增一定量的提前角控制点火 直到再次产生爆震为止 四 爆震控制特性 图6 38爆震反馈控制的点火提前角曲线1 点火提前角极限值 2 ECU控制 3 分电器调节 思考题 9 43 什么叫喷油正时 按喷油方式不同喷油正时控制可分为哪两种 44 什么叫同时喷射 分组喷射 顺序喷射 各自有什么特点 45 发动机启动时喷油量控制原理是什么 46 发动机启动