第一章　第二章

10JW1,主编,第一章绪论第二章电控汽油喷射系统的结构原理,第一章绪论,第一节汽车电子技术的发展历程第二节汽车电子控制技术应用现状第三节汽车电子控制系统的基本组成第四节汽车电子控制技术控制理论第五节汽车电子控制技术发展趋势,第一节汽车电子技术的发展历程,图1-1汽车电子技术的发展历程,第二节汽车电子控制技术应用现状,表1-1汽车电控系统的主要控制内容和功能,第二节汽车电子控制技术应用现状,表1-1汽车电控系统的主要控制内容和功能,第三节汽车电子控制系统的基本组成,一、信号输入装置二、ECU三、执行器,一、信号输入装置,表1-2车用传感器的类型和功能,一、信号输入装置,图1-2输入信号a)模拟信号b)数字信号c)信号发生器,二、ECU,1.输入接口2.计算机3.输出接口,二、ECU,图1-3ECU的基本结构,1.输入接口,图1-4输入回路,1.输入接口,图1-5信号转换1传感器2模拟信号3放大器4A/D转换器5CPU6D/A转换器7功率晶体管(或驱动器)8模拟信号9执行器10存储器11稳压器,2.计算机,图1-6计算机的组成,2.计算机,图1-7输出回路,3.输出接口,三、执行器,表1-3常用执行器,第四节汽车电子控制技术控制理论,一、控制系统类型二、控制理论在汽车电子控制系统中的应用,一、控制系统类型,1.开环控制系统和闭环控制系统2.线性系统和非线性系统3.连续系统与离散系统4.确定与非确定系统,1.开环控制系统和闭环控制系统,(1)开环控制系统在控制系统中，若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称其为开环控制系统，见图1-8。(2)闭环控制系统(3)复合控制系统为进一步提高反馈控制系统的性能，有些控制系统在反馈控制的基础上，还附加有前馈控制器，见图1-10。(4)发动机燃油喷射系统的开环控制和闭环控制,(1)开环控制系统在控制系统中，若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称其为开环控制系统，见图1-8。,图1-8开环控制系统,(2)闭环控制系统,图1-9闭环控制系统,(3)复合控制系统为进一步提高反馈控制系统的性能，有些控制系统在反馈控制的基础上，还附加有前馈控制器，见图1-10。,图1-10复合控制系统,(4)发动机燃油喷射系统的开环控制和闭环控制,1)燃油喷射系统开环控制。2)燃油喷射系统闭环控制。,1)燃油喷射系统开环控制。,2)燃油喷射系统闭环控制。,图1-11燃油喷射闭环控制系统,2)燃油喷射系统闭环控制。,图1-12燃油喷射系统闭环控制过程,2.线性系统和非线性系统,(1)线性系统可用线性微分方程或差分方程描述的系统，称为线性系统。(2)非线性系统系统中只要有一个元器件的输入-输出特性为非线性，则称为非线性控制系统。,(1)线性系统可用线性微分方程或差分方程描述的系统，称为线性系统。,(2)非线性系统系统中只要有一个元器件的输入-输出特性为非线性，则称为非线性控制系统。,3.连续系统与离散系统,4.确定与非确定系统,二、控制理论在汽车电子控制系统中的应用,1.PID控制2.最优控制3.自适应控制4.模糊控制5.人工神经网络,1.PID控制,2.最优控制,3.自适应控制,4.模糊控制,5.人工神经网络,第五节汽车电子控制技术发展趋势,1.汽车电子技术应用的特征2.汽车电子系统向计算平台发展3.汽车电子关键技术1.介绍汽车电子控制技术的应用情况。2.介绍汽车电子控制系统的基本组成及其功能。3.介绍ECU的组成和特点。4.叙述汽车电子控制技术的发展趋势。,1.汽车电子技术应用的特征,(1)功能多样化从最初的发动机电子点火与喷油，发展到如今的各种控制功能，如自动巡航、自动启停、自动避撞等。(2)技术一体化从最初的机、电部件松散组合到如今的机、液、电、磁一体化，如直喷式发动机电子控制、共轨燃料喷射系统。(3)系统集成化从最初单一控制发展到如今的多变量、多目标综合协调控制，如动力总成综合控制、集成安全控制系统(图1-13)等。,1.汽车电子技术应用的特征,(4)通信网络化从初期的多子系统分别工作到如今的分布式模块化控制器局部网络，如以CAN总线为基础的整车信息共享的分布式控制系统、以无线通信为基础的远程高频网络通信系统等。,(1)功能多样化从最初的发动机电子点火与喷油，发展到如今的各种控制功能，如自动巡航、自动启停、自动避撞等。,(2)技术一体化从最初的机、电部件松散组合到如今的机、液、电、磁一体化，如直喷式发动机电子控制、共轨燃料喷射系统。,(3)系统集成化从最初单一控制发展到如今的多变量、多目标综合协调控制，如动力总成综合控制、集成安全控制系统(图1-13)等。,(4)通信网络化从初期的多子系统分别工作到如今的分布式模块化控制器局部网络，如以CAN总线为基础的整车信息共享的分布式控制系统、以无线通信为基础的远程高频网络通信系统等。,2.汽车电子系统向计算平台发展,功能综合集成，如车身控制模块将取代单项控制系统。数字化控制取代模拟控制。多微处理器协同工作实现既有独立运行，又有协同功能的数据共享。内外信息智能、高速传输，无线与有线技术相结合。硬件通用、高速，软件专业化，以软件功能提升硬件功能。,功能综合集成，如车身控制模块将取代单项控制系统。,数字化控制取代模拟控制。,多微处理器协同工作实现既有独立运行，又有协同功能的数据共享。,内外信息智能、高速传输，无线与有线技术相结合。,硬件通用、高速，软件专业化，以软件功能提升硬件功能。,3.汽车电子关键技术,(1)汽车传感器技术其发展趋势为微型化、多功能化和智能化，具有自动进行时漂、温漂和非线性的自校正，较强的抗干扰能力。(2)车用微处理器技术车用微处理器将不断提高汽车电子装置的性能，改善复杂的汽车电子电路，减小汽车内部电路的体积。(3)软件新技术要求使用多种控制软件，以满足多种硬件的要求。(4)汽车网络技术,(1)汽车传感器技术其发展趋势为微型化、多功能化和智能化，具有自动进行时漂、温漂和非线性的自校正，较强的抗干扰能力。,微型传感器利用MEMS(微电机系统)技术，将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上。多功能传感器检测多个特征参数，提高系统的可靠性。智能型传感器与大规模集成电路相结合，具有智能化计算和通信能力。,微型传感器利用MEMS(微电机系统)技术，将微米级的敏感元件、信号处理器、数据处理装置封装在一块芯片上。,多功能传感器检测多个特征参数，提高系统的可靠性。,智能型传感器与大规模集成电路相结合，具有智能化计算和通信能力。,10JW1A1.eps,(2)车用微处理器技术车用微处理器将不断提高汽车电子装置的性能，改善复杂的汽车电子电路，减小汽车内部电路的体积。,微处理器广泛应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断。汽车电子工业已形成了从半导体硬件到软件、从零组件开发到系统整合的一系列开发和生产体系，目前将以8位、16位及32位作为汽车微处理器主要基础架构，而随着汽车电子化深入发展，将从8、16位跳至32、64位，甚至处理速度更高。微处理器的应用情况见表1-4。,微处理器广泛应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断。,汽车电子工业已形成了从半导体硬件到软件、从零组件开发到系统整合的一系列开发和生产体系，目前将以8位、16位及32位作为汽车微处理器主要基础架构，而随着汽车电子化深入发展，将从8、16位跳至32、64位，甚至处理速度更高。微处理器的应用情况见表1-4。,表1-4微处理器的应用情况,(3)软件新技术要求使用多种控制软件，以满足多种硬件的要求。,实时性。在确定时限内对随机或周期事件作出响应。安全性和可靠性。拥有操作系统可信赖的源代码和修改权。可配置和可伸缩性。具有扩展特殊功能。可移植性。不同硬件平台和应用软件的可移植性支持。联网通信能力。实现TCP/IP协议等在内的多种网络。,实时性。在确定时限内对随机或周期事件作出响应。,安全性和可靠性。拥有操作系统可信赖的源代码和修改权。,可配置和可伸缩性。具有扩展特殊功能。,可移植性。不同硬件平台和应用软件的可移植性支持。,联网通信能力。实现TCP/IP协议等在内的多种网络。,(4)汽车网络技术,控制器区域网(CAN)。局部互联网络(LIN)。高速容错网络(FlexRay)。媒体定向系统传输(MOST)。与计算机网络兼容的蓝牙技术和无线局域网技术。,控制器区域网(CAN)。,局部互联网络(LIN)。,高速容错网络(FlexRay)。,媒体定向系统传输(MOST)。,与计算机网络兼容的蓝牙技术和无线局域网技术。,1.介绍汽车电子控制技术的应用情况。,2.介绍汽车电子控制系统的基本组成及其功能。,3.介绍ECU的组成和特点。,4.叙述汽车电子控制技术的发展趋势。,第二章电控汽油喷射系统的结构原理,第一节概述第二节电控汽油喷射系统的组成第三节传感器的结构原理第四节执行器的结构原理第五节电控汽油喷射系统控制原理,第一节概述,一、发动机对可燃混合气的要求二、汽油喷射系统的分类三、电控汽油喷射系统的优点,第一节概述,图2-1汽油配制方式a)化油器供油b)汽油喷射供油,一、发动机对可燃混合气的要求,1.A/F对发动机性能的影响2.发动机各种工况对混合气的要求,1.A/F对发动机性能的影响,图2-2A/F对发动机性能的影响a)动力性和经济性b)排放性能,2.发动机各种工况对混合气的要求,(1)稳定工况发动机的稳定工况是指发动机已经完全预热，进入正常运转，且在一定时间内转速和负荷没有突变。(2)过渡工况过渡工况分冷起动、暖机、加速和减速等形式。,(1)稳定工况发动机的稳定工况是指发动机已经完全预热，进入正常运转，且在一定时间内转速和负荷没有突变。,怠速和小负荷工况。怠速工况是指发动机对外无功率输出，且以最低稳定转速运转的工况。混合气燃烧后所中等负荷工况。发动机大部分工作时间都处于中等负荷状态，节气门有足够大的开度，上述影响因素不复存在，因此可供给发动机较稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性，见图2-3中的BC段，AF约为1617。,(1)稳定工况发动机的稳定工况是指发动机已经完全预热，进入正常运转，且在一定时间内转速和负荷没有突变。,大负荷和全负荷工况。大负荷时，节气门开度已超过75，应随着节气门开度的增大而逐渐地加浓混合气，以满足发动机功率的要求，见图2-3中的CD段。通常，在节气门尚未全开之前，如果需要获得更大的转矩，只要把节气门进一步开大就能实现，没有必要使用功率空燃比来提高功率，而应当继续使用经济混合气以节省汽油。因此，在节气门全开之前所有的部分负荷工况都应按经济混合气配制。只是在全负荷工况时，节气门全开，为获得最大功率，必须供给功率混合气，见图2-3中的D点。从大负荷过渡到全负荷工况的过程中，混合气的加浓应逐渐变化。,怠速和小负荷工况。怠速工况是指发动机对外无功率输出，且以最低稳定转速运转的工况。混合气燃烧后所,图2-3汽油机负荷变化时所需要的A/F,中等负荷工况。发动机大部分工作时间都处于中等负荷状态，节气门有足够大的开度，上述影响因素不复存在，因此可供给发动机较稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性，见图2-3中的BC段，AF约为1617。,大负荷和全负荷工况。大负荷时，节气门开度已超过75，应随着节气门开度的增大而逐渐地加浓混合气，以满足发动机功率的要求，见图2-3中的CD段。通常，在节气门尚未全开之前，如果需要获得更大的转矩，只要把节气门进一步开大就能实现，没有必要使用功率空燃比来提高功率，而应当继续使用经济混合气以节省汽油。因此，在节气门全开之前所有的部分负荷工况都应按经济混合气配制。只是在全负荷工况时，节气门全开，为获得最大功率，必须供给功率混合气，见图2-3中的D点。从大负荷过渡到全负荷工况的过程中，混合气的加浓应逐渐变化。,(2)过渡工况过渡工况分冷起动、暖机、加速和减速等形式。,冷起动。冷起动时，发动机要求供给浓混合气，以保证混合气中有足够的汽油蒸气，使发动机能够顺利起动。但冷起动时汽油和空气的温度很低，汽油蒸发率很小，为了保证冷起动顺利，要求提供极浓的混合气。暖机。发动机冷机起动后，各气缸开始依次点火而做功，发动机温度逐渐上升。发动机在暖机过程中，由于温度较低汽油雾化较差，需要A/F较小的浓混合气，且随着发动机温度升高而A/F逐渐增大，直至达到正常工作温度为止，发动机进入怠速工况。,(2)过渡工况过渡工况分冷起动、暖机、加速和减速等形式。,加速和减速。加速是指发动机的转速突然迅速增加的过程。此时，驾驶员猛踩加速踏板，节气门开度突然加大，进气管压力随之增加，由于汽油的流动惯性和进气管压力增大后汽油蒸发量减少，大量的汽油颗粒被沉积在进气管壁面上，形成较厚油膜，而进入气缸内的实际混合气则瞬时被稀释，严重时会出现过稀，使发动机转速下降。为避免该现象发生，在发动机加速时，应向进气管喷入一些附加汽油以弥补加速时的暂时稀释，以获得良好的加速性能。,冷起动。冷起动时，发动机要求供给浓混合气，以保证混合气中有足够的汽油蒸气，使发动机能够顺利起动。但冷起动时汽油和空气的温度很低，汽油蒸发率很小，为了保证冷起动顺利，要求提供极浓的混合气。,暖机。发动机冷机起动后，各气缸开始依次点火而做功，发动机温度逐渐上升。发动机在暖机过程中，由于温度较低汽油雾化较差，需要A/F较小的浓混合气，且随着发动机温度升高而A/F逐渐增大，直至达到正常工作温度为止，发动机进入怠速工况。,加速和减速。加速是指发动机的转速突然迅速增加的过程。此时，驾驶员猛踩加速踏板，节气门开度突然加大，进气管压力随之增加，由于汽油的流动惯性和进气管压力增大后汽油蒸发量减少，大量的汽油颗粒被沉积在进气管壁面上，形成较厚油膜，而进入气缸内的实际混合气则瞬时被稀释，严重时会出现过稀，使发动机转速下降。为避免该现象发生，在发动机加速时，应向进气管喷入一些附加汽油以弥补加速时的暂时稀释，以获得良好的加速性能。,二、汽油喷射系统的分类,1.按控制方式分类2.按空气进气量的检测方式分类3.按喷油器喷油部位分类4.按喷油器数量分类5.按喷油器喷油方式分类6.按电控系统的控制模式分类,1.按控制方式分类,(1)机械控制式汽油喷射系统利用机械机构实现汽油连续喷射，为缸内喷射系统，即系统将汽油直接喷射到气缸内部，A/F采用了气动式混合气调节器进行调节。(2)机电结合式汽油喷射系统由机械机构与电子控制装置结合实现汽油喷射。(3)电控汽油喷射系统由ECU直接控制汽油喷射，见图2-6。,(1)机械控制式汽油喷射系统利用机械机构实现汽油连续喷射，为缸内喷射系统，即系统将汽油直接喷射到气缸内部，A/F采用了气动式混合气调节器进行调节。,图2-4K型汽油喷射系统,(2)机电结合式汽油喷射系统由机械机构与电子控制装置结合实现汽油喷射。,图2-5KE型汽油喷射系统,(2)机电结合式汽油喷射系统由机械机构与电子控制装置结合实现汽油喷射。,图2-6电控汽油喷射系统,(3)电控汽油喷射系统由ECU直接控制汽油喷射，见图2-6。,2.按空气进气量的检测方式分类,图2-7空燃比控制系统a)质量-流量方式b)速度-密度方式c)节气门-速度方式,3.按喷油器喷油部位分类,(1)缸内喷射系统喷油器将汽油直接喷射到气缸内部，又称为缸内直接喷射系统，见图2-8a。(2)进气管喷射系统喷油器将汽油喷射在节气门或进气门附近的进气管内，又称为缸外喷射系统，见图2-8b。,(1)缸内喷射系统喷油器将汽油直接喷射到气缸内部，又称为缸内直接喷射系统，见图2-8a。,图2-8喷油器喷油位置a)缸内喷射b)进气管喷射,(2)进气管喷射系统喷油器将汽油喷射在节气门或进气门附近的进气管内，又称为缸外喷射系统，见图2-8b。,图2-9喷油器安装位置a)单点喷射b)多点喷射,4.按喷油器数量分类,(1)单点汽油喷射系统(SinglePointInjection，缩写为SPI)。(2)多点汽油喷射系统(MultiPointInjection，缩写为MPI)在发动机每个气缸进气门前方的进气歧管上均安装一只喷油器，见图2-9b。,(1)单点汽油喷射系统(SinglePointInjection，缩写为SPI)。,(2)多点汽油喷射系统(MultiPointInjection，缩写为MPI)在发动机每个气缸进气门前方的进气歧管上均安装一只喷油器，见图2-9b。,图2-10型多点汽油喷射系统1油箱2电动汽油泵3汽油滤清器4油压缓冲器5ECU6点火线圈7配电器8火花塞9喷油器10汽油分配管11油压调节器12冷起动喷油器13怠速调节螺钉14节气门15节气门位置传感器16翼片式空气流量传感器17进气温度传感器18氧传感器19冷起动限时开关20冷却液温度传感器21怠速控制阀22CO调节螺钉23凸轮轴位置传感器24曲轴位置传感器25蓄电池26点火开关27汽油喷射主继电器28汽油泵继电器,5.按喷油器喷油方式分类,(1)连续喷射系统在发动机运转期间，喷油器连续喷油。(2)间歇喷射系统在发动机运转期间，喷油器间歇喷油。,(1)连续喷射系统在发动机运转期间，喷油器连续喷油。,(2)间歇喷射系统在发动机运转期间，喷油器间歇喷油。,同时喷射。在发动机运转期间，由ECU的同一个指令控制所有喷油器同时开启或同时关闭。此外，当采用分组喷射或顺序喷射的汽油喷射系统发生故障、控制系统处于应急状态运行时，一般都采用同时喷射方式喷油。供给充足的汽油维持发动机运转，以便将汽车行驶到维修厂修理。分组喷射。将喷油器分组，由ECU分别发出喷油指令控制各组喷油器喷射汽油，同一组喷油器同时喷油。大部分中、低档轿车采用了分组喷射方式喷油，如夏利TJ7130E、丰田皇冠3.0、日产千里马等轿车。顺序喷射。在发动机运转期间，由ECU控制喷油器按进气行程的顺序轮流喷射汽油，又称为次序喷射。,(2)间歇喷射系统在发动机运转期间，喷油器间歇喷油。,图2-11喷油器喷射时序a)同时喷射b)分组喷射c)顺序喷射,同时喷射。在发动机运转期间，由ECU的同一个指令控制所有喷油器同时开启或同时关闭。此外，当采用分组喷射或顺序喷射的汽油喷射系统发生故障、控制系统处于应急状态运行时，一般都采用同时喷射方式喷油。供给充足的汽油维持发动机运转，以便将汽车行驶到维修厂修理。,分组喷射。将喷油器分组，由ECU分别发出喷油指令控制各组喷油器喷射汽油，同一组喷油器同时喷油。大部分中、低档轿车采用了分组喷射方式喷油，如夏利TJ7130E、丰田皇冠3.0、日产千里马等轿车。,顺序喷射。在发动机运转期间，由ECU控制喷油器按进气行程的顺序轮流喷射汽油，又称为次序喷射。,6.按电控系统的控制模式分类,(1)开环控制根据实验确定的发动机各种运行工况所对应的最佳供油量的数据事先存入计算机中，发动机在实际运行过程中，主要根据各个传感器的输入信号，判断发动机的运行状况，再找出最佳供油量，并发出控制信号。(2)闭环控制在排气管上加装了氧传感器，可根据排气中含氧量的变化，测出进入发动机燃烧室内混合气的A/F值，并将其输入到ECU中再与设定的A/F目标值进行比较，将误差信号经功率放大器放大后再驱动喷油器喷油，使A/F保持在设定目标值附近。,(1)开环控制根据实验确定的发动机各种运行工况所对应的最佳供油量的数据事先存入计算机中，发动机在实际运行过程中，主要根据各个传感器的输入信号，判断发动机的运行状况，再找出最佳供油量，并发出控制信号。,(2)闭环控制在排气管上加装了氧传感器，可根据排气中含氧量的变化，测出进入发动机燃烧室内混合气的A/F值，并将其输入到ECU中再与设定的A/F目标值进行比较，将误差信号经功率放大器放大后再驱动喷油器喷油，使A/F保持在设定目标值附近。,三、电控汽油喷射系统的优点,可直接或间接地测量发动机的进气量，进而精确计量出发动机燃烧所需的供油量，并同时根据发动机负荷、温度等参数进行适时修正，以此精确控制发动机各种工况下的，实现发动机的最优控制，有效提高其动力性、经济性和排气净化程度。进气管无需歧管节流，流通阻力减少，发动机充气效率提高。同时，由于汽油喷射系统可以采用较大气门重叠角，有利于废气排出，同样也可提高发动机的充气效率。,三、电控汽油喷射系统的优点,可提高汽油的雾化质量，故无需采用进气管预热方法促进汽油蒸发，有利于进气管的设计和布置。由于气缸内吸入较冷的混合气，可提高发动机的充气效率。同时也有利于提高发动机的抗爆性，使发动机可采用较大点火提前角和较高的压缩比，以提高发动机的动力性。发动机可在较稀的混合气条件下运行，不仅能减少废气中有害排放物的排放浓度，还有利于节省能源。此外，利用发动机的断油技术，可消除发动机急减速时产生的污染，有利于提高发动机汽油经济性。,三、电控汽油喷射系统的优点,动态响应好，汽车加速行驶时，由于A/F控制系统响应迅速，消除了汽车变工况时汽油供给的迟滞现象，有利于提高发动机的加速性能。进气管无需形成高速气流，进气歧管可按流体力学最佳理论进行设计，具有较大的设计自由度，有利于改善发动机的充气效率。尤其是采用进气谐振控制系统后，可根据发动机转速选择进气管的有效长度，利用进气谐振增压效应，进一步提高发动机的充气效率。可使发动机每个气缸获得均匀的混合气，以此提高发动机的燃烧质量和稳定性，减少废气中的CO和HC的含量。,三、电控汽油喷射系统的优点,由于汽油是在一定压力下以雾状喷出，发动机冷起动时基本不影响混合气的形成质量，使发动机具有良好的低温起动性能。在反馈控制基础上，增加了学习控制功能，且与三元催化转化器配合使用，可最大限度地减少CO、HC及NOx等有害气体。,可直接或间接地测量发动机的进气量，进而精确计量出发动机燃烧所需的供油量，并同时根据发动机负荷、温度等参数进行适时修正，以此精确控制发动机各种工况下的，实现发动机的最优控制，有效提高其动力性、经济性和排气净化程度。,进气管无需歧管节流，流通阻力减少，发动机充气效率提高。同时，由于汽油喷射系统可以采用较大气门重叠角，有利于废气排出，同样也可提高发动机的充气效率。,可提高汽油的雾化质量，故无需采用进气管预热方法促进汽油蒸发，有利于进气管的设计和布置。由于气缸内吸入较冷的混合气，可提高发动机的充气效率。同时也有利于提高发动机的抗爆性，使发动机可采用较大点火提前角和较高的压缩比，以提高发动机的动力性。,发动机可在较稀的混合气条件下运行，不仅能减少废气中有害排放物的排放浓度，还有利于节省能源。此外，利用发动机的断油技术，可消除发动机急减速时产生的污染，有利于提高发动机汽油经济性。,动态响应好，汽车加速行驶时，由于A/F控制系统响应迅速，消除了汽车变工况时汽油供给的迟滞现象，有利于提高发动机的加速性能。,进气管无需形成高速气流，进气歧管可按流体力学最佳理论进行设计，具有较大的设计自由度，有利于改善发动机的充气效率。尤其是采用进气谐振控制系统后，可根据发动机转速选择进气管的有效长度，利用进气谐振增压效应，进一步提高发动机的充气效率。,可使发动机每个气缸获得均匀的混合气，以此提高发动机的燃烧质量和稳定性，减少废气中的CO和HC的含量。,由于汽油是在一定压力下以雾状喷出，发动机冷起动时基本不影响混合气的形成质量，使发动机具有良好的低温起动性能。,在反馈控制基础上，增加了学习控制功能，且与三元催化转化器配合使用，可最大限度地减少CO、HC及NOx等有害气体。,第二节电控汽油喷射系统的组成,一、空气供给系统二、汽油供给系统三、汽油喷射电子控制系统,第二节电控汽油喷射系统的组成,图2-12发动机电控汽油喷射系统(D型)1油箱2电动汽油泵3油压调节器4汽油滤清器5冷起动喷油器6进气温度传感器7进气管8歧管压力传感器9喷油器10辅助空气阀11节气门位置传感器12冷却液温度传感器13蓄电池14热时间开关15ECU16冷却水道17来自点火开关的信号18分电器,第二节电控汽油喷射系统的组成,图2-13发动机电控汽油喷射系统(L型)1汽油箱2电动汽油泵3汽油滤清器4分电器5ECU6蓄电池7继电器8回油管9油压调节器10翼片式空气流量传感器11节气门12冷起动喷油器13喷油器14进气管15热时间开关16冷却液温度传感器17节气门位置传感器18辅助空气阀19辅助空气管20进气温度传感器21、23旁通道22、24调节螺钉,一、空气供给系统,1.旁通空气式空气供给系统2.直接供气式空气供给系统3.空气供给系统的结构特点,一、空气供给系统,图2-14空气供给系统a)旁通空气式b)直接供气式1空气滤清器2空气流量传感器3怠速控制阀4进气歧管5动力腔6节气门体,1.旁通空气式空气供给系统,2.直接供气式空气供给系统,3.空气供给系统的结构特点,二、汽油供给系统,图2-15汽油供给系统1油箱2电动汽油泵3输油管4回油管5喷油器6油压调节器7汽油分配管8汽油滤清器,二、汽油供给系统,图2-16汽油分配管总成(捷达AT/GTX型轿车)1油压调节器2O形密封圈3、10固定夹4固定螺栓(10Nm)5汽油分配管6进气管下体7卡箍8中间法兰9喷油器,二、汽油供给系统,图2-17油压调节器1歧管压力接头2弹簧3阀体4阀门5进油口6回油口,二、汽油供给系统,图2-18油压调节器输出特性,三、汽油喷射电子控制系统,1.信号输入装置2.ECU3.执行器,三、汽油喷射电子控制系统,图2-19汽油喷射电子控制系统(桑塔纳2000GSi型轿车),1.信号输入装置,(1)空气流量传感器(AFS)或歧管压力传感器(MAP)检测吸入发动机气缸的进气量。(2)曲轴位置传感器(CPS)检测发动机曲轴的转速和转角，控制喷油提前角和点火提前角。(3)凸轮轴位置传感器(CPS)检测活塞上止点位置，控制开始喷油时刻和开始点火时刻，故又称为气缸识别传感器(CIS)。(4)节气门位置传感器(TPS)检测节气门开度大小，如节气门关闭、部分开启和全开等。(5)进气温度传感器(IATS)用于检测吸入发动机气缸空气的温度。,1.信号输入装置,(6)冷却液温度传感器(CTS)又称为水温传感器，用于检测发动机冷却液温度。(7)氧传感器或2传感器(EGO)检测排气管排出废气中氧的含量，来反映可燃混合气的A/F。(8)车速传感器(VSS)检测汽车行驶速度。(9)电源电压信号(UBAT)向ECU提供蓄电池端电压信号。(10)点火开关信号(IGN)当点火开关接通“点火(IG)”档位时，向ECU输入一个高电平信号。(11)起动开关信号(STA)当点火开关接通“起动(ST)”档位时，向ECU输入一个高电平信号。,1.信号输入装置,(12)空档起动开关信号(NSW)用于自动变速器的汽车，检测自动变速器的档位选择开关是否处于空档位置。(13)空调开关信号(AC)当空调开关接通时，向ECU提供接通空调的信号。,(1)空气流量传感器(AFS)或歧管压力传感器(MAP)检测吸入发动机气缸的进气量。,(2)曲轴位置传感器(CPS)检测发动机曲轴的转速和转角，控制喷油提前角和点火提前角。,(3)凸轮轴位置传感器(CPS)检测活塞上止点位置，控制开始喷油时刻和开始点火时刻，故又称为气缸识别传感器(CIS)。,(4)节气门位置传感器(TPS)检测节气门开度大小，如节气门关闭、部分开启和全开等。,(5)进气温度传感器(IATS)用于检测吸入发动机气缸空气的温度。,(6)冷却液温度传感器(CTS)又称为水温传感器，用于检测发动机冷却液温度。,(7)氧传感器或2传感器(EGO)检测排气管排出废气中氧的含量，来反映可燃混合气的A/F。,(8)车速传感器(VSS)检测汽车行驶速度。,(9)电源电压信号(UBAT)向ECU提供蓄电池端电压信号。,(10)点火开关信号(IGN)当点火开关接通“点火(IG)”档位时，向ECU输入一个高电平信号。,(11)起动开关信号(STA)当点火开关接通“起动(ST)”档位时，向ECU输入一个高电平信号。,(12)空档起动开关信号(NSW)用于自动变速器的汽车，检测自动变速器的档位选择开关是否处于空档位置。,(13)空调开关信号(AC)当空调开关接通时，向ECU提供接通空调的信号。,2.ECU,3.执行器,(1)电动汽油泵给发动机电控系统提供规定压力的汽油。(2)油泵继电器控制电动汽油泵电路的接通与切断。(3)喷油器接收ECU发出的喷油脉冲信号，并计量汽油喷射量。(4)氧传感器加热器加热氧传感器的检测部件，使传感器尽快投入工作。,(1)电动汽油泵给发动机电控系统提供规定压力的汽油。,(2)油泵继电器控制电动汽油泵电路的接通与切断。,(3)喷油器接收ECU发出的喷油脉冲信号，并计量汽油喷射量。,(4)氧传感器加热器加热氧传感器的检测部件，使传感器尽快投入工作。,第三节传感器的结构原理,一、歧管压力传感器二、空气流量传感器三、节气门位置传感器四、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器五、氧传感器六、温度传感器,一、歧管压力传感器,1.电容式歧管压力传感器2.半导体压敏电阻式歧管压力传感器3.膜盒传动的可变电感式(LVDT)歧管压力传感器4.表面弹性波式(SAW)歧管压力传感器,一、歧管压力传感器,图2-20电容式歧管压力传感器,1.电容式歧管压力传感器,图2-21半导体压敏电阻式歧管压力传感器,2.半导体压敏电阻式歧管压力传感器,图2-22半导体压敏电阻式歧管压力传感器工作原理a)硅钢片b)控制电路1硅片2硅3真空管4硼硅酸玻璃片5二氧化硅膜6应变电阻7金属片8稳压电源9差动放大器,3.膜盒传动的可变电感式(LVDT)歧管压力传感器,图2-23LVDT式歧管压力传感器a)进气歧管绝对压力小时b)进气歧管绝对压力大时,3.膜盒传动的可变电感式(LVDT)歧管压力传感器,图2-24LVDT式歧管压力传感器工作原理,4.表面弹性波式(SAW)歧管压力传感器,图2-25SAW歧管压力传感器a)传感器结构b)换能器结构,二、空气流量传感器,1.功用2.类型,1.功用,2.类型,(1)翼片式空气流量传感器(2)卡门旋涡式空气流量传感器直接用电子方法测量进气量，与翼片式空气流量传感器相比，具有体积小、质量轻、进气道简单、进气阻力小等优点。(3)热式空气流量传感器有热线式和热膜式两种形式，直接检测发动机吸入空气的质量流量，检测原理完全相同。(4)空气流量传感器性能比较具体对比见表2-1。,(1)翼片式空气流量传感器,结构。翼片式空气流量传感器由测量板(叶片)、缓冲板、阻尼室、旁通气道、怠速调整螺钉、回位弹簧等组成，内部设有电动汽油泵开关及进气温度传感器等，见图2-26。当点火开关接通而不起动发动机时，电动汽油泵开关控制电动汽油泵不工作，一旦传感器中有空气流过，此开关闭合，电动汽油泵开始工作。,(1)翼片式空气流量传感器,工作原理。当空气通过空气流量传感器主通道时，翼片将受到吸入空气气流的压力及回位弹簧的弹力作用，空气流量增大，则气流压力增大，使翼片逆时针偏转角，直到两力平衡为止。与此同时，电位计中的滑臂与翼片同轴旋转，使得滑片电阻输出电位VS提高，即电压US减小。ECU根据空气流量传感器输出的USUB电压比信号，测量发动机的进气量。USUB信号与空气流量成反比，且线性下降。当吸入的空气流量减小时，翼片转角减小，US电压值上升，则USUB的电压比值随之减小。,结构。翼片式空气流量传感器由测量板(叶片)、缓冲板、阻尼室、旁通气道、怠速调整螺钉、回位弹簧等组成，内部设有电动汽油泵开关及进气温度传感器等，见图2-26。当点火开关接通而不起动发动机时，电动汽油泵开关控制电动汽油泵不工作，一旦传感器中有空气流过，此开关闭合，电动汽油泵开始工作。,图2-26翼片式空气流量传感器结构,结构。翼片式空气流量传感器由测量板(叶片)、缓冲板、阻尼室、旁通气道、怠速调整螺钉、回位弹簧等组成，内部设有电动汽油泵开关及进气温度传感器等，见图2-26。当点火开关接通而不起动发动机时，电动汽油泵开关控制电动汽油泵不工作，一旦传感器中有空气流过，此开关闭合，电动汽油泵开始工作。,图2-27翼片,结构。翼片式空气流量传感器由测量板(叶片)、缓冲板、阻尼室、旁通气道、怠速调整螺钉、回位弹簧等组成，内部设有电动汽油泵开关及进气温度传感器等，见图2-26。当点火开关接通而不起动发动机时，电动汽油泵开关控制电动汽油泵不工作，一旦传感器中有空气流过，此开关闭合，电动汽油泵开始工作。,图2-28电位计,结构。翼片式空气流量传感器由测量板(叶片)、缓冲板、阻尼室、旁通气道、怠速调整螺钉、回位弹簧等组成，内部设有电动汽油泵开关及进气温度传感器等，见图2-26。当点火开关接通而不起动发动机时，电动汽油泵开关控制电动汽油泵不工作，一旦传感器中有空气流过，此开关闭合，电动汽油泵开始工作。,图2-29翼片式空气流量传感器工作原理a)电位计内部电路b)工作原理1电位计2来自空气滤清器的空气3到发动机的空气4测量板5电位计滑动触头6旁通空气,工作原理。当空气通过空气流量传感器主通道时，翼片将受到吸入空气气流的压力及回位弹簧的弹力作用，空气流量增大，则气流压力增大，使翼片逆时针偏转角，直到两力平衡为止。与此同时，电位计中的滑臂与翼片同轴旋转，使得滑片电阻输出电位VS提高，即电压US减小。ECU根据空气流量传感器输出的USUB电压比信号，测量发动机的进气量。USUB信号与空气流量成反比，且线性下降。当吸入的空气流量减小时，翼片转角减小，US电压值上升，则USUB的电压比值随之减小。,(2)卡门旋涡式空气流量传感器直接用电子方法测量进气量，与翼片式空气流量传感器相比，具有体积小、质量轻、进气道简单、进气阻力小等优点。,图2-30卡门涡旋式空气流量传感器(超声波检测方式)1整流栅2涡旋发生体3涡旋稳定板4信号发生器(超声波发射头)5超声波发生器6通往发动机7卡门涡旋8超声波接收器9与涡旋数对应的疏密声波10整形放大电路11旁通通路12通往ECU13整形成矩形波(脉冲),(2)卡门旋涡式空气流量传感器直接用电子方法测量进气量，与翼片式空气流量传感器相比，具有体积小、质量轻、进气道简单、进气阻力小等优点。,图2-31卡门涡旋式空气流量传感器(反光镜检测方式)a)结构b)原理c)波形1反光镜2发光二极管3钢板弹簧4空气流5卡门涡旋6涡旋发生体7压力导向孔8光电晶体管9进气管路10支承板,(3)热式空气流量传感器有热线式和热膜式两种形式，直接检测发动机吸入空气的质量流量，检测原理完全相同。,热线式空气流量传感器。传感器壳体两端设置有与进气道相连接的圆形连接接头，空气入口和出口都设有防止传感器受到机械损伤的防护网。传感器入口与空气滤清器一端的进气管连接，出口与节气门体一端的进气管连接，见图2-32。工作原理。假设在空气中放置一发热体，发热体因向周围空气放热而冷却。流经发热体的空气量越多，则发热体的传热量越大，热线式空气流量计就是利用发热体和空气这种传热现象测量发动机进气量。,(3)热式空气流量传感器有热线式和热膜式两种形式，直接检测发动机吸入空气的质量流量，检测原理完全相同。,热膜式空气流量传感器是对热线式空气流量传感器进行的改进，其发热元件采用平面形铂金属薄膜(厚约200mm)电阻器，故称为热膜电阻。捷达AT/GTX和桑塔纳2000GSi型轿车均采用了热膜式空气流量传感器，见图2-34。,热线式空气流量传感器。传感器壳体两端设置有与进气道相连接的圆形连接接头，空气入口和出口都设有防止传感器受到机械损伤的防护网。传感器入口与空气滤清器一端的进气管连接，出口与节气门体一端的进气管连接，见图2-32。,图2-32热线式空气流量传感器1传感器密封盖2印制控制电路板3卡环4防护网5温度补偿电阻丝(冷丝)6铂金丝(热线)7取样管8CO调节螺钉9防护塞10接线插座,热线式空气流量传感器。传感器壳体两端设置有与进气道相连接的圆形连接接头，空气入口和出口都设有防止传感器受到机械损伤的防护网。传感器入口与空气滤清器一端的进气管连接，出口与节气门体一端的进气管连接，见图2-32。,图2-33热线式空气流量计的测量原理热线电阻温度补偿电阻精密电阻调零电阻,工作原理。假设在空气中放置一发热体，发热体因向周围空气放热而冷却。流经发热体的空气量越多，则发热体的传热量越大，热线式空气流量计就是利用发热体和空气这种传热现象测量发动机进气量。,热膜式空气流量传感器是对热线式空气流量传感器进行的改进，其发热元件采用平面形铂金属薄膜(厚约200mm)电阻器，故称为热膜电阻。捷达AT/GTX和桑塔纳2000GSi型轿车均采用了热膜式空气流量传感器，见图2-34。,图2-35热膜式空气流量传感器内部元件,热膜式空气流量传感器是对热线式空气流量传感器进行的改进，其发热元件采用平面形铂金属薄膜(厚约200mm)电阻器，故称为热膜电阻。捷达AT/GTX和桑塔纳2000GSi型轿车均采用了热膜式空气流量传感器，见图2-34。,图2-35热膜式空气流量传感器内部元件1控制回路2通往发动机3热膜4进气温度传感器5金属网,(4)空气流量传感器性能比较具体对比见表2-1。,表2-1空气流量传感器性能比较,三、节气门位置传感器,1.分类2.触点式节气门位置传感器3.组合式节气门位置传感器,1.分类,2.触点式节气门位置传感器,(1)结构特点触点式气门位置传感器主要由节气门轴、大负荷触点(又称为功率触点)、凸轮、怠速触点和接线插座组成，见图2-36。(2)输出特性当节气门关闭时，怠速触点闭合、功率触点断开，怠速触点输出端子输出的信号为低电平“0”，功率触点输出的信号为高电平“1”。,(1)结构特点触点式气门位置传感器主要由节气门轴、大负荷触点(又称为功率触点)、凸轮、怠速触点和接线插座组成，见图2-36。,图2-36触点式气门位置传感器a)外形b)内部结构c)输出特性1节气门轴2功率触点(PSW)3凸轮4怠速触点(IDL)5接线插座,(2)输出特性当节气门关闭时，怠速触点闭合、功率触点断开，怠速触点输出端子输出的信号为低电平“0”，功率触点输出的信号为高电平“1”。,3.组合式节气门位置传感器,(1)结构特点组合式节气门位置传感器主要由可变电阻滑动触点、节气门轴、怠速触点和壳体组成，见图2-37。(2)输出特性组合式节气门位置传感器见图2-38。,(1)结构特点组合式节气门位置传感器主要由可变电阻滑动触点、节气门轴、怠速触点和壳体组成，见图2-37。,图2-37组合式节气门位置传感器a)内部结构b)电路1可变电阻滑动触点2镀膜电阻3绝缘部件4节气门轴5怠速触点,(2)输出特性组合式节气门位置传感器见图2-38。,图2-38组合式节气门位置传感器输出特性a)怠速触点输出信号b)滑动触点输出信号,四、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器,1.分类2.传感器的结构原理与应用3.霍尔式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器,1.分类,图2-39传感器结构原理a)接近b)对正c)离开1信号转子2传感线圈3永久磁铁4磁轭,2.传感器的结构原理与应用,(1)结构原理磁感应式传感器主要由信号转子、传感线圈、永久磁铁和磁轭组成，见图2-39。(2)捷达和桑塔纳轿车磁感应式曲轴位置传感器(3)丰田汽车CPS与CIS丰田汽车计算机控制系统(TCCS)采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成，由上、下两部分组成，结构见图2-43。,(1)结构原理磁感应式传感器主要由信号转子、传感线圈、永久磁铁和磁轭组成，见图2-39。,图2-40传感线圈中的磁通量和电动势E波形a)低速时b)高速时,(1)结构原理磁感应式传感器主要由信号转子、传感线圈、永久磁铁和磁轭组成，见图2-39。,图2-41传感器结构1缸体2传感器磁头3信号转子4大齿缺(输出曲轴位置基准标记),(2)捷达和桑塔纳轿车磁感应式曲轴位置传感器,结构特点。捷达AT/GTX和桑塔纳2000GSi型轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上，主要由信号发生器和信号转子组成，见图2-41。,(2)捷达和桑塔纳轿车磁感应式曲轴位置传感器,测量原理。当曲轴位置传感器随曲轴旋转时，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就会产生一个周期的交变电动势(即电动势出现一次最大值和一次最小值)，传感线圈相应地输出一个交变电压信号。由于曲轴位置传感器的信号转子上设有一个产生基准信号的大齿缺，当大齿缺转过磁头时，其输出信号所占时间较长，即输出信号为一宽脉冲信号，该信号对应于1缸或4缸压缩上止点前一定角度，传感器产生的信号电压将通过线束直接输入ECU，经过整形电路处理后输出的信号电压波形，见图2-42。,结构特点。捷达AT/GTX和桑塔纳2000GSi型轿车的磁感应式曲轴位置传感器安装在曲轴箱内靠近离合器一侧的缸体上，主要由信号发生器和信号转子组成，见图2-41。,测量原理。当曲轴位置传感器随曲轴旋转时，信号转子每转过一个凸齿，传感线圈中就会产生一个周期的交变电动势(即电动势出现一次最大值和一次最小值)，传感线圈相应地输出一个交变电压信号。由于曲轴位置传感器的信号转子上设有一个产生基准信号的大齿缺，当大齿缺转过磁头时，其输出信号所占时间较长，即输出信号为一宽脉冲信号，该信号对应于1缸或4缸压缩上止点前一定角度，传感器产生的信号电压将通过线束直接输入ECU，经过整形电路处理后输出的信号电压波形，见图2-42。,图2-42曲轴和凸轮轴位置传感线圈输出信号a)曲轴位置传感器b)凸轮轴位置传感器,(3)丰田汽车CPS与CIS丰田汽车计算机控制系统(TCCS)采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成，由上、下两部分组成，结构见图2-43。,1)曲轴位置传感器的结构特点与测量原理。Ne信号发生器的结构特点。Ne信号发生器安装在传感器壳体下部，结构见图2-44a，主要由No.2信号转子、Ne传感线圈和磁头组成。信号转子固定在传感器轴上，传感器轴由配气凸轮轴驱动旋转，传感器轴的顶端套装有分火头。信号转子外缘设置有24个凸齿，传感线圈及磁头固定在传感器壳体内。,(3)丰田汽车CPS与CIS丰田汽车计算机控制系统(TCCS)采用的磁感应式曲轴与凸轮轴位置传感器由分电器改进而成，由上、下两部分组成，结构见图2-43。,曲轴转速与转角信号的测量原理。当发动机曲轴旋转时，配气凸轮轴便驱动传感器信号转子旋转，转子凸齿与磁头间的气隙交替发生变化，传感线圈的磁通随之交替发生变化，在传感线圈中感应产生交变电动势，信号电压波形见图2-44b。因为信号转子有24个凸齿，转子旋转一圈，传感线圈产生24个交变信号。传感器轴每转一圈相当于发动机曲轴旋转两圈，一个交变信号(即一个信号周期)相当于曲轴旋转30、信号转子旋转15。ECU每接收Ne信号发生器24个