37681 现代汽车电子控制技术汽车维修学习课件第3 4章

12CC2,主编,第3章微机控制电子点火系统第4章辅助控制系统,第3章微机控制电子点火系统,3.1对点火系统的基本要求3.2微机控制电子点火系统的组成及工作原理3.3点火提前角与闭合角控制3.4爆燃传感器与爆燃控制,3.1对点火系统的基本要求,3.2微机控制电子点火系统的组成及工作原理,3.2.1微机控制电子点火系统的组成3.2.2曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器3.2.3微机控制电子点火系统的点火电路,3.2.1微机控制电子点火系统的组成,1.传感器2.电子控制单元3.执行器,3.2.1微机控制电子点火系统的组成,图3-1微机控制有分电器电子点火系统1ECU2蓄电池3火花塞4点火开关5分电器6点火线圈7点火模块8N转子及信号线圈9G转子及信号线圈,3.2.1微机控制电子点火系统的组成,图3-2无分电器微机控制电子点火控制系统1火花塞2点火线圈3点火模块4传感器5ECU,1.传感器,2.电子控制单元,3.执行器,(1)点火控制器点火控制器又称为点火控制单元、点火模块、点火电子组件或功率放大器，连接于ECU与点火线圈之间，是微机控制电子点火系统的功率输出级，它接受ECU输出的点火控制信号控制点火线圈初级绕组接地端的通断并进行功率放大，以便驱动高压点火线圈工作。(2)点火线圈带分电器的微机控制电子点火系统其点火线圈的结构与普通电子点火系统的点火线圈并无什么差别，而无分电器的微机控制电子点火系统的点火线圈则有多种结构形式，因高压配电方式的不同可分为二极管分配方式的点火线圈、点火线圈分配方式的点火线圈和独立点火方式的点火线圈三种。,(1)点火控制器点火控制器又称为点火控制单元、点火模块、点火电子组件或功率放大器，连接于ECU与点火线圈之间，是微机控制电子点火系统的功率输出级，它接受ECU输出的点火控制信号控制点火线圈初级绕组接地端的通断并进行功率放大，以便驱动高压点火线圈工作。,1)恒电流控制功能。2)停车断电保护功能。3)点火时间低速延迟功能。4)超压保护功能。,1)恒电流控制功能。,2)停车断电保护功能。,3)点火时间低速延迟功能。,4)超压保护功能。,图3-3点火控制器,(2)点火线圈带分电器的微机控制电子点火系统其点火线圈的结构与普通电子点火系统的点火线圈并无什么差别，而无分电器的微机控制电子点火系统的点火线圈则有多种结构形式，因高压配电方式的不同可分为二极管分配方式的点火线圈、点火线圈分配方式的点火线圈和独立点火方式的点火线圈三种。,图3-4闭磁路点火线圈的结构及磁路a)闭磁路点火线圈b)口字形铁心磁路c)日字形铁心磁路1初级绕组2次级绕组3铁心4低压接线柱(+)5低压接线柱(-)6高压接线柱7磁路8空气隙,3.2.2曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器,1.磁感应式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器2.霍尔式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器3.光电式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器,1.磁感应式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器,(1)工作原理磁感应式传感器的基本结构与工作原理如图3-5所示。(2)桑塔纳2000GSi(3)丰田TCCS系统磁感应式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器丰田公司的计算机控制系统TCCS系统用磁感应式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器制作成一体，由上、下两部分组成，都安装在分电器内，其结构如图3-9所示。,(1)工作原理磁感应式传感器的基本结构与工作原理如图3-5所示。,图3-5磁感应式传感器的基本结构与工作原理示意图a)凸齿接近磁头b)凸齿正对磁头c)凸齿离开磁头1信号转子2传感线圈3永久磁铁4磁轭,(1)工作原理磁感应式传感器的基本结构与工作原理如图3-5所示。,图3-6传感线圈中的磁通和电动势E波形a)低速时输出波形b)高速时输出波形,(2)桑塔纳2000GSi,1)结构特点。2)工作情况。,1)结构特点。,图3-7桑塔纳2000GSiAJR发动机磁感应式曲轴位置传感器结构1缸体2传感器磁头3信号转子4大齿缺(基准标记),2)工作情况。,图3-8桑塔纳2000GSiAJR发动机曲轴位置传感器输出信号,(3)丰田TCCS系统磁感应式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器丰田公司的计算机控制系统TCCS系统用磁感应式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器制作成一体，由上、下两部分组成，都安装在分电器内，其结构如图3-9所示。,1)Ne信号发生器。2)G信号发生器。,(3)丰田TCCS系统磁感应式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器丰田公司的计算机控制系统TCCS系统用磁感应式曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器制作成一体，由上、下两部分组成，都安装在分电器内，其结构如图3-9所示。,图3-9丰田公司TCCS系统磁感应式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器1G1感应线圈2No.2正时转子3No.1正时转子4G2感应线圈5Ne感应线圈,1)Ne信号发生器。,图3-10Ne信号发生器结构与波形a)结构b)波形,1)Ne信号发生器。,图3-11G信号发生器的结构与波形a)结构b)波形,2)G信号发生器。,图3-12、Ne信号与曲轴转角的关系,2.霍尔式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器,(1)霍尔效应如图3-13所示，通有电流I的白金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中时，在白金导体横向侧面上就会产生一个垂直于电流方向和磁场方向的电压UH，UH与通过半导体的电流I和磁感应强度B成正比，当取消磁场时电压立即消失。(2)霍尔式传感器基本结构与工作原理(3)桑塔纳2000GSiAJR发动机霍尔式凸轮轴位置传感器在桑塔纳2000GSiAJR发动机的电控系统中，既在气缸体的左侧靠近飞轮处装配有磁感应式曲轴位置传感器，又在气缸盖前端凸轮轴的链轮之后装配有霍尔式凸轮轴位置传感器，如图3-16所示。,(1)霍尔效应如图3-13所示，通有电流I的白金导体垂直于磁力线放入磁感应强度为B的磁场中时，在白金导体横向侧面上就会产生一个垂直于电流方向和磁场方向的电压UH，UH与通过半导体的电流I和磁感应强度B成正比，当取消磁场时电压立即消失。,(2)霍尔式传感器基本结构与工作原理,1)基本结构。2)工作原理。,1)基本结构。,图3-13霍尔效应,1)基本结构。,图3-14霍尔传感器基本结构与工作原理a)叶片离开气隙，磁场饱和b)叶片进入气隙，磁场被旁路1永久磁铁2触发叶轮3磁轭4霍尔集成电路,2)工作原理。,图3-15霍尔集成电路组成框图,(3)桑塔纳2000GSiAJR发动机霍尔式凸轮轴位置传感器在桑塔纳2000GSiAJR发动机的电控系统中，既在气缸体的左侧靠近飞轮处装配有磁感应式曲轴位置传感器，又在气缸盖前端凸轮轴的链轮之后装配有霍尔式凸轮轴位置传感器，如图3-16所示。,1)结构特点。2)工作情况。,1)结构特点。,图3-16霍尔凸轮轴位置传感器安装位置1凸轮轴同步带轮2信号转子3霍尔信号发生器,1)结构特点。,图3-17霍尔式凸轮轴位置传感器结构1凸轮轴2霍尔信号发生器3传感器固定螺钉4定位螺栓与座圈5信号转子6发动机缸盖,2)工作情况。,图3-18凸轮轴位置传感器输出的信号与曲轴位置传感器输出的信号之间的关系,3.光电式曲轴位置传感器与凸轮轴位置传感器,(1)结构特点日产公司产生的光电式曲轴与凸轮轴位置传感器是由分电器改进而成，结构如图3-19所示，主要由信号发生器、信号盘(即信号转子)、配电器、传感器壳体和线束插头等组成。(2)工作原理光电式传感器的工作原理如图3-20所示。,(1)结构特点日产公司产生的光电式曲轴与凸轮轴位置传感器是由分电器改进而成，结构如图3-19所示，主要由信号发生器、信号盘(即信号转子)、配电器、传感器壳体和线束插头等组成。,图3-19光电式曲轴与凸轮轴位置传感器结构a)信号盘结构b)传感器结构c)信号发生器结构1线束插头2上止点信号透光孔3曲轴转角信号透光孔4一缸上止点信号透光孔5定位销6、15传感器轴7传感器盖8分火头9防护盖10信号发生器11G信号传感器12Ne信号传感器13信号盘14传感器壳体,(2)工作原理光电式传感器的工作原理如图3-20所示。,图3-20光电式传感器工作原理a)信号盘透光时b)信号盘遮光时1发光二极管LED2信号盘3光敏晶体管VT,(2)工作原理光电式传感器的工作原理如图3-20所示。,图3-21光电式曲轴与凸轮轴位置传感器输出波形,3.2.3微机控制电子点火系统的点火电路,1.同时点火方式2.独立点火方式,3.2.3微机控制电子点火系统的点火电路,图3-22无分电器点火控制系统两种点火方式,1.同时点火方式,(1)二极管分配式4缸发动机利用二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如图3-23所示，其特点是4个气缸共用一个由两个初级绕组和一个次级绕组构成的特制点火线圈，点火控制器中的两只功率晶体管根据气缸识别信号和点火定时信号输出点火脉冲，按点火顺序交替控制一个初级绕组的导通与截止，次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路，利用4个二极管的单向导电性交替完成对1、4缸和2、3缸配电过程。(2)点火线圈分配式点火线圈分配同时点火方式的电路原理如图3-26所示。,(1)二极管分配式4缸发动机利用二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如图3-23所示，其特点是4个气缸共用一个由两个初级绕组和一个次级绕组构成的特制点火线圈，点火控制器中的两只功率晶体管根据气缸识别信号和点火定时信号输出点火脉冲，按点火顺序交替控制一个初级绕组的导通与截止，次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路，利用4个二极管的单向导电性交替完成对1、4缸和2、3缸配电过程。,图3-23二极管分配同时点火电路原理,(1)二极管分配式4缸发动机利用二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如图3-23所示，其特点是4个气缸共用一个由两个初级绕组和一个次级绕组构成的特制点火线圈，点火控制器中的两只功率晶体管根据气缸识别信号和点火定时信号输出点火脉冲，按点火顺序交替控制一个初级绕组的导通与截止，次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路，利用4个二极管的单向导电性交替完成对1、4缸和2、3缸配电过程。,图3-24二极管分配方式的点火线圈(内装式)a)连接线路b)外部形状1低压插接器端子2初级绕组3次级绕组4高压二极管5高压接线柱,(1)二极管分配式4缸发动机利用二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如图3-23所示，其特点是4个气缸共用一个由两个初级绕组和一个次级绕组构成的特制点火线圈，点火控制器中的两只功率晶体管根据气缸识别信号和点火定时信号输出点火脉冲，按点火顺序交替控制一个初级绕组的导通与截止，次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路，利用4个二极管的单向导电性交替完成对1、4缸和2、3缸配电过程。,图3-25二极管分配方式的点火线圈(外接式)a)连接线路b)内部结构1点火线圈2高压二极管3、11接点火控制器4弹簧5初级绕组6初级绕组7铁心8、16高压导电片9、18电源接线柱10、19高压线插座12外壳13导磁板14衬纸15次级绕组17变压器油,(1)二极管分配式4缸发动机利用二极管分配高压电的双缸同时点火电路原理如图3-23所示，其特点是4个气缸共用一个由两个初级绕组和一个次级绕组构成的特制点火线圈，点火控制器中的两只功率晶体管根据气缸识别信号和点火定时信号输出点火脉冲，按点火顺序交替控制一个初级绕组的导通与截止，次级绕组的两端通过4只高压二极管与火花塞构成回路，利用4个二极管的单向导电性交替完成对1、4缸和2、3缸配电过程。,图3-26点火线圈分配同时点火电路原理,(2)点火线圈分配式点火线圈分配同时点火方式的电路原理如图3-26所示。,图3-27点火线圈分配的点火线圈1、2、3高压导线插座A、B、C点火线圈4低压导线插座5内部结构,(2)点火线圈分配式点火线圈分配同时点火方式的电路原理如图3-26所示。,图3-28独立点火方式电路原理,(2)点火线圈分配式点火线圈分配同时点火方式的电路原理如图3-26所示。,图3-29独立点火方式的点火线圈1接点火控制器2初级绕组3次级绕组4火花塞,2.独立点火方式,3.3点火提前角与闭合角控制,3.3.1点火提前角的控制3.3.2闭合角控制,3.3.1点火提前角的控制,1.点火提前角的影响因素2.点火提前角控制的基本内容3.起动时点火提前角控制4.起动后点火提前角控制,1.点火提前角的影响因素,(1)转速的影响在负荷不变的条件下，随着发动机转速升高，相同时间内转过的曲轴转角增大，如果混合气的燃烧速率不变，为保证在上止点后10左右燃烧压力达到最高，最佳点火提前角应在原来基础上适当加大。(2)负荷的影响在转速不变的情况下，当发动机负荷增大时，进入气缸的混合气量增加，压缩终了气缸内的压力和温度都会提高，使混合气的燃烧速度加快，因此，最佳点火提前角应随负荷的增大而相应减小。,(1)转速的影响在负荷不变的条件下，随着发动机转速升高，相同时间内转过的曲轴转角增大，如果混合气的燃烧速率不变，为保证在上止点后10左右燃烧压力达到最高，最佳点火提前角应在原来基础上适当加大。,(2)负荷的影响在转速不变的情况下，当发动机负荷增大时，进入气缸的混合气量增加，压缩终了气缸内的压力和温度都会提高，使混合气的燃烧速度加快，因此，最佳点火提前角应随负荷的增大而相应减小。,图3-30发动机转速对最佳点火提前角的影响1理想的关系曲线2微机控制电子点火系统的关系曲线3离心装置调整的关系曲线,(2)负荷的影响在转速不变的情况下，当发动机负荷增大时，进入气缸的混合气量增加，压缩终了气缸内的压力和温度都会提高，使混合气的燃烧速度加快，因此，最佳点火提前角应随负荷的增大而相应减小。,图3-31发动机负荷对最佳点火提前角的影响1理想的关系曲线2微机控制电子点火系统的关系曲线3离心装置调整的关系曲线,2.点火提前角控制的基本内容,(1)最佳点火提前角的确定由于点火提前角的影响因素很多且关系复杂，因此，通常是用试验的方法来确定发动机各特定工况和各种状态下的最佳点火时间，以插值计算或修正计算确定任一工况、状态下的点火提前角。(2)点火提前角控制的基本内容根据汽油机运行工况的特点，微机控制电子点火系统工作时ECU对点火提前角的控制分为起动时的点火提前角控制和起动后的点火提前角控制两种情况，实际点火提前角包含初始点火提前角、基本点火提前角、修正点火提前角，如图3-33所示。,(1)最佳点火提前角的确定由于点火提前角的影响因素很多且关系复杂，因此，通常是用试验的方法来确定发动机各特定工况和各种状态下的最佳点火时间，以插值计算或修正计算确定任一工况、状态下的点火提前角。,图3-32最佳点火提前角的确定1特定工况2任一工况,(2)点火提前角控制的基本内容根据汽油机运行工况的特点，微机控制电子点火系统工作时ECU对点火提前角的控制分为起动时的点火提前角控制和起动后的点火提前角控制两种情况，实际点火提前角包含初始点火提前角、基本点火提前角、修正点火提前角，如图3-33所示。,图3-33点火提前角控制的基本内容,(2)点火提前角控制的基本内容根据汽油机运行工况的特点，微机控制电子点火系统工作时ECU对点火提前角的控制分为起动时的点火提前角控制和起动后的点火提前角控制两种情况，实际点火提前角包含初始点火提前角、基本点火提前角、修正点火提前角，如图3-33所示。,图3-3410初始点火提前角,3.起动时点火提前角控制,(1)起动初始点火提前角控制由于发动机的起动转速很低，此时的发动机负荷信号(进气管压力信号或进气流量信号)不稳定，为确保有适当而又稳定的点火提前角，将点火提前角固定在初始点火提前角。(2)起动非初始点火提前角控制为提高起动性能，有些发动机起动时的点火时间并非是初始点火提前角，而是由ECU根据发动机的温度和起动转速对点火提前角进行适当的控制。,(1)起动初始点火提前角控制由于发动机的起动转速很低，此时的发动机负荷信号(进气管压力信号或进气流量信号)不稳定，为确保有适当而又稳定的点火提前角，将点火提前角固定在初始点火提前角。,(2)起动非初始点火提前角控制为提高起动性能，有些发动机起动时的点火时间并非是初始点火提前角，而是由ECU根据发动机的温度和起动转速对点火提前角进行适当的控制。,图3-35起动时的初始点火提前角控制1基准点火定时信号发生电路2接点火模块IC集成电路,(2)起动非初始点火提前角控制为提高起动性能，有些发动机起动时的点火时间并非是初始点火提前角，而是由ECU根据发动机的温度和起动转速对点火提前角进行适当的控制。,图3-36低温起动点火提前角调整特性,4.起动后点火提前角控制,(1)基本点火提前角控制基本点火提前角控制的目的是使发动机在各种负荷和转速下都有最佳的点火提前角，发动机怠速和正常工况下的基本点火提前角控制有所不同。(2)点火提前角修正控制基本点火提前角是发动机ECU根据转速和负荷信号两个参数来确定的，它不是最佳点火提前角，只能满足发动机在某个工况下的实际需要。,4.起动后点火提前角控制,图3-37起动后的初始点火提前角控制1基准点火定时信号发生电路2接点火控制器IC集成电路,(1)基本点火提前角控制基本点火提前角控制的目的是使发动机在各种负荷和转速下都有最佳的点火提前角，发动机怠速和正常工况下的基本点火提前角控制有所不同。,图3-38非怠速工况基本点火提前角数据表,(1)基本点火提前角控制基本点火提前角控制的目的是使发动机在各种负荷和转速下都有最佳的点火提前角，发动机怠速和正常工况下的基本点火提前角控制有所不同。,图3-39非怠速工况的基本点火提前角(点火特性三维脉谱图),(1)基本点火提前角控制基本点火提前角控制的目的是使发动机在各种负荷和转速下都有最佳的点火提前角，发动机怠速和正常工况下的基本点火提前角控制有所不同。,图3-40怠速工况的基本点火提前角,(2)点火提前角修正控制基本点火提前角是发动机ECU根据转速和负荷信号两个参数来确定的，它不是最佳点火提前角，只能满足发动机在某个工况下的实际需要。,1)怠速暖机修正。2)怠速稳定性修正。3)空燃比反馈修正。4)过热修正。5)爆燃修正。6)最大和最小提前角控制。,1)怠速暖机修正。,2)怠速稳定性修正。,图3-41怠速暖机修正,2)怠速稳定性修正。,图3-42怠速稳定性修正,3)空燃比反馈修正。,4)过热修正。,图3-43空燃比反馈修正,4)过热修正。,图3-44发动机过热修正,5)爆燃修正。,6)最大和最小提前角控制。,3.3.2闭合角控制,图3-45闭合角脉谱图,3.4爆燃传感器与爆燃控制,3.4.1爆燃传感器3.4.2爆燃控制方法,3.4爆燃传感器与爆燃控制,图3-46爆燃控制系统的组成,3.4.1爆燃传感器,1.磁致伸缩式爆燃传感器2.压电式爆燃传感器,1.磁致伸缩式爆燃传感器,图3-47磁致伸缩式爆燃传感器的外形与结构1弹性元件2磁感线圈3伸缩杆4外壳5永久磁铁,2.压电式爆燃传感器,图3-48压电式爆燃传感器的结构1引线2配重块3压电元件,2.压电式爆燃传感器,图3-49桑塔纳压电式爆燃传感器的结构1套筒底座2绝缘垫圈3压电元件4惯性配重块5塑料壳体6固定螺栓7接线插座8电极,3.4.2爆燃控制方法,图3-50爆燃强度判定方法,3.4.2爆燃控制方法,图3-51爆燃反馈控制的点火提前角曲线1点火提前角极限值2ECU控制3分电器曲线,第4章辅助控制系统,4.1进气控制系统4.2怠速控制系统4.3排放控制系统4.4故障自诊断系统,4.1进气控制系统,4.1.1进气惯性增压控制系统4.1.2废气涡轮增压系统4.1.3可变气门控制系统4.1.4电子节气门控制系统,4.1.1进气惯性增压控制系统,1.压力波的来源及利用方法2.可变进气歧管长度增压系统3.谐波进气增压系统,1.压力波的来源及利用方法,2.可变进气歧管长度增压系统,图4-1可变进气歧管长度示意图1转换阀2转换阀控制机构3ECU,2.可变进气歧管长度增压系统,图4-2谐波进气增压系统结构组成图1进气导流管2副谐振室3空气滤清器4空气流量传感器5主谐振室6进气歧管,2.可变进气歧管长度增压系统,图4-3谐波进气增压系统工作过程与控制原理a)工作过程b)控制原理1喷油器2进气道3空气滤清器4空气室5涡流6控制阀7节气门8进气增压控制阀9真空马达10真空电磁阀11真空罐12ECU,3.谐波进气增压系统,4.1.2废气涡轮增压系统,1.废气涡轮增压系统的结构组成2.涡轮增压压力的控制,4.1.2废气涡轮增压系统,图4-4废气涡轮增压原理图,4.1.2废气涡轮增压系统,图4-5废气涡轮增压系统,1.废气涡轮增压系统的结构组成,图4-6涡轮增压器的结构,2.涡轮增压压力的控制,(1)机械控制式早期的废气涡轮增压系统多采用机械控制方式对涡轮增压压力进行控制，如图4-7所示。(2)电子控制式电子控制式废气涡轮增压系统如图4-8所示，与早期控制的主要不同之处在于，ECU可以通过使增压压力电磁阀通断电来控制膜片式控制阀，使膜片控制阀的膜片室连接到进气管，相应地得到低或高的控制压力，从而控制排气旁通阀的开关。,2.涡轮增压压力的控制,图4-7机械式废气涡轮增压系统1动力涡轮2增压涡轮3废气旁通阀4膜片式控制阀,(1)机械控制式早期的废气涡轮增压系统多采用机械控制方式对涡轮增压压力进行控制，如图4-7所示。,图4-8电子控制式废气涡轮增压系统,(2)电子控制式电子控制式废气涡轮增压系统如图4-8所示，与早期控制的主要不同之处在于，ECU可以通过使增压压力电磁阀通断电来控制膜片式控制阀，使膜片控制阀的膜片室连接到进气管，相应地得到低或高的控制压力，从而控制排气旁通阀的开关。,4.1.3可变气门控制系统,1.可变气门控制及其特点2.大众车系可变气门正时系统3.丰田VVT-i智能可变气门正时系统4.本田VTEC可变气门正时及气门升程电子控制系统,1.可变气门控制及其特点,2.大众车系可变气门正时系统,图4-9大众车系可变气门正时系统a)安装位置b)组成结构,2.大众车系可变气门正时系统,图4-10大众车系可变气门正时系统工作情况a)高转速时b)低转速时,3.丰田VVT-i智能可变气门正时系统,(1)VVT-i的结构组成VVT-i智能可变气门正时系统结构组成如图4-11所示，主要由传感器、发动机ECU和执行机构(VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀)三部分组成。(2)VVT-i的工作原理发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度计算出一个最优气门正时，向凸轮轴正时机油控制阀发出控制指令，凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择至VVT-i控制器的不同油路以处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。,3.丰田VVT-i智能可变气门正时系统,图4-11VVT-i系统结构组成,(1)VVT-i的结构组成VVT-i智能可变气门正时系统结构组成如图4-11所示，主要由传感器、发动机ECU和执行机构(VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀)三部分组成。,图4-12VVT-i控制器(OCV),(1)VVT-i的结构组成VVT-i智能可变气门正时系统结构组成如图4-11所示，主要由传感器、发动机ECU和执行机构(VVT-i控制器、凸轮轴正时机油控制阀)三部分组成。,图4-13凸轮轴正时机油控制阀,(2)VVT-i的工作原理发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度计算出一个最优气门正时，向凸轮轴正时机油控制阀发出控制指令，凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择至VVT-i控制器的不同油路以处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。,图4-14VVT-i系统控制原理,(2)VVT-i的工作原理发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度计算出一个最优气门正时，向凸轮轴正时机油控制阀发出控制指令，凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择至VVT-i控制器的不同油路以处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。,表4-1VVT-i的三种工作状态,(2)VVT-i的工作原理发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度计算出一个最优气门正时，向凸轮轴正时机油控制阀发出控制指令，凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择至VVT-i控制器的不同油路以处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。,图4-15机油控制阀的控制,(2)VVT-i的工作原理发动机ECU根据发动机转速、进气量、节气门位置和冷却液温度计算出一个最优气门正时，向凸轮轴正时机油控制阀发出控制指令，凸轮轴正时机油控制阀根据发动机ECU的控制指令选择至VVT-i控制器的不同油路以处于提前、滞后或保持这三个不同的工作状态。,图4-16VVTL-i系统的凸轮控制,4.本田VTEC可变气门正时及气门升程电子控制系统,(1)VTEC的结(2)VTEC的工作原理如图4-19所示，工作时，发动机转速、负荷和冷却液温度等信号输入电控单元，经电控单元分析处理后决定对配气机构是否实行VTEC控制，即控制VTEC电磁阀打开或关闭，进而控制液压执行阀和气门机构的动作。,(1)VTEC的结,图4-17本田发动机VTEC系统1主摇臂2凸轮轴3正时板4中间摇臂5副摇臂6同步活塞B7同步活塞A8正时活塞9进气门,(1)VTEC的结,图4-18气门摇臂组结构示意图,(1)VTEC的结,图4-19VTEC控制原理图,(1)VTEC的结,图4-20VTEC电磁阀结构原理图,(2)VTEC的工作原理如图4-19所示，工作时，发动机转速、负荷和冷却液温度等信号输入电控单元，经电控单元分析处理后决定对配气机构是否实行VTEC控制，即控制VTEC电磁阀打开或关闭，进而控制液压执行阀和气门机构的动作。,1)低速状态。2)高速状态。,1)低速状态。,图4-21低速状态工作情况a)液压活塞b)凸轮与摇臂,2)高速状态。,图4-22高速状态工作情况a)液压活塞b)凸轮与摇臂,4.1.4电子节气门控制系统,1.结构组成2.工作原理3.控制策略,4.1.4电子节气门控制系统,图4-23电子节气门控制系统,1.结构组成,图4-24电子节气门控制系统a)节气门体b)驱动装置1节气门2回位弹簧3减速齿轮4节气门位置传感器5小齿轮6线束插座7驱动齿轮8驱动电动机,2.工作原理,图4-25电子节气门控制系统工作原理,3.控制策略,(1)发动机转矩控制进行转矩控制时，首先根据发动机转速、负荷、点火提前角和其他系统的信号等综合测算出实际转矩需求值，然后将实际转矩与理论转矩进行对比，如果两者有偏差，电子节气门控制系统将进行适当的调节，使实际控制转矩值和理论转矩值达到一致。(2)自适应控制为保证系统良好运行，电子节气门必须执行初始化程序，目的在于读取节气门的最大开启、关闭、无命令位置和运行时的变化位置，并在EEPROM中记下节气门初始化参数，以完成自适应控制记忆，以便在再次工作时能准确控制节气门的实际开度。,3.控制策略,(3)工作模式选择控制电子节气门系统可根据不同行车需要，进行不同工作模式的选择控制，使节气门对加速踏板有不同的响应速度，通常有正常模式、动力模式和经济模式等。(4)海拔补偿在海拔较高的地区，因大气压下降、空气稀薄、空气氧含量下降，会导致发动机输出动力的严重下降。(5)控制功能扩展电子节气门系统作为发动机控制的一个功能模块，可通过增、减节气门开度来实现进气流量的调整，除了维持发动机正常运转所进行的控制以外，还可以完成与进气控制有关的巡航控制(CCS)、牵引力控制(驱动防滑ASR)、车辆稳定控制(VSC)以及换档缓冲控制等，实现信息共享和节气门开度的综合控制。,(1)发动机转矩控制进行转矩控制时，首先根据发动机转速、负荷、点火提前角和其他系统的信号等综合测算出实际转矩需求值，然后将实际转矩与理论转矩进行对比，如果两者有偏差，电子节气门控制系统将进行适当的调节，使实际控制转矩值和理论转矩值达到一致。,(2)自适应控制为保证系统良好运行，电子节气门必须执行初始化程序，目的在于读取节气门的最大开启、关闭、无命令位置和运行时的变化位置，并在EEPROM中记下节气门初始化参数，以完成自适应控制记忆，以便在再次工作时能准确控制节气门的实际开度。,(3)工作模式选择控制电子节气门系统可根据不同行车需要，进行不同工作模式的选择控制，使节气门对加速踏板有不同的响应速度，通常有正常模式、动力模式和经济模式等。,(4)海拔补偿在海拔较高的地区，因大气压下降、空气稀薄、空气氧含量下降，会导致发动机输出动力的严重下降。,(5)控制功能扩展电子节气门系统作为发动机控制的一个功能模块，可通过增、减节气门开度来实现进气流量的调整，除了维持发动机正常运转所进行的控制以外，还可以完成与进气控制有关的巡航控制(CCS)、牵引力控制(驱动防滑ASR)、车辆稳定控制(VSC)以及换档缓冲控制等，实现信息共享和节气门开度的综合控制。,4.2怠速控制系统,4.2.1怠速控制系统的组成与分类4.2.2节气门直动式怠速控制系统4.2.3旁通空气式怠速控制系统,4.2.1怠速控制系统的组成与分类,1.怠速控制系统的组成2.怠速控制系统的分类,1.怠速控制系统的组成,图4-26怠速控制系统的组成,2.怠速控制系统的分类,图4-27怠速进气量控制方法a)节气门直动式b)旁通空气式,4.2.2节气门直动式怠速控制系统,图4-28节气门直动式怠速控制执行机构1弹簧2直流电动机3、4、6减速齿轮5传动轴7丝杠,4.2.2节气门直动式怠速控制系统,图4-29步进电动机型怠速控制阀1电磁线圈2轴承3进给丝杆4转子5阀芯6阀座7阀轴,4.2.3旁通空气式怠速控制系统,1.步进电动机型怠速控制阀2.旋转电磁阀型怠速控制阀3.占空比控制电磁阀型怠速控制阀4.开关型怠速控制阀,1.步进电动机型怠速控制阀,(1)结构与工作原理步进电动机型怠速控制阀的结构、控制电路如图4-29、图4-30所示，怠速控制阀安装在发动机进气总管上，发动机控制单元ECU根据各种传感器的信号依一定顺序使功率晶体管VT1-VT2-VT3-VT4适时导通，分别给步进电动机定子线圈供电，驱动步进电动机转子旋转，使前端的阀门移动，改变阀门与阀座之间的距离，调节旁通空气道的空气流量，使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。(2)控制阀的控制内容,(1)结构与工作原理步进电动机型怠速控制阀的结构、控制电路如图4-29、图4-30所示，怠速控制阀安装在发动机进气总管上，发动机控制单元ECU根据各种传感器的信号依一定顺序使功率晶体管VT1-VT2-VT3-VT4适时导通，分别给步进电动机定子线圈供电，驱动步进电动机转子旋转，使前端的阀门移动，改变阀门与阀座之间的距离，调节旁通空气道的空气流量，使发动机怠速转速达到所要求的目标转速。,图4-30步进电动机型怠速控制阀控制电路,(2)控制阀的控制内容,1)起动初始位置的设定。2)起动控制。3)暖机控制。4)怠速稳定控制。5)负荷变化的预控制。6)电器负载增多时的怠速控制。7)学习控制。,1)起动初始位置的设定。,2)起动控制。,3)暖机控制。,4)怠速稳定控制。,5)负荷变化的预控制。,6)电器负载增多时的怠速控制。,7)学习控制。,2.旋转电磁阀型怠速控制阀,图4-31旋转电磁阀型怠速控制阀1控制阀2双金属片3冷却液腔4阀体5、7线圈6永久磁铁8阀轴9怠速空气口,2.旋转电磁阀型怠速控制阀,图4-32旋转电磁阀型怠速控制阀工作原理,2.旋转电磁阀型怠速控制阀,图4-33旋转电磁阀型怠速控制阀控制电路,2.旋转电磁阀型怠速控制阀,图4-34占空比控制电磁阀型怠速控制阀1、5弹簧2线圈3阀杆4控制阀,3.占空比控制电磁阀型怠速控制阀,4.开关型怠速控制阀,图4-35占空比控制电磁阀型怠速控制阀的控制电路,4.开关型怠速控制阀,图4-36开关型怠速控制阀1线圈2控制阀,4.3排放控制系统,4.3.1燃油蒸发排放控制系统4.3.2废气再循环(EGR)控制系统4.3.3三元催化转化器与空燃比反馈控制系统4.3.4二次空气喷射系统,4.3排放控制系统,图4-37燃油蒸发排放控制系统的组成1油箱盖2油箱3单向阀4排气管5电磁阀6节气门7进气门8真空阀9真空控制阀10定量排放孔11炭罐,4.3.1燃油蒸发排放控制系统,图4-38桑塔纳2000GSiAJR发动机炭罐及其电磁阀1油箱通风管2炭罐电磁阀3节气门体4炭罐,4.3.2废气再循环(EGR)控制系统,1.普通电子控制废气再循环系统2.可变EGR率废气再循环系统3.闭环控制废气再循环,4.3.2废气再循环(EGR)控制系统,图4-39EGR阀及其安装位置,4.3.2废气再循环(EGR)控制系统,图4-40电子控制EGR系统1冷却液温度传感器2EGR阀3节气门位置传感器4EGR控制电磁阀5曲轴转速和转角传感器,1.普通电子控制废气再循环系统,图4-41EGR控制电磁阀的结构1真空通道2弹簧3阀芯4阀体5通大气阀口6电磁线圈,1.普通电子控制废气再循环系统,图4-42EGR阀的结构,1.普通电子控制废气再循环系统,图4-43可变EGR率的废气再循环控制系统1EGR控制阀2VCM真空控制阀3ECU4传感器输入信号5节气门位置传感器6EGR管路7定压室,2.可变EGR率废气再循环系统,3.闭环控制废气再循环,(1)用EGR控制阀开度作为反馈信号与普通电子控制式EGR系统相比，在EGR控制阀上增加了一个用于检测其开启高度的EGR位置传感器，见图4-44。(2)用EGR率作为反馈信号直接用EGR率作为反馈信号的废气再循环闭环控制系统，见图4-45。,(1)用EGR控制阀开度作为反馈信号与普通电子控制式EGR系统相比，在EGR控制阀上增加了一个用于检测其开启高度的EGR位置传感器，见图4-44。,(2)用EGR率作为反馈信号直接用EGR率作为反馈信号的废气再循环闭环控制系统，见图4-45。,图4-44用EGR控制阀开度作为反馈信号的闭环控制系统,(2)用EGR率作为反馈信号直接用EGR率作为反馈信号的废气再循环闭环控制系统，见图4-45。,图4-45用EGR率作为反馈信号的闭环控制系统,4.3.3三元催化转化器与空燃比反馈控制系统,1.三元催化转化器的结构原理2.影响三元催化转化器转换效率的因素3.氧传感器,4.3.3三元催化转化器与空燃比反馈控制系统,图4-46三元催化转化器化学反应过程,1.三元催化转化器的结构原理,图4-47三元催化转化器的结构1载体(催化剂)2衬垫3氧传感器4外壳,2.影响三元催化转化器转换效率的因素,图4-48TWC转换效率与混合气浓度的关系,2.影响三元催化转化器转换效率的因素,图4-49电控燃油喷射系统的闭环控制原理,3.氧传感器,(1)氧化锆式氧传感器(2)氧化钛式氧传感器二氧化钛(TiO2)在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦缺氧，其晶格便出现缺陷，电阻便随之减小。(3)宽量程氧传感器目前，为了降低汽车排放而普遍采用的三元催化转化系统要求空燃比被控制在14.7附近很窄的范围内，这是以牺牲燃油经济性为前提的。,3.氧传感器,图4-50氧传感器的安装位置,(1)氧化锆式氧传感器,1)结构特点。2)工作原理。,1)结构特点。,图4-51氧化锆式氧传感器的结构1钢质护管2排气3壳体4防水护套5电极引线6陶瓷加热元件7排气管8锆管9加热元件电源端子10加热元件接地端子11信号输出端子,1)结构特点。,图4-52两种不同的氧化锆式氧传感器a)不加热型b)加热型1保护套管2废气3锆管4电极5弹簧6绝缘体7信号输出导线8空气9接地10加热器接线端11信号输出端12加热器,2)工作原理。,图4-53带加热器的氧传感器电路1主继电器2氧传感器3ECU,2)工作原理。,图4-54氧传感器工作原理1排气2排气管3大气4Zr固体电解质5铂电极6氧化铝陶瓷保护层,2)工作原理。,图4-55氧化锆式氧传感器输出特性a)气体浓度与电压的关系b)传感元件温度与电压的关系1氧传感器电动势2CO浓度3无铂电极时的电动势4氧离子浓度,(2)氧化钛式氧传感器二氧化钛(TiO2)在常温下是一种高电阻的半导体，但表面一旦缺氧，其晶格便出现缺陷，电阻便随之减小。,1)结构组成。2)工作原理。,1)结构组成。,图4-56氧化钛式氧传感器结构1加热元件2氧化钛元件3基片4垫圈5密封圈6壳体7滑石粉填料8密封釉9护套10电极引线11连接焊点12密封衬垫13传感器引线,1)结构组成。,图4-57氧化钛式氧传感器传感元件结构a)芯片式传感元件b)厚膜式传感元件1二氧化钛2铂金属线电极3氧化铝基片4加热元件5二氧化钛厚膜6分压电阻7电阻引线8二氧化钛电极引线9引线端子,2)工作原理。,图4-58二氧化钛氧传感器电阻与空燃比间的关系,2)工作原理。,图4-59二氧化钛氧传感器EGO工作电路,2)工作原理。,图4-60正常与非正常状态下氧传感器信号电压a)正常工作状态b)混合气浓并且持续时间长故障码P0132c)混合气稀并且持续时间长故障码P0131d)信号电压在0.30.6V之间并且持续时间长故障码P0134,(3)宽量程氧传感器目前，为了降低汽车排放而普遍采用的三元催化转化系统要求空燃比被控制在14.7附近很窄的范围内，这是以牺牲燃油经济性为前提的。,1)极限电流型氧传感器。2)双电池极限电流型氧传感器。,1)极限电流型氧传感器。,图4-61极限电流型氧传感器基本结构原理,1)极限电流型氧传感器。,图4-62极限电流型氧传感器的工作特性,1)极限电流型氧传感器。,图4-63小孔扩散极限电流型氧传感器,1)极限电流型氧传感器。,图4-64多孔扩散层极限电流型氧传感器,1)极限电流型氧传感器。,图4-65双电池极限电流型氧传感器,2)双电池极限电流型氧传感器。,图4-66双电池极限电流型氧传感器工作特性,4.3.4二次空气喷射系统,1.空气泵系统2.脉冲空气系统,1.空气泵系统,图4-67二次空气喷射系统1空气泵2旁通阀3、5真空管4分流阀6空气分配管7空气喷管8排气歧管9排气管10催化转化器11单向阀,1.空气泵系统,图4-68脉冲空气系统工作原理,2.脉冲空气系统,图4-69脉冲空气系统结构组成与工作原理1谐振室2真空电磁阀3空气流量传感器4节气门位置传感器5单向阀6脉冲空气喷射阀,4.4故障自诊断系统,4.4.1故障自诊断系统的组成4.4.2故障自诊断系统的功能4.4.3故障自诊断原理4.4.4第二代故障自诊断系统(OBD-)4.4.5故障自诊断测试内容,4.4.1故障自诊断系统的组成,图4-70冷却液温度传感器自诊断电路示意图,4.4.2故障自诊断系统的功能,1.发出报警信号2.存储故障码3.启用后备功能,1.发出报警信号,2.存储故障码,3.启用后备功能,1)冷却液温度传感器电路断路或短路时，ECU按固定温度值控制喷油器喷油。2)当进气温度传感器或其电路断路或短路时，ECU将按进气温度为20的工作状态控制喷油器喷油。3)当空气流量传感器或歧管压力传感器电路断路或短路时，ECU根据节气门开度信号和发动机转速信号计算出当时进气量的近似值，用近似值代替空气流量传感器的输入值，使发动机能维持运转。4)当节气门位置传感器电路断路或短路时，ECU将根据发动机转速信号和空气流量传感器信号计算出一个替代值来控制喷油器喷油。,3.启用后备功能,5)当大气压力传感器电路断路或短路时，ECU将按101kPa(1个标准大气压力)控制喷油器喷油。6)当氧传感器电路断路、短路、输出信号电压保持不变或每10s变化低于8次时，ECU将取消空燃比反馈控制，并以开环控制方式控制喷油器喷油。7)当曲轴位置和凸轮轴位置传感器中的一种传感器电路断路或短路时，ECU则根据另一种传感器信号控制喷油和点火，点火提前角根据工况不同按预先设定的固定值(起动和怠速工况一般为上止点前10左右，其他工况一般为上止点前20左右)进行控制，喷油量根据节气门位置传感器信号按预先设定的固定值控制喷油。,3.启用后备功能,8)当爆燃传感器出现故障时，无论是否产生爆燃，点火提前角都不能由爆燃控制系统来控制，否则将导致发动机损坏。9)当执行器(如喷油器、点火控制器、怠速控制阀等)出现故障时，有的故障能被E