发动机电控技术(执行器)3

1、 第四章第四章 发动机电控燃发动机电控燃 油喷射系统油喷射系统 执行器的结构原理执行器的结构原理 严格按照严格按照ECUECU输出的控制指令完输出的控制指令完成具体的操作动作，将控制参量迅速成具体的操作动作，将控制参量迅速调整到设定的值，使控制对象在设定调整到设定的值，使控制对象在设定的状态下工作。的状态下工作。执行器的作用：执行器的作用： 执行器种类执行器种类怠怠速速控控制制阀阀电电动动燃燃油油泵泵电电磁磁喷喷油油器器点点火火控控制制器器活活性性碳碳罐罐电电磁磁阀阀废废气气再再循循环环电电磁磁阀阀 ECUECU氧氧传传感感器器加加热热线线圈圈 第一节第一节 发动机燃油供给系统发动机燃油供给系

2、统 执行器执行器燃油供给系统有燃油供给系统有2 2个电控执行器个电控执行器：功用：功用：为燃油供给系统提供足够压力的燃油。为燃油供给系统提供足够压力的燃油。 滚柱泵、齿轮泵、涡轮泵。滚柱泵、齿轮泵、涡轮泵。安装：安装：油箱内油箱内组成：组成：永磁电机、泵体、单向安全阀。永磁电机、泵体、单向安全阀。型式：型式：一、电动燃油泵一、电动燃油泵浮子浮子可变电阻可变电阻油压调节器油压调节器泵电机泵电机泵体泵体出油口出油口回油口回油口带有燃油表传感器的电动燃油泵带有燃油表传感器的电动燃油泵 限压阀限压阀单向阀单向阀进进油油口口出出油油口口泵体泵体泵电机泵电机 叶片泵叶片泵 涡轮泵涡轮泵 滚柱泵滚柱泵二、电

3、磁喷油器二、电磁喷油器喷嘴喷嘴O O形胶圈形胶圈O O形胶圈形胶圈电源插座电源插座进油口进油口型式：型式：功用：功用：接收接收ECUECU控制指令，控制喷油量。控制指令，控制喷油量。安装：安装： 上端由插片锁止在供油架上，下端靠供油上端由插片锁止在供油架上，下端靠供油架预置弹性压装在进气歧管进气门附近。架预置弹性压装在进气歧管进气门附近。高电阻型（高电阻型（13131818）；）；低电阻型（低电阻型（1 13 3）；）；轴针式、球阀式、片阀式；轴针式、球阀式、片阀式；最大升程：最大升程：0.10.1mmmm； 提升时间：提升时间：1 11.51.5msms；（一）轴针式（一）轴针式结构结构 ：

4、 轴针、衔铁、轴针、衔铁、电磁线圈、弹簧。电磁线圈、弹簧。特点：特点：（二）球阀（二）球阀式式结构结构 ：钢球、导杆、衔铁激钢球、导杆、衔铁激光束焊接、电磁线圈、光束焊接、电磁线圈、弹簧。弹簧。特点：特点：（三）片阀式（三）片阀式结构结构 ：片阀、衔铁、片阀、衔铁、电磁线圈、电磁线圈、弹簧。弹簧。特点：特点：三、燃油分配管三、燃油分配管（供油架）（供油架）安装安装发动机进气歧管上部；发动机进气歧管上部；功用功用安装喷油器和油压调节器，并将燃油安装喷油器和油压调节器，并将燃油分配到各只喷油器；分配到各只喷油器；油压调节器油压调节器燃油分配管燃油分配管电磁喷油器电磁喷油器四、油压调节器四、油压调节

5、器 功用：功用：调节供油系统油压，维持相对调节供油系统油压，维持相对压力压力250250300300kpakpa。相对压力调节器相对压力调节器型式：型式： 当油室压力和真空吸力小于弹簧张力时，当油室压力和真空吸力小于弹簧张力时，阀门关闭。阀门关闭。 当油室压力和真空吸力大于弹簧张力时，当油室压力和真空吸力大于弹簧张力时，阀门打开阀门打开泄压。泄压。相对压力调节器相对压力调节器调压原理调压原理五、燃油泵、喷油器控制电路五、燃油泵、喷油器控制电路1.1.对燃油泵控制电路要求对燃油泵控制电路要求燃燃油泵立即泵油；油泵立即泵油；燃燃油泵保持正常泵油；油泵保持正常泵油；燃油泵立即停止泵油；燃油泵立即停止

6、泵油； 起动发动机时：起动发动机时： 发动机正常工作后：发动机正常工作后：发动机一旦熄火时：发动机一旦熄火时：起动信号起动信号转速信号转速信号2.2.燃燃油泵控制过程油泵控制过程ECUECU燃燃油泵油泵继电器继电器 燃燃油泵油泵喷油器喷油器立即喷油；立即喷油；喷油器喷油器保持正常喷油；保持正常喷油；喷油器喷油器立即停止喷油；立即停止喷油；起动发动机时：起动发动机时：发动机正常工作：发动机正常工作：发动机一旦熄火时：发动机一旦熄火时：起动信号起动信号转速信号转速信号判缸信号判缸信号4.4.喷油器喷油器控制过程控制过程 ECU ECU 喷油器喷油器3.3.对喷油器控制电路的要求对喷油器控制电路的要

7、求六、燃油喷射系统检测六、燃油喷射系统检测（一）燃油泵检测（一）燃油泵检测1.1.燃油泵不能通电干试；燃油泵不能通电干试；（为什么？）（为什么？）2.2.燃油泵工作电压燃油泵工作电压1212V V；3.3.检测燃油泵泵油压力检测燃油泵泵油压力；（三）电磁喷油器检测（三）电磁喷油器检测1.1.检测电阻值；检测电阻值；2.2.检测工作电压检测工作电压1212V V；3.3.检测单位时间喷油量检测单位时间喷油量；（二）油压调节器检测（二）油压调节器检测1.1.检测油压；检测油压；2.2.检测保压能力；检测保压能力； 达到正常压力后静止达到正常压力后静止1010minmin，保压能保压能力应为力应为2

8、00200kpakpa；（一）电控燃油喷射系统控制原理框图（一）电控燃油喷射系统控制原理框图七、电控燃油喷射系统控制过程七、电控燃油喷射系统控制过程 凸轮轴位置凸轮轴位置 传感器传感器车速传感器车速传感器曲轴位置曲轴位置 传感器传感器氧传感器氧传感器空气流量传感器空气流量传感器节气门位置节气门位置 传感器传感器冷却液温度冷却液温度 传感器传感器进气温度进气温度 传感器传感器蓄电池蓄电池点火开关点火开关喷油器喷油器 ECUECU（五）电控燃油喷射系统控制过程（五）电控燃油喷射系统控制过程 第二节第二节 发动机怠速控制系统发动机怠速控制系统 执行器执行器一、怠速控制系统执行器一、怠速控制系统执行器

9、类型类型 按照执行机构动作的电动部分的结按照执行机构动作的电动部分的结构原理不同可分为构原理不同可分为2 2大类：大类：电动机类执行器电动机类执行器电磁阀类执行器电磁阀类执行器普通永磁直流电动机普通永磁直流电动机 步进电动机步进电动机直动式电磁阀直动式电磁阀旋转式电磁阀旋转式电磁阀1.1.普通永磁直流电动机普通永磁直流电动机 （一）电动机类执行器（一）电动机类执行器2.2.步进电动机步进电动机（二）电磁阀类执行器（二）电磁阀类执行器1.1.直动式电磁阀直动式电磁阀2.2.旋转式电磁阀旋转式电磁阀（一）怠速控制系统的功能（一）怠速控制系统的功能什么叫怠速？什么叫怠速？ 节气门完全关闭，发动机输出

10、功率节气门完全关闭，发动机输出功率=0=0，保持最低转速稳定运转的工况。保持最低转速稳定运转的工况。什么叫怠速控制？什么叫怠速控制？对发动机怠速运转转速的控制。对发动机怠速运转转速的控制。二、怠速控制系统执行器二、怠速控制系统执行器结构原理结构原理 （怠速控制阀）（怠速控制阀）为什么对发动机怠速运转转速进行控制？为什么对发动机怠速运转转速进行控制？ 因为在汽车使用中，发动机怠速运转时间因为在汽车使用中，发动机怠速运转时间约占约占30%30%。 若怠速过高若怠速过高燃油消耗增加；燃油消耗增加； 若怠速过低若怠速过低增加排放污染；增加排放污染；怠速控制系统的功能：怠速控制系统的功能：1.1.稳定怠

11、速控制稳定怠速控制 保证发动机排放要求且稳定运转的前提下，保证发动机排放要求且稳定运转的前提下，尽量使怠速转速最低，以减少燃油消耗。尽量使怠速转速最低，以减少燃油消耗。2.2.快速暖机控制快速暖机控制 冷机起动后，控制发动机在较高的怠速下稳冷机起动后，控制发动机在较高的怠速下稳定运转，以加速定运转，以加速暖机过程。暖机过程。3.3.高怠速控制高怠速控制 在怠速工况下，当发动机负荷增加（使用在怠速工况下，当发动机负荷增加（使用空调制冷）时，为使负荷正常工作，发动机又空调制冷）时，为使负荷正常工作，发动机又不熄火，控制在设定的高怠速下稳定运转。不熄火，控制在设定的高怠速下稳定运转。4.4.其它控制

12、其它控制发动机熄火，使怠速空气道即开到最大；发动机熄火，使怠速空气道即开到最大； 发动机零部件磨损，控制修正怠速转速发动机零部件磨损，控制修正怠速转速至正常值；至正常值；节气门直动式：节气门直动式：（二）怠速控制系统的分类（二）怠速控制系统的分类1.1.按进气量控制方式不同分类按进气量控制方式不同分类特点：工作可靠；动态响应差；结构复杂；特点：工作可靠；动态响应差；结构复杂； AJRAJR发动机发动机节气门旁通空气道控制节气门旁通空气道控制式：式： 丰田丰田5 5A A发动机发动机特点：动态响应好；结构简单；特点：动态响应好；结构简单；2.2.按怠速控制阀型式不同分类按怠速控制阀型式不同分类步

13、进电机式步进电机式转动电磁阀式转动电磁阀式永磁电机式永磁电机式直动电磁阀式直动电磁阀式 怠速直接供给空气式进气系统怠速直接供给空气式进气系统 怠速旁通供给空气式进气系统怠速旁通供给空气式进气系统怠速控制阀怠速控制阀传感器传感器ECUECU执行器执行器怠速控制阀怠速控制阀三、怠速控制系统的组成三、怠速控制系统的组成 与怠速控制系统相关的各传感器和开关，向与怠速控制系统相关的各传感器和开关，向ECUECU提供反映发动机温度、转速、节气门开度、提供反映发动机温度、转速、节气门开度、空调开关位置等电信号。空调开关位置等电信号。ECUECU的存储器储存有发的存储器储存有发动机各种状态下的最佳稳定怠速参数

14、和相应的控动机各种状态下的最佳稳定怠速参数和相应的控制程序。工作中，制程序。工作中，ECUECU根据各传感器的信号进行根据各传感器的信号进行目标转速选定、怠速判断、转速比较与计算，然目标转速选定、怠速判断、转速比较与计算，然后输出控制信号，控制怠速控制执行机构动作，后输出控制信号，控制怠速控制执行机构动作，将发动机怠速控制在目标范围之内。将发动机怠速控制在目标范围之内。 作用：作用： 控制发动机怠速运转进气量，使发动机控制发动机怠速运转进气量，使发动机怠速稳定运转或实现快怠速。怠速稳定运转或实现快怠速。控制方式：控制方式：* * 控制旁通进气道开度改变进气量；控制旁通进气道开度改变进气量；不受

15、不受ECUECU控制的怠速控制阀；控制的怠速控制阀；受受ECUECU控制的怠速控制阀；控制的怠速控制阀；* * 控制节气门开度改变进气量；控制节气门开度改变进气量；四、怠速控制系统执行器四、怠速控制系统执行器结构原理结构原理 （怠速控制阀）（怠速控制阀） （一）不受（一）不受ECUECU控制的怠速控制阀控制的怠速控制阀型式：型式：工作臂上绕一工作臂上绕一电热线圈，通电热线圈，通过变形驱动遮过变形驱动遮门控制旁通进门控制旁通进气道开度。气道开度。1.1.双金属片式双金属片式 发动机温度低，遮门打开，旁通进气量多，发动机温度低，遮门打开，旁通进气量多，怠速高怠速高- -暖机。暖机。 进气量与温度之

16、进气量与温度之间关系如图所示。间关系如图所示。 发动机温度升高，遮门逐渐关闭，旁通进发动机温度升高，遮门逐渐关闭，旁通进气量少，怠速转速逐渐降低。气量少，怠速转速逐渐降低。 发动机温度发动机温度-20-20以下时，旁通进气道完全以下时，旁通进气道完全关闭，而在关闭，而在6060以上时，旁通进气道以上时，旁通进气道 完全打开。完全打开。 2.2.石蜡式石蜡式 感温体内充注感温体内充注石蜡石蜡- -热账、冷缩，热账、冷缩，控制旁通进气道的控制旁通进气道的开度。开度。 发动机冷却液发动机冷却液温度低，石蜡收缩，温度低，石蜡收缩，旁通进气道开度大，旁通进气道开度大，旁通进气量多，怠旁通进气量多，怠速高

17、。速高。冷却液冷却液 进口进口石蜡体石蜡体 （二）受（二）受ECUECU控制的怠速控制阀控制的怠速控制阀特点：特点： 不仅用于暖机，而且还能根据发动机负荷不仅用于暖机，而且还能根据发动机负荷的增加自动提高怠速。的增加自动提高怠速。型式：型式：步进电机式；步进电机式；转动电磁阀式：转动电磁阀式：直动电磁阀式；直动电磁阀式；节气门直动式；节气门直动式；步进电机式；步进电机式；1.1.步进电机式步进电机式控制阀；控制阀；结构：结构：步进电机；步进电机；1.1.按按A-AA-A1 1 B B1 1-B -B A A1 1-A B-B-A B-B1 1 顺序通电顺序通电 定子绕组输定子绕组输入入4 4个

18、脉冲电压，个脉冲电压，转子将逆时针转转子将逆时针转动。动。步进电机转动原理步进电机转动原理（2 2）按）按A A1 1-A-A B-B B-B1 1 A-A A-A1 1 B B1 1-B-B 顺序通电顺序通电 定子绕组输定子绕组输入入4 4个脉冲电压，个脉冲电压，转子将顺时针转转子将顺时针转动。动。 讨论：讨论：能否实际使用？为什么？能否实际使用？为什么？说明：说明： 2.2.步进角的大小取决于转子和定子的磁步进角的大小取决于转子和定子的磁极数目。极数目。 3.3.转子磁极极性不变，定子磁极极性不定。转子磁极极性不变，定子磁极极性不定。定子磁极极性取决于定子绕组通电时机和相位。定子磁极极性取

19、决于定子绕组通电时机和相位。ECUECU通过控制定子绕组通电时机和相位，便可通过控制定子绕组通电时机和相位，便可控制步进电机的转动方向。控制步进电机的转动方向。 1.1.定子绕组每输入一个脉冲电压，转子定子绕组每输入一个脉冲电压，转子将转动一个角度（步进角）。将转动一个角度（步进角）。 丰田丰田 日产日产 三菱三菱转子磁极数转子磁极数 16 24 12 16 24 12定子磁极数定子磁极数 32 48 24 32 48 24转动步数转动步数 125 128 120 125 128 120（从开到闭）（从开到闭）转子转速转子转速 4 3 5 4 3 5（从开到闭）（从开到闭） 每一转步数每一转步

20、数 32 48 24 32 48 24每一步转角每一步转角 11.25 7.5 15 11.25 7.5 15 （度）（度）常用步进电机性能特点常用步进电机性能特点丰田：步进电机结构丰田：步进电机结构定子定子永久磁铁，永久磁铁，N N、S S极相间排列。极相间排列。铁芯和线圈，铁芯和线圈，由由A A、B B两个定两个定子组成。子组成。转子转子丰田：步进电机结构特点丰田：步进电机结构特点永磁转子，永磁转子，具有具有8 8对磁极。对磁极。 A A、B B两个定子，每个定子各有两个定子，每个定子各有8 8对爪极，爪与爪间距为对爪极，爪与爪间距为一个爪宽度。一个爪宽度。A A、B B两定子爪极相差一个

21、爪的差位。两定子爪极相差一个爪的差位。 定子爪的极性变换由定子爪的极性变换由ECUECU控制定子绕组的电压脉冲决定。控制定子绕组的电压脉冲决定。定子：定子：转子：转子：步进电机控制电路步进电机控制电路1四相六线控制电路四相六线控制电路四相六线控制电路四相六线控制电路步进电机控制电路步进电机控制电路2二相四线控制电路二相四线控制电路 ECU ECU控制控制D2D2、D3D3导通，定子绕组电流导通，定子绕组电流由由A A到到B B，转子顺时针转子顺时针转动；转动； ECU ECU控制控制D1D1、D4D4导通，定子绕组电流导通，定子绕组电流由由B B到到A A，转子逆时针转子逆时针转动；转动；二相

22、四线控制电路二相四线控制电路组成：组成：永磁电机永磁电机- -摆动摆动控制阀控制阀- -滑阀滑阀2.2.转动电磁阀式怠速控制阀转动电磁阀式怠速控制阀控制阀控制阀- -滑阀滑阀 结构：结构： 滑阀滑阀- -扇形，扇形，固装在转子轴上随固装在转子轴上随其转动，调节旁通其转动，调节旁通气道的开度。气道的开度。 线圈线圈L1L1一端接于滑片一端接于滑片1 1，另一端接于滑片，另一端接于滑片2 2；线圈线圈L2L2一端接于滑片一端接于滑片3 3，另一端接于滑片，另一端接于滑片2 2； 两线圈通电时机受控于两线圈通电时机受控于ECUECU。控制电路控制电路 什么叫通电占空比？什么叫通电占空比？ 通电时间通

23、电时间控制脉冲控制脉冲转子位置转子位置占空比占空比R RC C=50%=50% RcRc=50%=50%，L L1 1、L L2 2通电时间相同，转通电时间相同，转子不转动，滑阀静止不动。子不转动，滑阀静止不动。控制过程控制过程控制脉冲控制脉冲通电时间通电时间转子位置转子位置占空比占空比R RC C 50%50% RcRc5050% %， L L1 1通电时间短，通电时间短， L L2 2通通电时间长，转子逆时针转动，滑阀逆时电时间长，转子逆时针转动，滑阀逆时针转动针转动阀门开度增大，怠速升高。阀门开度增大，怠速升高。控制脉冲控制脉冲通电时间通电时间转子位置转子位置占空比占空比R RC C 5

24、0%50% RcRc50%50%，L L1 1通电时间长，通电时间长， L L2 2通电通电时间短，转子顺时针转动，滑阀顺时针时间短，转子顺时针转动，滑阀顺时针转动转动阀门开度减小，怠速降低。阀门开度减小，怠速降低。说明：说明： 占空比占空比RcRc 约为约为82%82%时，时，L L2 2通电时间长，通电时间长，L L1 1通电时间短，滑阀将旁通进气道完全打开；通电时间短，滑阀将旁通进气道完全打开；* *滑阀偏转角度限定在滑阀偏转角度限定在90900 01.1.ECUECU通过控制占空比通过控制占空比RcRc，控制怠速。控制怠速。2.2.设计结构保证：设计结构保证： 占空比占空比RcRc 约为约为18%18%时，时，L L1 1通电时间长，通电时间长，L L2 2通电时间短通电时间短, ,滑阀将旁通进气道完全关闭；滑阀将旁通进气道完全关闭；丰田丰田5 5A A发动机旋转滑发动机旋转滑阀式怠速控制电路阀式怠速控制电路怠速控制阀怠速控制阀应用实例应用实例说明：说明：怠速控制阀中怠速控制阀中1 1个线圈长期通电，个线圈长期通电，ECUECU只是控制另一个线圈的只是控制另一个线圈的搭铁时间。搭铁时间。 3.3.直动电磁阀式怠速控制阀直动电磁阀式怠速控制阀 结构：结构：电磁线圈、铁芯、衔铁、电磁线圈、铁芯、衔铁、弹簧、控制阀。弹簧、控制阀。工作：工作： ECUECU根据传