汽车电控技术-2汇编

1、汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟汽车对环境有很大的影响，使汽车在服务于人类的同时，改善环境，一直是汽车行业的重要课题；另一方面，人们对驾驶感觉的要求也非常高。主要内容：低排放和低油耗控制系统。排气净化的主流：燃料喷射+三元催化剂发动机控制由降低排放、油耗；提高安全性、可靠性；降低振动噪声；提高动力性等各种各样的要求交织在一起。因此，它是由具有各自控制目的的多个伺服系统而构成的综合控制系统，其主要控制目标如下图所示：汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟发动机主要控制目标基本控制基本控制起动控制连续运转自我保护低油耗低油耗高压缩比减速时燃料削减降低泵气损失降低化学损失降低振

2、动噪声降低振动噪声降低排气声变速控制降低加减速时车辆振动各缸转矩补偿降低排放降低排放提高催化剂的性能催化剂早期加热控制降低废气有害成分降低燃料蒸汽污染提高动力性提高动力性提高充气效率增压控制与车辆运动控制相联系转矩控制汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟操操作作量量控控制制目目的的燃料喷射量 起动时供给所需的燃料 暖机时燃料量的增加 要求空燃比(理论空燃比、稀薄燃烧极限、最大功率空燃比等) 防止排气过热 减速时削减燃料，防止燃料过剩点火时刻 设置最大燃烧功率点火时刻 防止敲缸、早燃 三元催化剂早期活化EGR 量 降低 NOx，同时保证动力性 降低泵气损失，提高经济学进气量 怠速控制

3、可变配气控制汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟发动机：发动机：化学能热能机械能发动机本体、车辆、电器等。发动机控制的作用：发动机控制的作用：保护发动机本体和组成部件;实现满足驾驶感觉的动力特性;降低排放等。发动机控制主要内容：发动机控制主要内容：进入气缸的空气量、燃料供给量、点火时刻、缸内EGR量的最佳设定。通过调整这些参数，使发动机适应各种各样的运行工况。汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟2.2 发动机控制系统发动机控制系统2.2.1 进气量进气量调整进气量的操作系统除节气门以外，还有怠速控制阀、燃料蒸汽控制阀、漏气还原装置等。怠速控制阀是设在节气门的旁路中的空气流量

4、控制阀，为调整怠速转速微调进气量。燃料蒸汽控制阀是为使发动机停止时，燃油箱和进气系统内蒸发的燃料不向外泄漏，用活性碳吸附燃料，并相应调节的空气量。由此可见，吸入的空气油多条途径，用多个执行元件，其中一部分是步进电机驱动的流量控制阀，较多则是节流孔和开关型电磁阀的组合控制。汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟2.2.2 燃料燃料 燃料供给系统通过喷油嘴向进气管喷射燃料以外，燃料蒸汽中含有燃料，其数量随吸附状态不同而大幅度变化，要对其进行测量目前还比较困难，炎热的夏天停车及长时间放置时，容器中吸附的燃料较多；相反，长时间行驶后，可能会减少，这也是空燃比控制误差较大的主要原因。2.2.3

5、点火时刻点火时刻点火时间设在压缩行程终了前0数十度的范围内，也有为了提高排气温度,设在上止点后的情况。点火时刻的测量是利用曲轴转角基准脉冲或曲轴每10转角等脉冲计数来粗略求解,要得到高于曲轴转角脉冲的精度,须并用计时器.汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟2.2.4 EGREGR量由设在排气管和节气门后方间的连通路上的EGR阀，根据发动机运行工况调整阀芯升程加以控制。把残留在气缸内(未排出)的已燃气体叫作“内部EGR量”，对降低NOx和油耗与EGR有同样的效果，内部EGR量受排气门关闭和进气门开启时的气缸容积的影响，前者决定排气行程气缸内残留的已燃气体容积；后者影响排气行程后期缸内已

6、燃气体向进气系的逆流量，逆流部分在进气行程重又被吸回气缸。“可变配气”能控制内部EGR量。汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟2.4 发动机控制实例发动机控制实例: :柴油机电控喷射系统柴油机电控喷射系统2.4.1 概要概要节能、环保(低排放、低噪声、低烟雾)IDIDI 增压带中冷高压高输油率最佳高精度的电子控制对喷油系统的要求：高压化小型IDI50MPa；小型DI130MPa；大中型DI150MPa；电控化喷射量、喷射时刻、怠速控制、节气门、自动巡航、故障自诊断、惯性增压、EGR、不均匀补偿、中冷、数据通讯、喷射压力、喷射率第一代：将原来的机械式调速器和正时装置换成电控机构，燃料的

7、压力输送机构与机械式相同。喷射量的控制是通过控制油量拉杆或溢流口的位置来实现；正时控制是用ECU的指令通过正时调节器改变发动汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟机驱动和凸轮间的相位差。第二代：比第一代的位置控制有很大的发展,通过采用电磁阀的时间控制,对喷射量、喷射时刻进行控制,由于采用了高速电磁阀,比第一代的控制自由度显著提高。燃料的升压由高压泵或发动机凸轮完成;升压开始(相当于喷射时刻)和升压终了(从升压开始到升压终了的期间相当于喷射量)由电磁阀的ON/OFF控制,实现对喷射量和喷射正时的控制,且喷射由电磁阀分别控制,可实现减缸控制、各缸每次最佳喷射。第三代：在第二代的基础上发展起

8、来的,将原来和喷射量喷射正时控制机构一体的燃料升压机构独立出来,改为可分别针对发动机转速及负荷进行最佳控制的蓄压器,能对喷射压力进行控制.汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟2.4.2 柴油电控喷射系统控制功能柴油电控喷射系统控制功能基本喷射量控制基本喷射量控制怠速控制怠速控制喷射量控制喷射量控制起动喷射量控制起动喷射量控制加速喷射量控制加速喷射量控制不均匀量补偿控制不均匀量补偿控制基本正时控制基本正时控制喷射正时控制喷射正时控制起动正时控制起动正时控制低温正时控制低温正时控制喷射压力控制喷射压力控制 基本喷射压力控制基本喷射压力控制喷射率控制喷射率控制预喷射控制预喷射控制压力行程控

9、制压力行程控制汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟故障自诊断故障自诊断附加功能附加功能应急运行应急运行传动系传动系数据通讯数据通讯 EGR控制控制节气门控制节气门控制进气量控制进气量控制2.4.3 柴油电控喷射系统的构造和工作原理柴油电控喷射系统的构造和工作原理电控分配型喷油系统电控分配型喷油系统根据对喷射量和喷射正时的控制方式不同，可分为：位置控制方式；时间控制方式。位置控制方式电控分配型喷射系统位置控制方式电控分配型喷射系统ECD-V1(日本电装)波许(Bosch)公司用电控调节器置换VE泵的机械调速器，由Zexel(日)生产,调节器采用旋转电磁铁汽车电子控制技术重庆大学机械工程

10、学院汽车系张伟 (Rotary Solenoid),通过转子的旋转使轴下端的偏心销位置变化,从而控制溢流阻止板的位置.喷射量控制喷射量控制:ECU计算与发动机运转状态相适应的喷射量,其结果传给驱动电路,驱动电路则以此为指令,对执行器进行反馈控制.喷射正时控制喷射正时控制:在正时活塞高压室和低压室的连通路中设有正时控制阀,通过控制占空比使两端压力差发生变化,从而控制喷射时刻,可用传感器检测活塞位置进行闭环控制.时间控制方式电控分配型喷射系统时间控制方式电控分配型喷射系统由于微型机内部有时钟,利用它来控制喷射终了时刻,即可控制喷射量,用电磁阀作喷射终了控制的执行元件,可对每次喷射进行控制,如只控制

11、喷射量不汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟需要其他机构,且时间控制电路也较简单.ECD-V3(日本电装)喷射量由电磁溢流阀控制.喷射量控制A喷射开始: 驱动轴旋转,柱塞上升,开始压力输送燃料,此时,如与驱动轴一起旋转的正时信号发生器处于有齿部分,电磁阀关闭,压力室内的燃料被加压,从喷嘴喷出;B喷射结束:柱塞从开始上升的位置到和目标喷射量相当的喷射持续角sp时,关闭的电磁阀在ECU信号驱动下开启,柱塞室内的燃料又流回储油箱使喷射结束.电磁溢流阀要求承受很高的压力,并有高的响应速度和大的流量特性,该阀由带有小阀座的旁通阀(电磁阀)和带大阀座的主阀(自力阀)两部分组成,小径旁通阀实现高耐

12、压和快速响应;大径主阀实现大的流量特性汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟检测喷射持续角用的角度传感器安装在旋转环上,和旋转环一起转动,使喷射量与喷射正时分别独立控制.喷射正时控制 工作原理与位置控制方式的相同,但反馈控制中的检测方法却不同,在此,用曲轴角位移和泵角信号无齿部分之差来作为喷射时刻,并将其与设定的目标值比较,实现正时控制.EPIC(Lucas:路卡斯)将压送机构的内凸轮、滑靴、柱塞及分配装置的转子配置在泵的中心轴里(如图)，利用控制阀的作用改变柱塞的压力行程实现喷射量控制。喷射量控制 EPIC驱动转子上有斜面状限位保持叉,当柱塞靴处在不同位置时,柱塞有不同的行程, 通过

13、液压伺服系统改变转子轴向位置,即可控制喷射量,汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟如利用传感器来检测转子位置,就构成了反馈控制系统,可提高控制精度.喷射正时控制 通过电磁阀调节正时活塞弹簧侧液压室油压,可改变活塞位置,活塞带动内凸轮周向转动,从而改变了喷射时刻,同样也可构成用传感器反馈活塞位置的闭环系统.由于EPIC的喷射量控制是由柱塞的压力行程决定的,具有喷射时刻随喷射量的变化而变化的特性.VP-44(Bosch)喷射量的控制以直接用电磁阀控制泵的高压的时间控制为主流,利用电磁阀开闭控制喷射开始和终了时刻,能利用压送凸轮上不同的部位来改变喷射的气势喷射率;若在喷射过程中电磁阀开启2

14、次,可实现预喷汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟电控直列式喷油系统电控直列式喷油系统Zexel公司的TICS(Timing and Injection rate Control System),以原直列式喷油泵为基础,通过在柱塞部分增加可动的正时滑枕使压力行程可变,对应发动机的转速和负荷控制喷射正时和喷射率.4种结构参数构造:旋转电磁铁驱动正时杆转动,由正时杆带动正时滑枕上下移动.工作原理:压送凸轮旋转时,柱塞上升,当柱塞的油沟被滑枕封闭时,开始压油、喷油,当柱塞上升到回油槽与滑枕溢流孔连通时喷射结束.各缸预行程可分别调整电控一体式喷油系统电控一体式喷油系统一体式喷油系统将油泵的压

15、送机构和喷油器集中在一汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟起而成,由于没有高压油管,把高压系的压力损失降低到了极限状态,特别适合于高压化,喷射量的控制是利用电磁阀接通和断开高压室和低压供油系间的联系,以控制喷射开始和结束来实现的.如:DDEC、EUI油泵部分由高压室、柱塞、推杆组成,高压室的一端连着喷油嘴,另一端通过控制阀与燃料进/回油的低压供油系相连,在凸轮压送的喷油期间内,向控制阀供电,使阀门关闭,高压室内的燃料被加压,从喷油嘴喷出;当经过与希望的喷射量所对应的时间后，终止供电,电磁阀开启,燃料迅速卸压,喷射结束;在凸轮的吸油行程(回程),电磁阀关闭,燃油又被吸入高压室。电控一体

16、式喷油器主要由欧美汽车公司(如Volvo等)用于大型货车发动机上.最高喷射压力可达180MPa汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟1.Detroit公司的DDEC系统2.Lucas公司的EUI系统结构参数如表53.Bosch公司的PDE系统结构参数如表6由于采用了高速电磁阀，使响应更快。4. Bosch公司的EUP系统 结构参数如表85.MTU公司的ECS系统汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟电控储压式电控储压式(共轨式共轨式)喷油系统喷油系统是由高压供油泵将燃料加压后储存在储压室中,利用电磁阀控制喷油嘴的背压,从而决定喷射开始和结束的系统.燃料压力由设在储压室内的压力传

17、感器和高压油泵中的电磁阀控制.特点:无二次喷射制约地实现高压化和与转速独立的最佳压力自由控制;针阀升程能直接控制;精密的喷射率控制,且无机械结构的限制;喷射时刻可完全电子化;可对喷射系统的构成要素、可燃混合气的雾化时间空间、压力的形成和控制、喷射量/喷射时刻的控制等所有功能进行分解。一、一、 ECD-U2(日本电装日本电装)基本构成：基本构成：高压供油泵、储压器、喷油嘴及ECU和各种传感器。喷射量和喷射时汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟刻都是通过电磁阀ON/OFF控制喷油嘴的背压实现的,电磁阀通电,喷油嘴背后的高压燃料流向低压侧,高压燃料产生开阀力,使阀芯上升,开始喷射;停止供电

18、,喷油嘴背后又加上高压燃料而关闭,即结束喷射,因此,电磁阀的通电时刻就是喷射时刻;电磁阀的通电时间就是喷射持续时间(喷射量),若在电磁阀与喷油嘴背压室间设置固定节流孔,可成为具有抑制喷射起始效果的型喷射率模式.喷油器喷油器的工作原理的工作原理在三通电磁阀(TWV)中,有精密配合得额里阀和出油阀阀体,里阀用于控制储压器与喷油器背后的通路,出油阀阀体用于控制喷油器背后与低压回油口间的通道,通过电磁铁的ON/OFF来选择开启哪个阀门.汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟高压供油泵高压供油泵的工作原理的工作原理组成工作过程储压器的功用储压器的功用系统的性能系统的性能预喷射(辅助喷射、二段喷射

19、)缓和初期燃烧 降低NOx 、燃烧音避免失火 降低低温时的白烟分散喷射(23段喷射)促进冷焰反应 降低低温起动性作功行程喷射提高背压 提高加速性能供给NOx 还原剂 提高NOx 催化剂的效果控制排气温度 提高氧化催化剂的效果汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟二、BKM公司Servojet系统采用轴向柱塞泵，共轨压力由压力调节器根据ECU的指令调节，喷油器是由电磁三通阀控制的蓄压式。工作原理：喷油，回油喷油量调节共轨压力调节能实现预喷射汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟液力驱动电控蓄压一体式喷油器液力驱动电控蓄压一体式喷油器(HEUI:Hydraulic Electric

20、 Unit Injector)从机械驱动一体式喷油器发展而来，用高压液体作工作介质，使系统的控制较机械式的容易，同时具有蓄压式和一体式喷油器的优点；但由于结构复杂、尺寸较大和成本等原因，以往主要用于大型发动机；现在由于对喷油系统要求的提高和技术的不断进步，已开始用在3l左右排量的越野车发动机中，如五十铃的Bighorn用直喷式柴油机4JX1-TC。HEUI的基本组成及功用液压部分：是对驱动介质(机油)进行加压、控制、并使蓄压器内压力保持稳定。由低压油泵、高压油泵、蓄压器、和压力控制阀等组成。汽车电子控制技术重庆大学机械工程学院汽车系张伟燃料供给部分：提供所需燃料，由燃油箱、输油泵、过滤器等组成。一体式喷油器：按控制器的指令，利用高压液体作介质动力，对燃料进行加压喷射。由高压电磁阀、液压活塞、柱塞及普通的喷油嘴等组成。控制器：是系统的心脏，根据各种传感器的信号按预先设定的控制模式，决定现在的最佳喷射参数(喷射量、喷射时刻、喷射压力和喷射率)。由各种传感器(发动机转速、汽缸位置、冷却水温度、蓄压室温度、燃料温度