第八章发动机综合控制系统概述和第一节

1、2022-7-2天津科技大学 谈炳发1汽车电器与电子技术汽车电器与电子技术第八章第八章 发动机综合控制系统发动机综合控制系统天津科技大学天津科技大学机械工程学院汽车系机械工程学院汽车系谈炳发谈炳发2022-7-2天津科技大学 谈炳发2第八章第八章 发动机综合控制系统发动机综合控制系统概述概述第一节第一节 电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类第二节第二节 发动机电控汽油喷射系统组成和发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理工作原理第三节第三节 发动机怠速控制发动机怠速控制第四节第四节 发动机排放控制发动机排放控制第五节第五节 燃油喷射系统实例燃油喷射系统实例2022-7-2天津科技大学 谈炳

2、发3概述概述1.发动机电子控制系统的发动机电子控制系统的发展发展2.发动机电子控制系统的发动机电子控制系统的优点优点3.发动机电子控制系统的发动机电子控制系统的主要控制内容主要控制内容及功能及功能2022-7-2天津科技大学 谈炳发41.发动机电子控制系统的发展发动机电子控制系统的发展发动机电子控制系统中最早应用的是发动机电子控制系统中最早应用的是汽油喷射技术汽油喷射技术。 电子控制燃油喷射技术最早应用于飞机发动机，二战电子控制燃油喷射技术最早应用于飞机发动机，二战结束之后，年代逐渐被应用于汽车发动机上。结束之后，年代逐渐被应用于汽车发动机上。 2020世纪世纪6060年代以后，由于电子技术的

3、迅猛发展和受年代以后，由于电子技术的迅猛发展和受排放法规的影响，使电控汽油喷射排放法规的影响，使电控汽油喷射(EFI)(EFI)技术得到了进一技术得到了进一步的发展。步的发展。 电控汽油喷射技术日趋完善，性能优越，使电控汽油喷射技术日趋完善，性能优越，使得电控汽油喷射装置从得电控汽油喷射装置从2020世纪世纪7070年代末开始得年代末开始得到迅猛发展。到迅猛发展。2022-7-2天津科技大学 谈炳发5总体来说，汽油喷射系统的发展总体来说，汽油喷射系统的发展可归纳为四个阶段可归纳为四个阶段：1.发动机电子控制系统的发展发动机电子控制系统的发展2022-7-2天津科技大学 谈炳发6.发动机电子控制

4、系统的优点发动机电子控制系统的优点 发动机综合控制系统将电控汽油喷射技发动机综合控制系统将电控汽油喷射技术和电控点火等系统有机地结合起来，术和电控点火等系统有机地结合起来，使得发动机的各种性能更加完善。使得发动机的各种性能更加完善。 与传统化油器式发动机相比，电控燃油与传统化油器式发动机相比，电控燃油喷射系统的发动机具有许多优点：喷射系统的发动机具有许多优点：2022-7-2天津科技大学 谈炳发7（）提高了发动机的充气效率，增加了输出功率和（）提高了发动机的充气效率，增加了输出功率和转矩。转矩。（）有效控制爆燃，采用较高的压缩比。（）有效控制爆燃，采用较高的压缩比。（）采用了高能点火装置，可燃

5、用稀薄混合气。（）采用了高能点火装置，可燃用稀薄混合气。（）提高了发动机的冷起动性和加速性。（）提高了发动机的冷起动性和加速性。（）实现混合气成分和点火提前角的精确控制，对（）实现混合气成分和点火提前角的精确控制，对过渡工况的动态控制。过渡工况的动态控制。（）采用多点燃油喷射，各缸混合气分配更加均匀。（）采用多点燃油喷射，各缸混合气分配更加均匀。（）节油，同时减少废气中的有害成分。（）节油，同时减少废气中的有害成分。.发动机电子控制系统的优点发动机电子控制系统的优点2022-7-2天津科技大学 谈炳发8.发动机电子控制系统的主要控制内容及功能发动机电子控制系统的主要控制内容及功能（）电控燃油喷

6、射（）（）电控燃油喷射（）喷油量、喷油正时、减速断油及限速断油、燃油泵控制喷油量、喷油正时、减速断油及限速断油、燃油泵控制（）电控点火装置（）（）电控点火装置（）点火提前角、通电时间与恒流、爆燃控制点火提前角、通电时间与恒流、爆燃控制（）怠速控制（）（）怠速控制（）（）排放控制（）排放控制废气再循环、开环与闭环、二次空气喷射、活性炭罐控制废气再循环、开环与闭环、二次空气喷射、活性炭罐控制（）进气控制（）进气控制动力阀、涡流控制阀（充气效率）动力阀、涡流控制阀（充气效率）（）增压控制（废气涡轮增压）（）增压控制（废气涡轮增压）（）报警提示（显示有关控制系统的工作状态）（）报警提示（显示有关控制系

7、统的工作状态）（）自我诊断与报警系统（点亮故障灯，存储故障码）（）自我诊断与报警系统（点亮故障灯，存储故障码）（）传感器故障预诊参考系统（失效保护，按预设值工作）（）传感器故障预诊参考系统（失效保护，按预设值工作）（）电脑故障备用控制系统（故障时，启动备用系统）（）电脑故障备用控制系统（故障时，启动备用系统）2022-7-2天津科技大学 谈炳发9第一节电控汽油喷射系统的分类第一节电控汽油喷射系统的分类1. 1. 按喷油器的喷射位置分类按喷油器的喷射位置分类2.2.按控制方式分类按控制方式分类3.3.按喷射方式分类按喷射方式分类4.4.按空气流量测量方式分类按空气流量测量方式分类5.按控制系统有

8、无反馈信号分类按控制系统有无反馈信号分类2022-7-2天津科技大学 谈炳发101. 1. 按喷油器的喷射位置分类按喷油器的喷射位置分类 （1 1）缸内喷射）缸内喷射 喷油器安装在气缸盖上，直接向气缸内喷油，喷油器安装在气缸盖上，直接向气缸内喷油，喷油器阀体要承受燃气的高温、高压。喷油器阀体要承受燃气的高温、高压。 缸内直接喷油是近几年燃油喷射技术的发展缸内直接喷油是近几年燃油喷射技术的发展趋势之一。趋势之一。（2 2）进气管喷射）进气管喷射 喷油器安装在进气总管或者进气支管上，汽喷油器安装在进气总管或者进气支管上，汽油由喷油器喷入进气总管或进气支管的进气门前。油由喷油器喷入进气总管或进气支管

9、的进气门前。 1）单点喷射（单点喷射（SPI） 2）多点喷射（多点喷射（MPI） 2022-7-2天津科技大学 谈炳发11 1）单点喷射（单点喷射（SPI） 在节气门阀体上装在节气门阀体上装12只喷只喷油器，向进气总管内集中喷油。油器，向进气总管内集中喷油。 又称：节气门体喷射、集中喷射、中央燃油喷射。又称：节气门体喷射、集中喷射、中央燃油喷射。 单点喷射系统示意图单点喷射系统示意图1-发动机发动机 2-进气支管进气支管 3-燃油入口燃油入口 4-空气入口空气入口 5-喷油器喷油器 6-节气门节气门1. 1. 按喷油器的喷射位置分类按喷油器的喷射位置分类2022-7-2天津科技大学 谈炳发12

10、 2）多点喷射（多点喷射（MPI） 在每一缸的进气门前在每一缸的进气门前均安装一只喷油器，汽油均安装一只喷油器，汽油直接喷到各缸的进气门附直接喷到各缸的进气门附近与空气混合形成混合气。近与空气混合形成混合气。混合气的均匀性好。混合气的均匀性好。 多点喷射系统是目前多点喷射系统是目前较为普遍使用的喷油系统。较为普遍使用的喷油系统。多点喷射系统示意图多点喷射系统示意图1-发动机发动机 2-进气支管进气支管 3-燃油入口燃油入口 4-空气入口空气入口 5-喷油器喷油器 6-节气门节气门1. 1. 按喷油器的喷射位置分类按喷油器的喷射位置分类2022-7-2天津科技大学 谈炳发132.2.按控制方式分

11、类按控制方式分类 机械式、机电混合式、电子控制式三种。机械式、机电混合式、电子控制式三种。 （1 1）机械式汽油喷射系统（）机械式汽油喷射系统（K K系统）系统） 在柴油机中应用时间较长，在汽油机中应用较少。在柴油机中应用时间较长，在汽油机中应用较少。 德国博世公司的德国博世公司的K-JectronicK-Jectronic系统属于机械式汽油系统属于机械式汽油喷射系统，简称喷射系统，简称K K系统。系统。 该系统采用该系统采用连续喷射连续喷射方式，可分为单点或多点喷射，方式，可分为单点或多点喷射，其喷油量是通过空气流量计直接控制汽油流量调节柱塞其喷油量是通过空气流量计直接控制汽油流量调节柱塞来

12、控制的，采用来控制的，采用机械式计量方式机械式计量方式，故由此得名。，故由此得名。 该系统中设有冷启动喷油器、暖车调节器、空气阀该系统中设有冷启动喷油器、暖车调节器、空气阀及全负荷加浓器等装置，以便根据不同工况对基本喷油及全负荷加浓器等装置，以便根据不同工况对基本喷油量进行修正。量进行修正。2022-7-2天津科技大学 谈炳发14机械式汽油喷射系统机械式汽油喷射系统2022-7-2天津科技大学 谈炳发15(2) (2) 机电混合式燃油喷射系统机电混合式燃油喷射系统(KE(KE 系统系统) ) 德国博世公司的德国博世公司的KE-JectronicKE-Jectronic系统属于该系统属于该类型，

13、可简称类型，可简称KEKE系统，是在系统，是在K K式的基础上改进后式的基础上改进后的产品。的产品。 其特点是其特点是增加了一个电子控制单元增加了一个电子控制单元(Electric Control Unit(Electric Control Unit，ECU)ECU)。ECUECU可根据水可根据水温、节气门位置等传感器的输入信号来控制电温、节气门位置等传感器的输入信号来控制电液式压差调节器的动作，以此实现对不同工况液式压差调节器的动作，以此实现对不同工况下的下的空燃比进行修正空燃比进行修正的目的。的目的。2.2.按控制方式分类按控制方式分类2022-7-2天津科技大学 谈炳发16机电混合式汽油

14、喷射系统机电混合式汽油喷射系统2022-7-2天津科技大学 谈炳发17(3) (3) 电子控制式燃油喷射系统电子控制式燃油喷射系统(E(E 系统系统) ) 燃油的计量通过电控单元和电磁喷油器来实现。燃油的计量通过电控单元和电磁喷油器来实现。 该系统采用了全电子控制方式，即电子控制单元通过各该系统采用了全电子控制方式，即电子控制单元通过各种传感器来种传感器来检测发动机运行参数检测发动机运行参数( (包括发动机的进气量、转速、包括发动机的进气量、转速、负荷、温度、排气中的氧含量等负荷、温度、排气中的氧含量等) )的变化，再由的变化，再由ECUECU根据输入根据输入信号和数学模型来信号和数学模型来确

15、定所需的燃油喷射量，确定所需的燃油喷射量，并通过并通过控制喷油控制喷油器的开启时间器的开启时间来控制喷入气缸内的每循环喷油量，进而达到来控制喷入气缸内的每循环喷油量，进而达到对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制的目的。对气缸内可燃混合气的空燃比进行精确配制的目的。 电子控制式燃油喷射系统在发动机电子控制式燃油喷射系统在发动机各种工况下均能精确各种工况下均能精确计量所需的燃油喷射量，且稳定性好计量所需的燃油喷射量，且稳定性好，能实现发动机的优化，能实现发动机的优化设计和优化控制。设计和优化控制。因此，它在汽油喷射系统中被广泛应用。因此，它在汽油喷射系统中被广泛应用。2.2.按控制方式分类按控制

16、方式分类2022-7-2天津科技大学 谈炳发18电子控制式汽油喷射系统电子控制式汽油喷射系统2022-7-2天津科技大学 谈炳发193.3.按喷射方式分类按喷射方式分类 (1)(1)间歇喷射间歇喷射 又称脉冲喷射又称脉冲喷射 汽油以脉冲方式汽油以脉冲方式在某一时间段内喷入进气管在某一时间段内喷入进气管。控制精度高控制精度高而被发动机集中控制系统广泛采用。而被发动机集中控制系统广泛采用。 该方式按各缸喷油器工作顺序又分为该方式按各缸喷油器工作顺序又分为同时喷同时喷射、分组喷射、顺序喷射射、分组喷射、顺序喷射三种类型。三种类型。 （2 2）连续喷射）连续喷射 又称稳定喷射又称稳定喷射 发动机运转期

17、间汽油发动机运转期间汽油连续不断地喷射到进气连续不断地喷射到进气管内管内，与发动机，与发动机各缸的工作顺序没有关系各缸的工作顺序没有关系，一般，一般用于机械式和机电混合式汽油喷射系统中。用于机械式和机电混合式汽油喷射系统中。2022-7-2天津科技大学 谈炳发204.4.按空气流量测量方式分类按空气流量测量方式分类 （有三种）（有三种）（1 1）质量流量方式）质量流量方式 利用空气流量计利用空气流量计直接测出吸入的空气量直接测出吸入的空气量（L L、LHLH型）。（型）。（L L是德文是德文“空气空气”的第一个字母）的第一个字母）（2 2）速度密度方式）速度密度方式 根据进气管压力和发动机转速

18、，根据进气管压力和发动机转速，推算吸入的空推算吸入的空气量，气量，并计算燃油量（并计算燃油量（D D型）。（型）。（D D是德文是德文“压力压力”的第一个字母）的第一个字母）（3 3）节流速度方式）节流速度方式 根据节气门开度和发动机转速，根据节气门开度和发动机转速，推算吸入的空推算吸入的空气量，气量，并计算燃油量。（较少使用）并计算燃油量。（较少使用）2022-7-2天津科技大学 谈炳发215.按控制系统有无反馈信号分类按控制系统有无反馈信号分类 （有（有2种）种）（1 1）开环控制）开环控制 把发动机的各种最佳工况参数，事先存入电把发动机的各种最佳工况参数，事先存入电控单元（控单元（ECUECU），发动机工作时，），发动机工作时，ECUECU根据输入信根据输入信号确定发动机工况，调出相应的控制参数，输出号确定发动机工况，调出相应的控制