汽车电气及电子控制系统第6章--汽油机辅助控制系统课件

1、第6章 汽油机辅助控制系统6.1 怠速控制系统 怠速控制系统的作用是满足发动机怠速时暖车运转、空调运行、起步等工况下，发动机负荷变化和降低燃油消耗的要求。1.怠速进气量的控制方式 怠速控制实质是控制怠速时的进气量。怠速进气量的控制有两种基本方式，一是控制节气门旁通空气道的旁通空气式，二是直接控制节气门关闭位置的节气门直动式，如图6-1所示。 2.怠速控制系统的组成怠速控制系统的组成如图6-2所示，包括各种传感器、电控单元（）和怠速执行机构。发动机怠速运行时，电控单元根据冷却液温度传感器、空调开关、档位开关等输入信号和怠速控制程序，向怠速执行机构输出控制信号，改变怠速进气量，实现怠速控制。怠速执

2、行机构主要有怠速电磁阀和怠速步进电动机两种机构形式。 怠速电磁阀 怠速电磁阀有旋转式怠速电磁阀和直动式怠速电磁阀。 旋转式怠速电磁阀的结构如图6-3所示。电控单元根据各传感器输入信号和怠速设定值，控制电枢电流的大小和方向，使电枢正方向旋转，带动旋转阀片改变旁通空气道面积，以改变进气量，进行怠速控制。将输入转速信号与设定转速进行比较，即可实现怠速的闭环控制。 直动式怠速电磁阀的结构如图6-4所示。电控单元改变电磁线圈电流的大小或占空比，控制阀轴的轴向位移，改变旁通空气道面积和进气量的大小，实现怠速控制。 怠速步进电动机 怠速步进电动机广泛应用于旁通空气式和节气门直动式怠速控制机构中。步进电动机正

3、反方向的旋转运动，经传动机构操纵节气门轴改变节气门的开度，实现怠速进气量控制。 步进电动机的基本工作原理如图6-5所示，由永磁转子和个电磁线圈组成一个相步进电动机。 怠速步进电机的控制电路如图6-6所示。电控单元判断发动机处于怠速运转时，依靠一定次序使VT1VT4晶体管导通，分别给步进电机各电磁线圈供电，驱动步进电机调节旁通空气量，使发动机怠速转速达到目标值。6-6 怠速步进电机控制甚本电路1主继电器 2微处理器 3主继电器控制电路 4ECU 5怠速步进电机6.2 进气控制系统1.废气涡轮增压系统废气涡轮增压电子控制系统的组成如图6-7所示，用发动机排出的高温、高压废气驱动涡轮增压器的废气涡轮

4、高速旋转，并驱动动力涡轮一起转动，将空气加压后吸入气缸。为保证发动机在不同转速及工况下都得到最佳增压值，并防止发动机爆燃，同时限制热负荷，对涡轮增压系统常采用增压控制与爆燃控制相结合的控制方法。2.谐波增压系统。 谐波增压系统又称为声控进气系统。当气体高速流向进气门时，如果进气门突然关闭，进气门附近的气体流动突然停止，由于惯性进气管仍在进气，于是进气门附近的气体被压缩，进气压力上升。当压力增大到一定值后，被压缩的气体开始膨胀，向着进气气流相反方向流动，压力下降。膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，形成压力波。如果在进气门刚要打开时，进气压力波恰好到达进气门附近，这样进气门打开时，就会提高进

5、气效率。3.可变气门正时与气门升程控制系统 可变气门正时与气门升程电子控制的英文缩写为VTEC ,进气门的正时与升程随转速的不同而改变，使发动机在低速时具有较高的燃烧效率和较低的燃油消耗，而在高速时则可以充分地发挥其强劲的动力，从而改善汽车的动力性和经济性。（） 的主要部件 （） 控制系统的工作原理6.3 排放净化系统为了减少汽车排放污染，现代汽车采用了由控制的多种排气净化装置，如三元催化转化、废气再循环、活性炭罐蒸发污染控制系统等。 汽车尾气的三元催化转化三元催化转换器转换效率与空燃比的关系如图6-12所示。由图可见，只有发动机在理论空燃比14.7:1附近运行时，三元催化器的转换效率最佳。为

6、此，必须对发动机的空燃比进行精确地控制，即把空燃比保持在理论空燃比附近很窄的范围内。图6-12 转换效率与空燃比的关系（）三元催化转化器发动机运行在下列使用情况时，一般采用开环控制。）怠速运转工况。）大负荷工况（节气门全开）。）减速断油工况。）起动工况。）发动机冷却液温度低或氧传感器温度未达到工作温度）氧传感器失效或其电路出现故障。（）三元催化转化器的监控随着汽车排放法规的严格，在具有排放监控功能的OBD车载自诊断系统中，普遍安装两个氧传感器，即在三元催化转化器的前、后各安装一个氧传感器，如图6-13所示。前氧传感器的作用是检测发动机不同工况的空燃比，同时发动机ECU根据该信号调整喷油量和计算

7、点火时间。后氧传感器的作用是检测三元催化转换器的工作好坏，即催化转化器尾气转化率的高低。通过与前氧传感器的数据比较，监控三元催化转换器的工作是否良好。如果后氧传感器B的输出信号与前氧传感器A的输出信号同步，但幅值低得多，如图6-14a所示，则说明三元催化转换器工作良好。如果后氧传感器B的输出信号与前氧传感器A的输出信号近乎完全相同，如图6-14b所示，即同步、等幅值，则说明三元催化转换器工作不良。图6-14后氧传感器与前氧传感器输出信号的比较 a）三元催化转换器工作良好 b）三元催化转换器工作不良2.废气再循环 废气再循环是指发动机工作过程中，将一部分废气引入新鲜空气（或混合气）中，重返气缸进

8、行再循环。废气在燃烧过程中吸收热量，降低了最高燃烧温度。由于废气再循环的废气量过大会影响发动机怠速、低转速小负荷及暖机工况的性能，因而废气再循环率（参与废气再循环的比例）必须适量控制。（1）废气再循环阀 废气再循环阀通过特殊通道使排气与进气相通，其真空管上方的真空度由废气再循环装置系统的真空电磁阀控制。ECU根据转速、空气流量、进气压力以及温度信号，控制真空电磁阀的占空比，从而控制废气再循环的开度来改变废气再循环率。废气再循环阀结构如图6-15所示。（）可变废气再循环控制系统 可变废气再循环控制系统工作时，ECU根据传感器的输入信号确定发动机工况，然后进行查阅和计算修正，发出适当指令，控制电磁

9、阀开度，以调节废气再循环率。ECU中存储的数据是关于废气再循环率与转速、进气量的对应关系，是在发动机台架试验时确定的。 可变废气再循环控制系统如图6-16所示。真空控制电磁阀由废气再循环电磁控制阀和怠速调节电磁阀组成。 活性炭罐蒸发污染控制装置活性炭罐蒸发污染控制装置是为了防止油箱内的汽油蒸气向大气排放产生污染而设置的。如图6-17所示，油箱中的汽油蒸气通过单向阀进入炭罐上部，空气从炭罐下部进入清洗活性炭。ECU控制炭罐控制电磁阀的开度，调节排放控制阀上方的真空度，从而控制排放控制阀的开度。当排放控制阀打开时，汽油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管。6.4 电子节气门系统1.电子节气门系统的组成

10、在传统的发动机节气门操纵机构中，由节气门拉索连接加速踏板和节气门轴，节气门开度的大小由驾驶人控制。虽然结构简单、可靠性高，但节气门的响应性差，特别是在发动机后置的大型车辆上，这一缺陷尤为突出。采用电子节气门系统可降低时滞现象，提高节气门的操纵响应性，改善发动机的排放性能。电子节气门系统的结构如图6-18所示。2.电子节气门系统的控制原理和部件结构 在电子节气门系统中，取消了节气门拉索，一般都是通过加速踏板总成来识别驾驶人的意图，并通过传感器将驾驶人的意图传递给控制计算机。电子节气门的开度由节气门控制器驱动的直流电动机控制，该系统主要由加速踏板模块、电控模块和节气门总成组成，如图6-19所示。 加速踏板模块中集成了两个相同的无触点型踏板位置传感器，如图6-20所示。加速踏板位置传感器使用安装在加速踏板臂上的霍尔，一个用于主信号，另一个用于副信号。它将加速踏板位置（角度）信号转化为具有不同特性的电信号，并将其输出至发动机ECU，作为控制节气门开度的基础。 节气门总成包括直流电动机、减速传动机构、节气门机构和节气门位置传感器，如图6-21所示。直流电动机响应的信号，通过减速机构来驱动节气门。节气门阀片的位置由一个电动机调节控制，该电动机采用具有响应性能好和功