《汽车电子技术》发动机电子控制技术

1、第九章 汽油发动机电子控制技术主要内容发动机电子控制系统的组成汽车发动机传感器燃油喷射控制点火控制怠速控制(Idle Speed Control，ISC)排放净化控制进气控制故障自诊安全保险与后备系统北京切诺基发动机控制系统一、发动机电子控制系统概述主要控制对象汽油喷射控制空燃比控制喷射正时断油控制燃油泵控制点火装置点火正时控制闭合角控制点火线圈初级恒流控制爆震控制辅助控制对象怠速控制ISC废气再循环EGR进气控制IGC发电机控制燃油泵控制加速踏板控制巡航控制极限转速控制闭缸工作控制自动变速器协调控制自诊断系统等发动机电子控制系统的组成传感器及信号输入装置电子控制单元（ECU）执行器主要元件位

2、置1.1 传感器及输入信号传感器空气流量计(Mass Air Flow, MAF)进气歧管绝对压力传感器(Manifold Absolute Pressure, MAP)曲轴位置传感器（Crankshaft Position Sensor, CPS）凸轮轴位置传感器（Camshaft Position Sensor，CPS）上止点位置传感器(Top Dead Center Sensor)缸序判别信号(Cylinder Indentification Sensor)冷却水温传感器(Coolant Temperature Sensor)进气温度传感器(Intake Air Temperature

3、Sensor)节气门位置传感器(Throttle Position Sensor，TPS)氧传感器(Oxygen Sensor)爆震传感器(Knock Sensor)大气压力传感器(Barometric Pressure Sensor)车速传感器(Vehicle Speed Sensor)输入信号起动信号、空调开关信号、档位开关信号、蓄电池电压、离合器开关、刹车开关、动力转向开关、巡航控制开关传感器及输入信号1.2 电子控制单元（ECU）输入回路A/D转换器微型计算机输出回路1.输入回路滤波：除去干扰信号、杂波整形：电平转换：隔离：采用光耦等保护：2.微型计算机CPU典型参数：420MHz时钟

4、频率存贮器Memory1KB32KB ROM（程序存贮器）；128B 2KB RAM输入/出接口I/O860引脚总线Bus典型外部总线有：UART、IIC、SPI、LIN、CANMC68HC908JK8介绍High-performance M68HC08 architecture,Low-power design; fully static with stop and wait modesMaximum internal bus frequency: 8-MHz at 5V operating voltage 4-MHz at 3V operating voltage Oscillator o

5、ptions: Crystal or resonator RC oscillator 8,192 bytes user program FLASH memory with security1 feature 256 bytes of on-chip RAM Two 16-bit, 2-channel timer interface modules (TIM1 and TIM2)with selectable input capture, output compare, and PWMcapability on each channel; external clock input option

6、on TIM2 13-channel, 8-bit analog-to-digital converter (ADC) Serial communications interface module (SCI) 26 general-purpose input/output (I/O) ports: 8 keyboard interrupt with internal pull-up 11 LED drivers (sink) 2 25mA open-drain I/O with pull-upResident routines for in-circuit programming and EE

7、PROM emulationSystem protection features: Optional computer operating properly (COP) reset, driven by internal RC oscillatorMC68HC908JK8介绍 3.输出回路功率放大普通IC的驱动能力为mA级,执行器的驱动电流通常为数A几十A驱动隔离1.3 执行器电动燃油泵电磁喷油器冷起动喷油器及热限时开关怠速空气调整器点火线圈EGR阀碳罐执行器外观二、 汽车发动机传感器车用传感器的要求线性特性不一定重要传感器数量不受限制信号可以加工和共用可以间接测量物尽其用，绝不浪费！传感器的

8、种类空气流量传感器（Mass Air Flow）进气歧管绝对压力传感器(Manifold Absolute Pressure)曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor)氧传感器(Oxygen Sensor)爆震传感器(Knock Sensor)节气门位置传感器(Throttle Position Sensor)温度传感器(Temperature Sensor)可变电阻传感器车速传感器(Speed Sensor)2.1 空气流量计(Mass Air Flow, MAF)作用：测量吸入发动机的空气量，是燃油喷射器喷油量的关键计算依据分类：叶片式流量计（体积）卡门涡旋流量

9、计（体积）热线式（质量）热膜式（质量）叶片式空气流量计卡门涡空气流量计测量原理：通过空气通道的空气流速变化时，卡门涡旋的频率f与空气流速V之间存在如下关系：V = d * f / St其中：d为涡流发生器的直径；St为斯特罗巴尔数，约等于0.2;若测得卡门涡频率，即可计算出空气体积流量。热线式/热膜式空气流量计测量原理：1.布置在空气通道中的的2个温变电阻RK(冷线)、RH(热线)与固定电阻RA、RB组成电桥；2.控制电路A通过改变RH中的电流（使其发热，与RK的温差维持100度）来调节RH的阻值大小，从而让电桥平衡；3.当空气流速增大时，带走更多热量，因而RH中的电流也应增加；4.因此，RA

10、的端电压Uo反应了所流过空气的质量大小。优点：可直接测量空气质量流量2者的区别：发热体RH由热线改为热膜；热膜式承受气流压力好，可靠性高。热膜式热线式原理性能比较 种类性能叶片式空气流量计卡门涡旋式空气流量计热线式空气流量计热膜式空气流量计响应特性良差良良怠速稳定性良良良良废气再循环适用性良良良良发动机性能随时间变化优优优优海拔高度修正需要需要不需要不需要进气温度修正需要需要不需要不需要易安装性良良良良成本低中高高问题？1、精度偏低？2、价格偏高？3、有更经济、实用的测量方法吗？2.2 歧管绝对压力传感器(Manifold Absolute Pressure，MAP)通过测量进气歧管的进气压力

11、间接计算进气量2.3 曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor，CPS)回顾几个概念2.3 曲轴位置传感器(Crankshaft Position Sensor，CPS)作用：曲轴位置、转速、上止点，是点火提前角的关键计算依据；按安装位置分：曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮、分电器按测检原理分：磁电式（磁致脉冲） 、霍尔式、光电式磁电式霍尔式磁电式CPS- (1)4信号凸缘曲轴转角分辨率?可测信号种类?如何实现?波形示意磁电式CPS (2)6凸缘曲轴转角分辨率?可测信号种类?霍尔式CPS412个叶片曲轴转角分辨率?可测信号种类?光电式CPS360条缝6条缝其中1条宽缝曲轴

12、转角分辨率?可测信号种类?讨论1：磁脉冲传感器信号的预处理信号特征：信号幅值随转速变化成正比变化；信号上叠加了大量的噪声；处理方法：滤波限幅数字滤波与后处理。思考：设计一个可行的磁脉冲传感器信号的处理方案。讨论2: 传感器的精度现状1：空气流量是燃油喷射的依据，但多采用很不精确的间接测量或粗略测量；现状2：曲轴位置是点火提前的依据，但测量精度最多为1曲轴转角；问题：是精度已经足够？现有技术无法继续提高精度？其他部分精度有限，再提高无益？2.4 氧传感器（Oxygen Sensor，OS）作用：测量排气管中氧气的含量.氧化锆(ZrO2)氧传感器特性类于浓稀开关结构与原理氧化钛(TiO2)氧传感器

13、导体二氧化钛（TiO2）的电阻随氧气分压的不同而进行氧化或者还原反应，使电阻发生变化。氧分压如果偏离理论空燃比，则电阻呈阶跃变化。当周围气体介质中的氧元素多时，二氧化钛的电阻值增大；反之，氧元素少时，电阻值减小。二氧化钛式氧传感器的三个端子分别是基准电源、传感器输出端和接地端。由于二氧化钛的电阻随温度变化，故串联热敏电阻后具有温度补偿作用。在低温状态下，二氧化钛电阻值增大，影响其正常的性能，为使其快速升温以活化其性能，可装有加热线圈。优点：比氧化锆式氧传感器结构简单、体积小、便宜不足：电阻随温度的变化大。需要温度修正回路，及装加热器，以便使高温下的二氧化钛式氧传感器检测特性比较稳定。1-TiO

14、2氧传感器元件 2-壳体 3-绝缘体 4-端子 5-陶瓷连结片 6-导线 7-TiO2热敏电阻元件 2.5 爆震传感器（Knock Sensor）检测方法：气缸压力、发动机振动、燃烧噪声振动法爆震传感器种类：磁致伸缩式、压电式（共振型、非共振型）爆震传感器的波形与爆震程度有关，震动越大，电压峰值越大。当波形达到一定高的频率时，会发生爆震并产生敲缸。爆震传感器的量程为515kHz。结构与原理2.6 温度传感器测量对象：水温、油温、气温种类：绕线电阻、热敏电阻、半导体水温传感器进气温度传感器2.7 节气门位置传感器(Throttle Position Sensor，TPS)线性输出型开关量输出型问

15、：装开关量传感器的发动机ECU如何感知驾驶员的加减速意图？结构与原理三、燃油喷射的控制基本概念汽油机对混合气的要求汽油喷射的概念及发展过程燃油供应装置燃油喷射控制电动油泵的控制1、基本概念空燃比：混合气中空气与燃油的质量比，简称A/F（或）；A/F = 空气质量/燃油质量理论空燃比：汽油完全燃烧并生成CO2和H2O时的空燃比称理论空燃比，约14.7；过量空气系数：实际空气量与理论空气量的比值，即：= 实际空气量/理论空气量，或= 实际空燃比/14.7功率混合气：A/F 12.0 13.0经济混合气：A/F 16.0氧传感器波形发动机对混合气的要求稳定工况怠速：A点小负荷：AB段中等负荷：BC段

16、大负荷：CD段过渡工况冷起动：A/F 2暖车：由浓变稀加速：加浓减速：减油02040608010011131517空燃比节气门(油门)开度 %怠速ABCD节气门全开汽油喷射的概念及发展过程概念：取代化油器，根据进气量直接向进气道中喷油。喷油系统发展历程：20世纪初，德国Wright兄弟首次在飞机上采用；1952年，二战时，Daimler-Benz公司装用了Bosch的机械喷油系统；1958年，德国Mercedes220s轿车批量装备带油量分配的进气管汽油喷射1967年，Bosch研制成功K-Jetronic机械式汽油喷射系统；后来改进成为机电结合的KE-Jetronic系统；1967年，Bos

17、ch批量生产用进气歧管压力控制空燃比D-Jetronic模拟式电子控制喷油系统；1973年，Bosch公司将D-Jetronic发展成为L-Jetronic系统，采用叶片式空气流量计控制空燃比；1981年， Bosch公司将开发了采用热丝式空气流量计的LH-Jetronic汽油喷射系统；集中系统1979年， Bosch公司首先推出Motronic数字式发动机控制系统，集成了喷油控制与点火控制两种功能；2、汽油喷射系统的分类按喷油器安装部位分单点汽油喷射系统多点汽油喷射系统汽油喷射系统的分类按喷油方式分连续喷射系统：如K-Jetronic系统间歇喷射系统按喷射时序分同时喷射单独（次序）喷射分组喷

18、射汽油喷射系统的分类按喷射装置的控制方式分机械式机电结合式电控式汽油喷射系统的分类Bosch公司的分类(按进气量检测方式)歧管压力式叶片式卡门涡漩式热线式热膜式叶片式热线式汽油喷射系统的优点燃油分配均匀进气压力损失小加减速等过渡阶段，空燃比响应迅速大气压力及气温变化时，能够电脑修正起动及暖机容易最合适的混合气减速断油，降低油耗与排放3、燃油供应装置电动燃油泵喷油器燃油压力调节器燃油压力脉动减振器油箱燃油滤清器电动油泵滚柱泵齿轮泵涡轮泵侧槽泵卸压齿轮泵原理燃油压力调节器(压差调节器)使系统油压（供油总管内的油压）与进气歧管压力（汽油喷口）差保持恒定。动画喷油器轴针式球阀式片阀式动画单点喷油器冷起

19、动喷油器及限时开关起动时提供额外的喷油4、燃油喷射的控制喷油器工作特性喷油量的控制喷油器特性开阀时间To与关阀时间Tc相对于通电时间Ti，针阀开启时间为：Ti ( To Tc )Tu = (To - Tc)称为无效喷射时间需要注意到：To与电压相关：电压越高，数值越小Tc与电池电压无关因此，Ti需要电池电压修正动态喷油量q与静态喷油量Q高阻喷油器 与 电压驱动回路线圈直流电阻(含内置附加限流电阻)为1217欧的称为高阻喷油器；宜采用电压驱动回路。不足：限流电阻的发热；怎么办？低阻喷油器 与 电流驱动回路线圈匝数少，内阻0.63欧，电感小，动态响应特性好；饱和电流大，若不限制，宜发热。因此多采用

20、电流驱动回路。喷油量控制喷射时间计算方法燃油增量修正温度修正加减速修正急加速的异步喷射空燃比反馈控制学习空燃比控制大负荷、高转速的燃油修正无效喷射时间燃油停供：减速断油超速断油起动时的喷油时间空燃比反馈控制控制过程：发动机ECU不断检测氧传感器的信号，并将信号电压与基准电压比较，判断混合气的浓度以进行控制；如电压高（实际空燃比14.7，则增加喷油时间；反馈控制作用取消的条件：冷起动时；起动后燃油增量修正（加浓）；冷却水温燃油增量修正时(暖机)；节气门全开（大负荷、高转速）时；加、减速燃油增量修正；燃油停供时；氧传感器送来的空燃比过稀信号持续时间大于规定值(如10秒)时;氧传感器送来的空燃比过浓

21、信号持续时间大于规定值(如4秒)时;喷油量控制氧传感器+学习空燃比控制方法：以乘系数（学习空燃系数）的形式,修正燃油喷射量；过程：当长时间偏浓，减少系数；长时间偏稀，增大系数；系数取值（0.81.2，为什么?）5、电动燃油泵的控制油泵开关继电器的控制油泵转速的控制串联电阻式专设油泵ECU式发动机ECU直接控制（PWM调速）油泵转速的控制电阻器式油泵转速的控制专设油泵ECU稀薄燃烧发动机技术稀燃发动机中，混合气空燃比(A/F)达25以上；70年代初，为了降低油耗，人们探索了由稀混合气运行，用氧化催化剂净化排气的方法，采用了一种带副燃烧室的发动机。这种由丰田及本田公司发明的燃烧方式由于从副燃烧室喷

22、出火焰会造成热能损失，稀混合气发动机改进对油耗的效果不明显。随着进气口的改进，气缸内旋涡生成技术的进步，由通用、福特、丰田、本田、日产等汽车公司先后搞成的开口式燃烧室可以形成比带副燃烧室还好的稀薄混合气燃烧，并且随着进气口燃料喷射技术的发展和稀混合气传感器技术的开发，精密控制空燃比已成为可能。80年代中期，丰田、三菱、本田相继将其产品实行产品化。目前，各大公司都拥有自己的稀燃技术，其共同点：利用缸内涡流运动，使聚集在火花塞附近的混合气最浓，先被点燃后迅速向外层推进燃烧，并有较高的压缩比。举例 三菱缸内直喷汽油机(GDI)，空燃比达40；本田最新的VTEC发动机也将采用稀燃技术。这款取名为VTE

23、C-i 2.0升发动机比一般本田发动机省油20%汽油机稀燃的关键技术一、提高压缩比采用紧凑型燃烧室，通过进气口位置改进使缸内形成较强的空气运动旋流，提高气流速度；将火花塞置于燃烧室中央，缩短点火距离；提高压缩比至13：1左右，促使燃烧速度加快。二、分层燃烧如果稀燃技术的混合比达到25：1以上，按照常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12：1左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。为了提高燃烧的稳定性，降低氮氧化物（NOx），现在采用燃油喷射定时与分段喷射技术，即将喷油分成两个阶段，进气初期喷油，燃油

24、首先进入缸内下部随后在缸内均匀分布，进气后期喷油，浓混合气在缸内上部聚集在火花塞四周被点燃，实现分层燃烧。三、高能点火高能点火和宽间隙火花塞有利于火核形成，火焰传播距离缩短，燃烧速度增快，稀燃极限大。有些稀燃发动机采用双火花塞或者多极火花塞装置来达到上述目的。问：稀燃发动机，如何实现空燃比闭环控制？普通氧传感器输出曲线分层燃烧技术FSI（Fuel Stratified Injection，燃油分层喷射）是发动机稀燃技术的一种。FSI发动机利用高压泵，使汽油通过分流轨道（共轨）到达电磁控制的高压喷射气门。其特点是在进气道中产生可变涡流，使进气流形成最佳的涡流形态进入燃烧室内，以分层填充的方式推动

25、，使混合气集中在燃烧室中央的火花塞周围。稀燃技术的混合比达到25:1以上，按常规是无法点燃的，因此必须采用由浓至稀的分层燃烧方式。通过缸内空气的运动在火花塞周围形成易于点火的浓混合气，混合比达到12:1左右，外层逐渐稀薄。浓混合气点燃后，燃烧迅速波及外层。FSI特点：能够降低泵吸损失，在低负荷时确保低油耗，但需要增加特殊催化转换器以有效净化处理排放气体。FSI发动机按照负荷工况，自动选择2种运行模式：在低负荷时为分层稀薄燃烧，在高负荷时则为均质理论空燃比（14.7）燃烧。在高负荷中所进行的均质理论空燃比燃烧中，燃油在进气冲程中喷射。理论空燃比的均质混合气易于燃烧，不必借助涡流作用。而在全负荷以

26、外，进行废气再循环，限制泵吸损失，由于直喷化而使压缩比提高到12.1，即使在均质理论空燃烧比混合气燃烧中，仍能降低燃油耗。在FSI发动机中，在低负荷与高负荷之间，采用均质稀薄燃烧，燃油在进气冲程喷射，并且由于产生加速稀薄混合气燃烧的纵涡流，阻碍燃烧的废气再循环（EGR）暂不进行。与均质理论空燃比燃烧不同的是，吸入空气量超过燃油的喷射量。四、点火控制主要内容：汽油机对点火系统的要求点火线圈微机控制原理无分电器点火系统爆震控制1、汽油机对点火系的要求永恒的追求：电压足够高的电压(30KV)能量足够大能量(100mJ)正时足够准确的点火时间还有别的吗？影响点火正时的主要因素转速：（过去采用“离心点火

27、提前机构”)负荷：（过去采用“真空点火提前机构”）汽油辛烷值：（过去采用“辛烷校正器”）空燃比：进气压力：水温：思考：电脑控制点火系统中，还有上述3种点火提前机构吗？点火系的发展过程传统触点点火（略）半导体辅助点火普通电子点火：闭合角控制、恒流控制微机控制点火微机控制无分电器点火（DLI）闭合角控制传统触点点火系中，断电器闭合期间（也即初级电流接通期间）曲轴转过的角度，即“闭合角”。在电子点火系中，则指晶体管导通期间曲轴转过的角度。闭合角控制则是控制晶体管导通的时间，减少或消除初级电流饱和后的线圈发热时间。发热时间导通截止恒流控制线圈内阻大(3欧姆)电流上升慢线圈内阻小(0.4欧姆)电流上升速

28、度快；适应高转速工况点火线圈火花塞采样电阻PWM无恒流控制有恒流控制优点：1）充电时间短，确保高转速有足够的点火能量2）适应高速发动机问:回忆一下：闭合角控制 与 恒流控制 的作用分别是什么？2者都能防止线圈发热吗？对于电脑控制点火系统， 2种功能必须都具备吗？2、点火线圈开磁路点火线圈闭磁路点火线圈无分电器双缸点火线圈问题：1缸火花塞点火时，6缸也会点火吗？如果是，能量损失多吗？二极管的作用？3、微机控制点火提前角基本过程：微机综合各传感器输入（转速、进气量、水温）信息，查表并计算出最佳点火提前角，再根据CPS判别出曲轴转速、位置以缸序，然后控制功率晶体管通断，即控制点火线圈初级电流的断续。

29、主要控制内容：点火正时（提前角）控制闭合角控制（见前述）日产ECCS系统点火提前角控制1、正常行驶时：点火提前角 = 基本点火提前角*水温修正系数基本点火提前角与转速、负荷相关，通过查表得到；水温修正系数与水温相关；2、怠速时：若水温50度，车速8Km，转速0度时，点火提前角恒为16度。丰田TCCS系统点火提前角控制实际点火提前角= 原始设定提前角 +基本提前角 + 修正提前角其中：原始设定提前角固定为10度基本提前角通过查表获得（与转速、负荷相关）修正提前角与水温相关4、爆震控制爆震的定义提前燃烧爆震的危害噪音大；损坏发动机爆震与点火时刻的关系爆震控制的作用时间点火信号发出后的一段时间负荷大

30、于一定值魔鬼分界线?爆震控制工作过程当监测到爆震, 逐渐减小点火提前角当没有爆震, 逐渐增大点火提前角爆震检测时机:点火时刻怠速,暖机工况不监测过渡工况不监测思考1：根据传感器、燃油喷射控制及点火控制部分的讲述内容，分析电喷发动机的不足。思考2：我们已经知道：点火正时T与发动机转速n、进气量(负荷g)、汽油辛烷值（抗爆性）、冷却液(水)温t、有关，即T = f(n,g,t,)喷油量Q与进气量g、冷却液(水)温t、电池电压v、相关，即：Q = f(g,t,v,); ；但我们不知道上述函数的表达式是什么？或：所谓MAP图是什么？该函数的目标，其实是求不同工况下的目标量最优值：油耗功率扭矩排放若不依

31、赖实时监测发动机运行参数的实验设备的，能否测定发动机ECU运行所需参数？五、怠速控制怠速控制原理与组成怠速空气调整器节气门直动式怠速空气调整器要解决的问题1、转速稳定及不熄火。避免出现转速抖动（“游车”）2、负荷变化时不熄火及转速稳定。某些怠速使用条件下，如冷车运转与电器负荷、空调装置、自动变速器、动力转向伺服机构的接入等情况，它们都会引起怠速转速的变化，使发动机怠速不稳甚至会引起熄火现象。 3、尽可能低的怠速转速。怠速转速过高，会增加燃油消耗量。因此，怠速转速应尽可能低。但考虑到减少有害物的排放，怠速转速又不能过低。基本原理怠速时，节气门处于关闭状态，空气通过节气门缝隙及旁通节气门的怠速调节

32、通道进入发动机，由空气流量计（或进气歧管压力传感器）检测该进气量，并根据转速及其它修正信号控制喷油量，使转矩与发动机本身内部阻力矩相平衡，保证发动机在怠速下稳定运转。当发动机的内部阻力矩发生变化时，怠速运转转速将会发生变化。发动机怠速控制装置的功能就是自动维持发动机怠速稳定运转。怠速控制（ISC）是通过调节空气通道面积以控制进气流量的方法来实现的怠速控制系统组件和功能1旁通空气式开关控制型旋转电磁阀式占空比控制型步进电动机式开关控制型（VSV）由发动机ECU信号控制的电流通过线圈,使线圈励磁，线圈将阀打开，从而增加怠速约 100r/min（快怠速转速由其它空气阀控制）。旋转电磁阀式旋转电磁阀式

33、怠速控制阀在实际运行时，ECU将检测到的怠速转速实际值与贮存的设定目标值相比较，并随时校正送至怠速控制阀的驱动信号，以实现稳定的怠速运行。占空比控制型（ACV）由发动机ECU信号控制的电流通过占空比控制阀，线圈被励磁，怠速控制阀移动。这就改变了阀与阀体之间的间隙，从而控制怠速的转速。步进电动机式为了控制发动机怠速运转的速度，根据来自发动机ECU的信号，怠速控制阀增加或减少流过节气门旁通通道的空气量2、节气门直动式节气门直动式怠速控制装置是通过控制节气门开启程度，调节空气流通的面积，达到控制进气量，实现怠速控制的六、排放净化控制汽车排放的主要有害物质碳氢化合物HC氮氧化合物NoxCO含铅化合物、

34、排放途径尾气：CO的100%、Nox的100%、HC的55%、含铅化合物100%油箱及化油器蒸发：HC的20%泄漏（逃逸）：HC的25%主要净化措施废气再循环(EGR)二次空气喷射与热反应器三元催化器曲轴箱强制通风燃料箱蒸发控制1.废气再循环(EGR)目的：降低尾气中NOx的生成种类：机械式EGR系统普通电子式EGR系统可变EGR率EGR控制系统闭环式EGR废气再循环对排放及油耗的影响EGR种类2.二次空气喷射及热反应器3.三元催化反应器4.曲轴箱强制通风系统最初后来5.燃料蒸发控制七、进气控制主要目的中/高速尽可能提高进气量怠/低速时强化气流扰动常见的进气控制技术动力阀控制系统谐波增压进气控

35、制系统废气涡轮增压控制1.动力阀控制系统根据发动机的负荷不同，改变进气流量以改善发动机的动力性能。受真空控制的动力阀装在进气管上，控制进气管空气通道的大小。小负荷时，ECU控制的真空电磁阀关闭，真空室的真空度不能进入动力阀上部的真空室，进气通道变小；大负荷时相反。2.谐波增压进气控制系统(Acoustic Control Intake System,ACIS)原理：利用进气流的惯性产生的压力波提高进气效率。随着进气门的开启和关闭，进气管道中气流出现压力波动，即压力波，合理利用这一压力波，可以增加进气量.压力波利用方法：调节进气管长度与形状，尽可能让进气门打开时，压力波到达，从而加大功率。下图为

36、丰田的2JZ-GE发动机所采用的ACIS系统原理.3.废气涡轮增压控制八、故障自诊断功能现代发动机的故障自诊功能用于监测、诊断发动机控制系统的工作情况及工作中出现的故障。当故障发生时，仪表板上的“发动机故障指示灯”，或“Check Engine”灯会点亮；同时微机将故障信息以故障码的形式存入存储器中，以便维修时将代码读出、快速判断故障类型。1.自诊断的原理传感器故障诊断对传感器信号进行可信度分析；如：水温传感器信号不应超过120度等。执行器故障诊断通过专门的检测电路监测执行器的运行；如：点火器的故障监测电路（图9-177）综合分析如氧传感器过稀超过10秒。原因是微机通过多次反馈修正仍不能校正，

37、即可断定出“过稀故障”，但其原因也可能多方面，如传感器故障或执行器故障；诊断结果的显示不同厂家、不同车型的显示方法不同：故障警告灯、检查灯、检查发动机灯发光二极管数码管2.故障码的读取与清除故障码的读取专用仪器读取跨接LED灯读取故障码由“CHECK ENGINE”读取发动机故障码故障码的清除拆开电瓶线10s以上再装回，起动发动机运转10min即可清除故障码。故障排除一段时间以后自动清除解码器发指令清除故障指示灯读取如右图丰田车系，将TE1与E1端子短接，即可由指示灯的闪烁依次读出故障码.解码器读取解码器通过诊断接口与ECU通讯，读取故障码诊断总线类型有：OTCDRBOBD-IOBD-IIOB

38、D-III等3.故障码示例故障码诊断内容故障码诊断内容亮但不闪主电脑不良39O2传感器不良11O2传感器不良41喷油嘴电路不良12空气流量计信号不良42汽油泵控制电路不良13进气温度信号不良43EGR控制电路不良14节气门位置传感器信号不良44N0.1和N0.4缸高压线圈电路不良15怠速电机位置传感器信号不良52N0.2和N0.5缸高压线圈电路不良21发动机水温传感器信号不良53N0.3和N0.6缸高压线圈电路不良22曲轴（CKP）传感器信号不良55怠速电机（IAC）电路不良23凸轮（CMP）传感器信号不良59O2传感器信号电路不良24车速传感器（VSS）信号不良61TCC控制电路不良25大气

39、压力（BARD）传感器不良82辅助进气控制电路不良31爆震（KNOCK）传感器信号不良71TCC真空控制电磁阅电路不良32进气压力(MAP)传感器信号不良72TCC大气控制电磁阀电路不良36点火正时调整信号线搭铁4.OBDOBD是英文On-Board Diagnostics的缩写，中文翻译为“车载自动诊断系统”。OBD是一种自动诊断汽车问题的程序。当系统出现故障时，故障（MIL）灯或检查发动机（Check Engine）警告灯亮，同时动力总成控制模块（PCM）将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。根据故障码的提示，维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。有针对性地去

40、检查有关部位、元件和线路，将故障排除。从20世纪80年代起，美、日、欧等各大汽车制造企业开始在其生产的电喷汽车上配备OBD。由于各大主要汽车制造企业的OBD系统因其发动机管理系统不同而各不相同，各自采用自行设计的诊断座及自定义的故障码，每一种车系都有自己一套检测专用工具，例如专用的解码器，这给维修检测带来很大的不便。初期的OBD对本身数据无法自检，使得维修后的汽车常常达不到原厂的技术要求。OBD标准硬件接口软件协议OBD-II诊断标准一种比OBD更先进的OBD-在90年代中期产生，它实行标准的检测程序，不必使用专用的特殊工具。美国汽车工程师协会（SAE）制定了一套标准规范，要求各汽车制造企业按

41、照OBD-的标准提供统一的诊断模式，做到只要有一台仪器就可通过统一的插座对各种汽车进行检测。为此各大汽车制造企业改变了电控系统的许多方面，在90年末期，进入北美市场的汽车都按照新标准设置车载诊断系统。按照新标准，汽车上的相关联接器、位置、代码都实行标准化，不再各行其是。都有一个通用的标准诊断测试联接器，简称DLC。DLC有一个16针的插头，使用标准的联接件，汽车的参数能通过任何按照OBD-标准结构的检测仪器读取；DLC的标准安装位置在驾驶员侧边仪表板下面，要能够看得见；对电控系统的所有零部件使用一套标准的术语、缩写和定义，不管什么品牌的车显示的故障代码符号和含义是一样的；车辆识别信号能自动传输

42、到检测仪器上，当车辆发生故障时能够记录并存入车载电脑存储器内，不管何时发生影响排气质量的故障时都能够存储代码；检修后检测仪器能够删除存储在车载电脑存储器内的故障代码。OBD-与以前的所有车载自诊断系统不同之处在于有严格的排放针对性，其实质性能就是监测汽车排放。当汽车排放的HC、CO和NOx或燃油蒸发污染量超过设定的标准，包括发动机及其动力系统随机引起的HC排放量的上升、催化转换器的净化效率下降到限值之下、密封的燃油系统有空气泄漏、某个传感器或其他排放控制装置失效等等情况，MIL灯就会点亮报警。OBD-III诊断标准虽然OBD-对监测汽车排放十分有效。但当MIL灯亮时驾驶员会否接受警告，则又是另

43、一回事，OBDII是无能为力的。为此，一种比OBD-更先进的OBD-产生了。OBD-主要目的是使汽车的检测、维护和管理合为一体，以满足环境保护的要求。OBD-系统会分别进入发动机、变速箱、ABS等系统ECU（电脑）中去读取故障码和其它相关数据，并利用小型车载通讯系统，例如GPS导航系统或无线通信方式将车辆的身份代码、故障码及所在位置等信息自动通告管理部门，管理部门根据该车辆排放问题的等级对其发出指令，包括去哪里维修的建议，解决排放问题的时限等，还可对超出时限的违规者的车辆发出禁行指令。因此，OBD 系统不仅能对车辆排放问题向驾驶者发出警告，而且还能对违规者进行惩罚。同时也有一些汽车厂商表示，因

44、我们当前的路况、燃油品质还与欧洲存在一定的差距，若安装此OBD会导致系统频繁报警，带来不必要的麻烦。OBD故障码故障码诊断内容故障码诊断内容P0100空气流量计或电路不良P0302N0.2缸间歇性不点火P0105大气压力传感器信号不良P0303N0.3缸间歇性不点火P0110进气温度传感器信号不良P0304N0.4缸间歇性不点火P0115水温传感器信号不良P0335曲轴位置传感器或电路故障P0120节气门位置传感器或电路不良P0340凸轮抽位置传感器或电路故障P0125发动机无法进入闭环工作状态P0400EGR控制系统不良P0130前氧传感器电路故障P0421催化转换器故障P0135前氧传感器

45、加热器故障P0440活性碳罐控制不良P0136后氧传感器电路故障P0443活性碳罐电磁阀电路不良P0141后氧传感器加热器故障P0500车速信号不良P0170空燃比稀P0505怠速控制不良P0201No.1缸喷油器或电路故障P0510节气门怠速接点信号不良P202N0.2缸喷油器或电路故障P1300点火正时调整电路不良P0203No.3缸喷油器或电路故障P1400进气支管压力传感器或电路故障P0204N0.4缸喷油器或电路故障P1500发电机磁场控制电路不良P0300间歇性不点火P1715变速器油压电磁阀有故障P0301No.1缸间歇性不点火P1750变速换档电磁阀不良九、安全保险与后备系统安

46、全保险功能（ECU正常，外围故障）又称故障保险功能，是指微机检测出故障，采取的一种保险措施。如传感器出现故障，则忽略传感器信号，采用缺省值代替；如执行器出现故障，则停止相关功能等。主要由ECU内部的软件实现。后备系统（ECU故障）当ECU内微机控制程序故障，ECU将燃油喷射及点火正时控制在预定水平上。通常由一个专用的后备电路完成，平常不断监测ECU的运行，一旦发现ECU故障，则立即取代主ECU投入使用。后备系统原理框图十、发动机电路实例1：切诺基2.5L发动机电路发动机电路实例2：切诺基4.0L发动机电路发动机电路实例3：兰鸟SR20DE发动机ECCS电路十一、ECU电路玛瑞利SPI(单点喷射

47、系统)被广泛的应用于国内的经济型汽车上,常见的有金杯海狮、上汽奇瑞、英格尔等车型. ECU电路（续）MOTOROLA的电控系统491(单插头)电脑主要应用在福田、五菱、夏利、佳宝、景程、文章1：电子仪器成汽车故障首祸现在高级车出故障的频率明显比其他车型多。奔驰新E级出故障的次数比它的入门车型A级车多了三倍。产生故障的主要原因在电子仪器上面。奔驰E级车的车载电子仪器的储存容量比当年把美国宇航员送上月球的阿波罗火箭还大，它拥有各种各样的功能，有些甚至连驾驶者都不清楚。据一份2002年的统计结果表明，与电子仪器有关的汽车故障率达到49.2%。在一辆当今的豪华车中，传输网络起码超过了两公里长，在几秒钟

48、之内就要把大量的数据处理到70个电子控制仪器中，这样在车里几乎就没有一个机械部件是不受电子仪器控制的了。如果一辆奔驰S级的豪华车遇险，安全带就自动绷紧，副驾驶座的靠背调整到在撞击中较安全的位置，天窗也会关闭。奔驰把电子液压刹车装置用到了SL跑车上，后来又用于E级车。在这种装置上，刹车力有时候通过电子，有时候通过液压来传递，这令专业人士都很难辨认。所以，奔驰今后仍将使用纯粹的液压系统。文章2：汽车软件惹麻烦坐在价值4.6万英镑的宝马(BMW)7系列的真皮驾驶座上时，很少会把这感觉和坐在1.3万英镑的雪铁龙萨拉毕加索(Citroen Xsara Picasso)中的感觉相提并论。毕加索轿车上用的塑

49、料以实用为主，根本就不能和宝马昂贵的实木金属仪表盘相比。宝马的引擎动力几乎是雪铁龙的两倍。零配件供应商法雷奥公司(Valeo)的主席兼首席执行官迪埃里默林(Thierry Morin)说：“汽车电子系统的故障率是一般机械零件的六到七倍。”“电子系统拥有它与生俱来的东西：隐错(bug)。一辆车的电子部件越多，隐错就越多。”在最先采用复杂电子系统的豪华轿车身上，这个问题体现得最为明显。软件控制技术现在被应用在从收音机调台到控制燃油喷射的所有地方。一些诸如辅助停车和紧急制动的新技术也都依赖于先进的电脑控制。从机械学过渡到“机械电子学”，也就是当机械学和电子学相互结合的时候，豪华轿车生产商如果对这种转

50、变应付不及，无疑会损害它们的品牌形象。梅塞德斯-奔驰(Mercedes-Benz)的高可靠性声誉已经受到了严重打击，因为它在电子系统上的毛病导致了数目极高的故障率。其它一些汽车生产厂家也在拼命修补各自软件中的隐错。大众公司(Volkswagen)首席执行官博恩德皮斯切茨里德(Bernd Pischetsrieder)指出：“如果您的大众车有毛病，那么软件故障的可能性非常高。对于我们汽车制造商来说，软件技术不是我们得心应手的领域。”文章2：(续1)首先，软件技术还没有成熟定型。汽车制造商花了100多年的时间才让引擎能够平稳运转，但真正面对高速发展的汽车电子领域才只有几年的时间。据梅塞德斯的母公司戴姆勒克莱斯勒(DaimlerChrysler)估计，在过去的