《发动机电控系统检 修》-1项目一

项目一发动机电控系统简述１９７４年，通用汽车公司开始装备加大火花塞电极间隙、点火能量增强的高能点火系统，并且力图将分电器、点火线圈和电子控制电路制成一体。１９７６年，美国克莱斯勒公司首先采用模拟计算机来控制发动机点火时刻。当时因其价格昂贵、可靠性差而没有得到推广应用。１９７７年，通用汽车公司采用中央处理器（ＣＰＵ）控制的数字点火系统，这是一种真正的计算机控制系统。它能够精确地控制发动机点火时刻，用来提高发动机的燃烧效率和输出功率，同时还可以大幅度地降低排气中的有害成分。同年，美国福特汽车公司开发了同时点火控制、废气再循环和二次空气供给的发动机电子控制系统。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述电控汽油喷射系统在各方面显示出来的优越性，使之在２０世纪７０年代末及８０年代得到了迅速发展。从２０世纪８０年代后，发动机电子控制技术逐渐成熟，电子技术逐渐向汽车的其他组成部分扩展。汽车发动机电子控制技术发展至今，主要实现了在以下几方面的控制：（１）电控燃油喷射控制：最佳空燃比控制（主要控制喷油量、喷油正时）。（２）电子点火控制：最佳点火提前角控制（主要控制点火提前角、闭合角）。（３）怠速控制：主要对怠速转速进行控制。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述（４）排放控制：废气再循环（ＥＧＲ）、三元催化转化器、二次空气喷射、热反应器、活性炭罐清污（汽油蒸气回收）等的控制。（５）可变气门配气正时控制（ＶＴＥＣ、ＶＶＴｉ等）。（６）废气涡轮增压控制。（７）电子节气门控制（ＥＴＣ）。（８）故障自诊断控制（ＯＢＤ）。通常将电控燃油喷射控制和电子点火控制以外的其他控制系统称为辅助控制系统，所以电控发动机主要由电控燃油喷射系统、电子点火系统和辅助控制系统组成。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述二、电控技术对发动机性能的影响众所周知，汽车发动机的运行工况是多变的，只有电子控制的灵活性和电子控制单元强有力的综合处理功能，才能使发动机在各种运行工况下实现全面优化运行，从而提高发动机性能。电子控制技术在发动机上的使用，使得发动机的性能得以大大改善，主要体现在以下几方面：１.提高发动机的动力性在汽油发动机上，电控燃油喷射取代了传统的化油器，减小了进气系统中的进气阻力，部分发动机上还采用了进气控制系统，来提高充气效率，而且电控系统可保证进入发动机气缸的空气得到充分利用，从而提高发动机动力性。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述２.提高发动机的燃油经济性在各种运行工况和运行环境下，电控系统均能精确控制发动机工作所需的混合气浓度，使燃烧更完全、燃油利用更充分，从而提高发动机的燃油经济性。３.降低发动机的排放污染电控系统对发动机在各种运行工况和运行环境下进行优化控制，提高了燃烧质量，同时各种排放控制系统在汽车上的应用，都使发动机的排放污染大大降低。４.改善发动机的加速和减速性能在加速或减速运行的过渡工况下，电子控制单元的高速处理功能，使控制系统能够迅速响应，使汽车加速或减速反应更灵敏。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述５.改善发动机的起动性能在发动机起动和暖机过程中，控制系统能根据发动机温度变化，对进气量和供油量进行精确控制，从而保证发动机顺利起动并平稳经过暖机过程，可明显改善发动机的低温起动性能和热机运转性能。此外，电控系统对发动机各种运行工况的优化控制和电控系统的不断完善，使发动机的故障发生率大大降低。自我诊断与报警系统的应用，提高了故障诊断的速度和准确性，缩短了汽车因发动机故障而停驶的时间，具有良好的社会效益和经济效益。三、应用在发动机上的电子控制系统目前，汽车上广泛应用的是集中控制系统，应用在发动机上的电子控制系统主要包括电控燃油喷射系统、电控点火系统和其他辅助控制系统。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述１.电控燃油喷射系统（ＥＦＩ）电控燃油喷射的功能是电子控制单元（ＥＣＵ）主要根据进气量、发动机转速确定基本的喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。此外，电控燃油喷射系统还包括喷油正时控制、断油控制和燃油泵控制。在柴油机电控燃油喷射系统中，供油量和供油正时控制是最基本的控制功能，ＥＣＵ主要是根据发动机转速信号和负荷信号（加速踏板位置信号）来确定基本供油量和供油正时，再根据其他传感器信号进行修正。柴油机电控燃油喷射系统还具有供油速率控制和喷油压力控制等功能。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述２.电控点火系统（ＥＳＡ）电控点火系统的主要功能是实现对点火提前角的控制。该系统根据各相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和排放性的目的。此外，电控点火系统还有通电时间控制和爆燃控制的功能。３.其他辅助控制系统１）怠速控制系统（ＩＳＣ）怠速控制系统的功能是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀或节气门开度对发动机进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速运转。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述柴油机怠速控制系统与电控燃油喷射系统集成一体，其功能包括怠速转速控制和各缸均匀性控制，均由ＥＣＵ通过对怠速工况下的供油量的控制来实现。２）排放控制系统排放控制系统的功能主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环（ＥＧＲ）控制、活性炭罐电磁阀控制、氧传感器和空燃比闭环控制以及二次空气喷射控制等。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述３）进气控制系统进气控制系统的功能是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而改善发动机的动力性。在柴油机上，为改善发动机性能，对进气涡流也实现了电子控制。４）增压控制系统增压控制系统的功能是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ＥＣＵ根据检测到的进气管压力，对增压装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度。５）巡航控制系统驾驶员设定巡航控制模式后，ＥＣＵ根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述６）警告提示由ＥＣＵ控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示，如氧传感器失效、油箱油温过高等。７）故障自诊断与报警系统在发动机控制系统中，电子控制单元（ＥＣＵ）都设有故障自诊断系统，对控制系统各部分的工作情况进行监测。当ＥＣＵ检测到来自传感器或输送给执行元件的故障信号时，立即点亮仪表盘上的“ＣＨＥＣＫＥＮＧＩＮＥ”灯（俗称故障指示灯），以提示驾驶员发动机故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。对车辆进行维修时，维修人员可通过特定的操作程序（有些需借助专用设备）调取故障码。故障排除后，必须通过特定的操作程序清除故障码，以免与新的故障信息混杂，给故障诊断带来困难。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述８）失效保护系统失效保护系统的功能主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。例如，冷却液温度传感器电路有故障时，可能会向ＥＣＵ输入低于－５０℃或高于１３９℃的冷却液温度信号，失效保护系统将自动按设定的标准冷却液温度信号（８０℃）控制发动机工作，否则会引起混合气过浓或过稀，导致发动机不能工作。此外，当对发动机工作影响较大的传感器或电路发生故障时，失效保护系统则会自动停止发动机工作。例如，汽油机控制ＥＣＵ收不到点火控制器返回的点火确认信号时，失效保护系统则立即停止燃油喷射，以防大量燃油进入气缸而不能点火工作。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述９）应急备用系统应急备用系统的功能是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统，按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。应急备用系统只能维持发动机运转的基本功能，不能保证发动机性能。除上述控制系统外，应用在发动机上的电控系统还有冷却风扇控制、配气正时控制、发电动机控制等。应当说明的是，上述各控制系统在不同的汽车发动机上，只是或多或少地被采用。此外，随着汽车技术和电子技术的发展，发动机控制系统的功能必将日益增加。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述四、发动机电控系统的基本组成１.电控系统的基本组成发动机电控系统一般由传感器、电子控制单元（ＥＣＵ，简称电控单元）和执行元件三大部分组成，其工作关系如图１－１所示。１）传感器一般来讲，传感器是感知发动机信息的部件，主要功用是采集控制系统所需的信息，并将其转换成电信号输送给ＥＣＵ。具体来说，传感器是向电子控制单元提供汽车运行状况和发动机工况的部件。发动机电控系统主要传感器有空气流量计、进气管绝对压力传感器、节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、氧传感器、爆燃传感器等。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述２）电子控制单元（ＥＣＵ）电子控制单元（ＥＣＵ）是一种综合控制电子装置，其功用是给各传感器提供参考（基准）电压，接受传感器或其他装置输入的电信号，并对所接受的信号进行存储、计算和分析处理，根据计算和分析的结果向执行元件发出指令。３）执行元件执行元件接受ＥＣＵ的指令，完成控制功能。发动机电控系统主要的执行器有电动燃油泵、喷油器、怠速控制阀、点火器等。２.电控系统的类型电子控制系统有两种基本类型：即开环控制系统和闭环控制系统。上一页下一页返回项目一发动机电控系统简述开环控制系统的控制方式比较简单，ＥＣＵ只根据各传感器信号对执行元件进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。闭环控制系统除具有开环控制的功能外，还对其控制结果进行检测，并将检测结果（即反馈信号）输入ＥＣＵ，ＥＣＵ则根据反馈信号对其控制误差进行修正，所以闭环控制系统的控制精度比开环