汽车电子控制技术.ppt

1、汽车电子技术,主讲：XXX,XXXX 2020年8月6日,一、汽车电子技术的发展过程 由分散控制到集中控制 由分立元件控制到集成电路控制 由模拟控制到数字（微处理器）控制 二、汽车电子技术的发展趋势 应用领域的扩展 控制功能的进一步集中 应用无线通讯技术，实现智能交通,绪论,四、汽车电子控制系统的类型,按控制器的结构与工作方式分,模拟控制系统,数字控制系统,按控制器所具有的功能分,单功能控制系统,多功能控制系统,由模拟电路组成，精度低，灵活性差,核心是微处理器，精度高，扩展灵活,控制功能单一，微处理器独立，如点火控制系统，燃油喷射控制系统等。,具有多种控制功能，如发动机集中控制系统，动力总成控

2、制系统等。,四、汽车电子控制系统的类型,按被控对象所属的汽车部位分,发动机电子控制系统,底盘电子控制系统,点火控制系统,车身电子控制系统,燃油喷射控制系统,怠速控制系统,排放控制系统,制动防抱死控制系统（ABS）,防滑转控制系统（ASR）,悬架电子控制系统,动力转向电子控制系统,巡航控制系统,自动空调,电子仪表,安全气囊,电子防盗,四、汽车电子控制系统的类型,按控制器的控制目标分,降低排放与油耗的控制系统,提高安全与舒适性的控制系统,主要指发动机控制系统，变速器控制系统,底盘控制系统，安全气囊等,汽车信息系统,电子仪表，车载GPS，电子地图等,第一章,第一节 汽车电子控制系统概述,一、汽车电子

3、控制系统的组成 由传感器，控制器，执行器组成。,二、汽车电子控制系统的要求,耐温范围为-40+1250C 防电磁干扰，不易受外部辐射的影响。 耐震。 耐湿气和潮湿。 耐腐蚀性液体，如机油、油雾。 质量轻。 生产成本低廉。 安装可靠。,传感器是将各种非电量按一定规律转换成便于传输和处理的另一物理量。 传感器一般由敏感元件，转换元件和测量电路三部分组成。,第二节 汽车上常用的传感器,空气流量传感器 压力传感器 温度传感器 位置与角度传感器 氧传感器 曲轴位置传感器 凸轮轴位置传感器,按被测参数分,汽车上常用的传感器有,二、空气流量传感器,1.作用 检测发动机进气量的大小，是确定基本喷油量、最佳点火

4、时间的主要参考系数。 2.类型 叶片式、热丝（膜）式、卡门漩涡式等。 （1）叶片式空气流量计 1）原理 进气推动量板转动，带动滑动电位器滑片转动，量板转动角度与进气量成正比。,2）结构,2）工作原理,当吸入发动机的空气流过传感器主进气道时，传感器叶片就会受到空气气流压力产生的推力距和复位弹簧弹力力矩的作用。当空气流量增加时，气流压力对叶片产生的推力距增大，推力力矩克服弹力力矩使叶片偏转角度增大，直到推力力矩与弹力力矩平衡为止。进气量越大，叶片偏转角度也越大。因为叶片总成和电位计的滑臂均固定在转轴上，所以在叶片偏转的同时，滑臂也随之偏转。,2）工作原理,当空气流量增大时，端子VC和VS之间的电阻

5、值减小，两端子之间输出的信号电压US降低。当空气流量减少时，气流压力对叶片产生的推力力矩减少，叶片偏转角度也减少，端子VC和VS之间的电阻值增大，两端子之间输出的信号电压US增大。,2）热线式空气流量计的结构,铂金热线电阻（正温度系数电阻）感知空气流量,温度补偿电阻(冷线，负温度系数的电阻)感知进气温度,控制线路板,壳体,）热线式空气流量计的信号特征,热膜式空气流量计,热膜式不使用白金丝作为热线，而是将热线电阻、补偿电阻及桥路电阻用厚膜工艺制作在同一陶瓷基片上构成的。 增加了发热体的强度，提高了空气流量计的可靠性。,1）热膜式空气流量传感器的结构与原理,（三）.卡门旋涡式空气流量计 卡门涡流的

6、形成,卡门旋涡式空气流量计的基本原理 卡门涡流频率（f）=常数（0.2）空气流速（V)/涡流发生器直径（d） 空气流量Q = 空气流速（V） 流通截面积（A） 卡门旋涡频率的测量方式有光学式和超声波式两种。,1)光学式卡门旋涡空气流量计,反光镜式卡曼涡流空气流量传感器 1反光镜 2发光二级管 3簧片 4光敏晶体管 5旋涡 6导压孔 7涡流发生器 8整流网,图6-5 反光镜式卡曼涡流空气流量传感器 1反光镜 2发光二级管 3簧片 4光敏晶体管 5旋涡 6导压孔 7涡流发生器 8整流网,2) 超声波式卡门旋涡空气流量计,图6-4 超声波式卡曼涡流空气流量传感器的结构,进气压力传感器,进气歧管绝对压

7、力传感器用于D型汽油喷射系统。它在汽油喷射系统中所起的作用和空气流量传感器相似。进气歧管绝对压力传感器根据发动机的负荷状态测出进气歧管内绝对压力（真空度）的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到电控单元（ECU），作为确定喷油器基本喷油量的依据。,作用,进气压力传感器内部结构,半导体进气压力传感器的输出特性,检测,1.测电源电压: 拔下传感器线束,接通点火开关，测端子VC和E2间的电压应当是4.55.5V。若无电压,则应检查ECU上相应端子电压,若正常,则为ECU与传感器间线路故障或传感器已损坏.,2.测信号电压: 拆下进气歧管处的真空软管，并接在真空枪上，接通点火开关，测信号端子PIM

8、与搭铁E2间的信号电压,应符合标准值。,桑塔纳GLi型轿车半导体压敏电阻式进气歧管压力传感器,1-搭铁；2-进气温度信号输出端子；3-电源（+5V）端子；4-传感器信号输出端子,皇冠3.0轿车压敏电阻式进气歧管压力传感器,四、节气门位置传感器,作用 是将节气门开度（即发动机负荷）大小转变为电信号输入ECU。ECU根据节气门位置信号判别发动机的工况，如怠速工况，部分负荷工况，大负荷工况等等，并根据发动机不同工况对混合气浓度的需求来控制喷油时间。 类型 可变电阻式 触点开关式 综合式,触点开关式节气门位置传感器,输出特性,综合式节气门位置传感器结构,综合式节气门位置传感器输出特性,（一）、温度传感

9、器功用P17,五、温度传感器,（二）、发动机冷却液温度传感器识别与检测,.作用,检测发动机冷却水温度，向ECU输入温度信号,作为燃油喷射和点火正时的修正信号。,热敏电阻式温度传感器的结构,5.检测,(1)、测电阻值（开路检测）,参考值,2.类型 分为磁感应式、光电式、霍尔效应式三种。,一、作用： 1、曲轴位置传感器作用：检测发动机转速、曲轴转角信号及上止点信号，将此信号输入ECU，以计算进气量及决定点火和喷油时刻。 2、凸轮轴位置传感器作用： 功用是采集配气凸轮轴的位置信号并输入ECU以便ECU识别1缸压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制和爆震控制。此外，凸轮轴位置信号还用于发动机启

10、动时识别出第一次点火时刻。,六. 曲轴、凸轮轴位置传感器概述,在起动时，ECU接收曲轴位置传感器信号后还不能控制点火线圈工作，还要接收凸轮轴位置传感器的参考信号按顺序控制点火。 参与点火控制的凸轮轴位置传感器，若在运转过程中被拔掉，发动机照常运转。但重新起动时，则需要重复几次（凸轮轴位置传感器的损坏不会造成发动机不能起动）。,独立点火、顺序喷射的直列发动机既要安装曲轴位置传感器，又要安装凸轮轴位置传感器。 V型发动机无论同时点火还是独立点火，也无论分组喷射还是顺序喷射，都需要安装曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器。,3、光电式凸轮轴/曲轴位置传感器,信号盘,遮光盘（转盘）：安装在分电器轴上，随分

11、电器轴一起转动，外围均布有360个光孔，靠内均布有6个光孔，其中有一个较宽的光孔。 遮光盘光孔的数目决定信号数目，光孔的位置和形状决定信号波形。,信号发生器,光源（发光二极管）：两只发光二极管通过遮光盘两圈光孔正对着两只光敏二、三极管。 光接收器（光敏二、三极管）：接收发光二极管的光信号，转换为电信号。,曲轴转速、转角信号和气缸识别的产生原理,输出波形,5、使用,优点：不受电磁干扰。 缺点：受灰尘影响大。光电式传感器的功能元件通常被密封得很好，一但损坏了分电器轴套或密封垫，或当维修时可能使油污和污物进入敏感区域造成污损，这就可能引起不能起动、失速和断火。,9.维修注意事项,、检查传感器磁头是否

12、吸附有铁粉或金属颗粒。 、检查传感器是否有裂纹或缺块 、检查间隙是否过大或过小 、检查飞轮是否有脏污、裂纹、掉齿等。 、检查装配是否正确。,1、电磁感应式曲轴凸轮轴位置传感器,1）组成 永久磁铁、线圈、信号转子,工作原理,结构原理分析： 此传感器为磁脉冲式传感器，由永久磁铁、线圈等组成。当触发轮齿经过传感器时，引起磁通量的改变，便在线圈中感应出一个交变的电压信号。该信号电压的大小与触发轮齿转速成正比。,信号转子的凸齿接近传感器探头时： 气隙磁路磁阻磁通量 E=/t，E0 凸齿与探头对齐时，不变，E=0 信号转子的凸齿离开传感器探头时： 气隙磁路磁阻磁通量 E=/t，E 0,6)磁感应式传感器检

13、修,一、常见故障：无法起动发动机或发动机运行不良等。 二、磁感应式传感器及其信号检查 1、元件检测： 1）电阻的测量:2K或者20K量程，线圈电阻约为900 。 2、线路及信号的确认： 1）拔下插座，打开点火开关，测量转速传感器的两根信号线与搭铁之间的电压，约为2.5V,说明传感器插座到ECU的连接正常； 2）试灯一端点蓄电池正极，一端点在油泵继电器的控制线上，启动发动机时观察试灯能否持续点亮。,2 霍尔式传感器结构及工作原理,结构原理分析： 此传感器为霍尔效应式传感器，由永久磁铁、霍尔元件、信号轮、集成放大电路等组成。 叶轮在转动时“间断”地阻挡磁场，使得霍尔元件间断地产生高低变化的矩形波信

14、号。,b)磁路接通时,2）工作原理 叶片进入气隙，磁场被旁路，霍尔电压为0，输出高电平 叶片离开气隙，磁场穿过霍尔元件，产生霍尔电压，输出低电平。,（5）霍尔效式传感器检修,一、常见故障：排放超标，油耗增加或运行不良等。 二、霍尔效应式传感器及其信号检查 2、线路及信号的确认： 1）拔下插座，打开点火开关，测量霍尔传感器的三个接线端与搭铁之间的电压，应为12V或5V电源，12V或5V信号参考电压，0V接地。任一不正常应检查相关的电路。 2）用万用表检测信号输出电压是否正常；一般怠速时约为2.5V或6.0V左右。人为触发时为0V和5V间或0和12V间变化。,第二章 汽车发动机集中控制系统,第一节

15、 概述 第二节 电控汽油喷射系统 第三节 电控汽油喷射系统的结构和工作原理 第四节 燃油喷射系统控制原理 第五节 怠速控制系统 第六节 电控点火系统 第七节 发动机的排放污染物 第八节 发动机的排放污染物的净化技术 第九节 柴油机电控技术 第十节 发动机及其他控制技术,第一节 概述,1、电动机电子控制技术的发展历程 1）、机械控制阶段 2）、电子电路控制阶段 3）、模拟计算机控制阶段 4）、数字计算机控制阶段 2、发动机电子控制系统的控制功能 3、汽油发动机的电子控制 1）汽油机的燃油供给系统,2.1.1燃油喷射的基本概念,燃油喷射:就是用喷油器将一定压力和数量的汽油喷入进气道或气缸内。其目的

16、:是提高燃油雾化质量，改进燃烧，改善发动机性能。,电控燃油喷射:是采用电动喷油器，由电子控制单元根据发动机运行工况和使用条件，将适量的燃油喷入进气道或气缸内，实现对发动机供油量的精确控制。,可燃混合气浓度对汽油机工作的影响 可燃混合气成分 可燃混合气是指空气与燃料的混合物，其成分对发动机的动力性与经济性有很大的影响。 可燃混合气成分的表示方法： 空燃比：可燃混合气中空气（A）和燃料(F)的质量比。,一、 可燃混合气的浓度对发动机的性能影响 通过试验证明，发动机的功率和耗油率都是随着空燃比的变化而变化的。 理论上，对于空燃比=14.7的标准混合气而言，所含空气中的氧正好足以使汽油完全燃烧，但实际

17、上，由于时间和空间条件的限制，汽油细粒和蒸汽不可能及时地与空气绝对均匀地混合，因此， 即使空燃比=14.7 ，汽油也不可能完全燃烧，混合气的空燃比 14.7 才有可能完全燃烧。 因为空燃比 14.7时混合气中，有适量较多的空气，正好满足完全燃烧的条件，此混合气称为经济混合气，对于不同的汽油机经济混合气成分不同，一般在15.416.9范围内。当空燃比大于或小于15.416.9时，经济性变坏。 当空燃比= 12.5时，功率最大，因为这种混合气中汽油含量较多，汽油分子密集，因此，燃烧速度最高，热量损失最小，因而使得缸内平均压力最高，功率最大，此混合气称为功率混合气。 空燃比16的混合气称为过稀混合气

18、，空燃比12.5的混合气称为过浓混合气，混合气无论过稀过浓都会使发动机功率降低，耗油率增加。,2.可燃混合气浓度对发动机性能的影响,图2-1 可燃混合气空燃比对发动机火焰温度、油耗率和输出功率的影响,空燃比与汽油机排放物的关系,2.发动机各种工况对混合气的要求,在不同工况与车况下，发动机对可燃混合气空燃比的要求是不同的。我们主要分析稳定工况和过度工况下对混合气的要求。,（1）稳定工况 发动机在一定时间内转速与负荷没有突变，正常运转的状态。 可分为怠速工况、中等负荷工况、大负荷工况、全负荷工况等。,由下图可以看出，稳定工况下，所需混合气空燃比随着发动机负荷的变化有所区别。,图2-3,图中：A点：

19、怠速工况；AB段：小负荷工况； BC段：中等负荷工况；CD段：大负荷工况； D点：全负荷工况；,各工况的混合气配置要求：,怠 速：汽油雾化蒸发较差，进气管真空度高，使得气缸内废气率较大，因而要求混合气较浓； 小 负 荷：汽油雾化增强，混合气浓度随负荷增加而减小； 中等负荷：混合气燃烧条件充分，配制较稀的混合气可以获得最佳燃油经济性； 大 负 荷：要求按经济性要求加浓混合气，以满足发动机功率需求； 全 负 荷：节气门全开，混合气浓度要求能提供最大功率，从大负荷工况到全负荷工况的过程，混合气加浓也是逐渐变化的。,（2）过度工况 过度工况可分为冷启动、暖机和加、减速三种工况。,冷启动：低温情况下，燃

20、油蒸发率很小，浓混合气才能达到冷启动要求； 暖 机：发动机进入怠速工况前，随着温度逐渐上升，较浓混合气的空燃比逐渐增大； 加 速：节气门开度的突然增加，燃油在进气管壁的沉积，为避免实际混合气变稀，配制加浓混合气以提供更好的加速性； 减 速：节气门突然关闭，进气管真空度急剧增高使进气管壁面上的燃油蒸发，造成混合气过浓，需提供较稀混合气；,2、传统化油器式燃油供给系统,化油器式发动机进气岐管的汽油分布,多点汽油喷射系统,汽油机点火控制系统,1、点火能量与发动机性能的关系P31 2、点火时刻与发动机性能的关系P32,点火时刻用点火提前角来表示。,一、按喷油器的数目分类,（1）单点燃油喷射系统（SPI

21、）。 喷射压力只有（0.1MPa),节气门体喷射（TBI）或 中央燃油喷射（CFI）。,第二节 电子控制汽油喷射系统的类型,（2）多点燃油喷射系统（MPI）。,进气管喷射（PFI）。,缸内喷射又称缸内直接喷射（3-4MPa) （GDI）。,二.按燃油的喷射时序分类,（1）连续喷射（CIS）又称为稳定喷射。在发动机运转期间，燃油连续不断的喷射，主要用于机械式和机电结合式汽油喷射系统。如 K型 和KE型,（2）间歇喷射系统。在发动机运转期间，燃油按照一定的规律间歇喷射，电控式燃油喷射系统都采用间歇喷射。,图2-14 间歇喷射时序分类 （a）同时喷射；（b）分组喷射；（c）顺序喷射,（1）机械式燃油

22、喷射系统（K系统）,2.按喷射装置的控制方式分类,博世公司研制的K-Jetronic系统在20世纪五六十年代开始运用于汽车上，如早期的奔驰（Benz）和奥迪（Audi）等。,图2-9 机械式燃油喷射系统（K系统）,KE系统在K系统的基础上，增加了电子控制单元，以德国博世公司生产的KE系统最具代表性。,（2）机电结合式汽油喷射系统（KE系统）。,图2-10 机电结合式汽油喷射系统（KE系统）,（3）电子控制式燃油喷射系统。,电子控制式燃油喷射系统（EFI）由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三部分组成。,图2-11 电控式汽油喷射系统,电子控制系统主要由电控单元（ECU）、各种传感器和执行

23、器三部分构成。ECU通过对各种传感器的信号进行运算获得发动机的运行状况，发出指令控制喷油器的喷油时刻和喷油量，从而精确控制各工况的空燃比。,电子控制式燃油喷射系统按其控制过程有无反馈信息可分为开环控制和闭环控制两种类型,开环控制方式。,图2-12 开环控制方式,闭环控制方式。,图2-13 闭环控制方式,四.按进气量的检测方式分类,（1）直接测量式。,直接测量式燃油喷射系统利用空气流量计直接测量单位时间内吸入进气管的空气流量。直接检测方式也可称为质量-流量方式，亦称L型燃油喷射系统（L为德文空气流Luftmengen的字头）。,按照空气流量计的种类不同，直接测量式又分为以下几种。,叶片式空气流量

24、计（测量体积流量）。,卡门涡旋式空气流量计（测量体积流量）。,热线式空气流量计（测量质量流量）。,热膜式空气流量计（测量质量流量）。,（2）间接测量式。,间接测量式燃油喷射系统通过对进气歧管绝对压力、节气门开度和发动机转速的测量，并经过计算处理得到进气量的值。,间接检测方式又可分为：速度-密度方式和节气门-速度方式。,速度-密度方式：根据进气管绝对压力和发动机转速计量发动机每循环的进气量。,节气门-速度方式：根据节气门开度和发动机转速计量发动机每循环的进气量，从而计算所需的喷油量。,间接测量常用进气歧管绝对压力式，即采用进气歧管绝对压力传感器测量进气管的绝对压力以确定进气量。该系统亦称为D型燃

25、油喷射系统（D为德文压力Druck的字头）。,质量-流量控制方式（L型）是通过空气流量传感器（Air Flow Meter）直接测量发动机的进气量，再根据进气量和转速来确定发动机每工作循环的供油量，精度高、稳定性好。,第三节 电子控制汽油喷射系统的结构和工作原理,电控汽油喷射（Electronic Fuel Injection，EFI）系统通过对燃油喷射的时间控制调节喷油量，为实现空燃比的高精度控制，要对进入气缸的空气量进行精确计量。 目前，汽车上应用的EFI系统根据进气量检测方式不同可分为D型和L型两种。 （1） D型EFI系统 通过检测进气歧管的真空度来测量发动机吸入的空气量 （2） L型

26、EFI系统 用空气流量计直接测量发动机吸入的空气量,一、MPI系统结构及工作原理,EFI系统由空气供给系统、燃油供给系统及电子控制系统三大部分组成。,二.空气供给系统,1.空气供给系统的组成,2、空气供给系统的构件,主要由节气门、节气门位置传感器、怠速旁通气道和怠速调整装置等组成。,怠速旁通空气道,2.燃油供给系统,电动燃油泵,电动汽油泵作用及分类,电动汽油泵的作用： 1、过滤燃油（泵的下方有一个滤网叫做集滤器） 2、对燃油加压（由一个12V直流电机带动油泵运转） 3、输送燃油 4、保持残余油压（以便于二次启动，内有单向阀） 5、防止系统压力过高（泄压阀） 电动汽油泵的分类： 1、涡轮泵 2、

27、滚柱泵 3、齿轮泵,滚柱泵工作原理,滚柱式转子泵主要由转子、与转子偏心的定子(即泵体)以及在转子和定子之间起密封作用的滚柱等组成，如图所示。 滚柱泵具有泵油压力大，不易损坏的特点。,齿轮泵工作原理,齿轮泵的工作原理和滚柱泵的原理基本上是相同的，它由带外齿的主动齿轮和带内齿的从动齿轮以及泵套组成，内齿偏心安装。由于齿数不同，齿轮转动过程中，两个齿轮组成的空间间隙也不同，同样体积的油在不同空间中存在，此时空间小的压力就大。,涡轮泵（侧槽泵）工作原理,涡轮泵由涡轮及开有合适流道的前后泵壳组成，属于离心原理制成的泵。涡轮泵有电动机驱动，当涡轮在电动机带动下旋转时，涡轮周围槽内的燃油与涡轮一直高带旋转，

28、在涡轮外缘每一个叶片沟槽的前后，因液体的摩擦作用存在一个压力差，由很多叶片沟槽所产生的递升压力差使汽油的压力升高，升压后汽油通过电动机内部经单向阀从油泵出口排出。,油压脉冲衰减器,功用：衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动，使燃油系统保持压力稳定. 原理：油压脉动时膜片弹簧被压缩或膨胀，膜片下方的容积略有增大或减小以稳定油压。,第37页,油压调节器,油压调节器功用：使燃油供给系统的压力与进气管压力之差即喷油压力保持恒定。 喷油压力 = 供油压力进气管压力。,第33页,电子控制器,电子控制器通常被简称为ECU（Electric Control Unit），接受各传感器和开关的输入信号，经分析判断后

29、，输出控制信号到执行器，是车辆电控系统的大脑和神经中枢。 ECU由输入电路、微处理器、输出电路组成。,一、输入电路,模拟信号，数字信号，脉冲信号,这些信号必须通过输入电路转换成微机能处理的数字信号后才能送入微机中（A/D转换器）,二、微处理器,微处理器是ECU的核心，由中央处理器CPU、存储器、IO接口组成。,1.中央处理器CPU,2.存储器,用于记忆程序与数据。,存储器,只读存储器（ROM）: 保存程序与标准参数,随机存储器（RAM）: 保存修正参数与中间结果,ROM PROM EPROM EEPROM,三、输出电路,由信号处理与驱动电路组成。 驱动电路的两种型式： 1.控制执行器的接地通路

30、 2.控制执行器的电源通路,三、执行器,执行器是受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。一般是由ECU控制执行器电磁线圈的搭铁回路，也有的是由ECU控制的某些电子控制电路，如电子点火控制器等。,1.3.3执行器,执行器根据ECU输出的控制信号执行某项控制功能，常用执行器见表1-3。,表1-3 常用执行器,电磁喷油器,喷油器的针阀的工作特性,（1）电流驱动 ECU的喷油脉冲 大功率三极管通断 喷油器电磁线圈 适用： 低阻值喷油器，电路没有附加电阻，电路阻抗小，电磁线圈的电流上升快，针阀开启迅速。只适用于低电阻型喷油器；,喷油器的驱动方式 （2）电压驱动 ECU的喷油脉冲 大功率三极管通断 喷油

31、器电磁线圈 适用：高阻值喷油器（只能用电压驱动） 低阻值喷油器，必须在电路中加入附加电阻（防止电流过大，避免线圈发热损坏），电路阻抗大，导致流过电磁线圈的电流减少，产生的电磁吸力低，针阀开启滞后时间长。 可以连接高电阻型喷油器，也可以连接串联着一个附加电阻的低电阻型喷油器。,111,喷油器检测,就车检测：测听 步骤1：发动机热车后使其怠速运转。 步骤2：用螺丝刀或听诊器测听各缸喷油器工作的声音。 步骤3：若某缸喷油器的工作声音很小，则说明该喷油器工作不正常，可能是针阀卡滞，应作进一步的检查。 步骤4：若听不见某缸喷油器的工作声音，说明该喷油器不工作。对此，应检查喷油器控制线路或测量喷油器电磁线

32、圈电阻。若控制线路及电磁线圈正常，则说明喷油器针阀完全卡死，应更换喷油器。 断缸检查 a. 发动机热车后使其怠速运转。 b. 依次拔下各缸喷油器的线束插头，使喷油器停止喷油，进行断缸检查。 步骤1：若拔下某缸喷油器线束插头后，发动机转速有明显下降，则说明该喷油器工作正常； 步骤2：若拔下某缸喷油器线束插头后，发动机转速无明显下降，则说明该缸不工作或工作不良，可能是喷油器不工作，应作进一步的检查,喷油正时的实质：是解决喷油器什么时候开始喷油的问题。所有缸内喷射和多数进气道喷射都采用间歇喷射，因而就有何时开始喷油的问题。 对于多点间歇喷射发动机，喷油正时分为：同步喷射、异步喷射。 同步喷射：在既定

33、的曲轴转角进行喷射， 在发动机稳定工况的大部分时间里以同步方式工作。 异步喷射：与曲轴转角无关的喷射， 发动机在起动和加速时，会采用与曲轴转角无关的异步喷射。 同步喷射又分为：同时喷射、分组喷射、顺序喷射,2. 2. 3 燃油喷射控制 （一）、 喷油正时,第四节 燃油喷射系统控制原理,1、同时喷射(1-6) 即 各缸喷油时刻相同。 早期生产的间歇燃油喷射发动机多是同时喷射，其喷油器控制电路和控制程序都较简单。其控制电路如图2-8所示,2. 2. 3 燃油喷射控制 （一）、 喷油正时,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,所有喷油器并联，微机根据曲轴位置传感器送入的基准信号，发出喷油

34、器控制信号，控制功率三极管VT的导通和截止，从而控制各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸喷油器同时喷油。,1、同时喷射(1-6) 特点：- 曲轴每转一周，各缸喷油器同时喷射一次，即一个工作循环中各缸喷油器同时喷射两次。两次喷射的燃油，在进气门打开时一起进入气缸。其控制波形如图2-9所示，喷射正时图如图2-10所示。,2. 2. 3 燃油喷射控制 （一）、 喷油正时,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,缺点： - 简单；喷射正时与发动机进气、压缩、做功、排气的循环没有关系。 - 各缸对应的喷射时间不可能最佳，有可能造成各缸的混合气形成不一样。,2、分组喷射 即多缸发动机分为若

35、干组进行喷射，同一组各缸同时喷油，不同组间顺序喷油。 一般把气缸的喷油器分成24组（四缸发动机通常分成2组），由微机分组控制喷油器，各组轮流交替喷射。其喷射控制电路如图2-11所示。,2、分组喷射 每一工作循环中，各喷油器均喷射1次或2次。 一般多是发动机每转一周，只有1组喷射。 其喷射正时图如图2-12所示。,3、顺序喷射 - 也叫独立喷射，即按点火顺序要求逐缸喷射。曲轴每转2周，各缸喷油器都按点火顺序轮流喷射1次。其控制电路如图2-13所示。,- 各喷射器分别由微机进行控制，驱动回路数与气缸数相等。 - 采用顺序喷射控制时，应具有正时和缸顺两个功能。微机根据判缸信号、曲轴位置信号，确定哪个

36、缸是排气行程（活塞上行）且活塞行至上止点前某一喷油位置时，微机发出喷油信号，接通该缸喷油器电磁线圈电路，此缸开始喷射。,3、顺序喷射 顺序喷射正时图如图2-14所示。,优点：顺序喷射可以设定最佳时间喷油，对混合气形成十分有利，对提高燃油经济性和降低有害排放有一定好处。 缺点：控制系统的电路结构及软件都较复杂，但随着电子技术的日益发展，是比较容易解决的。 既适合进气管喷射，也适合于气缸内喷射。,喷油量的控制：亦即喷油器喷射时间的控制。 必要性：要使发动机在各工况下都处于良好的工作状态，必须精确地计算基本喷油持续时间和各种参数的修正量，从而使发动机可燃混合气的空燃比符合要求。 燃油喷射持续时间主要

37、分为两类：一类是发动机启动后喷油量的控制；另一类是启动时喷油 不同型号的发动机，基本喷油持续时间和各种修正值不同，但其确定方式和对发动机的影响是相同的。 下面4个方面予以介绍。,（二）、 喷油量的控制,1、起动喷油控制 发动机起动时，转速波动较大，无论D系统中的进气压力传感器还是L系统中的空气流量计，都不能精确地测量进气量，进而确定合适的喷油持续时间。因此起动时的基本喷油时间不是根据进气量（或进气压力）以及发动机转速计算确定的，而是ECU根据起动信号和当时的冷却水温度，由内存的水温-喷油时间图（见图2-15）找出相应的基本喷油时间Tp 。,1、起动喷油控制 然后加上进气温度修正时间TA和蓄电池

38、电压修正时间TB，计算出起动时的喷油持续时间。如图2-16所示。, 由于喷油器的实际打开时刻较ECU控制其打开时刻存在一段滞后，如图2-17所示，造成喷油量不足，且蓄电池电压越低，滞后时间越长，故须对电压进行修正。,2、同步喷射时喷射持续时间的确定 发动机转速超过预定值时，ECU确定的喷油信号持续时间满足下式： 喷油信号持续时间 =基本喷油持续时间喷油修正系数 +喷油器无效喷射时间 注意：式中喷油修正系数是各种修正系数的总和。,2、起动后的喷油控制 2）起动后各工况下喷油量的修正,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制,通常以20oC为进气温度信号的标准温度，低于20oC时空气密

39、度大，ECU增加喷油量，使混合气不致过稀；进气温度高于20oC时空气密度小，ECU使喷油量减少，以防止混合气偏浓。 进气温度修正曲线如图2-20所示。从图中可知，修正约在 -20 60oC之间进行。, 进气温度修正 进气密度随着进气温度而变化，ECU根据THA信号修正喷油持续时间，使空燃比满足要求。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2、起动后的喷油控制 2）起动后各工况下喷油量的修正,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制, 起动后加浓 发动机完成起动后，点火开关由起动（STA）位置转到接通点火（ON）位置，或者发动机转速已达到或超过预定值，ECU应额外增加喷油

40、量，使发动机保持稳定运行。 喷油量的初始修正值根据冷却水温度确定，然后以一固定速度下降，逐步达到正常。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2、起动后的喷油控制 2）起动后各工况下喷油量的修正,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制, 暖机加浓 冷机时，燃油蒸发性差，为使发动机迅速进入最佳工作状态，必须供给浓的混合气。 在冷却水温度低时，ECU根据水温传感器THW信号相应增加喷射量（见图2-19）。从该图可见，水温在 40oC时加浓量约为正常喷射量的两倍。,暖机加浓还受节气门位置传感器中的怠速触点IDL接通或断开控制，根据发动机转速，ECU使喷油量有少量变化。,2.

41、 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,2、起动后的喷油控制 2）起动后各工况下喷油量的修正,2. 2. 3 燃油喷射控制 （二）、 喷油量的控制, 大负荷加浓 发动机在大负荷下运转时，须使用浓混合气以获得大功率。ECU根据发动机负荷来增加喷油量。 发动机负荷状况根据节气门开度或进气量的大小确定，即根据进气压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器信号来判断负荷状况，从而决定相应的喷射量。 大负荷的加浓量通常约为正常喷油量的10%30% 。,2. 2 汽油机电控燃油喷射系统的组成及工作原理,加速时燃油喷射量修正,减速时燃油喷射的修正,空燃比的反馈修正,无效喷射时间的修正,3、断油控制 1）

42、减速断油 发动机在高速下运行急减速时，节气门完全关闭，为避免混合气过浓、燃料经济性和排放性能变坏，ECU控制喷油器停喷。 2）发动机超速断油 为避免发动机超速运行，当发动机转速超过额定转速时，ECU控制喷油器停喷。 3）汽车超速行使断油 某些汽车在汽车运行速度超过限定值时，停止供油。,急速的异步喷射,必要性,喷油量不均匀对发动机工作有无影响？,怠速性能的主要体现：,1、怠速的稳定性。 2、怠速排放。 3、怠速油耗。,第五节 怠速控制,1、节气门 2、进气管 3、节气门操纵臂 4、执行元件5、怠速空气道,A）节气门直动式 b）旁通空气式,1.怠速控制的方法 怠速控制也就是对怠速工况下的进气量进行

43、控制。控制基本类型有节气门直动式和旁通空气式。如右图,2、怠速控制系统的功能与组成,1.怠速控制系统的功能： 用高怠速实现发动机起动后的快速暖机过程；自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。 2.怠速控制系统的组成： 如图，主要由传感器、ECU、和执行元件三部分组成。,1、冷却液温度信号 2、A/C开关信号3、空挡位置开关信号 4、转速信号5、节气门位置信号 6、车速信号7、执行元件,怠速执行器的功能及分类,功能：改变怠速时的进气量,结构如图，主要由直流电动机、减速齿轮机构、丝杠机构和传动轴等组成。,二、节气门直动式怠速控制器,）外形图 ）结构图,1、节气门操纵臂 2、怠速控制器 3、节气门体

44、 4、喷油器 5、燃油压力调节器 6、节气门 7、防转六角孔 8、弹簧 9、直流电动机 10、11、13 、齿轮 12、传动轴 14、丝杠,11.2.2 怠速控制系统部件的结构,2步进电动机式怠速控制阀 (1) 结构 步进电动机式怠速控制阀主要由步进电动机、丝杆机构和空气阀等组成(图11-5)。 步进电动机的转子与丝杆组成丝杆机构，当步进电动机转子在怠速控制信号的控制下转动时，丝杆作直线移动，通过阀杆带动空气阀上、下移动，使空气阀开启或关闭。,a）接蓄电池正极 b）接蓄电池负极,（1）拆下控制阀线束连接器，点火开关置“ON”，不起动发动机，分别检测B1和B2与搭铁间的电压，为蓄电池电压； （2

45、）发动发动机后在熄火。23s内在怠速控制阀附近应能听到内部发出的“嗡嗡”响声； （3）拆下控制阀线束连接器，测量B1与S1和S3、B2与S2和S4之间的电阻，应为1030。 （4）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和B2端子，负极按顺序依次接通S1S2S3S4端子时，随步进电动机的旋转，控制阀应向外伸出，如图；若负极按反方向接通S4S3S2S1端子，则控制阀应向内缩回。,2.控制阀的检修,11.2.2 怠速控制系统部件的结构,4转动电磁阀式怠速控制阀 (1) 结构 转动电磁阀式怠速控制阀有两种形式，一种是转子为永久磁铁，电磁线圈在定子上；另一种是定子为永久磁铁，电磁线圈绕在转子中。图11-8

46、所示的是定子为永久磁铁，转子中绕有两组绕组的转动电磁阀式怠速控制阀。,案例一：一辆1.8T福特福克斯现行驶7854公里。车主反映该车行驶至5000公里时出现发动机怠速不稳定的情况。具体表现为，发动机转速从750转掉到300转，再从300转升至1100转，再掉到300转，且出现熄火现象和电池灯报警的现象。,福特福克斯怠速问题分析：,案例分析： 一、怠速不稳的分类 1.如何观察怠速不稳 观察发动机缸体抖动程度，也可以观看机油尺把晃动的程度，平稳的油尺把很清晰，抖动的油尺把看起来是双的；从发动机转速表或读数据块观察，转速以怠速期望值为中心抖动，或在期望值一侧剧烈抖动，程序中的怠速期望值包括标准怠速值

47、、负荷（打开灯光，自动变速器挂上挡等）怠速值、空调怠速值、暖车怠速值；原地启动发动机，坐在座椅上感觉车身剧烈抖动。 2.按出现规律分类 冷车（冷却液温度低于50）有节奏的不稳；热车（冷却液温度高于50）有节奏的不稳；无规律的剧烈抖动一、两下。 3、按抖动程度分类 正常，以怠速期望值10r/min抖动；一般不稳，以怠速期望值20r/min抖动；严重不稳，超过怠速期望值20r/min抖动；在怠速期望值的一侧剧烈抖动。,4.按原因关联分类 直接原因，指机械零件脏污、磨损、安装不正确等，导致个别汽缸功率的变化，从而造成各汽缸功率不平衡，致使发动机出现怠速不稳；间接原因，指发动机电控系统不正常，导致混合

48、气燃烧不良，造成各汽缸功率难以平衡，使发动机出现怠速不稳。 5.按故障系统分类 进气系统；燃油系统；点火系统；发动机机械系统。 6.怠速抖动机理 汽缸内气体作用力的变化（一个汽缸气体作用力变化或几个汽缸气体作用力变化），引起各汽缸功率不平衡，导致各活塞在做功行程时的水平方向分力不一致，出现对发动机横向摇倒的力矩不平衡，从而产生发动机抖动。也可以说，凡是引起发动机汽缸内气体作用力变化的故障都有可能导致发动机怠速抖动。,二、怠速不稳的原因 1.进气系统 (1)进气歧管或各种阀泄漏 当不该进入的空气、汽油蒸汽、燃烧废气进入到进气歧管，造成混合气过浓或过稀，使发动机燃烧不正常。当漏气位置只影响个别汽缸

49、时，发动机会出现较剧烈的抖动，对冷车怠速影响更大。常见原因有：进气总管卡子松动或胶管破裂；进气歧管衬垫漏气；进气歧管破损或其它机件将进气歧管磨出孔洞；喷油器O型密封圈漏气；真空管插头脱落、破裂；曲轴箱强制通风（PCV）阀开度大；活性炭罐阀常开；废气再循环（EGR）阀关闭不严等。 (2)节气门和进气道积垢过多 节气门和周围进气道的积炭、污垢过多，空气通道截面积发生变化，使得控制单元无法精确控制怠速进气量，造成混合气过浓或过稀，使燃烧不正常。常见原因有：节气门有油污或积炭；节气门周围的进气道有油污、积炭；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀有油污、积炭。,(3)怠速空气执行元件故障 怠速空气执行

50、元件故障导致怠速空气控制不准确。常见原因有：节气门电机损坏或发卡；怠速步进电机、占空比电磁阀、旋转电磁阀损坏或发卡。 (4)进气量失准 控制单元接收错误信号而发出错误的指令，引起发动机怠速进气量控制失准，使发动机燃烧不正常，属于怠速不稳的间接原因。常见原因有：空气流量计或其线路故障；进气压力传感器或其线路故障；发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。 2.燃油系统 (1)喷油器故障 喷油器的喷油量不均、雾状不好，造成各汽缸发出的功率不平衡。常见原因有：喷油器堵塞、密封不良、喷出的燃油成线状等。,(2)燃油压力故障 油压过低，从喷油器喷出的燃油雾化状态不良或者喷出的燃油成线状，严重时只喷

51、出油滴，喷油量减少使混合气过稀；油压过高，实际喷油量增加，使混合气过浓。常见原因有：燃油滤清器堵塞；燃油泵滤网堵塞；燃油泵的泵油能力不足；燃油泵安全阀弹簧弹力过小；进油管变形；燃油压力调节器有故障；回油管压瘪堵塞。 (3)喷油量失准 各传感器或线路故障，导致控制单元发出错误指令，使喷油量不正确，造成混合气过浓或过稀，属于怠速不稳的间接原因。具体原因有：空气流量计（或进气歧管压力传感器）故障；节气门位置传感器故障；节气门怠速开关故障；冷却液温度传感器故障；进气温度传感器故障；氧传感器失效；以上传感器的线路有断路、短路、接地故障；发动机控制单元插头因进水接触不良或电脑内部故障。,第六节 点火控制系

52、统,微机控制的点火系统可以根据发动机工况对点火提前角进行实时控制，可获得混合气的最佳燃烧，提高发动机动力性、燃油经济性，减少排气污染。 一、电子点火控制系统综述 1.电子点火控制系统的特点 电子点火控制系统中，点火控制包括点火提前角控制、通电时间控制和爆震控制。,电子点火控制系统有以下特点： 1）在各种工况及环境条件下，均可获得最佳点火提前角。 2）在工作范围内，可对点火线圈导通时间进行控制，使点火线圈中储存的点火能量保持恒定不变。 3）采用闭环控制技术，使点火提前角控制在不发生爆燃的临界状态。,2.电子点火控制系统的组成 数字点火控制系统一般由电源、传感器、电子控制单元（ECU）、点火控制模

53、块、分电器和火花塞等组成。如下图所示：,图3-1,3.电子点火控制系统的工作原理 1）发动机运行时，ECU不断采集各传感器的信号，根据存储的相关程序和数据，确定最佳点火提前角和初级电路最佳导通角，并对点火控制模块发出控制指令。 2）点火控制模块根据ECU指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。电路导通时，点火线圈储存点火能量；电路截断时，次级线圈产生感应电动势（1520kV），经分电器送至工作气缸的火花塞，点燃可燃混合气，发动机做工完成。 3）在带有爆燃传感器的系统中，ECU可根据传感器信号将点火提前角控制在轻微爆燃范围内，以获得较高燃烧效率。,一）、带有分电器,二、电子点火控制系统分类,组成

54、,五、DLI系统 DLI是Distributor-Less Ignition的简称，即无分电器点火。它利用电子分火控制技术将点火线圈产生的高压直接传给火花塞进行点火。,图3-16,DLI系统根据电子配电方式可分为单独点火和双缸同时点火两种类型。,双缸同时点火配电方式采用两个火花塞共用点火线圈同时点火的方式，因此只能用于气缸数为双数的发动机。,图3-19,要求共用点火线圈的 两个气缸工作相位相差360曲轴转角。,1.来自曲轴位置传感器的信号 曲轴位置传感器由G1、G2和Ne三个线圈组成。 G1和G2用于提供各缸点火时刻基准和判缸信号， Ne提供用于计量的1曲轴转角信号和发动机转速信号，以此来确定

55、点火提前角和导通角。 2.微机的输出信号 ECU计算出点火提前角后向控制模块发出IGd1、 IGd2及IGt信号， IGt为点火信号，用于各缸点火提前角的控制； IGd1和IGd2为判缸信号，点火控制模块依据判缸信号判断发动机气缸的点火次序。,如下图，单独点火配电方式可将点火线圈直接安装在火花塞顶部取消了分电器和高压线，分火性较好，其结构和控制电路较复杂。,图3-17,点火提前角控制,点火时刻对发动机性能的影响： 提前点火，大部分混合气在压缩过程中燃烧，活塞所消耗的压缩增加，缸内的最高压力升高，爆燃倾向增大。 推迟点火，爆燃减弱，氮氧化合物排放降低， 但动力性和经济性降低,为什么要进行点火提前

56、角控制,实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角 1）初始点火提前角 初始点火提前角是原始设定的，又称固定点火提前角。初始点火提前角 一般为上止点前510 。,2）基本点火提前角 基本点火提前角是电脑根据主要因素确定的点火提前角，转速，进气管压力。 3）修正点火提前角 修正点火提前角是电脑根据其他因素对点火提前角进行的修正。,点火提前角及其影响因素,点火提前角的影响因素,1. 发动机转速,点火提前角应随发动机转速升高而增大。 因为随发动机转速的提高， 在相同的曲轴转角内，如果混合气燃烧速率不变，则最佳点火提前角应按线性规律。但实际上为保证发动机气缸内的最高压力出现在上止点

57、后 1015的最佳位置，就必须适当提前点火 (即增 大点火提前角)。,压力高、真空度小、负荷大、要求提前角小。,汽油的辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可适当增大，以提高发动机的性能 辛烷值较低的汽油，抗爆性差， 点火提前角则应减小。 点火提前角则应减小。,最佳点火提前角除应根据发动机的转速、负荷和汽油辛烷值确定之外，还应考虑发动机燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温等因素。在传统点火中，当上述因素变化时，系统无法对点火提前角进行调整。当采用 ESA 系统时，发动 机在各种工况和运行条件下，ECU 都可保证理想的点火提前角，因此发动机的动力性、经济性和排放性都可以达到最佳。,2

58、）基本点火提前角 （1）怠速时的基本点火提前角,转速,空调,基本点火提前角,ON,转速传感器 空调开关,点火,ECU,最佳点火提前角的确定与控制,发动机工作稳定，基本点火提前角是根据转速和负荷的信息，通过查找储存在MAP图中的值来确定的。,（2）正常运行时的基本点火提前角,转速,负荷,基本点火提前角,转速传感器 进气流量、压力,点火,ECU,最佳点火提前角的确定与控制,3）修正点火提前角 （1）暖机修正 怠速，随着冷却液温度的升高，逐渐减小点火提前角。,冷却液温度传感器,点火,ECU,最佳点火提前角的确定与控制,（2）过热修正 冷却水温度过高，为避免爆震，应将点火提前角推迟。怠速工况时，若冷却

59、水温度过高，为避免发动机长时间过热，应将点火提前角增大,冷却水温度传感器,点火,ECU,最佳点火提前角的确定与控制,（3）怠速稳定性修正 怠速，当发动机负载变化，引起发动机转速的波动，ECU根据实际转速与目标转速的差值修正点火提前角，以稳定怠速。,点火,ECU,最佳点火提前角的确定与控制,转速传感器,（4）空燃比反馈修正 随着修正喷油的增加或减少，发动机转速在一定范围内波动。为了提高怠速的稳定性，在反馈修正油量减少时，点火提前角相应地增加。,氧传感器,点火,ECU,最佳点火提前角的确定与控制,4）最大和最小提前角控制,最佳点火提前角的确定与控制,如果发动机的实际点火提前角超出一定的范围时，发动机会出现什么状况？,为了防止这种状况，在电控点火系统中，由电控单元对实际点火提前角的数值范围进行限制。,不能正常运转,修正点火提前角应考虑哪些影响因素？,小回顾,暖机修正,过热修正,空燃比反馈修正,怠速稳定修正,爆震修正,（5）爆震控制,有爆震,推迟点火,提前点火,无爆震,最佳点火时刻,爆震传感器,最佳点火提前