第八章发动机综合控制系统.

第8章发动机综合控制系统发动机电子控制系统的优点：（1）提高了发动机的充气效率，从而增加了发动机的输出功率和扭矩；（2）因进气温度较低而使爆震燃烧得到有效控制，因而可采用较高的压缩比；（3）由于采用高能点火装置，因此发动机燃用稀薄混合气；（4）提高了发动机的冷起动性和加速性；8.1电控汽油喷射系统的分类8.1电控汽油喷射系统的分类（5）可对混合气成分和点火提前角进行精确的控制，使发动机在任何工况下都处于最佳的工作状态，尤其是对过渡工况的动态控制，更是传统化油器式发动机所无法做到的；（6）采用多点燃油喷射系统可使发动机各缸混合气分配更加均匀；（7）可节省燃油并减少废气中的有害成分，因为在市区行驶的一些工况中（例如汽车制动、向前滑行、下坡等），可完全切断燃油供应。8.1电控汽油喷射系统的分类1、按喷油器的喷射位置分类：（1）缸内喷射:缸内喷射是将喷油器安装在气缸盖上直接向缸内喷油。（2）进气管喷射（缸外喷射）：进气管喷射是将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)。按喷油器的安装部位分为单点喷射（SPI）和多点喷射（MPI）1)单点喷射(SPI)在节气门体上只装1～2只喷油器，向进气总管内喷油，形成可燃混合气。又称节气门体喷射或集中喷射SPI、TBI或CFI。2)多点喷射(MPI)在每一缸的进气门前均安装一只喷油器，汽油直接喷射到各缸的进气门附近并与空气混合形成混合气。注：现在的电控汽油喷射发动机绝大多数采用多点喷射8.1电控汽油喷射系统的分类8.1电控汽油喷射系统的分类2、按控制方式分类（1）机械式汽油喷射系统（K型）机械式汽油喷射系统显将空气流量计与燃油计量分配器组合在一起，空气流量计检测空气流量的大小后，靠连接杆(杠杆)传动操纵燃油计量分配器的柱塞动作，以燃油计量槽孔开度的大小控制喷油量，以达到控制混合气空燃比的目的，如Bosch公司的K-Jetronic系统即为这类汽油喷射系统，如图8-2所示。图8-2K-Jetronic机械式汽油喷射系统1—喷油器2—节气门位置开关3—热限时开关4—辅助空气阀5—最高转速切断阀6—速度继电器7—蓄能器8—混合气控制器9—燃油滤清器10—电动燃油泵11—油箱12—暖机调节器13—燃油分配器14—冷起动喷油器8.1电控汽油喷射系统的分类（2）机电混合式汽油喷射系统（KE型）机电混合式汽油喷射系统是在机械式汽油喷射系统的基础上加以改进，它与机械式汽油喷射系统的主要区别在于：在燃油计量分配器上安装了一个由ECU控制的电液式压差调节器，电控单元根据冷却液温度、节气门开度等传感器的输入信号控制电液式压差调节器的动作。图8-3KE-Jetronic机电混合式汽油喷射系统1—喷油器2—热限时开关3—温度传感器4—节气门位置开关5—怠速空气调节器6—电子控制器7—蓄能器8—燃油滤清器9—电动燃油泵10—油箱11—油压调节器12—混合气控制器13—电液式压差调节器14—燃油分配器15—冷起动喷油器8.1电控汽油喷射系统的分类8.1电控汽油喷射系统的分类（3）电子控制式汽油喷射系统电子控制式汽油喷射系统电子控制式汽油喷射系统是根据各种传感器送至ECU的发动机运行状况的信号，由电控单元运算后，发出控制喷油量和点火时刻等多种执行指令，实现了多种功能的控制，如Bosch公司的Motronic系统(也称为L型系统)即为这类汽油喷射系统，如图8-4所示。图8-4Motronic电子控制式汽油喷射系统1—油箱2—燃油泵3—燃油滤清器4—油压调节器5—空气流量计6—微电脑7—怠速空气调节器8—节气门位置开关9—曲轴转角传感器10—冷却液温度传感器11—喷油器12—高压电分电盘13—点火线圈14—氧传感器和发动机速度传感器8.1电控汽油喷射系统的分类3、按喷射方式分（1）连续喷射方式（又称稳定喷射）（2）间歇喷射方式（脉冲喷射）1）同时喷射2）分组喷射3）顺序喷射（独立喷射）注：现在绝大多数电控汽油机采用顺序喷射8.2电控汽油喷射系统的分类4、按空气流量测量方式分（1）质量流量方式利用空气流量直接测出吸入的空气量（L型、LH型）。（2）速度密度方式根据进气管压力和发动机转速，推算吸入的空气量，并计算燃油流量（D型）。（3）节流速度方式根据节气门开度和发动机转速，推算吸入的空气量并计算燃油流量5.按控制系统有无反馈信号分类(1)开环控制把根据试验确定的发动机各种工况最佳参数，事先存入电控单元(ECU)；当发动机运行时，电控单元根据各传感器的输入信号判断发动机的运行工况，从内部存储器中查出相应的控制参数，输出信号对执行机构进行控制。(2)闭环控制闭环控制是ECU以事先设定的控制参数控制发动机工作，同时还不断地检测发动机相关工作参数，根据检测到的信号对控制参数进行修正。图8-5D型电子控制式汽油喷射系统1—喷油器2—冷起动喷油器3—油压调节器4—ECU5—节气门位置传感器6—怠速空气调节器7—支管压力传感器8—燃油泵9—燃油滤清器10—冷却液温度传感器11—热限时开关8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理控制原则：以电控单元（ECU）为控制核心，以空气流量和发动机转速为控制基础，以喷油器等为控制对象，保证发动机在各种工况下都能获得与所处工况相匹配的最佳空燃比。它主要包括空气供给系统、燃油供给系统和控制系统三个部分。8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理一、空气供给系统1.空气供给系统的功能空气供给系统的功能是测量和控制汽油燃烧时所需的空气量，为发动机可燃混合气的形成提供必需的空气；在进气歧管内，喷油器喷出的汽油与空气混合后被吸入汽缸。行驶时，空气量由节气门来控制；怠速时，节气门关闭，空气量由旁通气道或节气门间隙控制。8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2.空气供给系统的组成空气供给系统由空气滤清器、进气总管、空气流量计（进气压力传感器）、进气温度传感器、节气门体及节气门位置传感器、进气歧管等组成。（1）空气流量计空气流量计是测量发动机进气量的装置，用于L型EFI系统。根据测量原理不同，空气流量计有叶片式、卡门涡旋式、热线式及热膜式几种。8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理1）叶片式空气流量计叶片式空气流量计又称活门式或翼片式空气流量计，它由叶片部分、电位计部分和接线插头三部分组成图8-6叶片式空气流量计的结构1—怠速混合气调节螺钉2—挡流板3—补偿板4—阻尼腔5—电位计6—电气连接线7—进气温度传感器8—旁通道8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2）卡门涡旋式空气流量计如图8-7所示，卡门涡旋式空气流量计通常与空气滤清器外壳安装成一体，在空气通道中央设置一个锥状的涡旋发生器。图8-7卡门祸旋式空气流量计工作原理结构简图1―空气进口2―管路3―光敏晶体管4―板弹簧5―导孔6―涡流发生器7―卡门涡旋8―整流栅8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理3）热线式空气流量计热线式空气流量计主要有感知空气流量的铂金热线和对进气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）。图8-8热线式空气流量计1—防止回火的滤网2—取样管3—铂热线4—上流温度传感器5—电子电路6—电源接线盒图8-9热线式空气流量计基本原理8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理4）热膜式空气流量计热膜式空气流量计的结构和工作原理与热线式空气流量计基本相同，但发热体不是采用价格昂贵的铂丝。8-10热膜式空气流量计l―控制回路2―通往发动机3―热膜4―上流温度传感器5―金属网6―空气四种空气流量传感器性能对比结构型式输出信号类型信号线性度响应特性怠速稳定性EGR适应性发动机性能海拔修正进气温度修正安装方便性成本卡门式频率优良优良优要要良较高叶片式模拟良差良良优要要差较高热线式模拟/频率优优优优优不要不要良高热膜式模拟/频率优优优优优不要不要良高结论：热线式和热膜式流量传感器性能优异，应用广泛8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（2）进气压力传感器进气压力传感器是一种间接检测空气流量的传感器，其作用与空气流量计相当，用于D-Jetronic汽油喷射系统中。进气压力传感器由压力转换元件和放大压力转换元件输出信号的混合IC构成。图8-11进气压力传感器1—硅片2—绝对真空室3—IC4—滤清器5—接线端8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（3）节气门体节气门体装在空气流量计与发动机进气总管之间的进气管上。它由节气门、怠速旁通气道、怠速调整螺钉、附加空气阀组成。节气门与加速踏板联动，驾驶员通过加速踏板控制节气门开度，对发动机的输出功率进行控制。图8-12节气门体的结构1—怠速调节螺钉2—旁通气道3—节流阀4—轴5—稳压箱6—加速踏板7—加速踏板拉线8—回位弹簧9—操纵臂8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理1）怠速庞通气道和调节螺钉发动机怠速时，节气门处于关闭位置。2）附加空气阀：双金属片式和石蜡式。图8-13双金属片式怠速附加空气阀的结构和工作原理1—回转空气阀2—加热线圈3—双金属4—通过截面积(起动前)5—通过截面积(暖机中)6—销7—螺旋弹簧图8-14石蜡式怠速附加空气阀结构1—怠速调节螺钉2—节气门3—感温器4—阀门(4)节气门位置传感器(TPS)节气门位置传感器安装在节气门体上，是检测节气门开度的传感器。1)线性输出型节气门位置传感器如图8-15所示，有两个与节气门联动的可动电刷触点，一个触点可在位于基板上的电阻体上滑动，利用变化的电阻值，测得与节气门开度相对应的线性输出电压，根据输出的电压值，就可知道节气门的开度；另一个为怠速触点，它只在节气门处于全关闭状态时才被接通。8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理图8-15线性输出型节气门位置传感器的结构1—电阻体2—检查节气门开电度的电刷3—检查节气门全闭的电刷VTA—电源VC—节气门开度输出信号IDL—怠速触点E—地线图8-16线性输出型节气门位置传感器的特性1—怠速触点信号2—节气门开度输出电压8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2)开关量输出型节气门位置传感器如图8-17所示，该传感器主要由沿导向凸轮沟槽移动的可动触点、全开触点和怠速触点构成。图8-17开关量输出型节气门位置传感器结构1—导向凸轮2—节气门轴3—控制杆4—可动触点5—怠速触点6—全开触点7—联接装置8—导向凸轮槽8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理图8-18开关量输出型节气门位置传感器特性1—全开触点2—怠速触点8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理二、燃油供给系统1.燃油供给系统的功用燃油供给系统的功能是向气缸内供给燃烧所需要的汽油。汽油由电动汽油泵从油箱中泵出，经燃油管、燃油滤清器，由压力调节器调压，然后经燃油分配管配送给各个喷油器和冷起动喷油器，喷油器根据ECU发出的指令，将适量的汽油适时喷入各进气歧管或进气总管。8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理2.燃油供给系统的组成图8-19MPI燃油供给系统结构图1―油箱2―燃油泵3―汽油滤清器4―回油管5―燃燃压力调节器6―输出管7―冷起动喷油器8―稳压箱9―喷油器10―各缸进气歧管8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（1）电动汽油泵电动汽油泵的功能是将汽油从油箱中吸出，加压后通过燃油管道输送到喷油器。8-20电动汽油泵的结构示意图1―滤网2―叶轮3―磁极4―电枢5―电刷6―卸压阀7―单向阀8―泵壳9―泵盖10―叶轮11―壳体12―出口13―入口14―叶片8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（2）压力调节器压力调节器的功能是使系统油压与进气歧管压力差保持恒定。这样，从喷油器喷出的汽油量便唯一地取决于喷油器的开启持续时间。8-21燃油压力调节器结构1―弹簧室2―进气负压3―弹簧4―膜片5―阀6―燃油室7―自输油管道形由8―至油箱回油8.2发动机电控汽油喷射系统组成和工作原理（3）喷油器喷油器的功能是根据ECU送来的喷油脉冲信号，精确地进行燃油喷射。电控汽油喷射系统用喷油器有几种不同的