汽车电子控制系统及检修教案1_绪论

《汽车电子控制系统及检修》教案第1页共8页西南林业大学汽车电子控制系统及检修教案首页课程名称汽车电子控制系统及检修年级2008级专业、层次交通运输教师王海军专业技术职务副教授学时2授课章、节绪论基本教材参考书目1.付百学.汽车电子控制技术.机械工业出版社,20102.凌永成.汽车电子控制技术.中国林业出版社,20073.张育华.汽车电子控制技术与故障诊断.大连理工大学出版社,2005教学目的与要求1激发学生学习这门课程的热情，使学生对这门课程的内容及特点有一个初步的认识。2理解汽车电子控制技术对人类的影响3掌握汽车电子控制技术的发展趋势4掌握汽车电子控制技术的内容、特点教学内容与时间安排、教学方法绪论1.介绍本课程的性质、内容、任务、发展趋势；2.汽车电子技术的发展历史；3.电子技术在汽车上的应用；4.汽车电控系统的组成与分类。教学重点、难点重点：1汽车电子控制技术的发展趋势2汽车电子控制技术的内容、特点难点：汽车电子控制技术的内容、特点授课方法及手段授课方法：课堂讲授授课手段：讲课+电脑投影图（幻灯片）+课件（文字部分）《汽车电子控制系统及检修》教案第2页共8页西南林业大学汽车电子控制系统及检修教案续页基本内容（讲稿）备注绪论影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比，理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。这种空气和燃料的比例称为化学当量比。空燃比小于化学当量比时供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的CO、HC多；当混合气略大于化学当量比时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供给稀混合气时，燃烧速度变慢，燃烧不稳定，使得HC增多。在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式，将空燃比控制在化学当量比附近，并在排气系统中消声器前安装一个三元催化转化器，对发动机进行后处理，是当前减少汽车排气污染物的最有效方法。在化学当量比附近，转化器的净化效率最高。电子燃油喷射（ElectronicFuelInjection）简称EFI，主要应用在汽油发动机上，通常称为电控汽油喷射系统。第一节电控汽油喷射系统的产生和发展汽车的发明给人类带来极大的便利，但也带来一系列的问题，主要表现在环境污染和能源消耗两方面。为了同时解决汽车发动机的排气净化和经济性两大难题，满足趋于苛刻的法规，汽车工程师将电子计算机技术与燃油喷射技术相结合，由此而诞生了电控汽油喷射系统。如今，电控汽油喷射系统已越来越多地装上了汽车，并且正在逐渐取代传统的化油器。对电控汽油喷射系统的诞生做出最大贡献的要数德国波许(Bosch)公司。波许公司于1912年就开始研究汽油喷射系统。第二次世界大战中，由于飞机对战争胜负起重要的作用，而发动机混合气的配制对飞机的性能和飞行高度影响很大，但在寒冷高空中、汽油容易在化油器中结冰，造成发动机停机。因此，1937年波许公司采用机械方式来控制可燃混合气的配制，首次在航空发动机上应用了汽油喷射系统。1952年，波许公司将汽油喷射系统从飞机“移植”到汽车上，将其装备在奔驰300SL型轿车上。此时仍然采用机械控制技术。l953年，美国本迪克斯(Bendix)公司开发研究电控汽油喷射系统，并于1957年开发出E1ectrojactor电控汽油喷射系统。限于当时的电子技术，这种系统采用了晶体管电路，体积庞大，并不实用，没有得到推广，但这套系统被称为现代燃油喷射系统的“雏形”。1962年，波许公司从本迪克斯公司购买了电控汽油喷射系统的专利、并在其基础上加以研究，改进后于1967年推出波许D型电控汽油喷射系统，称为D—JectronicSystem。这是第一个实用型的电控汽油喷射系统，最先装备在大众汽车公司的VW—1600型轿车上，开创了电控汽油喷射的新时代，继而在欧洲各大汽车厂获得推广。D系统采用电路控制的燃油喷射，根据发动机的转速和进气负压间接测量进气量，并进行大气压力的修正，由于采用机械真空膜片式的进气压力传感器(MAP)，并非现代的压电晶体式，所以进气量测量精度不够理想。1973年，波许公司开发并推出了波许L型电控汽油喷射系统(L-jetronicSystem)，这种系统改用叶片式空气流量计来计量进气量，克服了老式D型压力传感的主要弊端，一直沿用至今。可以说波许L型电控汽油喷射系统是—种成功的电控汽油喷射系统。几乎在同一年，波许公司推出另一种控制方式完全不同的汽油喷射系统——波许K型汽油喷射系统。这是一种机械控制的连续喷射系统，根据发动机吸入的空气量由燃油分配器来计量和分配喷油量。波许K型喷射系统价格相对较低、维修方便，性能也可靠、在欧洲得到《汽车电子控制系统及检修》教案第3页共8页了广泛的应用。为了满足苛刻的美国废气排放法规，波许公司1976年推出了采用闭环控制的K型汽油喷射系统。该系统在发动机的排气系统中设置了氧传感器，通过检测排放废气中氧含量的变化来调节燃油喷射量，从而更精确地控制空燃比以保证发动机的良好燃烧。带有氧传感器的K型喷射系统在降低排放污染方面又前进了一步。20世纪70年代，单片微处理器被应用到汽车上，除了用于控制点火系统和汽油喷射系统外，还很快扩展到了废气再循环(EGR—ExhaustGasRecycle)控制、发动机怠速控制等方面。这就产生了一种新的控制系统——微处理器(电脑)集中控制系统。这种类型的系统各家公司都有自己的命名，波许公司命名为Motronic系统，即数字式发动机控制系统；丰田公司命名为TCCS，即丰田电脑控制系统；日产公司命名为ECCS，即日产集中控制系统，集中控制系统的特征是：从模拟电路发展到数字电路，控制的对象已不再局限于汽油喷射的控制，还包括自动变速箱的控制、ABS制动防抱的控制等等。现代轿车上几乎全部采用微处理器(电脑)集中控制系统。1981年，日立公司和波许公司研制成功热线式空气流量计，它标志着电控汽油喷射系统进气量的检测方式得到了很大的改进。波许公司将带有这种流量计的电控汽油喷射系统称为波许LH系统。它的最大特点是反应快、阻力小，还能适应各种海拔高度的大气压力而不需进行修正。随后波许公司对K型喷射系统又作了进一步改进，于1982年开发出电子控制的机械式连续喷射系统(波许KE系统)，在燃油分配器上增设的电液调节器(电子差压阀)，能根据各种不同工况控制燃油量。除了上述的多点汽油喷射系统(MPI)，1980年出现的单点汽油喷射系统(SPI)，或称节气门体喷射系统(TBI)，波许公司将其命名为Mono-Jetronic。单点喷射系统价格低，大部分应用在小型车辆上。第二节电控汽油喷射发动机的特点一、电控汽油喷射系统与化油器的比较虽然化油器和电控汽油喷射系统的功能相同，但两者检测空气进气量及供应燃油的方法不同(一)可燃混合气的产生化油器是在怠速运转时，按照关闭的节气门附近的低速量孔和怠速量孔处的压力(真空度)变化测量进气量，只有少量燃油吸入这两个入口。在正常档位，根据喉管处的负压(真空度)测得进气量，并按进气量比例，将燃油吸入喉管的主喷嘴内。如图1-1所示。电控汽油喷射系统根据空气流量计(MAF)或进气压力传感器(MAP)测量进气量，产生相应的信号则传送到发动机电脑。电脑计算喷油量并发送控制信号给喷油器。喷油器根据信号把已被燃油泵加压的燃油喷射到每一个气缸的进气门前方。如图1-2所示。(二)驾驶性能1．冷车起动时环境温度低时，空气密度大，流速低，汽油不易蒸发。发动机起动时，特别是冷车起动必须具有较浓的可燃混合气，以改善起动性能。化油器在温度较低时，阻风门完全关闭，以便获得足够浓的混合气。发动机起动后，阻风门微开装置起动，使阻风门略开，防止混合气太浓。如图1-3所示。电控汽油喷射发动机起动时，电脑检测到起动信号并提供较浓的混合气。电脑还可以根据冷却水温传感器的电压信号来调整喷油量，改善冷起动性能和缩短暖机时间。有的车型还有一个冷起动喷油器，在温度较低时工作，以加浓混合气。《汽车电子控制系统及检修》教案第4页共8页《汽车电子控制系统及检修》教案第5页共8页2．加速时车辆加速时，随着节气门的开启进气量立即相应增加，但由于燃油比空气密度大，故在供油上有一个瞬间延迟。化油器为了防止加速时混合气太稀，安装了一套加速系统。当节气门由全关闭位置打开，一定量的燃油通过一个专门加速量孔喷入，以此补偿主量孔供应的延迟。电控汽油喷射系统与化油器相反，在加速时不作任何专门的校正。这是因为化油器借真空吸入燃油，而EFI系统则根据进气量的变化而立刻喷射高压燃油，因此在供油方面不存在延迟。3．大功率输出时《汽车电子控制系统及检修》教案第6页共8页车辆在平坦路上以恒定的速度行驶时，只需供应稀混合气。但是，速度提高(如超车)时，发动机增加额外负荷，这种稀混合气便不能供应足够功率。此时、需要较浓的混合气，以保证足够的功率。对于化油器式发动机，上述要求是由功率系统来实现。功率系统借歧管真空来检测发动机负荷的大小。真空减弱时，增力阀打开，于是就供应较浓的可燃混合气。电控汽油喷射发动机负荷大小借节气门的开度测得，并由节气门位置传感器转变为电信号。随开启角度加大，燃油喷射量也增加，以实现大功率加浓。如图1-5所示。二、电控汽油喷射系统的优点与化油器比较，电控汽油喷射系统有以下优点：(一)每一个气缸可供应相等的可燃混合气因为每一个气缸有自己的喷油器，喷射量由电脑(ECU)根据发动机转速和负荷变化而精确地控制，所以就可能给每个气缸均匀分配燃油。再者，空燃比可由电脑通过改变喷油器工作时间(燃油喷射持续时间)自由地控制。因此，可燃混合气可等量地分配到各个气缸，形成最佳的空燃比。这对于排放控制和动力性能都很有利。(二)在发动机各个转速档位均可获得精确的空燃比化油器不可能在全部速度档位内精确地控制空燃比，所以控制分为几个系统：慢速系统、第一高速系统、第二高速系统等。从一个系统过渡到另一个系统时，必须使可燃混合气的汽油浓度稍大。否则，在变速时，有可能产生不正常情况(回火和延缓)。另外，因各气缸间分配到的可燃混合气不太均匀，因此必须使可燃混合气稍浓才行。电子燃油喷射系统则不同，不论发动机速度或负荷怎样变化，总能连续及精确供应可燃混合气。这对于提高排放控制和燃料经济性有利。(三)节气门角度变化的良好反应《汽车电子控制系统及检修》教案第7页共8页使用化油器时，从燃油喷射部件到气缸的距离较远。此外，因汽油和空气的密度差别很大，进入气缸的汽油相对于进气量会发生一点延迟。而用电子汽油喷射系统后，喷油器靠近气缸，汽油加压到19.6～294.2kPa，高于进气歧管压力，并且因为汽油通过小孔喷射出去很容易生成雾状。因而根据节气门的打开和关闭，汽油喷射量与进入的空气量同时变化。因此，根据节气门开度不同，喷入气缸的可燃混合气量立即改变。总之，加速踏板位置的变化，可得到良好反应。(四)可燃混合气的校正1．低温补偿发动机起动时，由冷起动喷油器将汽油喷成细雾，从而改善了低温起动性能。还由于辅助空气阀进入足够的空气，故一起动便立即保持良好的行车性能。2．减速燃油切断装置减速时，即使节气门关闭，发动机仍以较高转速运转。结果，进入气缸的空气量减少，歧管负压增强。采用化油器供油，因为歧管负压突然增强，附着在进气歧管壁的汽油就会蒸发并进入气缸，这就导致混合气太浓，不完全燃烧，废气中未燃烧汽油(HC)量增加。在电控汽油喷射系统发动机中，节气门关闭，燃油喷射就停止，而发动机还以超过一定转速的速度运转，因而废气中HC的含量减少，燃油消耗也减少。《汽车电子控制系统及检修》教案第8页共8页西南林业大学汽车电子控制系统及检修教案末页小结本章主要介绍了汽车电子控制技术的发展历程和应用情况，电子技术在汽车上的应用极大提高汽车的综合性能。汽车电子控制技术的组成可概括为传感器、ECU、和执行器。了解汽车电子控制技术及其维修，为今后从事汽车电子控制技术方面的工作打下基础。复习思考题及作业题1．汽车电子控制技术的特点？2．汽车电子控制技术的发展趋势？