汽车原理——第11章

第十一章发动机辅助控制系统第一节怠速控制系统1、怠速控制系统组成怠速控制系统的组成如图11-1所示，由各种传感器、信号控制开关、电子控制器、怠速控制阀和节气门旁通空气道等组成。第十一章发动机辅助控制系统第一节怠速控制系统2、怠速控制的实质怠速控制内容主要是发动机负荷变化控制和电器负荷变化控制。怠速控制的实质是控制怠速时的充气量（进气量）。3、怠速控制过程第十一章发动机辅助控制系统第一节怠速控制系统4、怠速控制电路与控制内容采用步进电机式怠速控制阀的怠速控制线路如图11-4所示。第十一章发动机辅助控制系统第一节怠速控制系统5、控制阀的检修（1）步进电动机型怠速控制阀的检修第十一章发动机辅助控制系统第一节怠速控制系统5、控制阀的检修（2）旋转电磁阀型怠速控制阀的检修旋转电磁阀型怠速控制阀电路（日本丰田PREVIA轿车）如图11-6所示。第十一章发动机辅助控制系统第一节怠速控制系统5、控制阀的检修（3）占空比控制电磁阀型怠速控制阀的检修点空比控制电磁阀型怠速控制阀电路（日本本田轿车）如图11-7所示，第十一章发动机辅助控制系统第二节进气控制系统一、动力阀进气控制系统动力阀控制系统的功能：控制发动机进气道的空气流通截面大小，以适应发动机不同转速和负荷时的进气量需求，从而改善发动机的动力性。第十一章发动机辅助控制系统第二节进气控制系统二、谐波进气增压控制系统（ACIS）谐波进气增压系统也称之为进气惯性增压系统，如图11-9所示。第十一章发动机辅助控制系统第二节进气控制系统二、谐波进气增压控制系统（ACIS）谐波进气增压系统控制原理如图11-10所示第十一章发动机辅助控制系统第二节进气控制系统三、可变配气相位控制系统（VTEC）1、对配气相位的要求配气相位是指用曲轴转角来表示的进、排气门开闭时刻和开启持续时间，主要包括进气门提前开启角、进气门迟后关闭角、排气门提前开启角、排气门迟后关闭角等。第十一章发动机辅助控制系统第二节进气控制系统三、可变配气相位控制系统（VTEC）2、VTEC机构的组成第十一章发动机辅助控制系统第二节进气控制系统三、可变配气相位控制系统（VTEC）3、VTEC机构工作原理可变配气相应控制系统的功能：根据发动机转速、负荷等变化来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气口的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换。发动机低速运转时：电磁阀不通电使油道关闭；三个摇臂彼此分离，配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮驱动。发动机高速运转时：电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启；三个摇臂成为一个同步工作的组合摇臂；两个进气门同步工作；进气门配气相位和升程与发动机低速时相比，气门的升程、提前开启和迟后关闭角度均增大。第十一章发动机辅助控制系统第二节进气控制系统三、可变配气相位控制系统（VTEC）4、VTEC系统电路第十一章发动机辅助控制系统第二节进气控制系统三、可变配气相位控制系统（VTEC）5、VTEC系统的检修在维修时，拆下VTEC电磁阀总成后，检查电磁阀滤清器，若滤清器有堵塞现象，应更换滤清器和发动机润滑油。电磁阀密封垫，一经拆下，必须更换新件。拆开VTEC电磁阀，用手指检查阀的运动是否自如，若有发卡现象，应更换电磁阀。在使用中，本田车系若有故障码21，说明VTEC电磁阀或其电路有故障。第十一章发动机辅助控制系统第三节增压控制系统增压控制系统的功能是：根据发动机进气压力的大小，控制增压装置的工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和经济性的目的。增压装置可分为废气涡轮增压和动力增压两种类型；目前多采用废气涡轮增压。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统针对汽车污染源和各种污染物的产生机理，近年来，在汽车尤其是轿车上装用了多种排放控制系统，主要包括：曲轴箱强制通风（PCV）系统、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统、废气再循环（EGR）系统、三元催化转换（TWC）系统、二次空气供给系统和热空气供给系统等。随着电控技术的发展，在高级轿车上，部分排放控制系统（如EVAP系统、EGR系统、TWC系统、二次空气供给系统）也采用了ECU控制。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统1、EVAP控制系统的功能EVAP控制系统的功能：收集汽油箱和浮子室（化油器式汽油机）内蒸发的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入气缸参加燃烧，从而防止汽油蒸气直接排入大气而造成污染。同时，还必须根据发动机工况，控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸汽量。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统2、EVAP控制系统的组成与工作原理第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统一、汽油蒸气排放（EVAP）控制系统3、EVAP控制系统的检修◆一般维护◆真空控制阀的检查如图11-18所示◆电磁阀的检查第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统二、废气再循环（EGR）控制系1、EGR控制系统的功能目前采用ECU控制的EGR系统主要有两种类型：开环控制EGR系统和闭环控制EGR系统。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统二、废气再循环（EGR）控制系2、开环控制EGR系统开环控制EGR系统如图11-20所示，主要由EGR阀和EGR电磁阀等组成。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统二、废气再循环（EGR）控制系3、闭环控制EGR系统用EGR率作为反馈信号的闭环控制EGR系统中，ECU根据EGR率传感器信号对EGR电磁阀实行反馈控制，其控制原理如图11-21所示。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统三、三元催化转换器（TWC）与空燃比反馈控制系统1、TWC的功能三元催化转换器安装在排气管中部，其功能是利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转变为无害气体。2、TWC的功能三元催化转换器一般为整体不可拆卸式。日本丰田凌志LS400轿车三元催化转换装置如图11-22所示。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统三、三元催化转换器（TWC）与空燃比反馈控制系统3、影响TWC转换效率的因素TWC的转换效率与混合气浓度的关系如图11-23所示。只有在标准的理论空燃比14.7:1附近，对废气中三种有害气体（碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物）的转换效率均比较高。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统三、三元催化转换器（TWC）与空燃比反馈控制系统4、氧传感器控制电路如图11-25所示为日本丰田凌志LS400轿车氧传感器控制电路动。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统四、二次空气供给系统1、二次空气供给系统的功能二次空气供给系统的功能：在一定工况下，将新鲜空气送入排气管，促使废气中的一氧化碳和碳氢化合物进一步氧化，从而降低一氧化碳和碳氢化合物的排放量，同时加快三元催化转换器的升温。第十一章发动机辅助控制系统第四节排放控制系统四、二次空气供给系统2、二次空气供给系统的组成与工作原理第十一章发动机辅助控制系统第五节故障自诊断系统1、故障自诊系统的功能◆通过自诊断测试判断电控系统有无故障，当出现故障时，点亮故障指示灯发出报警信号，并将诊断结果以代码（故障码）的形式进行存储。但自诊断系统对所设故障码以外的故障无能为力，特别是机械装置、真空装置等，自诊断系统无法对其进行监测，对这些装置的故障还应采取传统的检测诊断方法。◆在维修时，通过一定的操作程序可将故障码调出，以便维修人员迅速、准确地确定故障的性质和部位，有针对性地检查有关元件、线路，排除故障。故障排除后，还应能将存储的故障码清除，以便于自诊断系统进行新的自诊断测试；如不将旧的故障码清除掉，可能会给下一次维修带来不必要的麻烦。◆当传感器或其电路发生故障时，自动启动失效保护功能，以保证发动机能继续运转，或强制中断燃油喷射使发动机停止运转。◆当发生故障导致车辆无法行驶时，自动启动应急备用系统，以保证汽车可以继续行驶。第十一章发动机辅助控制系统第五节故障自诊断系统2、自诊断系统工作原理（1）传感器故障自诊断原理第十一章发动机辅助控制系统第五节故障自诊断系统2、自诊断系统工作原理（2）执行元件故障自诊断原理电控系统的执行元件一般只接收ECU的执令信号，所以在没有反馈信号的开环控制系统中，执行元件或其电路是否有故障，自诊断系统只能根据ECU输出的执令信号来判断，其自诊断原理与传感器类似。带有反馈信号的闭环控制系统（如点火控制系统、爆燃控制系统等）工作时，自诊断系统还可根据反馈信号判别故障。这类系统出现故障，有些会导致电控系统停止工作。第十一章发动机辅助控制系统第六节实效保护系统1、实效保护系统的功能失效保护系统的组成主要是ECU内的部分软件，所以也可称之为失效保护功能。失效保护系统的功能：在电控系统中，当自诊断系统判定某传感器或其电路出现故障（即失效）时，由自诊断系统启动而进入工作状态，给ECU提供设定的标准信号来替代故障信号，以保持控制系统继续工作，确保发动机仍能继续运转。此外，当个别重要的信号传感器或其电路发生故障时，有可能危及发动机安全运转，失效保护系统则会使ECU立即采取强制措施，切断燃油喷射，使发动机停止运转，确保车辆安全。第十一章发动机辅助控制系统第六节实效保护系统2、实效保护系统设定的标准信号失效保护系统的组成主要是ECU内的部分软件，所以也可称之为失效保护功能。◆冷却液温度信号◆进气温度传感器信号◆点火确认信号◆节气门位置传感器信号◆点火提前角◆凸轮轴位置传感器信号◆空气流量计信号◆进气管绝对压力传感器信号第十一章发动机辅助控制系统第七节应急备用系统1、应急备用系统的功能应急备用系统的功能由ECU内的备用IC（集成电路）来完成，也可称之为应急备用功能。当自诊断系统判定发生下列故障之一时，在接通“故障指示灯”搭铁回路的同时，将自动起动应急备用系统。■ECU中的中央微处理器（CPU）、输入/输出（I/O）接口和存储器发生故障；■凸轮轴位置传感器或其电路发生故障，ECU收不到G1和G2信号。■在D型电控燃油喷射系统中，进气歧管绝对压力传感器或其电路发生故障。第十一章发动机辅助控制系统第七节应急备用系统2、应急备用系统的工作原理