第八章 发动机综合控制系统

第八章发动机综合控制系统1发动机综合控制系统的主要控制内容及功能：电控燃油喷射（EFIElectronicFuelInjection）电控点火装置（ESAElectronicSparkAdvance）怠速控制（ISCIdleSpeedControl）排放控制进气控制增压控制报警提示自我诊断与报警系统传感器故障预诊参考系统（失效保护）电脑故障备用控制系统发动机控制系统能最大限度地提高发动机的动力性，改善发动机运行的经济性，同时尽可能降低汽车尾气中有害物质的排放量。第八章发动机综合控制系统2电控点火装置：功用是点火提前角控制。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、经济性和降低排放污染的目的。电控燃油喷射：根据进气量确定基本喷油量，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，使发动机在各种运行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。电控点火装置点火提前角控制通电时间控制与恒流控制爆燃控制电控燃油喷射喷油量控制喷油正时控制断油控制燃油泵控制第八章发动机综合控制系统3怠速控制：功用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，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。排放控制：主要是对发动机排放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、二次空气喷射控制等。排放控制废气再循环控制开环与闭环控制二次空气喷射控制活性炭罐电磁阀控制第八章发动机综合控制系统4增压控制：ECU根据进气压力传感器检测的进气压力信号控制释压电磁阀，从而控制废气涡轮增压器进入或停止工作。报警提示：ECU控制各种指示和报警装置，当控制系统出现故障时及时发出报警信号。自我诊断与报警系统：当发动机电子控制系统出现故障时，ECU将会点亮仪表板上的“检查发动机”灯（提醒），并存储故障信息以备用。传感器故障预诊参考系统：ECU检测到传感器或线路故障时会自动提供预先设定的值，以便发动机仍能保持运转。电脑故障备用控制系统：当ECU发生故障时，会自动启动备用系统，使发动机转入强制运转状态，以便将车开到检修厂。进气控制：ECU根据发动机的负荷和转速信号，控制真空电磁阀，以控制动力阀或涡流电磁阀的开闭来改善充气效率（或改变进气流量）从而改善输出转矩和动力。第八章发动机综合控制系统58.1发动机电控汽油喷射系统8.2发动机怠速控制（ISC）8.3发动机排放控制8.4柴油机电控喷射系统简介第八章发动机综合控制系统68.1发动机电控汽油喷射系统化油器利用空气流动时在节气门上方的喉管处产生负压，将浮子室的汽油连续吸出，经过雾化后输送给发动机。针阀浮子室浮子喉管喷管节气门进气歧管进气预热装置量孔汽油机燃料供给系统有两种供油方式：化油器方式和汽油喷射方式。第八章发动机综合控制系统7燃油气化方式：喷雾吹散降压冲刷加热涡流第八章发动机综合控制系统8电控发动机系统取消了化油器供油系中的喉管，喷油位置在节气门下方，直接喷在进气门附近或缸内，由计算机控制喷油器精确供油。汽油喷射是用喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。汽油喷射系统就是一种新型的汽油供油系统。第八章发动机综合控制系统9EFI系统是以电控单元（ECU）为控制中心，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，利用安装在发动机上的各种传感器测出发动机的各种运行参数（直接或间接检测的进气信号，经过计算机判断和分析），计算出燃烧时所需的汽油量，再按照电脑中预存的控制程序精确地控制喷油器的喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳空燃比的可燃混合气。1、发动机汽油喷射的发展过程2、发动机电控汽油喷射系统的分类3、汽油发动机电控系统的基本组成及功用4、汽油喷射控制本节内容第八章发动机综合控制系统101、发动机汽油喷射的发展过程20世纪60年代在K型的基础上发展了机电组合式汽油喷射系统（KE型）；20世纪60年代后期，随着电子技术的发展，德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射系统（EFI）。20世纪30年代由于军用飞机上，1954年德国奔驰公司在奔驰300SL上装了机械式汽油喷射系统（K型）；第八章发动机综合控制系统11近年来，高档豪华轿车有采用DI（DirectInjection）系统，即采用直喷系统的趋势。该系统最早由日本三菱公司研制开发，它是将喷油器安装在每个气缸的燃油室上方，燃油直接喷入气缸内进行混合燃烧，一般喷射系统的喷射压力为250千帕，而DI系统的喷射压力将达到5兆帕以上。由于压力增大，因而燃烧更充分，效率更高，可以节约燃料20%以上，并能满足2005年开始实施的欧洲4号排放规定。但是由于它必须使用低硫汽油，其目前的应用还受到一定限制，汽油直喷式发动机的开发成功为制造出更节能、更干净的汽车提供了良好的开端。缸内直喷特别是四冲程汽油机缸内直喷是当前轿车汽油喷射中的前沿技术。第八章发动机综合控制系统122、发动机电控汽油喷射系统的分类汽油喷射系统的分类方法有多种，介绍几种常见的分类方法：按有无反馈分类（1）开环控制该控制是指在发动机运行中，ECU检测发动机的各输入信号，并查出发动机ECU中固有的相应控制参数，输出控制信号。它不检测控制结果，对控制结果的好坏不做分析和处理。（2）闭环控制该控制是指ECU控制的结果反馈给ECU，ECU再根据发动机实际运行状况决定控制量的增减。反馈控制的采用是为了有效地控制排放、降低污染、提高效率。传感器电子控制单元执行器发动机开环控制氧传感器闭环控制第八章发动机综合控制系统13按汽油的喷射方式分类（1）缸内喷射将喷油器安装在汽缸盖上，将汽油直接喷射到气缸内，需较高的喷射压力。（2）进气管喷射将喷油器安装在进气总管或进气支管上，将汽油喷入进气总管或进气支管的进气门前。按进气量的检测方式分类（1）直接式检测方式（L型）该方式是由空气流量计直接测量进气总管的空气量，这种方式也称为质量流量型；（2）间接式检测方式该方式是根据发动机转速及其他参数推算出吸入的空气量，现在采用的有两种方式：其一是根据进气管压力和发动机转速（D型），推算出吸入的空气量，并计算燃油流量；其二是根据测量节气门开度和发动机转速，推算出吸入的空气量，并计算燃油流量。第八章发动机综合控制系统14D型电控燃油喷射系统根据进气量和发动机转速确定基本喷油量（比L型更精确）。使用的空气流量计有：支管压力式、叶片式、卡门旋涡式、热线式和热膜式等。第八章发动机综合控制系统15第八章发动机综合控制系统16——利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不必进行推算，可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的喷油量。L型电控燃油喷射系统第八章发动机综合控制系统17第八章发动机综合控制系统18按喷油器安装位置分类调压器喷油器节气门体位置传感器节气门单点汽油喷射系统几个缸共用一个喷油器，又称节气门体喷射TBI。在节气门上方装一个中央喷射装置，由1～2个喷油器集中喷油。采用顺序喷射方式。结构简单，故障少、维修调整方便。广泛的应用于普通轿车和货车。第八章发动机综合控制系统19气门喷油器输油管进气支管多点汽油喷射系统（是指在每一个气缸的进气门前均安装一只喷油器，由ECU控制喷油器实时喷油）。其燃油分配均匀性好，但控制系统复杂，成本高。主要用与中、高级轿车。按结构分类按喷射系统的结构可分为机械控制式和电子控制式两种。第八章发动机综合控制系统20按喷射时间分类可分为同时喷射、分组喷射、顺序喷射。将各气缸的喷油器并联，所有喷油器有电脑的同一个指令控制，同时喷油，同时断油。将各气缸的喷油器分成几组，同一组喷油器同时喷油或断油。喷油器由电脑分别控制，按发动机各气缸的工作顺序喷油。第八章发动机综合控制系统213、汽油发动机电控系统的基本组成及功用1）空气供给系统组成：主要有空气供给系统（气路）、燃油供给系统（油路）和电子控制系统（电路）三部分。组成：一般由空气滤清器、节气门体、节气门、空气阀、进气总管、进气歧管等部分组成。另外，为了随时调节进气量，进气系统中还设置了进气量的检测装置。功用：为发动机可燃混合气的形成提供必要的空气，并测量和控制空气量。第八章发动机综合控制系统22节气门体空气滤清器空气流量计怠速控制阀电子控制单元空气阀空气阀只是在发动机温度低时用来调节进气量，控制发动机的怠速转速。节气门总成包括控制进气量的节气门通道和怠速运行的空气旁通道。节气门位置传感器与节气门轴相连接，用来检测节气门的开度。Ｄ型ＥＦＩ空气供给系L型ＥＦＩ空气供给系第八章发动机综合控制系统23空气的流量由通道中的节气门来控制（节气门由油门踏板操作）。踩下油门踏板时，节气门打开，进入的空气量多。怠速时，节气门关闭，空气由旁通道通过。进气系统的工作流程图第八章发动机综合控制系统24D型EFI系统框图D型EFI系统是根据进气歧管压力传感器进行检测。由于进气管内的空气压力在波动，所以控制的测量精度稍微差些。“D”是德文“压力”的第一个字母。节气门体空气阀第八章发动机综合控制系统25在L型EFI系统中，采用装在空气滤清器后的空气流量计（空气流量传感器）直接测量发动机吸入的进气量。其测量的准确度高于D型EFI系统，可以精确的控制空燃比。“L”是德文“空气”的第一个字母。L型EFI系统框图空气滤清器空气流量计怠速控制阀电子控制单元第八章发动机综合控制系统262）汽油供给系统作用：向气缸提供燃烧所需要的燃油。组成：燃油供给系统通常由电动汽油泵、汽油滤清器、压力调节器、脉动减振器、喷油器和冷起动喷油器组成。汽油泵回油管汽油滤清器油压调节器输油管路喷油器第八章发动机综合控制系统27工作原理：汽油由汽油泵从油箱中泵出，经过汽油过滤器，除去杂质及水分后，再由压力调节器调压。这样具有一定压力的汽油流至供油总管，再经各供油歧管送至各缸喷油器（电磁喷油器和冷起动喷油器）。油箱电动燃油泵燃油滤清器压力调节器喷油器燃油压力调节器第八章发动机综合控制系统28脉动减振器当喷油器喷射汽油时，在输送管道内会产生汽油压力脉动，汽油压力脉动减振器是使汽油压力脉动衰减，进一步稳定油压，以减弱汽油输送管道中的压力脉动传递，降低噪声。压力调节器一般安装在燃油分配管上，其功能是使燃油分配管油压与进气支管压力差（喷油压差）保持不变，这样喷油量仅取决于喷油器的开启持续时间。汽油泵其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。按其安装位置可以分为外装泵和内装泵两种。外装泵将泵装在油箱之外的输油管路中，内装泵则是将泵安装在燃油箱内。与外装泵相比，内装泵不易产生气阻和燃油泄露，而且嘈声小。目前多数EFI采用内装泵。第八章发动机综合控制系统29电磁喷油器功能是根据ECU送来的喷油脉冲信号，精确地进行燃油喷射。对于单点电控汽油喷射系统而言，它是将一只或两只电磁喷油器、压力调节器和传感器等安装在节气门体上，其总成被称之为中央喷射单元中央喷射单元1-压力调节器2-进气温度传感器3-喷油器4-节气门体5-节气门第八章发动机综合控制系统30冷起动喷油器和热限时开关在低温下发动机冷起动时，吸入的混合气中有一部分汽油冷凝，为了补偿这部份汽油的损失，必须在冷起动时附加地喷入一定量的汽油。上世纪九十年代中期以前的电控系统，这部分附加的喷油量是由冷起喷油器喷入进气管的。冷起动喷油器的开启持续时间取决于发动机的温度，由热限时开关控制。随着电子技术的发展，现代发动机通常采用增加喷油脉冲宽度来补偿。汽油分配管总成汽油分配管包括喷油器的内装管接头、供油管和压力调节器。汽油分配管总成用螺栓固定安装在进气歧管下部的四个固定座上。汽油分配管与喷油器相连接，并向喷油器分配汽油。第八章发动机综合控制系统31冷起动喷油器是一个电磁阀，装在充满压力油的阀体内腔中的阀门是一个衔铁，它被弹簧紧压在阀座上，阀门上还绕有磁化线圈。当点