發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)概述項(xiàng)

目

目

標(biāo)知

識(shí)

目

標(biāo)

：(1)了解汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展；(2)能正確描述電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類和優(yōu)點(diǎn)；(3)能正確描述電控發(fā)動(dòng)機(jī)的組成與工作原理；(4)能正確描述各傳感器的功用與類型能

力

目

標(biāo)

：(1)能在整車上認(rèn)識(shí)電控發(fā)動(dòng)機(jī)各組

成部分

；(2)熟悉各傳感器的功用與類型一

天4S店來(lái)了一輛大眾途觀。車主反應(yīng)油耗過(guò)高，達(dá)到16L/100km,技術(shù)總監(jiān)詢問(wèn)車主后未能確定故障點(diǎn)，遂用解碼

器讀取故障碼，有沉積故障碼，顯示4缸失火，但是試車沒(méi)

有明顯異?，F(xiàn)象。技術(shù)總監(jiān)讓小劉排查電控發(fā)動(dòng)機(jī)，小劉很

迷茫，該怎么辦呢?情景導(dǎo)入：的單元一發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)發(fā)展與分類40年代德國(guó)戴姆勒-奔馳、拜耳發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠，首次將燃油噴射系統(tǒng)裝于汽車。50年代德國(guó)戴姆勒-奔馳，在奔馳3001裝備機(jī)械式燃油缸內(nèi)噴射系統(tǒng)。1953年美國(guó)bendix(朋迪克斯),開(kāi)始開(kāi)發(fā)電子控制燃油噴射系統(tǒng)。1957年朋迪克斯，電子控制燃油系統(tǒng)問(wèn)世，裝備在克萊斯勒轎車。60年代能源危機(jī)，各國(guó)汽車廠家對(duì)化油器做各種改進(jìn)，無(wú)法滿足限制。1967年德國(guó)bosch,開(kāi)發(fā)jetronic型電控燃油噴射系統(tǒng)，率先達(dá)到廢氣排放濃度。1973年德國(guó)bosch,l-jetronic電控燃油噴射系統(tǒng)、質(zhì)量流量lh-jetronic。1979年德國(guó)bosch,集電子點(diǎn)火和電控燃油噴射于一體的motronic數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)綜合系統(tǒng)。1980年美國(guó)gm、ford,首先推出SPI單點(diǎn)噴射式電控燃油噴射系統(tǒng)。1993年美國(guó)日本80%,德國(guó)98%,不僅在轎車，各種類型車采用電控燃油噴射系統(tǒng)。一

、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展1.

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展背景一

、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展?

電噴發(fā)動(dòng)機(jī)是21世紀(jì)我國(guó)車用發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的方向。?

我國(guó)將在“十五”期間加快發(fā)展汽車電噴系統(tǒng)、ABS和安全

氣

囊

。?

EFI具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?

我國(guó)的目標(biāo)是經(jīng)過(guò)“十五”技術(shù)改革后，產(chǎn)品水平和工藝水

平達(dá)到國(guó)外20世紀(jì)90年代。時(shí)期發(fā)展概況早期對(duì)汽油噴射進(jìn)行控制，機(jī)械式控制在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)得到應(yīng)用二戰(zhàn)后汽油噴射控制應(yīng)用在汽車上，受限于成本高，難度大，只在高級(jí)轎車及

賽車。60年代電子技術(shù)迅猛發(fā)展以及受排放影響，向一般汽車推廣。70年代汽車工業(yè)的重要發(fā)展方向，經(jīng)歷了晶體管→集成電路→微機(jī)控制，模擬

式→數(shù)字式的發(fā)展。80年代低壓噴射，單點(diǎn)汽油噴射90年代初多點(diǎn)噴射重占優(yōu)勢(shì)，發(fā)動(dòng)機(jī)始終保持在最優(yōu)工況目前燃油噴射控制、點(diǎn)火爆震控制、怠速控制、超速保護(hù)、減速斷油、廢氣

再循環(huán)控制、增壓控制、可變氣閥定時(shí)控制、發(fā)動(dòng)機(jī)故障自診斷和故障

安全系統(tǒng)等。2.

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展概況3.

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)(

1

)

控

制

器?

小型化，集成化?數(shù)據(jù)采集計(jì)算、通訊速度不斷提高?實(shí)時(shí)處理燃燒壓力的瞬態(tài)變化?向綜合控制方向發(fā)展(自動(dòng)變速、主動(dòng)懸架、車速控制等)?16位取代8位

→

32位邁進(jìn)3.

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)(

2

)

傳

感

器?

小型化、集成化、智能化?

溫度、電壓自動(dòng)補(bǔ)償?自動(dòng)恢復(fù)性能衰退?

自診斷、自我修復(fù)功能?

直接輸出數(shù)字信號(hào)，簡(jiǎn)化控制單元?較強(qiáng)的抗干擾能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性燃燒數(shù)據(jù)傳感器研制注：新型傳感器的開(kāi)發(fā)主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出參數(shù)檢測(cè)3.

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)(3)控制軟件的發(fā)展?開(kāi)環(huán)控制→閉環(huán)控制?

最優(yōu)控制

→

自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)控制?

未來(lái)控制軟件的發(fā)展主要體現(xiàn)在：為新的變量開(kāi)發(fā)控制算法為開(kāi)發(fā)控制算法進(jìn)行仿真研究為車外診斷的專家系統(tǒng)和車內(nèi)使用的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真應(yīng)用研究√

缸內(nèi)噴射，又稱缸內(nèi)直噴，將汽油直接噴射

到氣缸內(nèi)部；√

將噴油器直接安裝在氣缸蓋上；√以較高壓力

(10

Mpa)

將燃油噴入氣缸

√

優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)稀薄可燃混合氣燃燒，有利于降低燃油消耗和控制排放；√

市面上的車越來(lái)越多采用。二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類?1、按汽油噴射部位分類：缸內(nèi)噴射和缸外噴射兩類。(1

)

缸

內(nèi)

噴

射?

缸外噴射：燃油被噴到氣缸以外；?

多數(shù)噴到進(jìn)氣歧管內(nèi)?

應(yīng)用較為普遍；?

優(yōu)點(diǎn)：可避免噴油器暴露在燃燒室，

從而不受高溫高壓的影響，噴油器的

工作條件好，受到的制約也較少。噴油器進(jìn)氣道噴射(2)缸外噴射二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類進(jìn)氣門同時(shí)噴射

分組噴射

獨(dú)立噴射23

34

41623

3

31

1

166二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類2、按汽油噴射時(shí)序分類：同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射·同時(shí)噴射：不論有多少氣缸，各缸都在同

一時(shí)間噴油，每工作循環(huán)噴兩次油?！ひ话銡飧纵^少且較低等的電控發(fā)動(dòng)機(jī)采用?！?/p>

順序噴射和分組噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)燃油故

障時(shí)，應(yīng)急采用同時(shí)噴射，以供給發(fā)動(dòng)機(jī)足夠的油維持運(yùn)轉(zhuǎn)至修理廠。0°180*360°540°720°

1

功

排

進(jìn)

壓

3

壓

功

排

進(jìn)

4

進(jìn)

壓

功

排

2

排

進(jìn)

壓

功NE分電器軸SP二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類同時(shí)噴射示意圖·

分組噴射：

噴油器分成若干組，·

四缸機(jī)分兩組，六缸機(jī)分兩組或

三

組

，·

各組交替噴油。分

組

噴

油噴油器3發(fā)動(dòng)機(jī)2進(jìn)氣門1排氣門二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類?

順序噴射(獨(dú)立噴射)

:

各

缸

按照進(jìn)氣時(shí)序輪流噴油，每工

作循環(huán)只噴

一次。?原理：

ECU根據(jù)各傳感器信號(hào)

分析計(jì)算噴油量，辨別氣缸后

適時(shí)將定量燃油噴入氣缸。?

特

點(diǎn)：最復(fù)雜，噴油量最精確。二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類3

、

按進(jìn)氣量的檢測(cè)方式分類：直接測(cè)量

(L

型)

和

間

接

測(cè)

量

(D

型)>電控發(fā)動(dòng)機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)必須對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行計(jì)量，從而根據(jù)空燃比完成噴

油量的計(jì)算。壓力型(D

型

)流量型

(L型)二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類體積流量型：使用空氣流量計(jì)(如卡門渦流式空氣流量計(jì)等)直接測(cè)量型(L

型

)質(zhì)量流量型：采用熱式空氣流量計(jì)(熱線式和熱膜式空氣流量計(jì))注：近些年為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量的計(jì)量精度，很多高檔發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)使用直接計(jì)量和間接計(jì)量共同檢測(cè)進(jìn)氣量。原理：壓力傳感器將進(jìn)氣歧管內(nèi)的進(jìn)氣壓力信號(hào)送給ECU,ECU

再根據(jù)壓力信號(hào)

與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)算得出進(jìn)氣量。間接測(cè)量：

通過(guò)壓力等測(cè)量進(jìn)氣量，

一般通過(guò)進(jìn)氣歧管壓力傳感

器來(lái)測(cè)量進(jìn)氣。二、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的分類4.按噴油器位置分類：?jiǎn)吸c(diǎn)噴射和多點(diǎn)噴射單點(diǎn)噴射：噴油器置于進(jìn)氣總管處，一般有1-2噴油器集中噴油。

多點(diǎn)噴射：多個(gè)噴油器，每個(gè)噴油器單獨(dú)給某一汽缸噴油。單點(diǎn)噴射

多點(diǎn)噴射汽

油空氣空氣汽油山1.提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性2.提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性3.降低了排放污染4.

改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫啟動(dòng)性5.降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的故障率6.具有故障自診斷與報(bào)警功能7.

具有失效保護(hù)功能三

、電控發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)越性單元二電控發(fā)動(dòng)機(jī)的組成與工作原理一、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的組成電控燃油噴射系統(tǒng)

(EFI)電控點(diǎn)火系統(tǒng)

(ESA)怠速控制系統(tǒng)

(ISC)電控排放控制系統(tǒng)進(jìn)氣控制系統(tǒng)巡航控制系統(tǒng)?警示系統(tǒng)和自診斷系統(tǒng)?

失效保護(hù)系統(tǒng)?

應(yīng)急備用系統(tǒng)各系統(tǒng)都是電子控制系統(tǒng)基本組成：傳感器執(zhí)行器電控單元(ECU)No.1爆震傳感器DSNo.2爆震傳感器DS空調(diào)驅(qū)動(dòng)信號(hào)

點(diǎn)火反饋信號(hào)節(jié)氣門位置傳感器TPS怠速開(kāi)關(guān)IDL活性炭罐

電磁閥發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECUH汽油泵噴油器附加信號(hào)：點(diǎn)火開(kāi)關(guān)信號(hào)IGN

啟動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)STA

電源電壓信號(hào)UBAT

空調(diào)信號(hào)A/C車速信號(hào)VSS空擋安全開(kāi)關(guān)信號(hào)-

NSW故障診斷通訊接口氧傳感器

O?S怠速控制電動(dòng)機(jī)凸輪軸位置

傳感器CLS點(diǎn)火控制器

與點(diǎn)火線圈一、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的組成傳感器執(zhí)行器進(jìn)氣溫度傳感器LATS空氣流量

傳感器AFS曲軸位置

傳感器CPS冷卻溫度傳感器CTS氧傳感器

加熱器一、

電控發(fā)動(dòng)機(jī)的組成1.

傳感器?

電控系統(tǒng)的信號(hào)采集裝置，將信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過(guò)線路傳送給ECU2.

執(zhí)行器?接受電控系統(tǒng)的指令，完成電控單元的指令并完成具體的控制動(dòng)作?有些執(zhí)行器具備信號(hào)反饋功能。3.電控單元(ECU--ElectronicControlUnit)?綜合電子控制裝置?

功能：存儲(chǔ)特征參數(shù)和運(yùn)算有關(guān)數(shù)據(jù)接受傳感器和其他裝置的信號(hào)、并存儲(chǔ)、計(jì)算、分析處理根據(jù)結(jié)果向執(zhí)行器發(fā)出指令，或根據(jù)指令輸出自身存儲(chǔ)的信息

一般ECU

具備自我修復(fù)等功能噴油器二

、電控發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理?

電控發(fā)動(dòng)機(jī)以電控單元(ECU)

為

控制核心?

以

空氣流量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為控制基礎(chǔ)?

以

噴油器的噴油量、

噴油時(shí)刻、

發(fā)動(dòng)機(jī)怠速和點(diǎn)火裝置等

為控制對(duì)象?

保證獲得與發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況相匹配的最佳空燃比和點(diǎn)火提前角?

同

時(shí)適時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)怠速

電控單元ECU凸

輪

軸

位

置傳

感

器

電源電路車速傳感器曲軸位置傳感器氧傳感器空氣流量

傳感器節(jié)氣門位置

傳感器冷

卻

液

溫

度傳

感

器接口電路A/D

轉(zhuǎn)換器進(jìn)氣溫度

傳感器接口電路蓄電池

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接口電路ROMRAMCPU1.開(kāi)環(huán)控制◆定義：在控制系統(tǒng)中，如果輸出端與輸入端沒(méi)有反饋回路，輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制

作用沒(méi)有直接影響的系統(tǒng)?！鬍CU

只根據(jù)各傳感器信號(hào)對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行控制，而控制的結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期目

標(biāo)，

對(duì)其控制過(guò)程沒(méi)有影響?！籼攸c(diǎn)：開(kāi)環(huán)控制方式較為簡(jiǎn)單，系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，控制精度會(huì)降低。輸入信號(hào)

ECU

執(zhí)行器

執(zhí)行結(jié)果三

、電控系統(tǒng)的控制方式?定義：在控制系統(tǒng)中，如果輸出端與輸入端有反饋回路，輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作

用有直接影響的系統(tǒng)就被稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。?除具有開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的功能外，還對(duì)其控制結(jié)果進(jìn)行檢

測(cè)，

并將檢測(cè)結(jié)果(即反

饋信號(hào))輸入ECU,ECU

再根據(jù)反

饋信號(hào)對(duì)其控制控制誤差進(jìn)行修正?閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度比開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)高。?在發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)中，空燃比反饋控制、爆震控制、廢氣再循環(huán)控制及點(diǎn)火提前

角反饋控制等都采用了閉環(huán)控制。輸入信號(hào)

ECU

執(zhí)行器執(zhí)行結(jié)果反饋信號(hào)三

、電控系統(tǒng)的控制方式單

元

三

電

控

發(fā)

動(dòng)

機(jī)

傳

感

器簡(jiǎn)

介一

、

傳

感

器

概

述一

、傳感器概述1、傳感器功用：?進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，把被測(cè)的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入電子控制單元?電子控制單元按照設(shè)定的程序?qū)@些信號(hào)進(jìn)行分析計(jì)算，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)整個(gè)工作

范圍內(nèi)控制最優(yōu)的燃油噴射量、噴射時(shí)間及點(diǎn)火控制、怠速控制、廢氣排放控制

等以減少?gòu)U氣排放并提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和燃油經(jīng)濟(jì)性。?

傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并輸入到ECU,ECU

進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，發(fā)出控制指令控制執(zhí)

行器工作；同時(shí)，

ECU也能對(duì)傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行功能診斷。功能診斯數(shù)據(jù)采集傳感器功能診斷控制指執(zhí)行器電控單元發(fā)動(dòng)

機(jī).一

、傳感器概述2.傳感器類型(用于發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)):用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的傳感器主要有以下幾種類型：1、

熱敏電阻：如溫度傳感器。2

、

電位計(jì)：如位置傳感器。3、

電橋電路：如熱線(或熱膜)式空氣流量傳感器(也稱空氣流量計(jì))。4

、

卡

門(KARMAN)

渦

流：如渦流式空氣流量傳感器。5、壓敏電阻：如壓力傳感器。6、壓電晶體：如爆震傳感器。7、石英振蕩晶體：如福特汽車早期車型采用的進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器。8、

熱化學(xué)效應(yīng)：如氧傳感器。9、

磁感應(yīng)：如轉(zhuǎn)速傳感器。10、

霍爾效應(yīng)：如轉(zhuǎn)速傳感器。11、

光電效應(yīng)：如光電式曲軸位置傳感器。12、

開(kāi)關(guān)：如各種開(kāi)關(guān)信號(hào)。M2Mass

Air

Flow

Meter32L-WB-WE2GFrom24EFI

Relay-E1

VG28E

E2一

、傳感器概述3.傳感器接腳的類型1

)

電

源傳感器的電源有12V,

也有5V,

還有8V或9V。熱線式空氣流量計(jì)電路圖(1號(hào)腳為12V加熱電源)ECME2GG-YE10BRVG4BE2235ECME13EngineCoolantTemp.Sensor19THW

2

G-Y28BR

E2WW7

E2圖冷

卻液溫度傳感器

電

路

圖(2

號(hào)腳為5V參

考

電

源)圖霍爾

式

車速傳

感器

電

路

圖(

電源可能為

1

2V、5V、8V、9V)THWEl)

W—HALL白EMENT女5VMAGNETE2WM8V2)

搭

鐵傳感器(接地)有兩種，一種是直接到車身的搭鐵，另

一種是通過(guò)控

制模塊的搭鐵(傳感器的搭鐵線)。帶進(jìn)氣溫度傳感器的空氣流量計(jì)電路圖(

直

接

搭鐵4號(hào)腳，

控制

模

塊

搭鐵3

號(hào)腳

)AFSm1C44-2

(15)C44-2電

源信號(hào)C44-2

(17)C44-2(22)

傳感器

搭鐵C44-2(6)

C44-2

(11)(24)

(17)

IAT(15)

MAFC44-2

C44-24

3LATNY52ECME13AFSm19THW2128C44-2

(15)C44-2C44-2(15)

C44-2MAF電信號(hào)3

)

信

號(hào)傳感器的信號(hào)有兩種，

一種是單信號(hào)，即一個(gè)傳感器只有一條信號(hào)線；

另一

種是雙信號(hào)，即一個(gè)傳感器有兩條信號(hào)，兩條信號(hào)可能相同也可能不同

。冷卻液溫度傳感器電路圖(2號(hào)腳為5V參考電源/信號(hào))帶進(jìn)氣溫度傳感器的空氣流量計(jì)電路圖(溫度信號(hào)5號(hào)腳，流量計(jì)信號(hào)1號(hào)腳)4

3C44-2(17)C44-2

(22)

傳感器

搭

鐵C44-2

(24)C44-2

(17)

IAT(6)(11)

源EngineCoolantTemp.SensorE

THWwwE2IAT

m女5Vπ

E2M—Y5G-VBR2E2:DTC

可檢測(cè)的線路ECMF101KNK115W=B

到

EC—MAINF103M52W爆震傳感器F202高4

)

屏

蔽為了避免信號(hào)的干擾，

傳感器信號(hào)線通常會(huì)有屏蔽線，屏蔽線可能占

用傳感器接頭的接腳，

也可能不占用。爆震傳感器線路圖(2號(hào)腳屏蔽線):DTC

不可檢測(cè)的線路M34、

傳感器信號(hào)的種類1

)

直

流

信

號(hào)

(DC)直流信號(hào)的波形如圖所示(以節(jié)氣

門位置傳感器為例)。汽車上產(chǎn)生直流信號(hào)的傳感器或元件有：1)蓄電池電壓提供的(+12V)

、控制

單元所產(chǎn)生的參考電壓(+5V、+8V、+9V)。2)產(chǎn)生模擬信號(hào)的傳感器：如冷卻液

溫度、節(jié)氣門位置、EGR閥門位置、氧

傳感器、熱線式流量計(jì)(通用汽車大

部分車型除外)、進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力

傳感器(福特汽車早期的車型除外)等。節(jié)氣門位置傳感器MAX=4.36VMIN=880mV節(jié)氣門完全打開(kāi)5V節(jié)氣門關(guān)閉

節(jié)氣門關(guān)閉OV打開(kāi)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試CH11V/div

DC500ms/div直流信號(hào)波形圖交流信號(hào)波形圖3)固定脈沖信號(hào)(頻率調(diào)制/變頻特

性)固定脈沖信號(hào)的波形如圖所示

(以曲軸位置傳感器為例)。產(chǎn)生固

定脈沖信號(hào)的傳感器，如霍爾效應(yīng)凸

輪/曲軸傳感器/車速傳感器、光學(xué)感

應(yīng)式凸輪/曲軸傳感器/車速傳感器等。2)交流信號(hào)

(AC)交流信號(hào)的波形如圖所示(以曲軸位置傳

感器為例)。產(chǎn)生交流形式的傳感器或元件，

如磁感應(yīng)式曲軸/凸輪位置傳感器/車速傳感

器等。HOLDPEAK=PEAK595528V·220ms/DIVREMDTERE曲軸位置傳感器波形圖11.2512CPONIT

IHCLI