汽油机电喷系统的控制过程.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本章主要介绍的内容有：,第一节 燃油喷射控制系统的组成,第二节 燃油喷射控制系统的控制内容,第五章 汽油机电喷系统的控制过程,第一节 燃油喷射控制系统的组成,本节主要介绍的内容有：,一、组成示意图,二、组成部件,一、组成示意图,各型汽车燃油喷射系统采用传感器和执行器的数量与型式各不,相同，,“,D,（压力）,”,型燃油喷射系统采用歧管压力式传感器,MAP,（如,桑塔纳,2000GLi,型轿车、切诺基（,Cherokee,）吉普车、夏利,2000,等,等），,“,L,（空气流量）,”,型燃油喷射系统采用空气流量传感器,AFS,（如,桑塔纳,2000GSi,型、捷达,AT,、,GTX,型和红旗,CA7220E,型轿车等等）。其,中，,“,L,”,型燃油喷射控制系统的组成如下图。,二、组成部件,1.,凸轮轴,/,曲轴位置传感器 （,1,）电磁式凸轮轴,/,曲轴位置传感器,下图所示为早期的日本丰田皇冠,3.0,轿车电磁式凸轮轴,/,曲轴位,置传感器，可分为上、下两部分。上部分为凸轮轴位置传感器，由,带一个凸齿的,G,转子和两个感应线圈,G1,和,G2,组成，用以产生第一缸上,止点基准信号（,G,信号）；下部分为曲轴位置传感器，由一个带,24,个,凸齿的,Ne,转子和一个,Ne,感应线圈组成，用以产生曲轴转角信号（,Ne,信号）。,电磁式凸轮轴位置传感器和曲轴位置传感器都是利用电磁感,应原理产生脉冲信号的。,电磁式凸轮轴,/,曲轴位置传感器的维修：,（,2,）霍尔式凸轮轴,/,曲轴位置传感器,霍尔效应是指将半导体元件（霍尔晶体管）放在永久磁铁产生的,磁场中，并给半导体元件通一与磁场方向垂直的电流时，将在垂直于,电流和磁场的半导体元件表面产生一个与电流和磁场强度成 正比的,电压，称为霍尔电压。霍尔式凸轴位置传感器安装位置如下图，,结构原理如下图。,北京切诺基汽车同步信号传感器电路如下图所示，维修时，拆开,传感器线束连接器，将点火开关转至,“,ON,”,位置，检查传感器电源端子,A,与,C,之间电压应为,8V,；发动机转动时，检查信号端子,B,与,C,之间输出的信,号电压应为,5V,和,0V,交替变化；若不符合规定应首先检查线路是否有故,障，必要时更换传感器。,（,3,）光电式凸轮轴,/,曲轴位置传感器,光电式凸轮轴,/,曲轴位置传感器主要由转子、发光二极管、光敏,二极管和放大电路等组成，如下图。,光电式凸轮轴,/,曲轴位置传感器的维修：,下图所示为日本日产、三菱和韩国现代轿车通常装用的光电式凸,轮轴,/,曲轴位置传感器原理图。,2.,进气温度传感器,进气温度传感器的功用：就是给,ECU,提供进气温度信号，作为燃油,喷射和点火正时控制的修正信号。进气温度传感器与电路如下图。,3.,冷却液温度传感器,发动机冷却液温度（,ECT,）传感器向,ECU,提供一个随冷却液温度变化,的模拟信号。这种传感器通常固定在冷却水管上，其下端浸入发动机的,冷却水中。其特性与进气温度传感器类似，同样为负温度系数，典型的,ECT,在,-40,时电阻可达,35000,，在,120,时只有,120,。,ECT,与计算机之,间有两条连线，一条是电压信号线，另一条是搭铁线，结构及特性曲线,如下图所示，,技术数据及输入,/,输出范围如下表所示。,捷达电控燃油喷射式发动机冷却液温度传感器安装在发动机出水,管至散热器和暖风热交换器的管接头上，如下图所示。,冷却液温度传感器的检测,如图所示。红表笔接信号线,B,脚，黑表笔接接地脚,A,脚，点火开关打,开应能检测到,ECU,的,5V,参考电压，否则检查,ECU,到插口连线有无断线，,ECU,有无损坏。,4.,氧传感器,氧传感器根据空燃比和排气流中的含氧量向,ECU,输送一个模拟电压,信号。浓的空燃比使氧传感器产生高电压。氧传感器用螺丝拧在排气,歧管或接近发动机的排气歧管中。某些制造厂把这种传感器分别称为,排气含氧（,EGO,）传感器，或加热型排气含氧（,HEGO,）传感器。氧传感,器中心有一个氧敏元件被钢制外壳包围着。许多氧传感器中的氧敏元,件由二氧化锆制成。钢壳上有一段是六面体的，在这一段上可以套住,一个梅花扳手，以便拆装传感器。钢壳下端的螺丝与安装传感器的排,气管上螺纹孔相配。氧传感器外观如下图所示、,传感器技术数据如下表所示。,氧传感器的检测（,1,）氧传感器外观颜色的检查,通过观察氧传感器顶尖部位的颜色也可以判断故障：,淡灰色顶尖：这是氧传感器的正常颜色；,白色顶尖：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；,棕色顶尖：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；,黑色顶尖：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动清除氧传感器上的积碳。,（,2,）氧传感器阻值的检测,5.,车速传感器,车速传感器检测汽车的行驶速度，给,ECU,提供车速信号（,SPD,信号），用于巡航控制和限速断油控制。在汽车集中控制系统中，也是自动变速器的主控制信号。,车速传感器通常安装在组合仪表内或变速器输出轴上。车速传感器有舌簧开关式（如下图）和光电式两种类型。,第二节 燃油喷射控制系统的控制内容,本节主要介绍的内容有：,一、喷油正时控制,二、喷油量控制,三、断油控制,1.,同步喷油正时 （,1,）顺序喷射的控制,在顺序喷射系统中，发动机工作一个循环（曲轴转两周,720,），,各缸喷油器轮流喷油一次，且像点火系统跳火一样，按照特定的顺序,依次进行喷射。如下图所示。,（,2,）分组喷射的控制,多点燃油分组喷射就是将喷油器喷油分组进行控制，一般将四缸发动机分成两组，六缸发动机分成三组，八缸发动机分成四组。如下图所示。,发动机工作时，由,ECU,控制各组喷油器轮流喷油。发动机每转一圈，只有一组喷油器喷油，每组喷油器喷油时连续喷射,1,2,次。,（,3,）同时喷射的控制,多点燃油同时喷射就是各缸喷油器同时喷油，各缸喷油器并联在一起，,电磁线圈电流由一只功率管,VT,驱动控制。如下图所示,2.,异步喷油正时控制 （,1,）起动异步喷油正时控制,在部分电控燃油喷射系统中，为改善发动机的起动性能，在发动机起动时，除同步喷油外，再增加一次异步喷油。,具有起动异步喷油功能的电控燃油喷射系统，在起动开关（,STA,）处于接触状态时，,ECU,接收到第一个凸轮轴位置传感器（,CMPS,）信号（,G,信号），接收到第一个曲轴位置传感器时的（,CKPS,）信号Ne,信号）时，开始进行起动时的异步喷油。,（,2,）加速时异步喷油正时控制,发动机由怠速工况向汽车起步工况过渡时，由于燃油惯性等原因，,会出现混合气稀的现象。为了改善起步加速性能，,ECU,根据节气门位置,传感器（,IDL,信号）从接通到断开时，增加一次固定量的喷油。在有些,电控燃油喷射系统中，,ECU,接收到的,IDL,信号从接通到断开后，检测到,第一个,Ne,信号时，增加一次固定量的喷油。有些发动机电控燃油喷射,系统，为使发动机加速更灵敏，当节气门迅速开启或进气量突然增加,（急加速）时，在同步喷射的基础上再增加异步喷射。,二、喷油量控制,喷油量控制是电控燃油喷射系统最主要的控制功能之一。其目的是使发动机在各种运行工况下，都能获得最佳的混合气浓度，以提高发动机的经济性和降低排放污染。,当喷油器的结构和喷油压差一定时，喷油量的多少就取决于喷油时间。在汽油机电控燃油喷射系统中，喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。,喷油量的控制大致可分为起动控制、基本喷油量控制、加减速控制、怠速控制和空燃比反馈控制等等。,1.,起动时喷油时控制,如下图所示，起动控制采用开环控制。,（,1,）冷起动时,起动发动机时，,ECU,根据当时发动机的水温，从预存在的温度,-,喷油,时间数据表中找出相应的基本喷油持续时间。然后，,ECU,再根据进气温,度和蓄电池电压对基本喷油时间进行修正，得到起动过程实际的喷油持,续时间，作为起动工况的主喷油量，其喷油量与发动机曲轴转角有固定,的关系，这部分喷油为同步喷射。同时进行一定量的异步喷射，或控制,冷起动阀进行异步喷射，以补充冷起动过程对燃油量的额外要求。,（,2,）高温起动时,汽车高速行驶后停车再次热起动时，由于发动机对燃油的加热作用，会使汽油温度上升至,80,100,。在这种情况下，喷油器内的汽油中含有汽油蒸气，导致混合气变稀，为此必须时行高温起动时喷油量的修正。,一般在发动机冷却液温度高于设定值（如,100,）情况下起动发动机时，,ECU,即对喷油量进行高温起动喷油量修正。在有些电控汽油机中，,ECU,根据汽油温度传感器的汽油温度信号来确定是否进行高温起动喷油量修正。,2.,起动后喷油时控制,起动后喷油量控制示意图如下图所示。,在发动机运转过程中，喷油器的总喷油量由基本喷油量、喷油修正量和喷油增量三部分组成。,（,1,）暖机喷油量修正,发动机起动后，在达到正常工作温度之前，,ECU,根据冷却液温度,信号（,THW,信号）对喷油时间进行修正，修正系数的确定。如下图所,示。,（,2,）进气温度修正,发动机进气温度影响进气密度，,ECU,根据进气温度传感器提供,的进气温度信号（,THA,信号），对喷油时间进行修正。通常以,20,为进气温度信息的标准温度，低于,20,时空气密度大，,ECU,适当增,加喷油时间，使混合气不致过稀；进气温度高于,20,时，空气密,度减小，适当减少喷油时间，以防混合气偏浓。,（,3,）大负荷工况喷油量修正,发动机在大负荷工况下运转时，要求使用较浓的功率混合气以获得大功率。,ECU,根据发动机负荷修正喷油时间。,发动机工作时，,ECU,可根据进气管绝对压力传感器信号（,PIM,信号）或空气流量计信号（,VS,信号）以及节气门位置传感器输送的全负荷信号（,PSW,信号）或节气门开度信号（,VTA,信号）判断发动机负荷状况，大负荷时适当增加喷油时间。大负荷的加浓量约为正常喷油量的,10,30,。有些发动机大负荷加浓量还与冷却水温度信号相关。,（,4,）过渡工况喷油量修正,发动机在过渡工况（加速或减速）下运行时，为获得良好的动力性、经济性和响应性，需要适当修正喷油时间。,ECU,主要根据,PIM,信号或,VS,信号、,Ne,信号、,SPD,信号（车速信号）、,VTA,信号、,NSW,信号（空挡起动开关信号）判断过渡工况，对喷油时间进行修正。,（,5,）怠速稳定性修正（只用于,D,系统）,在,D,型电控燃油喷射系统中，决定基本喷油时间的进气管绝对压力,的变化，在过渡工况时，相对于发动机转速的变化将产生滞后。节气,门之后进气管容积越大，怠速时发动机转速越低，这种滞后时间越长。,（,6,）空燃比反馈修正,在装有三元催化转化器的电控汽油机中，用氧传感器对排气中氧含,量时行检测，,ECU,根据检测结果对空燃比时行修正，将空燃比控制在理,论空燃比附近。,（,7,）学习空燃比修正,发动机在使用过程中，电子控制燃油喷射系统各部件性能会有所改变，从而使空燃比控制发生偏差，且这种偏差随着时间的推移，会不断加大。在汽油喷射电控控制系统中虽然设有空燃比反馈修正，但它有一定修正范围，一旦修正值超过修正范围，就会造成控制上的困难。,在实际运行中，当修正值大于设定值时，为进一步提高空燃比的控制精度，,ECU,根据计算出的实际空燃比与理论空燃比的偏差，对喷油时间进行总修正，并把学习修正系数储存在,EPROM,或,RAM,中作为以后的预置值。,（,8,）电源电压修正,通常把开启滞后与关闭滞后的差值称为无效喷射时间。由于在无效喷油时间内，事实上没有进行喷射，因此需要进行补偿修正。,在实际运行条件下，针阀开启滞后时间受蓄电池电压影响较大，针阀关闭滞后时间受蓄电池电压的影响较小，,ECU,根据蓄电池电压对喷油持续时间进行修正，蓄电池电压低，修正时间长；蓄电池电压高，修正时间短。,三、断油控制,1.,超速断油控制,现在都采用切断燃油供给的电子限速装置，,Bosch,公司,Motronic,系统,中采用的电控转速限制装置的工作特性如下图所示。,2.,减速断油控制,断油转速和恢复喷油转速与冷却水温度、空调是否工作、用电器用,电情况等因素有关。发动机水温越低，断油转速越高。断油和恢复供油,的转速特性如下图所示3.,清除溢流控制,清除溢流功能就是将发动机油门踏板踩到底，接通起动开关起动发动机时，,ECU,自动控制喷油器中断喷油，以便排除气缸内的燃油蒸汽，使火花塞干燥，从而能够跳火。,当驾驶员踩下油门而发动机又不能起动时，可利用电控系统的清除溢流功能先将溢流清除，然后再进行起动。,只有在以上 三个条件都满足时，电控系统才能进入清除溢流状态。由此可见，在起动燃油喷射式发动机时，不必踩下油门踏板，直接接通起动开关即可。否则电控系统可能进入清除溢流状态而使发动机无法起动。,4.,减扭矩断油控制,在配装电子控制自动变速器的汽车上，当行驶中变速器自动,升挡时，变速器,ECU,会向燃油喷射系统,ECU,发出一个减扭矩信号。,燃油喷射,ECU,接收到这一信号后，将立即发出控制指令，暂时中,断个别气缸喷油，降低发动机转速，以便减轻换挡冲击，这种控,制功能称为减扭矩断油控制。,