汽车电控技术知识点总结.docx
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1、第一篇汽车发动机电控技术第一章电子化与发动机电控技术1. 汽车上第一个电子装置:电子管收音机(标志汽车进入了电子化时代)2. 汽车电子化可分为四个阶段第一阶段: 20 世纪 50 年代初期到 1974 年,解决了电子装置在汽车上应用的技术难点,是 初级阶段。第二阶段: 1974-1982 年,以微处理器为控制核心,以完成特定控制内容或功能为基本目的第三阶段: 1982-1995 年,以微型计算机为控制核心能够同时完成多种控制功能的计算机集 中管理系统为基本控制模式。第四阶段: 1995 年以后随着 CAN 总线技术和高速车用微型计算机的应用,汽车电子开始步 入只能化控制的技术高点。第二章汽车发
2、动机电控系统概述1汽车发动机电控系统的组成:传感器、电控单元(ECU)和执行元件。2.汽车发动机电控系统的主要控制功能:1 )汽油喷射控制 :喷油正时控制、喷油持续时间控制、停油控制和电动汽油泵控制 停油控制包括减速停油控制、超速停油控制及停油后的恢复供油2)点火控制 :点火正时控制、闭合角控制和爆震反馈控制3)怠速控制 :包括无负荷怠速控制和有负荷怠速控制4)排气净化控制 :空燃比反馈控制、废弃再循环控制、活性炭罐清洗控制和二次空气喷射控制等5)进气控制 :进气谐振增压控制、配气定时控制、增压压力控制和进气涡流控制6)故障自诊断控制 :包括故障自诊断和带故障运行控制3汽油发动机电控燃油喷射系
3、统的分类 按汽油喷入的位置分: 缸内直接喷射方式和进气管喷射方式 (进气管喷射方式又分为单点喷 射和 多点喷射)按汽油喷射的方式分: 连续喷射方式和间歇喷射方式 (间歇喷射方式分为同时喷射、 分组喷 射和 顺续喷射)按汽油喷射系统喷射方式分: 机械控制方式和电控方式 (电控方式分电控汽油喷射系统和发 动机集中管理系统)按进气量测量方式分:间接测量方式(节流-速度式和速度 -密度式)和直接测量方式(体积流量式和质量流量)4 缸内直喷 实现了分层稀薄燃烧式未来电控汽油发动机的主要技术发展方向 现代轿车电控汽油发动机主要采用 多点喷射系统 体积流量式采用翼片式和卡门涡旋式,质量流量式采用热线式和热模
4、式5. 电控汽油喷射的主要优点1 )改善了各缸混合气浓度的均匀性2)使汽油机发动机的动力性和经济性有一定的影响3)式汽油发动机有害物排放量显著减少4)改善了汽油发动机过度工况的响应特性5)使汽油发动机在不同地理及气候条件下都能保持良好的排放性能6)提高了汽油发动机高低温启动性能和暖机性能6. 顺序喷射中喷油时刻一般为排气行程上止点前6070 度曲轴转角第三章电控汽油喷射系统1. 推动汽油发动机电控系统发展的直接原因是法规对汽油发动机排放性能指标的不断提高2. 电控汽油喷射系统组成 :空气供给系统、燃油供给系统和汽油喷射电子控制系统3. 空气供给系统1)空气供给系统组成 :空气滤清器、空气量计量
5、装置、节气门体、节气门位置传感器、进 气总管和进气歧管等2)直接测量方式采用空气流量计,间接测量方式采用进气歧管绝对压力传感器3)空气流量计 :翼片式、卡门涡旋式、热线式和热模式4)翼片式空气流量计组成:测量翼片组件、电位计组件和空气旁通通道 原理: 发动机工作时具有一定流速的空气推开测量翼片,经主空气道进入发动机气缸, 测量翼片被气流推开角度 a的大小,与空气流速和扭簧的回复力矩有关,对于某一具体的流量计在空气道几何尺寸一定的情况下,对于每一偏转角a,就有一个确定的主通道流通截面积因此就有一个确定的空气流量值。由于电位计的滑臂与翼片轴同步转动, 因此可将位置信号转换成电信号。5)卡门涡旋式(
6、超声波式)利用流场中交替产生的漩涡对超声波的加速和阻滞效应,检测漩涡的发生频率卡门涡旋式超声波发生器的频率多少,那么接收器接受到的脉冲就是多少6)热线式:利用热线与空气发生热量交换,引起电阻的变化,测热线两端的电压从而算出空气质量流量7)热模式:将热线的铂丝改成铂膜并固定在树脂基片上8)半导体压敏电阻式绝对压力传感器:分为压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式和表面弹性波式等9) 节气门位置传感器:a线性输出型、开关量输出型和带 Acc信号输出的开关量输出型 4燃油供给系统1)组成:邮箱、电动汽油泵、汽油滤清器、燃油分配管、压力调节器和喷油器2)分类:外装式电动汽油泵和内装式电动汽油泵3)外
7、装式汽油泵:广泛采用单级滚柱泵。优点是吸油高程大、供油压力高。缺点是吸油过程不连续,出油口油压脉动大,因此需要安装阻尼稳压器,且内部结构 间的相对运动产生的磨损对其使用寿命有很大影响,同时运行噪声比较 大。4)内装式汽油泵:大多采用单级式涡轮泵,有些也采用侧槽泵和涡轮泵或者转子泵串联布置的双级泵。内装式单级电动汽油泵:供油压力不高(0.250.5Mpa),适用于低压大流量的场合。但是油泵工作噪声低,振动小,磨损小,工作寿命及可靠性都比 滚柱泵好内装式双级电动汽油泵:第一级采用侧槽泵,第二级采用涡轮泵或转子泵。侧槽泵突出优点式能够在汽油蒸气和汽油的混合物中正常工作。转子泵是 一种容积式增压泵,其
8、输出油压比较均匀,油压脉动比较小, 适合在电控汽油发动机中使用。5)油泵运转控制电路: ECU 控制的油泵控制电路、油泵开关控制的油泵控制电路和具有转速控制的油泵控制电路。图3.39 ECU控制的油泵控制电路1检査插座,2电路断路继电器;3油泵4分电器;5ECU: 6油泵检査开关:7点火开关'8主继电器点火开关IG接通主继电器8闭合,若此时启动发动机则ST端接通,断路继电器线圈L2通电产生吸力使断路继电器油泵开关闭合,油泵开始工作。同时由于发动机开始工作,则分电器有转速信号输出,使得 ECU控制三极管VT导通,断路继电器线圈 L1通电,油泵继续工 作。当启动结束,ST端断开,线圈L2断
9、电,但线圈L1任然通电,油泵开关仍闭合,油泵继续工 作。当汽油发动机停止工作时,分电器不再有信号输出,ECU控制三极管VT截止,则线圈L1断电,油泵控制开关断开,油泵停止工作。油乐”哭控刺的油泵控制电路5检杏插座* 2Wrift继电辭* a油泵;4空临流重计油囲 开关;5一油泵检査开关* 6A火开关;7主继电器L2点火开关IG通电,主继电器8闭合,当启动发动机时,则 ST端闭合,断路继电器线圈 通电产生吸力,油泵控制开关闭合,油泵开始工作。与此同时,空气流过空气流量计,使得 流量计测量叶片闭合 ,线圈L1通电,断路继电器触点继续闭合,油泵继续工作。当启动结束ST端断开,但测量叶片任然闭合,则线
10、圈 L1闭合,断路继电器继续工作,油泵 继续工作。当发动机停止工作,测量叶片关闭(即断开) ,线圈L1断电,则断路继电器断开,油泵停止 工作。图3.44具有转速控制的油泵控制电路1主继电器;2断路继电器;3油泵控制继电器;4-油泵:5空气流量计油泵开关;6ECU;7点火开关由ECU腔制三极管的导通和截止,从而控制继电器3,当汽油发动机处于低速小负荷工况时, ECU控制三极管导通,线圈通电将开关吸下,触点B闭合,电阻R被接入电路,电流比较小, 则油泵以低速模式运转。当汽油发动机处于高速大负荷运转时,ECU控制三极管截止,线圈断电,触点 A闭合,电:比较大,油泵以高速模式运转。其余启动、运转和停止
11、时的控制过程和以上两种电路基本相同。6)压力调节器汽油泵静态燃油压力一般为 0.3MPa左右;功能是燃油分配管内油压与进气歧管内气压的压差不变,这个差值依发动机的类型而异,一般为 0.250.3MPa 左右;压力调节器大多安装在燃油分配管的端部。7)电磁式喷油器功能是在ECU的控制下,把雾化良好的汽油喷入进气总管或进气歧管。多点汽油喷射系统:分类:按喷油器针阀结构分:轴针式喷油器和孔式喷油器按喷油器电磁线圈的阻值分:低阻喷油器和高阻喷油器单点汽油喷射系统:安装在节气门上方,汽油喷入进气总管8)曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器按工作原理分:电磁感应式、霍尔效应式和光电感应式3种9)温度传感器 功
12、能:测量汽油发动机的进气、冷却液。燃油等的温度,并把测量结果转换成电信号输入ECU。 进气温度传感器安装位置: 通常安装在空气流量计或空气滤清到节气门体之间的进气道或空 气流量计中 水温传感器安装位置:汽油发动机冷却液路、气缸盖或机体上的合适位置 温度传感器:有热线电阻式、扩散电阻式、半导体晶体管式、金属芯式、热电偶式和 半导体 热敏电阻式 。热敏电阻式分为:负温度系数型、正温度系数型两种(还有一种开关型的,书上没提到) 串并联混合检测电路改善了输出信号的线性特性,可使分度精度小于 0.1 摄氏度,以满足高精度温度测量的要求10)开关量信号:起动信号、空挡起动开关信号和空调开关信号11)电控单
13、元的组成:输入回路、 A/D 转换器、微型计算机和输出回路5. 汽油喷射控制 控制内容:喷油正时控制、喷油持续时间控制、停油控制和电动汽油泵控制1)喷油正时控制 :包括同步喷射和异步喷射两种控制方式 同步喷射:喷射开始时刻与曲轴转角位置有关,也称位置触发控制方式。一般在在排气 上止点前 6070 度开始喷油。异步喷射:喷射开始时刻与曲轴转角位置无关,也称时间触发控制方式。式一种临时的 补偿性喷射,是对同步喷射的补充2)喷油持续时间控制分为:起动时的喷油持续时间控制和起动后的喷油持续时间控制3)起动时的喷油持续时间控制分为:冷起动时的喷油持续时间控制和高温起动时的喷油持 续时间控制。冷起动:基本
14、喷油持续时间有发动机冷却液温度确定,对于大多数电控发动机冷起动采 用同步喷射,但是有些为了防止火花塞浸湿采用异步喷射,冷起动所需喷油量 以少量多次的形式喷入(喷油量多) 。高温起动:(一般高温设定值为 100 摄氏度) 高温喷油器中的汽油会产生汽油蒸汽, 实际 的喷油量会因为含有油蒸汽而减小,造成混合气过稀,此时多喷油(时间长 而油量差不多) 。4)起动后的实际喷油持续时间控制与以下因素有关: 循环进气量、 目标空燃比、 运行工况、 汽油发动机热状态、空燃比反馈信号及蓄电池电压等 可用公式表示:T=Tp X Fc + TvTp 基本喷油持续时间 Fc 综合修正系数 Tv 无效喷油持续时间 )(
15、1)基本喷油持续时间:为了达到目标空燃比,由目标空燃比和循环空气质量算出(2)综合修正系数 :暖机过程修正系数、怠速稳定性修正系数、动力加浓修正系数、加 速修正系数、目标空燃比反馈修正系数和学习空燃比控制修正系数。 暖机过程喷油量修正:与冷却液温度有关,由于暖机过程温度比较低,汽油雾化效 果比较差,则提供比较浓的混合气。怠速稳定性修正:根据进气歧管绝对压力与发动机怠速转速进行修正,转速低多喷 油,转速高少喷油。动力加浓工况喷油量修正:通过加浓混合气来降低排气温度以防止排气管温度过高 导致三元催化转换器损坏。 (当加浓混合气时,排气管中的 CH 和 co在没有氧气的条件下反应变慢, 就不会产生过
16、多的热量, 同时 过多的汽油蒸发会带走一部分热量,这样就有效的防止了排气温 度过高)此时施行的是开环控制,开环控制信号是由节气门位置 传感器或者进气歧管绝对压力传感器提供的。加、减速工况喷油量修正:节气门突然大开, EcU 根据节气门开度变化控制喷油量 修正,由于节气门大开导致进气歧管压力突然增加,使得汽油蒸 发速度变慢,混合气形成差,而产生滞后,在短时间内,混合气 会变稀,则此时ECU会立即向输出回路发出异步控制脉冲,以及 时加浓混合气。空燃比反馈修正:反馈元件是氧传感器学习空燃比控制:ECU对实际空燃比与理论空燃比之间的偏离量进行修正,从而对 基本喷油量进行总修正。(3)无效喷射时间修正:
17、喷油器针阀开启时刻滞后和针阀关闭时刻滞后,针阀开启滞后 时间大于针阀关闭滞后时间,因此无效喷射时间就是针阀开启时间比理论上应该开 启时间少掉的那段时间。5)停油控制减速停油控制 :高转速突然降速,进气歧管真空度增加,汽油蒸发速度加快,混合气短 时过浓,排放会变差,因此在这个时间施行停油控制,当降至怠速或节 气门重新打开,恢复供油。超速停油控制 :当转速超过发动机允许的最高转速,为防止发动机损坏而施行停油控制 (以前采用停止点火或延迟点火,但排放与经济性较差,所以现在采用 切断燃油供给的方式)第四章汽油发动机电控点火系统1. 汽油发动机的点火对发动机的动力性、经济性和排放性能有十分重要的影响。2
18、. 汽油发动机对点火系的要求:1) 点火系必须向火花塞电极提供足够高的击穿电压;大多超过28KV2)火花塞电极间产生的火花必须具有足够的能量;3)在汽油发动机运行的大部分工况应始终具有较佳的点火提前角。3. 点火系: 普通的电子点火系和电控点火系 普通电子点火系组成:信号发生器、点火控制模块、大功率晶体管、点火线圈、分电器和火花塞等。(其中信号论安装在分电器轴上电控点火系组成:传感器、电控单元和执行器。电控点火系具有普通点火系所有的优点, 而且取消了真空式和机械离心式点火提前角调整装 置,采用爆震传感器对爆震进行检测, ECU根据检测结果对点火提前 角进行反馈控制。电控点火系分为:电控有分电器
19、点火系和电控无分电器点火系电控无分电器点火系统分为: 同时点火方式和独立点火方式 (同时点火采用的是两缸串联点 火,独立的是每缸一个独立的点火系统)4. 点火提前角和闭合角控制1)点火提前角直接影响发动机的动力性、经济性和排放性能,要求是点火后最高燃烧压力 出现在上止点后 10 度左右。2)影响最佳点火提前角的因素:发动机转速、负荷、汽油抗爆性 、发动机热状态及技术状况和汽油发动机运行环境条件。 (包括空燃比、大气压力和冷却液温 度) 转速对提前角的影响:转速越高点火提前角越大(适当增加) 负荷对提前角的影响:转速不变,负荷增加,混合气量增加,燃烧速度加快,为了在上止点后 10 度左右获得最高
20、压力,点火提前角适当减小。 抗爆性对提前角的影响: 抗爆性强, 点火提前角适当加大, 抗爆性差,点火提前角适当减小。3)最佳点火提前角的确定与控制分: 起动时的点火提前角控制和起动后的点火提前角控制 起动时:ECU不对其进行最佳点火提前角的控制,而是以预先设定的点火提前角点火。起动后:ECU根据转速和负荷确定基本点火提前角,然后根据有关传感器的信号,确定 修正点火提前角。起动后:包括初始点火提前角、基本点火提前角和 修正点火提前角 点火提前角的修正:包括 暖机工况修正、汽油发动机过热修正、空燃比反馈修正、怠速 稳定性修正 、爆震反馈修正及最大和最小提前角控制 暖机工况:温度较低时,燃烧速度慢,
21、适当增大点火提前角。随温度升高,点火提前 角逐渐减小。过热修正:冷却液温度过高,适当增加点火提前角,以防止发动机长时间过热。 怠速稳定性修正:发动机平均转速高于目标转速,减小点火提前角,反之增加(在喷 油量不变的前提下做出的调整,因为喷油控制比点火控制滞后)最大和最小提前角一般限值范围:最大小于等于50度,最小在负 10度到 0 度之间。5闭合角控制闭合角:一次线圈通电的时间,即断电器触点闭合到断开的时间。以一次绕组流过电流在断开瞬间达到饱和电流为主要目的。由ECU根据蓄电池电压信号和转速信号,从闭合角表中选出相应的闭合角,对一次绕组通电时间 进行控制。6. 爆震传感器与爆震反馈控制1)爆震传
22、感器:安装在发动机机体上 ;分为共振型压电式爆震传感器和非共振型压电式爆震传感器。共振型:利用压电元件在外力的作用下产生变形时,压电元件将产生与变形大小相对应 的电信号这一原理制成的。此种方法不需要借助滤波处理。非共振型:利用压电元件在外力的作用下产生变形时,压电元件将产生与变形大小相对 应的电信号这一原理制成的, 靠的是测振元件的惯性力。 此种方法需要进行 滤波处理(滤波频率可调,以满足不同发动机的使用要求,通用性强、 制造 时不需要调整,是其突出的优点)2)爆震检测方法:共振检测方法和频率检测方法3 )爆震反馈控制:出现爆震时,ECU控制提前角逐渐减小,直到爆震消失消失后ECU将控制提前角
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