现代汽车电子控制汽油喷射系统幻灯片.ppt

现代汽车电子控制汽油喷射系统第1页，共40页，编辑于2022年，星期一第一节第一节 概述概述一、汽油机的特点一、汽油机的特点什么是汽油机？什么是汽油机？第一节第一节 概概 述述一、汽油机的特点一、汽油机的特点 汽油机是把空气与汽油的汽油机是把空气与汽油的混合气混合气燃燃烧烧所产生的所产生的热能转变为机械能热能转变为机械能输出的装置输出的装置。什么是汽油机？什么是汽油机？充分燃烧的条件：充分燃烧的条件：足够的足够的空气空气、足够、足够的的燃料燃料、一定的、一定的着着火温度火温度空气空气 +汽油汽油四行程汽油机的四行程汽油机的工作原理：工作原理：进气、压缩进气、压缩 (点火点火)、作功、排气、作功、排气第2页，共40页，编辑于2022年，星期一发动机工作原理第3页，共40页，编辑于2022年，星期一二、发动机输出功率控制法发动机输出功率控制法 汽油发动机输出功率的控制则是通过汽油发动机输出功率的控制则是通过控制控制节流阀（或称节节流阀（或称节气门、油门）的气门、油门）的开度开度使之变化，以调节使之变化，以调节混合气数量混合气数量，从而达到控制发，从而达到控制发动机输出功率（即不同工况）。动机输出功率（即不同工况）。节气门开度参与燃烧的混合气数量热能转换为机械能驾驶员踩下加速踏板输出功率二、发动机输出功率控制汽油机的五个工况：汽油机的五个工况：起动工况、怠速工况、中小负荷工况、全负荷工况、起动工况、怠速工况、中小负荷工况、全负荷工况、加速工况。加速工况。汽油机这些汽油机这些“工况工况”常常是指发动机在不同转速和负荷常常是指发动机在不同转速和负荷下的工作状况。下的工作状况。第4页，共40页，编辑于2022年，星期一传统化油器式汽油机传统化油器式汽油机 电子控制燃油喷射式汽油机电子控制燃油喷射式汽油机传统化油器式汽油机与电子控制燃油喷射式汽油机传统化油器式汽油机传统化油器式汽油机 是通过化油器来完成汽油和空气的混合，再通过节气是通过化油器来完成汽油和空气的混合，再通过节气门进入气缸进行工作。（门进入气缸进行工作。（通过节气门进入气缸的是通过节气门进入气缸的是混合混合气气）。现代电子控制燃油喷射式汽油机现代电子控制燃油喷射式汽油机 是以直接与间接测出的空气量信号为基础（是以直接与间接测出的空气量信号为基础（传感器传感器），），由由电控单元电控单元计算出发动机燃烧所必需的汽油量，对喷油器提供计算出发动机燃烧所必需的汽油量，对喷油器提供开启信号，通过喷油器（开启信号，通过喷油器（执行器执行器）的开启给发动机提供适量）的开启给发动机提供适量的燃料。的燃料。（通过节气门进入气缸的是通过节气门进入气缸的是空气空气）第5页，共40页，编辑于2022年，星期一化油器挂图第6页，共40页，编辑于2022年，星期一电子控制式燃油喷射系统电子控制式燃油喷射系统第者第二节第7页，共40页，编辑于2022年，星期一 1、具有良好的、具有良好的使用性能使用性能（）（）冷起动性能冷起动性能得到提高得到提高（）（）加速性能加速性能得到改善得到改善（）（）动力性能动力性能大大提高大大提高（）（）工作稳定性能工作稳定性能得到加强得到加强、具有良好的、具有良好的燃料经济性能燃料经济性能、环保性能、环保性能充分改善充分改善三、电子控制燃油喷射式汽油机的特点三、电子控制燃油喷射式汽油机的特点第8页，共40页，编辑于2022年，星期一四、电子控制燃油喷射装置的组成四、电子控制燃油喷射装置的组成 从设备的主体构成分析，电子控制燃油喷射从设备的主体构成分析，电子控制燃油喷射装置由装置由传感器传感器、电控单元（电控单元（ECU）、执行器执行器三三大部分组成。大部分组成。从工作情况分析，电子控制燃油喷射装置由从工作情况分析，电子控制燃油喷射装置由燃油供给系统燃油供给系统、空气供给系统空气供给系统、电子控制系统电子控制系统三三大系统组成。大系统组成。四、电子控制燃油喷射装置的组成四、电子控制燃油喷射装置的组成四、电子控制燃油喷射装置的组成四、电子控制燃油喷射装置的组成第9页，共40页，编辑于2022年，星期一五、电子控制燃油喷射装置分类五、电子控制燃油喷射装置分类1、按喷射器喷射位置分：、按喷射器喷射位置分：（1）缸内喷射缸内喷射 （2）缸外喷射缸外喷射2、按喷射方式分：、按喷射方式分：（1）单点喷射）单点喷射 （2）多点喷射多点喷射3、按喷射时间分：、按喷射时间分：（1）间隙喷射）间隙喷射（2）连续喷射）连续喷射4、按空气检测方式分：、按空气检测方式分：（1）直接检测）直接检测 式式（L型型电喷发动机，电喷发动机，采用采用空气流量计空气流量计）（2）间接检测式）间接检测式（D型型电喷发动机，电喷发动机，采用采用进气压力传感器进气压力传感器）5、按控制形式分：、按控制形式分：（1）开环控制系统）开环控制系统 （2）闭环控制系统闭环控制系统 （含（含氧传感器氧传感器）五、电子控制燃油喷射装置分类五、电子控制燃油喷射装置分类第10页，共40页，编辑于2022年，星期一单点喷射和多点喷射挂图单点喷射和多点喷射挂图第11页，共40页，编辑于2022年，星期一第二节第二节 燃油供给系统燃油供给系统一、燃油供给系统的工作原理一、燃油供给系统的工作原理 燃油箱燃油箱电动汽油泵电动汽油泵汽油滤清器汽油滤清器汽油缓冲器汽油缓冲器喷油器喷油器汽油压力调节器汽油压力调节器燃油箱燃油箱进气歧管进气歧管 第二节第二节 燃油供给系统燃油供给系统ECU1、功用：功用：向发动机及时供给各种工况下所需要的燃油量。向发动机及时供给各种工况下所需要的燃油量。2、组成：组成：燃油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、汽油缓冲器、燃油箱、电动汽油泵、汽油滤清器、汽油缓冲器、汽油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器等。汽油压力调节器、喷油器、冷起动喷油器等。3、工作原理：工作原理：第三节第12页，共40页，编辑于2022年，星期一燃油箱电动汽油泵汽油滤清器汽油压力缓冲器汽油压力调节器电子控制燃油电子控制燃油5 5喷射式挂图喷射式挂图喷油器冷起动喷油器进气歧管第13页，共40页，编辑于2022年，星期一喷油器挂图喷油器挂图喷油量的多少决定于喷油量的多少决定于三个因素：三个因素：1 1、喷口直径的大、喷口直径的大小小结构控制结构控制2 2、喷油压力的大小、喷油压力的大小汽油压力调节器汽油压力调节器控制控制以上两参数相对为定以上两参数相对为定量；量；3 3、喷口开启持续的、喷口开启持续的时间时间ECUECU控制，为变控制，为变量参数量参数，根据空气量，根据空气量而变。而变。第14页，共40页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 空气供给系统空气供给系统一一、空气供给系统的功用空气供给系统的功用 是是测量测量和和控制控制汽油在发动机内燃烧所需要的汽油在发动机内燃烧所需要的空气量空气量。二、空气供给系统的工作原理二、空气供给系统的工作原理空气空气空气滤清器空气滤清器空气流量计空气流量计（传感器传感器）节气门体节气门体进气歧管进气歧管ECU测量测量空气数量空气数量控控制制空空气气数数量量怠速控怠速控制系统制系统第三节第三节 空气供给系统空气供给系统燃油箱燃油箱电动汽电动汽油油 泵泵汽油滤清汽油滤清 器器汽油压力汽油压力缓缓 冲冲 器器喷油器（喷油器（执行器）执行器）汽油压力汽油压力调节器调节器燃油箱节气门位置节气门位置传传 感感 器器第15页，共40页，编辑于2022年，星期一第三节第三节 空气供给系统空气供给系统一一、空气供给系统的功用空气供给系统的功用 是是测量测量和和控制控制汽油在发动机内燃烧所需要的汽油在发动机内燃烧所需要的空气量空气量。二、空气供给系统的工作原理二、空气供给系统的工作原理空气空气空气滤清器空气滤清器空气流量计空气流量计（传感器传感器）节气门体节气门体进气歧管进气歧管ECU测量测量空气数量空气数量控控制制空空气气数数量量怠速控制怠速控制系统系统第三节第三节 空气供给系统空气供给系统燃油箱燃油箱电动汽油电动汽油 泵泵汽油滤汽油滤清清 器器汽油压力汽油压力缓缓 冲冲 器器喷油器（喷油器（执行器）执行器）汽油压力汽油压力调节器调节器燃油箱节气门位置节气门位置传传 感感 器器第四节第16页，共40页，编辑于2022年，星期一一、空气流量计挂图一、空气流量计挂图U=I*R一、第17页，共40页，编辑于2022年，星期一空气流量计空气流量计直接检测直接检测发动机中的空气量发动机中的空气量(视频视频视频视频)第18页，共40页，编辑于2022年，星期一二、进气压力传感器二、进气压力传感器间接检测间接检测发动机中发动机中 的空气量的空气量(视频视频)第19页，共40页，编辑于2022年，星期一三、节气门位置传感器三、节气门位置传感器1 1、功用：、功用：检测节气门的开度，并将其转换成电信号检测节气门的开度，并将其转换成电信号输送给电控单元，作为输送给电控单元，作为ECUECU判定发动机运转工判定发动机运转工况的依据。况的依据。2 2、结构型式：、结构型式：开关式、滑动电阻式、综合式开关式、滑动电阻式、综合式三种。三种。3 3、开关式节气门位置传感器的结构特点：、开关式节气门位置传感器的结构特点：（1 1）两个固定触点：怠速开关触点、全负）两个固定触点：怠速开关触点、全负荷开关触点；荷开关触点；（2 2）一个活动触点）一个活动触点第20页，共40页，编辑于2022年，星期一两点式节气门位置传感器挂图两点式节气门位置传感器挂图第21页，共40页，编辑于2022年，星期一节气门位置传感器的工作原理节气门位置传感器的工作原理(视频视频)第22页，共40页，编辑于2022年，星期一怠速控制系统怠速控制系统(视频视频)第23页，共40页，编辑于2022年，星期一第四节第四节 电子控制系统电子控制系统一、功用一、功用 是将各类是将各类传感器传感器的工作状况转换成相应的电信号输送的工作状况转换成相应的电信号输送给给电控单元电控单元，经实时处理和计算后，电控单元再向各，经实时处理和计算后，电控单元再向各有关有关执行器执行器发出指令，以控制最佳喷油时刻、喷油量发出指令，以控制最佳喷油时刻、喷油量和点火时刻，减轻排放污染，使发动机在各种工况下和点火时刻，减轻排放污染，使发动机在各种工况下都处于最佳的工作状态。并且电控单元还具有故障自都处于最佳的工作状态。并且电控单元还具有故障自诊断功能。诊断功能。二、组成二、组成 由由 传感器、电控单元、执行器三部分组成。传感器、电控单元、执行器三部分组成。第四节第四节 电子控制系统电子控制系统 一、功用一、功用 二、组成二、组成第24页，共40页，编辑于2022年，星期一（一）电控单元（一）电控单元 1、功用、功用 是根据自身存储的程序对发动机各种传感器输入的各是根据自身存储的程序对发动机各种传感器输入的各种信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，控制有种信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，控制有关执行器动作，达到快速、准确、自动控制发动机工作关执行器动作，达到快速、准确、自动控制发动机工作的目的。的目的。电控单元（电控单元（ECU）是发动机的综合控制装置，它是发动机的综合控制装置，它的基本构成的基本构成主要是微型计算机。主要是微型计算机。通常计算机是由各类通常计算机是由各类硬件硬件和和软件软件组成的高效微处组成的高效微处理器。理器。第25页，共40页，编辑于2022年，星期一2、电控单元的组成（、电控单元的组成（硬件硬件）硬件硬件是指装置于是指装置于ECU内的有形元器件。内的有形元器件。（1）输入回路）输入回路（2）A/D转换器（转换器（模拟模拟/数字数字转换器）转换器）（3）微型计算机）微型计算机 中央处理器中央处理器 存储器存储器 输入和输出接口输入和输出接口 输出回路输出回路随机存储器（随机存储器（RAM），电源切断时，），电源切断时，所存入的数据、信息均完全消失。所存入的数据、信息均完全消失。只读存储器（只读存储器（ROM），电源切断时，），电源切断时，所存入的数据、信息不会消失。所存入的数据、信息不会消失。第26页，共40页，编辑于2022年，星期一电控单元的组成（电控单元的组成（软件软件）电控单元的组成（软件）电控单元的组成（软件）软件软件是指贮存于微机芯片（如是指贮存于微机芯片（如ROM）内的程序）内的程序 和数据。和数据。汽车上的主要软件有：汽车上的主要软件有：（1）常规稳定工况下的最佳空燃比（最佳喷油量）脉谱图常规稳定工况下的最佳空燃比（最佳喷油量）脉谱图 最最佳佳空空燃燃比比与与发发动动机机的的转转速速和和负负荷荷有有关关，该该脉脉谱谱图图含含有有15个个转转速速和和15个个节节气气门门开开度度（负负荷荷），共共组组合合成成225个个发发动动机机常常用用工工数数据据，ECU只只要要控控制制喷油量便可确定最佳的空燃比。喷油量便可确定最佳的空燃比。（2）常规稳定工况下的最佳点火提前角脉谱图常规稳定工况下的最佳点火提前角脉谱图第27页，共40页，编辑于2022年，星期一软 件（3）进气温度变化校正曲线。进气温度变化校正曲线。ECU根根据据该该线线自自动动地地调调整整喷喷油油量量和和点点火火提提前前角角，（标标准准为为20，当当低于低于20时，加浓混合气和适当提前点火提前角）时，加浓混合气和适当提前点火提前角）（4）水温变化校正曲线水温变化校正曲线 标准为标准为80，水温，水温80，自动调整如加浓混合气和提前点火。，自动调整如加浓混合气和提前点火。（5）蓄电池电压变化校正曲线蓄电池电压变化校正曲线 蓄蓄电电池池电电压压对对喷喷油油的的起起止止时时间间和和点点火火时时导导通通的的脉脉宽宽都都有有一一定定影影响响，ECU便根据检测到的蓄电池电压对喷油时间和点火提前角进行自动调整便根据检测到的蓄电池电压对喷油时间和点火提前角进行自动调整。（6）海拔高度校正曲线）海拔高度校正曲线 高原地区，空气稀薄，喷油量应当减少，点火应当推迟。高原地区，空气稀薄，喷油量应当减少，点火应当推迟。第28页，共40页，编辑于2022年，星期一电控单元结构视频短片第29页，共40页，编辑于2022年，星期一自诊断系统自诊断系统自诊断系统和安全保险功能自诊断系统和安全保险功能 在在ECU内内设设有有专专门门的的自自诊诊断断电电路路，当当发发动动机机运运转转时时，电电控控单单元元不不断断地地监监测测各各个个部部分分的的工工作作情情况况，一一旦旦发发现现问问题题，便便将将故故障障信信号号存存储储于于存存储储器器内内，并并以以代代码码方式显示出来。方式显示出来。第30页，共40页，编辑于2022年，星期一（二）传感器（二）传感器1、功用：、功用：是把非电量信号转换成电量信号，或将物理量、电量、是把非电量信号转换成电量信号，或将物理量、电量、化学量的信息转换成电控单元能够理解的信号。化学量的信息转换成电控单元能够理解的信号。2、汽车上主要的传感器：、汽车上主要的传感器：转速传感器、曲轴传感器、进气压力传感器、温转速传感器、曲轴传感器、进气压力传感器、温度传感器（如水温、进气温度等等）、空气流量传度传感器（如水温、进气温度等等）、空气流量传感器、氧传感器、爆震传感器、节气门位置传感器、感器、氧传感器、爆震传感器、节气门位置传感器、车速传感器、点火信号传感器等等。车速传感器、点火信号传感器等等。第31页，共40页，编辑于2022年，星期一（1）氧传感器）氧传感器功 用：检测检测排气排气中中氧分子氧分子的浓度，并将其转换成电的浓度，并将其转换成电压信号或电阻信号，使电控单元得以据此来控制压信号或电阻信号，使电控单元得以据此来控制混合混合气成份气成份。工作原理（以氧化锆型为例）：工作原理（以氧化锆型为例）：工作原理（以氧化锆型为例）：工作原理（以氧化锆型为例）：氧化锆管为一多孔性的陶瓷体，具有氧离子传导性，氧化锆管为一多孔性的陶瓷体，具有氧离子传导性，高温下高温下氧发生电离氧发生电离，当管的当管的内外内外表面接触到氧密度不表面接触到氧密度不同时（即存在同时（即存在浓度差浓度差），固体电解质），固体电解质内部的氧离子从内部的氧离子从内（大气侧）向外内（大气侧）向外（废气侧）扩散，从而使锆管成为（废气侧）扩散，从而使锆管成为电池，在管内外侧的铂电极便产生电压。电池，在管内外侧的铂电极便产生电压。混合气稀，混合气稀，混合气稀，混合气稀，废气中氧含量高，锆管内外氧浓度差小产生的电压小。反之，废气中氧含量高，锆管内外氧浓度差小产生的电压小。反之，废气中氧含量高，锆管内外氧浓度差小产生的电压小。反之，废气中氧含量高，锆管内外氧浓度差小产生的电压小。反之，亦然。亦然。亦然。亦然。第32页，共40页，编辑于2022年，星期一氧传感器视频短片第33页，共40页，编辑于2022年，星期一（三）执行器（三）执行器1、功用功用：根据电控单元输出的电控信号完成所需的机械根据电控单元输出的电控信号完成所需的机械动作，以实现某一系列的调整与控制。动作，以实现某一系列的调整与控制。2、汽车上主要的执行器有：、汽车上主要的执行器有：电动汽油泵、电磁喷油器、怠速电控阀、点火装置、电动汽油泵、电磁喷油器、怠速电控阀、点火装置、废气再循环装置等等。废气再循环装置等等。第34页，共40页，编辑于2022年，星期一废气再循环（废气再循环（EGREGR）发动机排气污染物有发动机排气污染物有COCO、NONOX X、HCHC等等。其等等。其中中NONOX X主要是空气中的氮气与氧气在高温、高主要是空气中的氮气与氧气在高温、高压条件下形成的。发动机排出的压条件下形成的。发动机排出的NONOX X量最主要量最主要的是与气缸内的最高温度有关，温度越高，的是与气缸内的最高温度有关，温度越高，排出的排出的NONOX X量越多。量越多。第35页，共40页，编辑于2022年，星期一废气再循环（废气再循环（EGREGR）控制系统的功用）控制系统的功用 将适量的将适量的废气废气重新引入气缸参加燃烧，以降低重新引入气缸参加燃烧，以降低燃烧的最高温度燃烧的最高温度，减少，减少NONOX X的生成量，从而减少的生成量，从而减少排放排放污染污染。电控废气再循环装置电控废气再循环装置根据发动机的工况控制根据发动机的工况控制再循环的废气量，以减少排放污染。再循环的废气量，以减少排放污染。EGR EGR不起作用的工况有不起作用的工况有 起动工况起动工况起动开关信号；起动开关信号；怠速工况怠速工况节气节气门位置传感器怠速触点闭合信号；发动机水温门位置传感器怠速触点闭合信号；发动机水温冷冷却液温度低于却液温度低于5555度；转速度；转速低于低于900900或或高于高于3200r/min3200r/min等等第36页，共40页，编辑于2022年，星期一 开环控制开环控制EGREGR系统的组成原理：系统的组成原理：1 1、EGREGR阀阀安装在废气再循环通道中，用以安装在废气再循环通道中，用以控制废气再循环量（控制废气再循环量（EGREGR阀的开度直接由真空度来阀的开度直接由真空度来控制）。控制）。2 2、EGREGR电磁阀电磁阀安装在通向安装在通向EGREGR阀的真空通阀的真空通道中，道中，ECUECU根据发动机的工况来控制电磁阀的通电根据发动机的工况来控制电磁阀的通电或断电：或断电：ECU ECU给给EGREGR电磁阀电磁阀通电通电时：控制时：控制EGREGR阀的真空通道被阀的真空通道被切断，切断，EGREGR阀被关闭，停止废气再循环；阀被关闭，停止废气再循环；ECU ECU给给EGREGR电磁阀电磁阀断电断电时，控制时，控制EGREGR阀的真空通道阀的真空通道接通，接通，EGREGR阀开启，进行废气再循环。阀开启，进行废气再循环。第37页，共40页，编辑于2022年，星期一第38页，共40页，编辑于2022年，星期一三、电子控制系统的工作原理三、电子控制系统的工作原理电控单元（电控单元（ECU）传感器传感器A/D转转换换器器 RAM 存储器存储器 ROM存储器存储器CPU（中央处理器）（中央处理器）执行器执行器输输入入回回路路输输入入回回路路I/O接接口口模拟信号模拟信号脉冲信号脉冲信号输输出出回回路路微机微机第39页，共40页，编辑于2022年，星期一再见再见第40页，共40页，编辑于2022年，星期一