发动机电子控制技术-汽油机.ppt

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1、发动机电控技术汽油机发动机电控技术汽油机1发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机本章学习目标汽油机的电子控制系统汽油机的电子控制系统了解电控汽油喷射系统的组成和工作原理。了解电控汽油喷射系统的组成和工作原理。了解电控汽油喷射系统的控制功能。了解电控汽油喷射系统的控制功能。了解电控汽油机的发展趋势了解电控汽油机的发展趋势 2发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机学习方法指导汽油机的电子控制系统汽油机的电子控制系统本章由概述、工作原理、控制功能和发展趋本章由概述、工作原理、控制功能和发展趋势四部分组成。重点是工作原理和控制功能两势四部分组成。重点是工作原理和控制功能两部分内容。此两部分必须

2、顺序学习。部分内容。此两部分必须顺序学习。若要了解更详细的内容，请查阅参考资料。若要了解更详细的内容，请查阅参考资料。3发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机2.1 学习内容汽油机的电子控制系统 影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空燃比，比，理论上一公斤燃料完全燃烧时需要理论上一公斤燃料完全燃烧时需要14.7公斤的空气。公斤的空气。这种空气和燃料的比例称为化学当量比。空燃比小于化这种空气和燃料的比例称为化学当量比。空燃比小于化学当量比时供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，学当量比时供给浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的

3、但燃烧不完全，生成的CO、HC多；当混合气略大于化多；当混合气略大于化学当量比时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的学当量比时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的NOx也最多；供给稀混合气时，燃烧速度变慢，燃烧不也最多；供给稀混合气时，燃烧速度变慢，燃烧不稳定，使得稳定，使得HC增多。增多。4发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机学习内容（续）在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式，将在电控汽油喷射系统中采用闭环控制的方式，将空燃比控制在化学当量比附近，并在排气系统中消空燃比控制在化学当量比附近，并在排气系统中消声器前安装一个三元催化转化器，对发动机进行后声器前安装一个三元催化转化器，

4、对发动机进行后处理，是当前减少汽车排气污染物的最有效方法。处理，是当前减少汽车排气污染物的最有效方法。在化学当量比附近，转化器的净化效率最高。在化学当量比附近，转化器的净化效率最高。5发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机一、电控汽油喷射系统概述电控汽油喷射系统（电控汽油喷射系统（Electronic Fuel Injection System）简称为）简称为EFI。它利用各种传感器检测发动机的各种状态，经它利用各种传感器检测发动机的各种状态，经微处理器的判断、计算，使发动机在不同工况下微处理器的判断、计算，使发动机在不同工况下均能获得合适空燃比的混合气。均能获得合适空燃比的混合气。汽油喷

5、射是用喷油器将一定数量和压力的汽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。合而形成可燃混合气。6发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机概述（续）7发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机（1）电控汽油喷射系统发展史20世纪世纪30年代由于军用飞机上，年代由于军用飞机上，1954年德国年德国奔驰公司在奔驰奔驰公司在奔驰300SL上装了机械式汽油喷射系上装了机械式汽油喷射系统（统（K型）；型）；20世纪世纪60年代在年代在K型的基础上发展了机电组型的基础上发展了机电组合式汽油喷射系统（合式

6、汽油喷射系统（KE型）；型）；20世纪世纪60年代后期，随着电子技术的发展，年代后期，随着电子技术的发展，德国德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射系统公司研制出电控燃油喷射系统（EFI）。）。8发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统发展史(续)9发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机（2）电控汽油喷射系统优点1.能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度；能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度；2.用排放物控制系统后，降低了用排放物控制系统后，降低了HC、CO和和NOX三三种有害气体的排放；种有害气体的排放；3.增大了燃油的喷射压力，因此雾化比较好；增大了燃油的喷射

7、压力，因此雾化比较好；4.在不同地区行驶时，发动机控制在不同地区行驶时，发动机控制ECU能及时准确能及时准确地作出补偿；地作出补偿；10发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机5.在汽车加减速行驶的过渡运转阶段，燃油在汽车加减速行驶的过渡运转阶段，燃油控制系统能迅速的作出反应；控制系统能迅速的作出反应；6.具有减速断油功能，既能降低排放，也能具有减速断油功能，既能降低排放，也能节省燃油；节省燃油；7.在进气系统中，由于没有像化油器那样的在进气系统中，由于没有像化油器那样的喉管部位，因而进气阻力小；喉管部位，因而进气阻力小；8.发动机起动容易，暖机性能提高。发动机起动容易，暖机性能提高。11发

8、动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机二、电控汽油喷射系统工作原理电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成：电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成：a进气系统进气系统a供油系统供油系统a控制系统控制系统a点火系统点火系统 12发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机（1）电控汽油喷射系统组成（Flash）13发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机功用：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。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。组成组成：节气门体节气门体空气滤清器空气滤清器空气流量计空气流量计怠速控制阀怠速控制阀电子控电子控制单元制单元空气阀空

9、气阀1.空气供给系统空气供给系统 14发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统进气系统（Flash）怠速时节气门全关，怠速时节气门全关，由怠速执行器根据冷却水温、空调和动力转向等工况调节进气量由怠速执行器根据冷却水温、空调和动力转向等工况调节进气量15发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机功用：向气缸内供给供给燃烧时所需一定量的燃油功用：向气缸内供给供给燃烧时所需一定量的燃油.组成组成：汽油泵汽油泵回油管回油管汽油滤清器汽油滤清器油油压压调调节节器器输油管路输油管路喷油器喷油器2.燃油供给系统燃油供给系统16发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统供油系

10、统（Flash）供油系统主要由油压调节器、喷油器和喷油泵组成。供油系统主要由油压调节器、喷油器和喷油泵组成。17发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机1）供油系统燃油泵（Flash）燃燃油油泵泵装装在在油油箱箱内内，涡涡轮轮泵泵由由电电机机驱驱动动。当当泵泵内内油油压压超超过过一一定定值值时时，燃燃油油顶顶开开单单向向阀阀向向油油路路供供油油。当当油油路路堵堵塞塞时时，卸卸压压阀阀开开启启，泄泄出出的的燃燃油油返返回回油油箱箱。18发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机2）供油系统喷油器喷油器是电磁式的。当喷油器不工作时，针阀在回喷油器是电磁式的。当喷油器不工作时，针阀在回位弹簧作用下

11、将喷油孔封住。当位弹簧作用下将喷油孔封住。当ECUECU的喷油控制信号将喷的喷油控制信号将喷油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的油器的电磁线圈与电源回路接通时，针阀才在电磁力的吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置吸引下克服弹簧压力、摩擦力和自身重量，从静止位置往上升起，燃油喷出。往上升起，燃油喷出。19发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机供油系统喷油器20发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机喷油器多点喷射与单点喷射多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈安装多点喷油系统中喷油器通过绝缘垫圈安装 在进气歧在进气歧管或进气道附近的缸盖上，并用输油管将其固定。多点管或进气

12、道附近的缸盖上，并用输油管将其固定。多点喷油系统每缸有一个喷油器。英文称为喷油系统每缸有一个喷油器。英文称为 Multi Point Injection.简称简称 为为MPI。单点喷油系统的喷油器安装在节气门体上，各缸共单点喷油系统的喷油器安装在节气门体上，各缸共用一个喷油器。英文为用一个喷油器。英文为Single Point Injection.简称为简称为SPI。21发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机气门气门喷油器喷油器输油管输油管进气支管进气支管每一个气缸有一个喷油器。每一个气缸有一个喷油器。多点喷射多点喷射SPI22发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机调压器调压器喷油器喷

13、油器节气门体节气门体位置传感器位置传感器节气门节气门几个缸共用一个喷油器，又称节气门体喷射几个缸共用一个喷油器，又称节气门体喷射TBITBI。将燃料直接喷入气缸内，需较高的喷射压力。将燃料直接喷入气缸内，需较高的喷射压力。（3 3）气缸内喷射）气缸内喷射单点喷射单点喷射SPI23发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机 在恒定压力下定时、在恒定压力下定时、定量地喷油并使之雾定量地喷油并使之雾化。化。电插电插电磁线圈电磁线圈滤网滤网衔铁衔铁针阀针阀结构：结构：喷油器喷油器24发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机 冷起动时，额外加大冷起动时，额外加大喷油量，使混合气瞬时加喷油量，使混合气瞬

14、时加浓，便于着火起动。浓，便于着火起动。电插头电插头电磁线圈电磁线圈阀门弹簧阀门弹簧阀阀 门门喷喷 嘴嘴结构：结构：冷起动喷油器25发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机供油系统喷油器（录像）喷油器（录像）喷油器（录像）26发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机供油系统喷油器（Flash）喷油器喷油器（录像）（录像）27发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机3）供油系统油压调节器 油压力调节器的功能是调节喷油压力。喷油器喷出油压力调节器的功能是调节喷油压力。喷油器喷出的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的。由于的油量是用改变喷油信号持续时间来进行控制的。由于进气歧管内真空度是随

15、发动机工况而变化的，即使喷油进气歧管内真空度是随发动机工况而变化的，即使喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变，工况变化时喷油信号的持续时间和喷油压力保持不变，工况变化时喷油量也会发生少量的变化，为了得到精确的喷油量，必须量也会发生少量的变化，为了得到精确的喷油量，必须使油压使油压A和进气歧管真空度和进气歧管真空度B的总和保持不变。的总和保持不变。28发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机进油口进油口回回油油口口阀门阀门支承支承膜片膜片弹簧弹簧接进气支管接进气支管作用：调节喷油器的燃油压力，作用：调节喷油器的燃油压力，使燃油压力与使燃油压力与进气管压力之差保持常数。进气管压力之差保持常数。3

16、.燃油压力调节器燃油压力调节器29发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机油压调节器压力调节示意图30发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机油压调节器（录像）31发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机三、电控汽油喷射系统控制系统32发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统控制系统（Flash）控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分组成控制系统由传感器、执行器和电子控制单元三部分组成。33发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机 1 1、同时喷射：、同时喷射：所有喷油器并联，同时喷油。两所有喷油器并联，同时喷油。两次喷完一个循环的供油量。次喷完一个循环的供油量

17、。1 13 34 42 21801803603605405407207200 0喷油喷油喷油喷油（1）喷油时刻的控制）喷油时刻的控制34发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机1 13 34 42 21801803603605405400 0喷油喷油喷油喷油 2、分组喷射、分组喷射 35发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机1 13 34 42 21801803603605405400 0喷油喷油喷油喷油3、顺序喷射、顺序喷射 36发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机 控制喷油器的喷射持续时间实际上是控制喷油量，即喷控制喷油器的喷射持续时间实际上是控制喷油量，即喷油脉宽。油脉宽。（

18、1）对于质量流量式的电控燃油喷射系统）对于质量流量式的电控燃油喷射系统基本喷射时间基本喷射时间=K 进气流量进气流量/发动机转速发动机转速K为修正系数为修正系数。（2）采用热式空气流量传感器：）采用热式空气流量传感器：输出反映就是质量流量，直接用上式求得基本燃油输出反映就是质量流量，直接用上式求得基本燃油喷射时间。喷射时间。（3）采用叶片式和卡门涡流式空气流量传感器：）采用叶片式和卡门涡流式空气流量传感器：测得是进气的体积流量，需要进行密度修正。测得是进气的体积流量，需要进行密度修正。1 1）基本喷油量）基本喷油量（2）喷油持续时间的控制）喷油持续时间的控制37发动机电控技术发动机电控技术-汽

19、油机汽油机（4）对于速度密度方式的电子控制燃油喷射系统）对于速度密度方式的电子控制燃油喷射系统 采用三维图形将数采用三维图形将数据按一定形式存储在电据按一定形式存储在电子控制单元中，根据发子控制单元中，根据发动机转速和进气管绝对动机转速和进气管绝对压力确定吸入的空气质压力确定吸入的空气质量，确定基本燃油喷射量，确定基本燃油喷射时间。时间。高高低低长长短短高高低低进气管压力进气管压力发动机转速发动机转速基基本本喷喷油油持持续续时时间间38发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机四、控制系统传感器（1）传感器是感知信息的部件，负责向传感器是感知信息的部件，负责向ECU提供发动机和汽车运行状况。提

20、供发动机和汽车运行状况。39发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器氧传感器 40发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器氧传感器（录像）41发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器负荷传感器 42发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器空气流量传感器（录像）卡门涡流式空气流量传感器卡门涡流式空气流量传感器43发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器进气绝对压力传感器（录像）44发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器转速、曲轴位置传感器 45发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器曲轴转角传感器（录像）46发动机电控技术发动机电控技术-

21、汽油机汽油机传感器温度传感器 47发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器温度传感器（录像）冷却水与进气温度传感器冷却水与进气温度传感器48发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器热敏时间开关（录像）热敏时间开关热敏时间开关49发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器节气门位置传感器 50发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器节气门位置传感器（录像）节气门位置传感器节气门位置传感器-电位计电位计51发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器爆震传感器 52发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机传感器爆震传感器（Flash）53发动机电控技术发动机电控

22、技术-汽油机汽油机电控单元：电控单元：接受来自各个传感器传来的信号，并完成对这些信息的处理接受来自各个传感器传来的信号，并完成对这些信息的处理 和发出指令控制执行器的动作和发出指令控制执行器的动作组成：组成：各种传感器：各种传感器：把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数（非电量参把各种反映发动机工况和汽车运行状况的参数（非电量参 数）转变为电信号（电压或电流）提供给电控单元，使电数）转变为电信号（电压或电流）提供给电控单元，使电 控单元正确地控制发动机运转或汽车运行。控单元正确地控制发动机运转或汽车运行。执行器执行器 ：用来完成电控单元发出的各种指令，是电控单元指令的执行用来完成电控单元发出

23、的各种指令，是电控单元指令的执行 者。者。控制系统 ECUECU（2 2）54发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制系统 ECUECU ECUECU的的功功用用是是采采集集和和处处理理各各种种传传感感器器的的输输入入信信号号，根根据据发发动动机机工工作作的的要要求求（喷喷油油脉脉宽宽、点点火火提提前前角角等等），进进行行控控制制决决策策的的运运算算，并并输输出出相相应应的的控控制制信信号号。当当前前电电控控发发动动机机中中除除了了控控制制喷喷油油外外，还还控控制制点点火火、EGREGR、怠怠速速和和增增压压发发动动机机的的废废气气阀阀等等，由由于于共共用用一一个个ECUECU对对发发动

24、动机机进进行行综综合合控控制制，所所以以也也被称为发动机管理系统。被称为发动机管理系统。55发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机ECUECUCPUCPU：中央处理器：中央处理器ROMROM：只读存储器：只读存储器PRAMPRAM：可编程的只读存储器：可编程的只读存储器RAMRAM：运行数据存储器：运行数据存储器I/OI/O：输入输入/输出接口输出接口电控单元（电控单元（ECU）56发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制系统 ECUECU 中间的金属方盒为电子控制单元，箭头指向电子控制单元的部中间的金属方盒为电子控制单元，箭头指向电子控制单元的部件为传感器，箭头从电子控制单元出去的

25、部件为执行器。件为传感器，箭头从电子控制单元出去的部件为执行器。57发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制系统 ECUECU 框图在电控发动机中最主要的输入接口是传感器接口（例如转速、负荷、温度、在电控发动机中最主要的输入接口是传感器接口（例如转速、负荷、温度、压力等）。最主要的输出接口是控制接口，它控制外部执行机构的动作（例如：压力等）。最主要的输出接口是控制接口，它控制外部执行机构的动作（例如：喷油器、点火模块、喷油泵、怠速执行器等）。喷油器、点火模块、喷油泵、怠速执行器等）。58发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制系统执行器（3）59发动机电控技术发动机电控技术-汽油机

26、汽油机电控汽油喷射系统点火控制系统 点点火火控控制制系系统统由由传传感感器器、电电子子控控制制单单元元和和执执行行器器组组成成。60发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机点火控制系统电路图执执行行器器为为点点火火模模块块和和点点火火线线圈圈。最最常常见见的的为为无无分分电电器器点点火火系系统统，它它是是两两个个气气缸缸共共用用一一个个点点火火线线圈圈。目目前前也也有有采采用用每每个个气气缸缸一一个个点点火火线线圈圈的的。61发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机电控汽油喷射系统控制功能为了满足发动机各种工为了满足发动机各种工况的要求，混合气的空况的要求，混合气的空燃比不能都采用闭环控燃

27、比不能都采用闭环控制，而是采用闭环和开制，而是采用闭环和开环相结合的策略。环相结合的策略。主要分为三种控制方式：主要分为三种控制方式：62发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机空燃比控制策略若为了获得最佳经济性，可采用开环控制方式，将空燃比控若为了获得最佳经济性，可采用开环控制方式，将空燃比控制在比化学计量比大的稀混合气状态下工作。制在比化学计量比大的稀混合气状态下工作。为了获得低的排放，并有较好的燃油经济性，必须采用电控为了获得低的排放，并有较好的燃油经济性，必须采用电控汽油喷射系统加三元催化转化器，进行空燃比闭环控制。汽油喷射系统加三元催化转化器，进行空燃比闭环控制。冷起动和冷却水温度

28、低时通常采用开环控制方式。冷起动和冷却水温度低时通常采用开环控制方式。由于起动转速低、冷却水温度低、燃油挥发性差，需对燃油由于起动转速低、冷却水温度低、燃油挥发性差，需对燃油进行一定的补偿。混合气空燃比与冷却水温度有关，随着温度进行一定的补偿。混合气空燃比与冷却水温度有关，随着温度增加，空燃比逐渐变大。增加，空燃比逐渐变大。部分负荷和怠速运行时此时部分负荷和怠速运行时此时 可分为两种情况：可分为两种情况：63发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机节气门全开（节气门全开（WOT）时：）时：为了获得最大的发动机功率和防止发动机过热，采用开环控为了获得最大的发动机功率和防止发动机过热，采用开环控

29、制，将混合气空燃比控制在制，将混合气空燃比控制在12.513.5范围内。此时发动机内混范围内。此时发动机内混合气燃烧速度最快，燃烧压力最高，因而输出功率也就越大。合气燃烧速度最快，燃烧压力最高，因而输出功率也就越大。图中虚线部分为未加三元催化转化器时，图中虚线部分为未加三元催化转化器时，CO、HC和和NOx排放浓排放浓度与空燃比的关系。实线部分采用三元催化转化器后度与空燃比的关系。实线部分采用三元催化转化器后CO、HC和和NOx与空燃比的关系。从图中可看出采用三元催化转化器时只有当空燃比与空燃比的关系。从图中可看出采用三元催化转化器时只有当空燃比在化学计量比附近很窄范围内在化学计量比附近很窄范

30、围内HC、CO和和NOx排出浓度均较小。装有排出浓度均较小。装有电控汽油喷射发动机采用闭环控制方式，才能使混合气空燃比严格控电控汽油喷射发动机采用闭环控制方式，才能使混合气空燃比严格控制在化学计量比附近很窄的范围内，使三元催化转化器净化效率最高。制在化学计量比附近很窄的范围内，使三元催化转化器净化效率最高。三元催化闭环控制64发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机空燃比控制方法（Flash）65发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机点火控制系统控制功能点火提前角控制点火提前角控制 为了使发动机发出为了使发动机发出最大功率，应使最高最大功率，应使最高燃烧压力出现在上止燃烧压力出现在上止点

31、后点后 1015左右，左右，点火时刻用点火提前点火时刻用点火提前角来表示。它是指火角来表示。它是指火花塞电极间跳火开始花塞电极间跳火开始到活塞运行至上止点到活塞运行至上止点时这段时间内曲轴所时这段时间内曲轴所转过的角度。转过的角度。66发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机点火控制系统控制功能（续）点火过迟：点火过迟：使发动机功率下降，油耗增加。使发动机功率下降，油耗增加。点火过早：点火过早：使功率下降，还容易产生爆震。使功率下降，还容易产生爆震。发动机的最佳点火提前角，不仅要使发动机的动力发动机的最佳点火提前角，不仅要使发动机的动力性、经济性最佳，还应使有害排放物最少。性、经济性最佳，还

32、应使有害排放物最少。67发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能最佳点火提前角控制起动期间起动期间:固定值固定值起动后起动后 基本点火提前角的控制：由转速和负荷确定基本点火提前角的控制：由转速和负荷确定点火提前角的修正：点火提前角的修正：部分负荷工况根据冷却水温、进气温度和节气门位置等部分负荷工况根据冷却水温、进气温度和节气门位置等信号进行修正。信号进行修正。满负荷工况要特别小心控制点火提前角，以免产生爆震满负荷工况要特别小心控制点火提前角，以免产生爆震最大和最小提前角的控制：微处理器计算的点火提前角最大和最小提前角的控制：微处理器计算的点火提前角必须控制在一定范围内，否则必须控制在

33、一定范围内，否则 发动机很难正常运转。发动机很难正常运转。68发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能闭合角控制 闭合角是沿用了传统点闭合角是沿用了传统点火系的概念。在电子控制的火系的概念。在电子控制的点火系统中是指初级电路接点火系统中是指初级电路接通的时间。点火线圈的次级通的时间。点火线圈的次级电压是和初级电路断开时的电压是和初级电路断开时的初级电流成正比。通电时间初级电流成正比。通电时间短时，初级电流小，会使感短时，初级电流小，会使感应的次级电压偏低，容易造应的次级电压偏低，容易造成失火。初级电流大，对点成失火。初级电流大，对点火有利；火有利；但通电时间过长，会使点火线圈发热，甚

34、至烧坏，还会使能耗增大。因此要但通电时间过长，会使点火线圈发热，甚至烧坏，还会使能耗增大。因此要控制一个最佳通电时间。蓄电池电压下降时，在相同的通电时间里初级电流能达控制一个最佳通电时间。蓄电池电压下降时，在相同的通电时间里初级电流能达到的值会变小。因此必须对通电时间修正。到的值会变小。因此必须对通电时间修正。69发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能爆震控制汽车发动机利用电火花将混合气点燃，并以火焰传播方式使混合气燃烧。如汽车发动机利用电火花将混合气点燃，并以火焰传播方式使混合气燃烧。如果在传播过程中，火焰还未到达时，局部地区混合气自行着火燃烧，使气流运动果在传播过程中，火焰还未

35、到达时，局部地区混合气自行着火燃烧，使气流运动速度加快，缸内压力、温度迅速增加，造成瞬时爆燃，这种现象称为爆震。速度加快，缸内压力、温度迅速增加，造成瞬时爆燃，这种现象称为爆震。70发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能爆震控制（续）爆震会使气体强烈振动，产生噪音；也会使火爆震会使气体强烈振动，产生噪音；也会使火花塞、燃烧室、活塞等机件过热，严重情况会使发花塞、燃烧室、活塞等机件过热，严重情况会使发动机损坏。动机损坏。在发动机结构参数已确定的情况下，采用推迟在发动机结构参数已确定的情况下，采用推迟点火提前角是消除爆震既有效又简单的措施之一。点火提前角是消除爆震既有效又简单的措施之一

36、。装有爆震传感器的发动机能检测爆震界限，通装有爆震传感器的发动机能检测爆震界限，通过电子控制单元将点火时刻调到接近爆震极限的位过电子控制单元将点火时刻调到接近爆震极限的位置，从而改善了发动机的性能。置，从而改善了发动机的性能。71发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能爆震控制（续2）当发动机出现爆震时，当发动机出现爆震时，ECU根据爆震程度，推根据爆震程度，推迟点火时刻，爆震程度大的，不仅推迟的角度大，迟点火时刻，爆震程度大的，不仅推迟的角度大，而且是先快后慢，直到爆震消失为止。为了保证良而且是先快后慢，直到爆震消失为止。为了保证良好的发动机性能，爆震消失后，又将点火提前角逐好的发

37、动机性能，爆震消失后，又将点火提前角逐步加大，增加的速率也分为快、慢两种。当发动机步加大，增加的速率也分为快、慢两种。当发动机再次出现爆震时，点火提前角再次推迟。通常点火再次出现爆震时，点火提前角再次推迟。通常点火提前角推迟的速率要大于点火提前角增加的速率。提前角推迟的速率要大于点火提前角增加的速率。72发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能爆震控制（续3）73发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能废气再循环（Flash）74发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机废气再循环EGR率通常用通常用EGREGR率表示率表示EGREGR的控制量。它用进入气缸的控制量。它用进

38、入气缸的混合气中废气的比例表示。的混合气中废气的比例表示。EGREGR率与发动机动力率与发动机动力性、经济性和排放性能有关。性、经济性和排放性能有关。EGREGR率增加过大时，使燃烧速度太慢，燃烧变率增加过大时，使燃烧速度太慢，燃烧变得不稳定，失火率增加，使得不稳定，失火率增加，使HCHC也会增加；也会增加；EGREGR率过率过小，小，NOxNOx排放达不到法规要求，易产生爆震，发动排放达不到法规要求，易产生爆震，发动机过热等现象。机过热等现象。因此因此EGREGR率必须根据发动机工况要率必须根据发动机工况要求进行控制。求进行控制。75发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机废气再循环EGR

39、率（续）76发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机废气再循环EGR阀及控制 EGR控制系统中，控制系统中，EGR阀是关键部件。不同的阀是关键部件。不同的EGR率是通率是通过过EGR阀的调节来实现的。电控发动机中广泛采用电子控制阀的调节来实现的。电控发动机中广泛采用电子控制EGR阀方法。直线型阀方法。直线型EGR阀是由阀是由ECU控制针阀位置，调节从排气进入控制针阀位置，调节从排气进入进气歧管孔口的大小，精确地控制进气歧管孔口的大小，精确地控制EGR率。率。EGR工作期间通过监工作期间通过监测针阀位置反馈信号控制针阀位置。并根据冷却水温度、测针阀位置反馈信号控制针阀位置。并根据冷却水温度、节

40、气门节气门位置和进气流量控制位置和进气流量控制EGR针阀的位置。针阀的位置。EGR的控制策略的控制策略增加增加EGREGR率可以使率可以使NOxNOx排出物降低，但同时会排出物降低，但同时会HCHC排出物和燃排出物和燃油消耗增加。因此在各种工况采用的油消耗增加。因此在各种工况采用的EGREGR率必须是对动力性、率必须是对动力性、经济性和排放性能的综合考虑。经济性和排放性能的综合考虑。77发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机EGR阀及控制（续）试验结果说明：当试验结果说明：当EGREGR率小于率小于10%10%时，燃油消耗量时，燃油消耗量基本上不增加，当基本上不增加，当EGREGR率大率大

41、于于20%20%时，发动机燃烧不稳时，发动机燃烧不稳定，工作粗暴，定，工作粗暴，HCHC排放物将排放物将增加增加10%10%。因此通常将。因此通常将EGREGR率率控制在控制在10%10%20%20%范围内较合范围内较合适。适。随着负荷增加随着负荷增加EGREGR率允率允许值也增加（阴影部分）。许值也增加（阴影部分）。78发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机EGR阀及控制（续2）怠速和低负荷时，怠速和低负荷时，NOx排放浓度低，为了保证稳定燃烧，排放浓度低，为了保证稳定燃烧，不进行不进行EGR。只有热态下进行只有热态下进行EGR。发动机温度低时，。发动机温度低时，NOx排放浓度也排放浓度

42、也较低，为了保证正常燃烧，冷机时不进行较低，为了保证正常燃烧，冷机时不进行EGR。大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，此时大负荷、高速时，为了保证发动机有较好的动力性，此时混合气较浓，混合气较浓，NOx排放生成物较少，可不进行排放生成物较少，可不进行EGR或减少或减少EGR率。率。废气再循环量对废气再循环量对NOx排放和油耗的影响还受到空燃比、点排放和油耗的影响还受到空燃比、点火提前角等因素的影响。因此在火提前角等因素的影响。因此在EGR率进行控制时，同时率进行控制时，同时对点火等进行综合控制，就能得到较好的发动机性能。对点火等进行综合控制，就能得到较好的发动机性能。79发动机电控技

43、术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能燃油蒸发 为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。电子控制气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。断达到燃油蒸汽的控制。采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物采用燃油蒸汽的

44、控制可减少大气中的碳氢化合物和节约燃料。和节约燃料。燃油气-碳氢80发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机控制功能燃油蒸发（续）81发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机2.1.4 电控汽油喷射系统发展趋势缸内直喷汽油发动机缸内直喷汽油发动机减少排放物的新手段减少排放物的新手段 采用集成诊断系统采用集成诊断系统 CANCAN总线总线 气门系统气门系统 82发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机发展趋势缸内直喷汽油发动机采用电控缸内直接喷射方法，在火花塞附近供给采用电控缸内直接喷射方法，在火花塞附近供给浓混合气，以利着火；在其它区域供给稀混合气，浓混合气，以利着火；在其它区域供给稀混

45、合气，进行分段喷油。达到分层燃烧的目的。据报导空燃进行分段喷油。达到分层燃烧的目的。据报导空燃比为比为3030时，仍可燃烧。此种方法可节约燃料三分之时，仍可燃烧。此种方法可节约燃料三分之一以上。为了减少稀燃时的一以上。为了减少稀燃时的NOx,NOx,在排气系统中安装在排气系统中安装了两只温度传感器、两只氧传感器和两级催化转化了两只温度传感器、两只氧传感器和两级催化转化器。器。83发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机缸内直喷汽油发动机（续）84发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机缸内直喷汽油发动机（续2）85发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机发展趋势减少排放物的新手段 试验结

46、果表明试验结果表明：COCO、HCHC和和NOxNOx三种排放物占总排放量的三种排放物占总排放量的70-80%70-80%，因此今后，因此今后解决排放的重点在解决排放的重点在：降低降低HCHC排放；排放；改善怠速和暖机期间的排放；改善怠速和暖机期间的排放；尽可能地缩短催化器的加热时间，在催化器尽可能地缩短催化器的加热时间，在催化器达到起燃温度之前，最大程度地降低发动机达到起燃温度之前，最大程度地降低发动机排出的废气。排出的废气。86发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机减少排放物的新手段（续）87发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机减少排放物的新手段（续2）满足美国及欧洲共同体排放法

47、规要求的途径：满足美国及欧洲共同体排放法规要求的途径：88发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机发展趋势采用集成诊断系统 系统监测：监测所有与排放相关的部件和系统；系统监测：监测所有与排放相关的部件和系统；部件保护：防止关键部件的损坏部件保护：防止关键部件的损坏(如三元催化器如三元催化器)；应急反应：设置故障时传感器的代用值或应急反应：设置故障时传感器的代用值或“跛行回家跛行回家”方式信息存储：存储故障发生时的有关信息方式信息存储：存储故障发生时的有关信息超标显示：当废气排放超过限定标准时给出显示；超标显示：当废气排放超过限定标准时给出显示；信息读取：在维修时利用检测设备读取故障；信息读取

48、：在维修时利用检测设备读取故障；此系统的要求：此系统的要求：89发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机采用集成诊断系统（续）催化器监测催化器监测氧传感器监测氧传感器监测失火监测失火监测燃油系统监测燃油系统监测二次空气系统监测二次空气系统监测废气再循环系统监测废气再循环系统监测燃油蒸汽系统监测燃油蒸汽系统监测其他系统监测其他系统监测重点要求为：重点要求为：催化器监测催化器监测检测装置标准化检测装置标准化发动机相关信息的存储发动机相关信息的存储“多功能指示灯多功能指示灯”显示标准化显示标准化故障代码的预定义故障代码的预定义电控系统抗干扰保护电控系统抗干扰保护90发动机电控技术发动机电控技术-汽

49、油机汽油机采用集成诊断系统（续2）91发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机发展趋势CAN总线 由于车内电控发动机系统、底盘电子控制系统、车身电子控由于车内电控发动机系统、底盘电子控制系统、车身电子控制系统和音响、娱乐等广泛应用。车内开始采用制系统和音响、娱乐等广泛应用。车内开始采用CAN总线。总线。92发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机发展趋势气门系统 配气机构精确地控制发动配气机构精确地控制发动机的工作正时和性能输出。双机的工作正时和性能输出。双变位或连续可变相位凸轮轴调变位或连续可变相位凸轮轴调整装置精确地控制着凸轮的定整装置精确地控制着凸轮的定时或用电磁阀直接驱动气门的时或

50、用电磁阀直接驱动气门的方法，可优化发动机的废气排方法，可优化发动机的废气排放、性能和燃油经济性。放、性能和燃油经济性。93发动机电控技术发动机电控技术-汽油机汽油机小结 概述概述本节介绍电控汽油喷射系本节介绍电控汽油喷射系统特点及发展历史。统特点及发展历史。工作原理工作原理本节介绍电控汽油喷射系本节介绍电控汽油喷射系统的工作原理及其组成。重点统的工作原理及其组成。重点掌握供油系统中喷油泵、喷油掌握供油系统中喷油泵、喷油器以及油压调节器的结构和工器以及油压调节器的结构和工作原理。控制系统中作原理。控制系统中ECUECU、传、传感器和执行器的工作原理。感器和执行器的工作原理。控制功能控制功能主要控