汽车电控技术

第二章

2.1.1 汽油机电控系统的组成

一、传感器

将反映发动机运行状况的机械动作、热状态等物理量，转换成电量〔模拟或数字电信号〕的完整测量装置；一个电控系统具有的传感器个数，取决于控制功能和控制精度，控制功能越多，控制精度越高，所需的传感器也越多。

二、电控单元〔ECU或ECM〕

电控单元是电控系统的核心。

主要任务：

➢向各种传感器提供基准电压；

➢接受传感器或其他装置输入的信号，并将它们转换为数字信号；

➢储存输入的信息，输入信息进行运算分析，输出控制指令；

➢根据发动机性能的变化，自动修正预置的标准值；

➢输入信息的分析比较，储存异常数据，启动异常控制功能。

三、执行器

执行器是完成特定功能的电器装置。

电控系统一般通过控制执行器电磁线圈的搭铁回路，控制执行器。

2.1.2 汽油机电控系统的主要控制功能

一、汽油喷射控制

〔一〕、喷油正时控制：喷油开始时刻控制〔对进气管喷射系统为固定值〕；

〔二〕、喷油持续时间控制：喷油量控制〔由进气量和A/F决定〕；

〔三〕、停油控制：减速和超速停油控制〔停止供油和恢复供油〕；

〔四〕、电动汽油泵控制：电动油泵运行控制。

二、点火控制

〔一〕、点火正时控制：实际最正确点火提前角控制；

〔二〕、闭合角控制：点火线圈的初级线圈通电时间控制；

〔三〕、和爆震反响控制：基于爆震的最正确点火提前角反响修正。

三、怠速控制

〔一〕、无负荷怠速控制〔暖机工况及空载怠速转速控制〕；

〔二〕、有无负荷怠速控制〔空调、动力转向等接入时怠速转速控制〕。

四、排气净化控制

〔一〕、空燃比反响控制

在闭环控制工况，使A/F始终保持在或，使三元催化转化器的净化效率到达最高。〔二〕、废气再循环控制〔EGR〕

把发动机排出的一局部废气重新引入进气管参加循环，降低燃烧温度，以减少NOx的生成量。

〔三〕、二次空气喷射控制

在采用浓混合气的工况，把新鲜空气引入排气管，氧化CO和HC，以减少CO和HC 的排放量

〔四〕、活性炭罐清洗控制等。

定时用新鲜空气清洗碳罐；并把清洗后油气混合物引入汽缸，以减少燃油蒸发的HC 对大气环境的污染。

五、进气控制

〔一〕、进气谐振增压控制

通过改变进气歧管的长度解决进气惯性增压和减小进气阻力。

〔二〕、配气定时控制

〔三〕、废气涡轮增压控制

控制废气涡轮增压放气阀，控制增压压力

〔四〕、进气涡流控制

六、故障自诊断

〔一〕、故障自诊断〔对传感器输入信号、执行器的执行反响及电控单元的状态的不间断〕；〔二〕、故障警示及信息储存〔异常信号和状态的提示和信息储存〕；

〔三〕、带故障运行控制〔出现异常情况后运行控制〕。

2.2.1 按喷射位置分类

一、缸内喷射方式〔图〕

汽油喷入汽缸内、喷油器安装在缸盖上〔三菱GDI系统→Dingo〕；能够实现分层稀薄燃烧；低污染和超低污染发动机的开展方向。

二、进气管喷射方式

汽油喷入进气歧管、喷油器安装在进气歧管或进气总管上〔广泛采用〕。单点喷射系统、多点喷射系统

〔一〕、单点喷射系统〔图〕

使用一~二个喷油器，安装在进气总管上；结构简单、故障少、改装方便等/对A/F 的控制不够精确〔Bosch公司的：Mono系统〕。

〔二〕、多点喷射系统〔图〕

每个汽缸使用一个喷油器，喷油器安装在进气歧管上；结构较简单，改装方便、对A/F控制精确等，故障较单点高，控制较复杂等〔绝大多数电控汽油机采用多点喷射〕。

〔二〕、分组喷射〔图〕

对于多缸发动机,假设干个汽缸为一组，分成假设干组，组与组之间交替喷射，组内为同时喷射。

各缸混合气均匀性有改善，控制复杂性增加/应用较广。

如：SGM的赛欧等。

〔三〕、顺序喷射〔图〕

ECU根据各缸工作顺序，以相同的喷油正时及喷油量依次向各缸喷油。

各缸可以具有相同的最正确混合气形成时间和相同的均匀性；控制复杂。为了满足更严格的排放标准，目前已在电控汽油机中广泛应用。

2.2.3 按喷射系统的控制方式分类

一、机械式汽油喷射系统

〔一〕、机械式汽油喷射系统(图)

特点：进气计量装置和燃油计量分配器组合在一起/喷射方式上属于连续喷射

Bosch公司于1972年推出，称为K—Jetronic系统

〔二〕、机电混合式汽油喷射系统〔图〕

K—Jetronic系统的改进系统。特点：在K—Jetronic系统的燃油分配器上安装了一个

电液式压差调节器，能对A/F进行修正。/喷射方式上仍属于连续喷射。

Bosch公司于1982年推出，称为KE—Jetronic系统。

二、汽油机电控系统

〔一〕、单一电控汽油喷射系统

特点：ECU只对汽油喷射进行控制，不具备其它控制功能。

如：早期的D—Jetronic系统，L—Jetronic系统，LH—Jetronic系统。

〔二〕、发动机集中管理系统(图)

由Bosch公司在1979年推出，最初仅具备汽油喷射和电控点火功能，现在已可以具备如前所述的其它功能

Bosch公司的：Motronic系统

2.2.4 按进气量测量方式分类

一、间接测量方式

〔一〕、节流——速度方式

通过测量节气门开度和发动机转速，由ECU计算出每一循环进入发动机汽缸的空气量，由此确定相应的喷油量。

优点：过度工况响应特性好

〔二〕、速度——密度方式

通过测量进气歧管的绝对压力和发动机转速，由ECU计算出每一循环进入发动机汽缸的空气量，由此确定相应喷油量

优点：检测方式简单，燃料调节精度易控制

缺点：过度工况及采用EGR时由于压力波动较大对空气量的计算结果有影响。

Bosch公司的：D—Jetronic系统〔图〕

二、直接测量方式

体积流量方式、质量流量方式

〔一〕、体积流量方式

采用翼片式空气流量计或卡门涡旋式空气流量计测量进入发动机汽缸的空气体积流量，ECU根据进气温度、压力换算出进气质量、由此确定相应的喷油量。

优点：结构简单、价格廉价

缺点：需要进行大气压力和温度的修正

Bosch公司的：L—Jetronic〔图〕

〔二〕、质量流量方式

采用热线式或热膜式空气流量计测量进入发动机汽缸的空气质量流量，由此确定相应的喷油量。

优点：结构紧凑、响应快、目前广泛用于中高档轿车中

Bosch公司的：LH—Jetronic〔图〕

2.3 电控汽油喷射的主要优点

一、改善了各缸混合气的均匀性：惯性效应进气管末端稍浓

二、提高了发动机的经济性和动力性：充气效率

三、大大降低了汽油机有害物排放量：空燃比的精确控制；三元催化净化装置

四、改善了汽油机对过度工况的响应特性：变化平缓，响应快