汽油机辅助控制系统

第四章汽油机辅助控制零碎之杨若古兰创作
教案（章节备课）
教案内容电阻，应为10～30Ω.
4）拆下怠速电磁阀，将蓄电池正极接至B1和B2端子，负极按顺序顺次接通S1—S2—S3—S4端子时，随步进电动机的扭转，控制阀应向外伸出，如图；若负极按反方向接通S4—S3—S2—S1端子，则控制阀应向内缩回.
步进电动机型怠速控制阀工作情况检查
a）接蓄电池正极 b）接蓄电池负极
3．控制阀控制的内容
（1）起动初始地位的设定
关闭点火开关使发动机熄火后，ECU的M—REL端子向主继电器线圈供电延续约2～3s.在这段时间内，蓄电池继续给ECU和步进电动机供电，ECU使怠速控制阀回到起动初始地位.
（2）起动控制
在起动期间，ECU根据冷却液温度的高低控制步进电动机，调节控制阀的开度，使之到起动后暖机控制的最好地位，此地位随冷却液温度的升高而减小.
（3）暖机控制
在暖机过程中，ECU根据冷却液温度旌旗灯号按内存的控制特性控制怠速控制阀的开度，随温度上升，怠速控制阀开度渐渐减小.当冷却液温度达到70℃时，暖机控制过程结束.
（4）怠速波动控制
当转速旌旗灯号与确定的目标转速进行比较有必定差值时（普通为20r/min），ECU将通过步进电动机控制怠速控制阀，调节怠速空气供给量，使发动机的实际转速与目标转速不异.
（5）怠速猜测控制
在发动机负荷发生变更时，为了防止怠速转速动摇或熄火，ECU会根据各负荷设备开关旌旗灯号，通过步进电动机提前调节怠速控制阀的开度.
（6）电器负荷增多时的怠速控制
如电器负荷增大到必定程度时，蓄电池电压会降低，为了包管电控零碎正常的供电电压，ECU根据蓄电池电压调节怠速控制阀的开度，提高发动机怠速转速，以提高发动机的输出功率.
（7）进修控制
因为磨损缘由导致怠速控制阀功能发生变更，怠速控制阀的地位不异时，实际的怠速转速与设定的目标转速略有分歧，ECU利用反馈控制使怠速转速回归到目标转速的同时，还可将步进电动机转过的步数存储在ROM 中，以便在此后的怠速控制过程中使用.
四、扭转电磁阀型怠速控制阀
教案内容
一、动力阀控制零碎
功用：根据发动机分歧的负荷，改变进气流量去改善发动机的动力功能.
工作道理：受真空控制的动力阀在进气管上，控制进气管空气通道的大小.发动机小负荷运转时，受ECU控制的真空电磁阀关闭，真空室的真空度不克不及进入动力阀上部的真空室，动力阀关闭，进气通道变小，发动机输出小功率.当发动机负荷增大时，ECU根据转速、温度、空气流量旌旗灯号将真空电磁阀电路接通，真空电磁阀打开，真空室的真空度进入动力阀，将动力阀打开，进气通道变大，发动机输出大的扭矩和功率.
维修时次要检查真空罐、真空气室、和真空管路有没有漏气，真空电磁阀电路有没有短路或断路.
二、谐波增压控制零碎（ACIS）
谐波增压控制零碎是利用进气流惯性发生的压力波提高进气效力.
1．压力波的发生
当气体高速流向进气门时，如进气门突然关闭，进气门附近气流流动突然停止，但因为惯性，进气管仍在进气，因而将进气门附近气体被紧缩，压力上升.当气体的惯性过后，被紧缩的气体开始膨胀，向进气气流相反方向流动，压力降低.膨胀气体的波传到进气管口时又被反射回来，构成压力波.
2．压力波的利用方法
普通而言，进气管长度长时，压力波长，可使发动机中低转速区功率增大；进气管长度短时，压力波波是非，可使发动机高速区功率增大.
3．波长可变的谐波进气增压控制零碎
丰田皇冠车型2JZ—GE发动机采取在进气管增设一个大容量的空气室和电控真空阀，以实现压力波传播路线长度的改变，从而兼顾低速和高速的进气增压后果.
零碎工作道理如图，ECU根据转速旌旗灯号控制电磁真空通道阀的开闭.低速时，电磁真空孔道阀电路欠亨，真空通道关闭，真空罐的真空度不克不及进入真空气室，受真空气室控制的进气增压控制阀处于关闭形态.此时进气管长度长，压力波长大，以适应低速区域构成气体动力增压后果.高速时，ECU接通电磁真空道阀的电路，真空通道打开，真空罐的真空度进入真空气室，吸动膜片，从而将进气增压控制阀打开，因为大容量空气室的介入，缩短了压力波的传播距离，使发动机在高速区域也得到较好的气体动力增压后果.
ACIS零碎工作道理
1—喷油器2—过气道3—空气滤清器4—过气室 5—涡流控制气门
教案内容
6—进气控制阀7—节气门 8—真空驱动器
Ω.
三、可变配气相位控制零碎（VTEC）
1．对配气相位的请求
请求配气相位随着发动机转速的变更，适当的改变进、排气门的提前或推迟开启角和迟后关闭角.
2．VTEC机构的构成
同一缸有主进气门和次进气门，主摇臂驱动主进气门，次摇臂驱动次进气门，两头摇臂在主次之间，不与任何气门直接接触.
VTEC配气机构与普通配气机构比拟较，次要区别是：凸轮轴上的凸轮较多，且升程不等，结构复杂.
3．VTEC机构的工作道理
功能：根据发动机转速、负荷等变更来控制VTEC机构工作，改变驱动同一气缸两进气门工作的凸轮，以调整进气门的配气相位及升程，并实现单进气门工作和双进气门工作的切换.
工作道理：发动机低速运转时，电磁阀欠亨电使油道关闭，此时，三个摇臂彼此分离，主凸轮通过摇臂驱动主进气门，两头凸轮驱动两头摇臂空摆；次凸轮的升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量关闭.配气机构处于单进、双排气门工作形态，单进气门由主凸轮轴驱动.
当发动机高速运转，电脑向VTEC电磁阀供电，使电磁阀开启，来自润滑油道的机油压力感化在正时活塞一侧，此时两个活塞分别将主摇臂和次摇臂与两头摇臂接成一体，成为一个组合摇臂.此时，两头凸轮升程最大，组合摇臂受两头凸轮驱动，两个进气门同步工作.
当发动机转速降低到设定值，电脑切断电磁阀电流，正时活塞一侧油压降低，各摇臂油缸孔内的活塞在回位弹簧感化下，三个摇臂彼此分离而独立工作.
4．VTEC零碎电路
VTEC控制零碎
教案内容
一、增压控制零碎功能
根据发动机进气压力的大小，控制增压安装的工作，以达到控制进气压力、提高发动机动力性和经济性的目的.
二、废气涡轮增压
当ECU检测到进气压力在0.098MPa以下时，受ECU控制的释压电磁阀的搭铁回路断开，释压电磁阀关闭.此时涡轮增压器出口引入的压力空气，经释压阀进入驱动空气室，克服气室弹簧的压力推动切换阀将废气进入涡轮室的通道打开，同时将排气旁通道口关闭，此时废气流经涡轮室使增压器工作.当ECU检测到的进气压力高于0.098MPa时，ECU将释压电磁阀的搭铁回路接通，释压电磁阀打开，通往驱动器室的压力空气被切断，在气室弹簧弹力的感化下，驱动切换阀，关闭进入涡轮室的通道，同时将排气旁通道口打开，废气不经涡轮室直接排出，增压器停止工作，进气压力降低，只到进气压力降至规定的压力时，ECU又将释压阀关闭，切换阀又将进入涡轮室的通道口打开，废气涡轮增压器又开始工作.
废气涡轮增压道理图
第4节排放控制零碎
教案内容
一、汽油蒸气排放（EVAP）控制零碎
1．EVAP控制零碎功能
收集汽油箱和浮子室内蒸气的汽油蒸气，并将汽油蒸气导入气缸介入燃烧，从而防止汽油蒸气直接排出大气而防止形成净化.同时，根据发动机工况，控制导入气缸介入燃烧的汽油蒸气量.
2．EVAP控制零碎的构成与工作道理
如图，油箱的燃油蒸气通过单向阀进入活性碳罐上部，空气从碳罐下部进入清洗活性碳，在碳罐右上方有必定量排放小孔及受真空控制的排放控制阀，排放控制阀内部的真空度由碳罐控制电磁阀控制.
EVAP控制零碎
发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等旌旗灯号，控制碳罐电磁阀的开闭来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放控制阀的开度.当排放控制阀打开时，燃油蒸气通过排放控制阀被吸入进气歧管.
在部分电控EVAP控制零碎中，活性碳罐上不设真空控制阀，而将受ECU控制的电磁阀直接装在活性碳罐与进气管之间的吸气管中.如图韩国古代轿车装用的电控EVAP控制零碎.
韩国古代轿车EVAP零碎
3．EVAP控制零碎的检测
（1）普通保护检查管路有没有破损或漏气，碳罐壳体有没有裂纹，每行驶
20000㎞应更换活性碳罐底部的进气滤心.
教案内容
（2）真空控制阀的检查拆下真空控制阀，用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5KPa真空度时，从活性碳罐侧孔吹入空气应疏通，不施加真空度时，吹入空气则欠亨.
（3）电磁阀的检查拆开电磁阀进气管一侧的软管，用手动用真空泵由软管接头给控制电磁阀施加必定的真空度，电磁阀欠亨电时应能坚持真空度，若接蓄电池电压，真空度应释放.测量电磁阀两端子间电阻应为36～44Ω.
二、废气在轮回控制零碎（EGR）
1．EGR控制零碎功能
将适当的废气从头引入气缸介入燃烧，从而降低气缸的最高温度，以减少NO x的排放量.
品种：开环控制EGR零碎和闭环控制EGR零碎.
2．开环控制EGR零碎
如图，次要由EGR阀和EGR电磁阀等构成.
开环控制EGR零碎
道理：EGR阀安装在废气再轮回通道中，用以控制废气再轮回量.EGR 电磁阀安装在通向EGR真空通道中，ECU根据发动机冷却液温度、节气门开度、转速和起动等旌旗灯号来控制电磁阀的通电或断电.ECU不给EGR 电磁阀通电时，控制EGR阀的真空通道接通，EGR阀开启，进行废气再轮回；ECU给EGR电磁阀通电时，控制EGR阀的真空度通道被切断，EGR 阀关闭，停止废气在轮回.
E GR率＝[EGR量／（进气量＋EGR量）]×100℅
3．闭环控制EGR零碎
闭环控制EGR零碎，检测实际的EGR率或EGR阀开度作为反馈控制旌旗灯号，其控制精度更高.
与开环比拟只是在EGR阀上增设一个EGR阀开度传感器，控制道理，EGR率传感器安装在进气总管中的稳压箱上，新颖空气经节气门进入稳压箱，介入再轮回的废气经EGR电磁阀进入稳压箱，传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度，并转换成电旌旗灯号送给ECU，ECU根据此反馈旌旗灯号批改EGR电磁阀的开度，使EGR率坚持在最好值.
教案内容
4．EGR控制零碎的检修
（1）普通检查拆下EGR阀上的真空软管，发动机转速应无变更，用手触试真空软管应无真空吸力；发动机温度达到正常工作温度后，怠速时检查结果应与冷机时不异，若转速提高到2500 r/min摆布，拆下真空软管，发动机转速有明显提高.
（2）EGR电磁阀的检查冷态测量电磁阀电阻应为33～39Ω.电磁阀欠亨电时，从进气管侧吹入空气应疏通，从滤网处吹应欠亨；接上蓄电池电压时，应相反.
（3）EGR阀的检查如图，用手动真空泵给EGR阀膜片上方施加约15KPa的真空度，EGR阀应能开启，不施加真空度，EGR阀应能完整关闭.
EGR阀的检查
三、三元催化转换器（TWC）与空燃比反馈控制零碎
1．TWC功能
利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的无害气体改变成无害气体.
2．TWC的构造
三元催化剂普通为铂（或钯）与铑的混合物.
3．影响TWC转换效力的身分
影响最大的是混合气的浓度和排气温度.
只要在理论空燃比14.7附近，三元催化转化器的转化效力最好，普通都装有氧传感器检测废气中的氧的浓度，氧传感器旌旗灯号输送给ECU，用来对空燃比进行反馈控制.
此外，发动机的排气温度过高（815℃以上），TWC转换效力将明显降低.
4．氧传感器
（1）氧化锆氧传感器
在敏感元件氧化锆的内外概况覆盖一层铂，外侧与大气不异.
在400℃以上的高温时，若氧化锆内外概况处的气体中的氧的浓度有很大不同，在铂电极之间将会发生电压.当混合气稀时，排气中氧的含量高，传感器元件内外侧氧的浓度差小，氧化锆元件内外侧两极之间发生的电压很低（接近0V），反之，如排气中几乎没有氧，内外侧的之间电压高（约为1V）.在理论空燃比附近，氧传感器输出电压旌旗灯号值有一个突变，如下图.
（2）氧化钛氧传感器
次要由二氧化钛元件、导线、金属外壳和接线端子等构成.
教案内容
氧化锆氧传感器及其输出特性
a）结构b）输出特性
1—法兰2—铂电极3—氧化锆管4—铂电极5—加热器
6—涂层7—废气8—套管9—大气
当废气中的氧浓度高时，二氧化钛的电阻值增大；反之，废气中氧浓度较低时二氧化钛的电阻值减小，利用适当的电路对电阻变量进行处理，即转换成电压旌旗灯号输送给ECU，用来确定实际的空燃比.
（3）氧传感器控制电路
日本丰田LS400轿车氧传感器控制电路.
氧传感器控制电路
闭环控制，当实际空燃比比理论空燃比小时，氧传感器向ECU输入的高电压旌旗灯号（0.75～0.9V）.此时ECU减小喷油量，空燃比增大.当空燃比增大到理论空燃比时，氧传感器输出电压旌旗灯号将突变降低至0.1 V摆布，ECU立即控制添加喷油量，空燃比减小.如此反复，就能将空燃比精确地控制在理论空燃比附近一个极小的范围内.
教案内容
（1）非线性控制
（2）怠速控制
（3）减小换档冲击控制
（4）驱动力控制（TRC）
（5）波动性控制（VSC）
（6）巡航控制
2．电控节气门零碎结构与工作道理
结构如图所示，为LS400轿车节气门电控零碎.
电控节气门零碎
1—电磁离合器2—加速踏板地位传感器3—节气门控制杆
4—节气门5—节气门地位传感器6—节气门控制电动机工作道理如图所示，发动机ECU根据各传感器输入旌旗灯号确定最好的节气门开度，并通过对控制电动机和电磁离合器的控制改叛变气门开度.
电控节气门零碎工作道理
3．电控节气门零碎的检测
发生故障时，零碎主动停止工作，唆使灯“CHECK ENGING”亮，调取故障码，并按故障提示诊断和排除故障.
第6节冷却风扇及发电机控制零碎
教案内容
一、冷却风扇控制零碎
功能：发动机控制ECU根据冷却液温度传感器旌旗灯号和空调开关旌旗灯号，通过风扇继电器来控制风扇电动机电路的通断，以实现对风扇的控制.
道理：北京切诺基4.0L发动机冷却风扇零碎电路图，发动机控制ECU 控制风扇继电器线圈的搭铁回路，当冷却液温度低于98℃时，ECU断开风扇继电器搭铁回路，冷却风扇不工作；当却液温度高于103℃时，冷却风扇工作.如果选择空调开关旌旗灯号，不管冷却液温度多少，风扇始终工作.
风扇继电器控制电路
二、发电机控制零碎
功能：根据蓄电池电压旌旗灯号，控制发电机的输出旌旗灯号.
道理：蓄电池电压旌旗灯号经端子3输送给ECU，ECU控制发电机励磁绕组的搭铁回路以调节磁场强度，从而实现发电机输出电压的控制.
发电机控制零碎电路
第7节故障自诊断零碎
教案内容
1．通过自诊断测试判断电控系有没有故障，有故障时，唆使灯发出警报，并将故障码存储.
2．在维修时，通过必定操纵程序可将故障码调出，进行有针对性的检查.
3．当传感器或其电路发生故障时，主动起动失效呵护功能.
4．当发生故障导致车辆没法行驶时，主动起动应急备用零碎，以包管汽车可以继续行驶.
二、自诊断零碎工作道理
1．传感器故障自诊断道理
若传感器输入ECU的旌旗灯号超出正常范围，或在必定时间内ECU收不到该传感器旌旗灯号，或该传感器输入ECU的旌旗灯号在必定时间内不发生变更，自诊断零碎均判断定为“故障旌旗灯号”.
例如水温传感器，当传感器向ECU输送的旌旗灯号电压低于0.3V或高于4.7V，自诊断零碎会判断为故障旌旗灯号.
2．履行元件故障自诊断道理
在没有反馈旌旗灯号的开环控制中，履行元件如有故障，自诊断零碎只能根据ECU输出的履行旌旗灯号来判断.道理与传感器类似.
带有反馈旌旗灯号的闭环控制工作时，自诊断零碎还可根据反馈旌旗灯号判别故障.
三、自诊断零碎的使用
故障唆使灯
故障唆使灯控制电路
当检测到有故障时，仪表盘上的故障唆使灯“CHECK ENGINE”点亮，以警告驾驶员或维修人员.
在使用中，点火开关接通，发动机没有起动或起动后的短时间内，“故障唆使灯”点亮是正常景象，当起动后几秒钟内或发动机达到必定转速（普通为500r/min）后，“故障唆使灯”应熄灭.
四、OBD—Ⅱ简介
OBD是“ON—BOARD DINGOSITICS”的缩写，是由美国汽车工程学会（SEA）提出的，经环保机构（EPA）和加州资本协会（CARB）认证通过的.
第8节失效呵护零碎。