模块1汽车发动机电控技术概述1

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模块1汽车发动机电控技术概述1
空气进气量
＝ f (进气温度，进气压力，） 速度/密度计算法
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燃油量
＝f(油轨压力，进气管压力，喷油器开启时间)
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模块1汽车发动机电控技术概述1
第二节 应用发动机上的电子控制系统
•一、电子燃油喷射系统 •三、怠速控制系统 •五、进气控制系统 •七、巡航控制系统 •九、自诊断与报警系统 •十一、应急备用系统
模块1汽车发动机电控技术概述1
6.凸轮轴位置传感器 作用
• 判定凸轮轴位置（一缸 压缩上止点位置）
安装 • 分电器、凸轮轴
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模块1汽车发动机电控技术概述1
7.冷却液温度传感 器
作用：检测冷却液 温度
安装： • 冷却液温度传感
器装于缸体、缸 盖的水套中。
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冲
冲
冲
冲
程
程
程
程
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模块1汽车发动机电控技术概述1
•基本名词定义
发动机排量
活塞由上止点运动到下止点扫过的容积乘以缸数
•压缩比
•气缸最大容积与燃烧容积之比
•空燃比
•空燃比＝缸内空气的质量/缸内燃料的质量
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模块1汽车发动机电控技术概述1
过量空气系数λ
λ=1Kg燃料完全燃烧时实际的空气量/1Kg燃料完全燃烧 时理论所需的空气量
•
• 功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对 发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从 而改善发动机动力性。
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六、增压控制系统
• 功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控 制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据 检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而 控制增压装置对进气增压的强度。
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二、电控技术对发动机性能的影响
•1.提高发动机的动力性 •2.高发动机燃油经济性 •3.降低排放污染 •4.发动机的加速和减速性能 •5.改善发动机的起动性能
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为什么电喷？
• 动力性 • 经济性 • 排放性
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•电喷系统的优越性
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• 燃油经济性好 • 瞬态响应快捷、及时 • 改善冷起动和暖机过程 • 怠速控制好 • 降低排放
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•汽油电喷系统的基本控制任务
•空燃 比
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•点火提前 角
•怠速
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•点火控制
•何时点火？ •点火正时
•点火能量？ •闭合角控制
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三、怠速控制系统（ISC） •
• 功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷 却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入 挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控 制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。
•学习目的： • 1.熟悉发动机电控技术的发展历程； • 2.认识发动机电控系统； • 3.掌握发动机电控系统基本组成与控制原理。
学习内容： 项目1 汽车电子控制技术概述 项目2 发动机电控系统的组成与工作原理 项目3 发动机控制模块ECU的组成及检测
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模块1汽车发动机电控技术概述1
模块1 汽车发动机电控技术概述
•电喷系统主要控制模块
• Cold start control 冷起动控制 • Idling control 怠速控制 • Acceleration control 加速控制 • Deceleration control 减速控制 • Cut-off control 断油控制
• Full load control 全负荷控制
6、20世纪90年代以后，微型计算机不断更新，极大地 促进了汽车电子技术的发展。
当前的汽车的电子技术分类有： 动力控制系统、车辆行驶姿态控制、车辆内部控制和
信息传送等。
电控系统控制：独立控制→集中控制→整车控制技术
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模块1汽车发动机电控技术概述1
•总的来说发动机电控技术发展分为三个阶段： ➢第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代中期，主要 是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造，如 在车上装了晶体管收音机； ➢第二阶段，从20世纪70年代末期到90年代中期，为解 决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射 系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统； ➢第三阶段，20世纪90年代中期以后，电子技术广泛的 应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。
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3 .节气门位置传感器
作用
• 反映节气门开度（负荷）的大小，判定发动机怠速、部分负 荷、全负荷工况，实现不同的控制模式；
• 反映节气门变化快慢（加速、减速），实现加速加浓和减速 减油或断油控制。
安装
• 节气门拉线对面
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二、电控点火系统 四、排放控制系统 六、增压控制系统 八、警告系统 十、失效保护系统
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一、电子燃油喷射系统（EFI）
• • 功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他 传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等） 信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下 均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、 经济性和排放性。
空燃比控制对排放转化效率的影响
•Conversion •Efficiency
•NOx
•CO •HC
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•0.99 •1 •1.01
l
•优化燃烧氧化反应
•高效率转化效率带是十分严格的 !!!
•改进动态控制
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•空燃比的波动有利于催化转化效率的提高
4 .进气温度传感器 作用：检测进气温度 安装进气温度传感器
可独立装于气路， 或与进气流量传感 器、进气压力传感 器组成为一体；可 以在节气门前或节 气门后。
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5.发动机转速和曲轴位置 传感器
•安装
作用
•曲轴、凸轮轴、 分电器
• 产生发动机曲轴转速
信号，决定基本喷油
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•燃油控制
•何时喷？ •喷油正时
•喷多少？ •喷油脉宽
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二、电控点火系统（ESA）
•
• 功用：是点火提前角控制 。根据各相关传感器 信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最 理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的 燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降 低排放污染的目的。
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•空气
•燃油
发动机
•排放
•工 作
•Βιβλιοθήκη Baidu烧
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• •
•空气
•喷油器 燃 油
•喷油控制
•动力
•节气门
•进气管
排 放
•发动机
•排放监 控
•催化转换 器
•变速箱
•车辆传动系 统
•点火控制
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模块1汽车发动机电控技术概述1
•何为“闭环控制”
•铂、铑催化剂
•富氧环境有利于CO、HC的转化
•贫氧环境有利于Nox的转化
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•氧的零平衡
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•发动机瞬态控制
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•燃油的瞬态管理
•湿壁现象
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•欧洲排放法规
•欧Ⅰ、欧Ⅱ、欧Ⅲ和欧Ⅳ的限值
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•汽油电喷系统+三 元催化装置是满足 上述要求的强有力
手段。
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•空气
•食物/水
人
•排 泄
•工 作
•消化吸收
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第一节 发动机电控技术的发展 第二节 应用在发动机上的电子控
制系统
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模块1汽车发动机电控技术概述1
汽车发动机的基本构造
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四冲程发动机的工作过程
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•四冲程发动机的工作原理
•吸
•压
•做
•排
气
缩
功
气
•HC
•CO
•NO x
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•第一节 发动机电控技术的发展
一、汽车电控技术的发展历史
1、20世纪30年代真空电子管收音机是汽车电子技术的第一次 出现。
2、20世纪60年代，轿车中开始使用硅二极管，极大地改善了 汽车的使用性能。
3、汽车电子控制技术的真正发展是在1967年，首次将集成电 路应用到汽车中。
• （1Kg燃料完全燃烧时实际的空气量）
• 此时，定义为λ= 1
• λ = 1，完全燃烧 • λ＞1，空气过量，稀混合气， λ=1.4时过稀不能燃烧； • λ＜ 1，空气不足，浓混合气，λ=0.4时过浓不能燃烧。
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模块1汽车发动机电控技术概述1
•电喷系统的实质
• 空燃比控制是排放的最大影响因素。 • 电喷系统能够精确控制空燃比，是其最大优点。
λ= 1，完全燃烧 λ＞1，空气过量，稀混合气 λ＜ 1，空气不足，浓混合气
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模块1汽车发动机电控技术概述1
•发动机燃料的分类
•汽
•柴
•代
油
油
用燃
料
•汽油的牌号指辛烷值 ，辛烷值越高，抗爆 性越好。
•柴油的牌号根据凝 固点来确定。
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模块1汽车发动机电控技术概述1
•汽油机的有害排放物组成
随后，美国克莱斯勒公司的汽车中配置电子控制点火装置， BOSCH公司开发出电控燃油喷射装置。
4、20世纪70年代末期，为解决汽车安全、污染和节能三大问 题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电
控点火系统
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模块1汽车发动机电控技术概述1
5、20世纪80年代以后，微型计算机向智能化方向发展， 并扩展到多个领域： 主要有辅助驾驶、安全装置、 型号装置、舒适方便装置等。
模块1汽车发动机电控技 术概述1
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2020/11/20
模块1汽车发动机电控技术概述1
•课程培养目标： • 掌握发动机喷油系统、点火系统、怠速系 统、废气循环系统、油箱蒸发回收系统的工作 原理和检修方法，并能进行发动机综合故障诊 断。
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模块1 汽车发动机电控系统概述
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四、排放控制系统
•
• 功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实 行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循 环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器 和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。
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五、进气控制系统
•燃油量
•空气量 •排气
•燃油量修正
•发动机
•氧传感器读取
•燃油量控制原理
•空燃比控制
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氧传感器及三元催化器系统功能示意图
•空
气•混合气形成 •内燃机
•燃料
•废气
•氧传感器
•ECU
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• 氧传感器测出排气管中废气的含氧量，经电子控
• Barometric correction 大气压力修正 • Knock control 爆震控制 • Rev limiter contol 转速限制控制 • Fuel pump control 燃油泵控制 • System self-adaptivity 系统自适应 • Electrical balance 电力平衡
量和基本点火提前角；
• 产生曲轴基准位置信 号（一缸上止点信
号），计算曲轴转角；
• 产生发动机曲轴转角 信号，判定曲轴（或
活塞）位置。
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•曲轴位置 传感器
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• 丰田8A-FE发动机的曲轴位置传感器
•Crankshaft Position Sensor
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制系统对信号进行处理，输出控制信号，控制机构 分别对混合气中的空气量和供油量进行调整，从而 能保证在整个工况范围内λ值在1附近。
• 只有λ在1附近时，三元催化器的转化效率最高， 能同时大大的降低HC、CO和NOX。
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模块1汽车发动机电控技术概述1
•过量空气系数λ
• 空燃比约为14.7时：