車用發(fā)動機電子控制技術(shù)實用教案

1、2010年9月一、點火提前角的控制(kngzh)二、通電時間的控制(kngzh)三、爆燃的控制(kngzh)第1頁/共53頁第一頁，共54頁。2010年9月一、點火(din hu)提前角的控制1點火提前角對發(fā)動機性能的影響2最佳(zu ji)點火提前角確定依據(jù)3控制點火提前角的基本方法4點火提前角的修正 第2頁/共53頁第二頁，共54頁。2010年9月1點火提前(tqin)角對發(fā)動機性能的影響點火提前角是從火花塞發(fā)出電火花，到該缸活塞運行至壓縮上止點時曲軸轉(zhuǎn)過的角度。 當(dāng)汽油機保持節(jié)氣門開度、轉(zhuǎn)速以及混合氣濃度一定(ydng)時，汽油機功率和耗油率隨點火提前角的改變而變化。對應(yīng)于發(fā)動機每一工況

2、都存在一個“最佳”點火提前角 適當(dāng)點火提前角，可使發(fā)動機每循環(huán)所做的機械功最多（ 曲線陰影部分）第3頁/共53頁第三頁，共54頁。2010年9月2影響點火(din hu)提前角的因素第4頁/共53頁第四頁，共54頁。2010年9月發(fā)動機起動時，按ECU內(nèi)存儲的初始點火提前角（設(shè)定值）對點火提前角進(jìn)行控制。起動時點火提前角的設(shè)定值隨發(fā)動機而異，對一定的發(fā)動機而言，起動時的點火提前角是固定的，一般為16CA左右。發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時（起動后），主ECU根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號，確定基本點火提前角，并根據(jù)其他有關(guān)信號進(jìn)行修正(xizhng)，最后確定實際的點火提前角，并向電子點火控制器輸出點火執(zhí)行信號

3、，以控制點火系的工作。 3控制點火提前角的基本(jbn)方法 第5頁/共53頁第五頁，共54頁。2010年9月發(fā)動機起動過程中，進(jìn)氣管絕對壓力傳感器信號或空氣流量計信號不穩(wěn)定，ECU無法正確計算點火提前角，一般將點火時刻固定在設(shè)定的初始點火提前角，并根據(jù)(gnj)冷卻液的溫度進(jìn)行修正，冷卻液溫度在0以上，點火提前角固定在10CA；若低于0，適當(dāng)增大點火提前角。此時的控制信號主要是發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號（Ne信號）和起動開關(guān)信號（STA信號）。4起動時點火(din hu)提前角的控制 第6頁/共53頁第六頁，共54頁。2010年9月5起動后怠速暖機基本(jbn)點火提前角的確定 發(fā)動機起動后怠速運轉(zhuǎn)時，

4、點火提前(tqin)角一般由基本點火提前(tqin)角和其修正值兩部分組成。其中怠速基本點火提前(tqin)角是當(dāng)?shù)∷儆|點閉合時，即ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器信號（IDL信號）、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器信號（Ne信號）和空調(diào)開關(guān)信號（AC信號）確定基本點火提前(tqin)角。怠速點火的修正值，主要包括冷卻液溫度、怠速增量（空燃比不同）等。 igigoigi第7頁/共53頁第七頁，共54頁。2010年9月 6、加速過渡工況時點火時間(shjin)的控制 當(dāng)汽車加速時，往往造成車輛前后振動。為此在加速時需要控制點火提前角，保證加速工況下的最佳點火時間(shjin)，降低加速時車輛的振動。第8頁/共53頁第

5、八頁，共54頁。2010年9月 從節(jié)氣門開度一定的穩(wěn)定運行狀態(tài)突然開大節(jié)氣門，使節(jié)氣門開度變化量超過某一設(shè)定值時，就判定(pndng)為加速狀態(tài)。在加速過程開始后的某一段設(shè)定的時期內(nèi)，就維持該加速點火時間。經(jīng)過所設(shè)定的時間以后對加速點火時間進(jìn)行衰減處理，逐漸減小點火提前角，最終恢復(fù)到通常的點火時間。第9頁/共53頁第九頁，共54頁。2010年9月點火(din hu)程序由發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷計算基本點火(din hu)時間igb計算(j sun)iga實際iga的標(biāo)志參數(shù)Ex=ON計算iga igo igmaxiga開始衰減時刻？實行iga的標(biāo)志參數(shù)Ex=OFFiga衰減處理， iga（ iga+

6、ig) amax計算最終點火時間ig,ig(igb,iga,igk )中最大值NYYN第10頁/共53頁第十頁，共54頁。2010年9月7、穩(wěn)定工況下點火(din hu)時間的控制 在車輛穩(wěn)定運行時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速往往有變動，造成不適的振動。為了減小車輛穩(wěn)定運行時的這種轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的現(xiàn)象(xinxing)，根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變動量，相應(yīng)地控制點火提前角，以控制發(fā)動機輸出功，降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的波動量。第11頁/共53頁第十一頁，共54頁。2010年9月開始(kish)求基本(jbn)點火時刻igb計算平均(pngjn)轉(zhuǎn)速nm穩(wěn)定運行狀態(tài)嗎？計算轉(zhuǎn)速變動量n=nt-nmn0?由脈譜計算點火提前角ign由脈

7、譜計算感應(yīng)系數(shù)Knign=ignKn計算最終點火時間ig=ign-ignign=0NNYY第12頁/共53頁第十二頁，共54頁。2010年9月不同的發(fā)動機控制系統(tǒng)中，對點火提前(tqin)角的修正項目和修正方法也不同。修正方法有修正系數(shù)法和修正點火提前(tqin)角法兩種 。主要修正項目有：（1）水溫修正；（2）怠速穩(wěn)定修正；（3）空燃比反饋修正。6點火(din hu)提前角的修正第13頁/共53頁第十三頁，共54頁。2010年9月（1）水溫修正(xizhng)水溫修正又可分為暖機修正和過熱修正。發(fā)動機冷車起動(q dn)后的暖機過程中，隨冷卻水溫的提高，混合氣的燃燒速度加快，燃燒過程所占的曲

8、軸轉(zhuǎn)角減小，點火提前角也應(yīng)適當(dāng)減小，如右圖所示。 第14頁/共53頁第十四頁，共54頁。2010年9月ECU根據(jù)實際轉(zhuǎn)速與目標(biāo)轉(zhuǎn)速的差來修正點火提前(tqin)角，低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速，應(yīng)增大點火提前(tqin)角，反之，推遲點火提前(tqin)角。控制信號有：發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號（Ne信號）、節(jié)氣門位置傳感器信號（IDL信號）、車速傳感器信號（SPD信號）、空調(diào)開關(guān)信號（AC信號） （2）怠速穩(wěn)定(wndng)修正第15頁/共53頁第十五頁，共54頁。2010年9月由于空燃比反饋控制系統(tǒng)，是根據(jù)氧傳感器的反饋信號調(diào)整噴油量的多少來達(dá)到最佳空燃比控制的，所以這種噴油量的變化必然帶來發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化。為了(w

9、i le)穩(wěn)定發(fā)動機轉(zhuǎn)速，點火提前角需根據(jù)噴油量的變化進(jìn)行修正，如右圖所示。 （3）空燃比反饋(fnku)修正第16頁/共53頁第十六頁，共54頁。2010年9月二、通電(tng din)時間控制1通電時間對發(fā)動機工作的影響2通電時間的控制方法3點火(din hu)線圈的恒流控制第17頁/共53頁第十七頁，共54頁。2010年9月1通電(tng din)時間對發(fā)動機工作的影響在發(fā)動機工作時，必須保證點火線圈的初級電路有足夠的通電時間(shjin)。但如果通電時間(shjin)過長，點火線圈又會發(fā)熱并增大電能消耗。要兼顧上述兩方面的要求，就必須對點火線圈初級電路的通電時間(shjin)進(jìn)行控制。

10、 第18頁/共53頁第十八頁，共54頁。2010年9月 現(xiàn)代電控點火系統(tǒng)和傳統(tǒng)的分電器不同，傳統(tǒng)的點火線圈初級電路的通電時間取決于斷電器觸點的閉合角和發(fā)動機轉(zhuǎn)速。而現(xiàn)代點火線圈初級電路的通電時間由ECU控制，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號和電源電壓信號確定最佳的閉合角（通電時間），并控制點火器輸出指令信號（IGt信號），以控制點火器中晶體管的導(dǎo)通時間。在車用發(fā)動機中，從線圈接通到斷電為止的通電時間，此時(c sh)所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱之為閉合角。 2通電時間(shjin)的控制方法第19頁/共53頁第十九頁，共54頁。2010年9月 通電時間是通過閉合角進(jìn)行控制的。不同的點火系統(tǒng)對閉合角或點火能量

11、的控制方式各不相同，主要有 1、固定閉合角方式；（使一次線圈在一定曲軸(qzhu)轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)通電，通電時間跟轉(zhuǎn)速有關(guān)。） 2、閉合角控制方式（當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低時，減小閉合角，轉(zhuǎn)速升高時，增加閉合角。）； 3、定電流控制方式（閉合角和定電流同時控制）第20頁/共53頁第二十頁，共54頁。2010年9月3點火(din hu)線圈的恒流控制 由于現(xiàn)代車采用了高能點火線圈，改善點火性能。為了防止初級電流過大燒壞點火線圈，在部分電控點火系統(tǒng)的點火控制電路中增加了恒流控制電路。恒流的基本方法是：在點火器功率晶體管的輸出回路中增設(shè)一個電流檢測電阻，用電流在該電阻上形成的電壓降反饋控制晶體管的基極電流，只要這

12、種反饋為負(fù)反饋，就可使晶體管的集電極電流穩(wěn)定，從而(cng r)實現(xiàn)恒流控制。第21頁/共53頁第二十一頁，共54頁。2010年9月爆燃的危害(wihi) 會導(dǎo)致冷卻液過熱，功率下降，油耗上升。爆震燃燒的發(fā)生于點火時刻有著密切的關(guān)系。當(dāng)點火時間過于遲后時，整個燃燒過程就延遲，效率降低。如果點火時間過于提前，容易產(chǎn)生爆燃?？刂票嫉哪康木褪翘岣唿c火時間的控制精度，使點火時刻盡可能接近于爆燃界限，以獲得最大的輸出轉(zhuǎn)矩?？刂品椒?推遲點火提前角，利用爆震傳感器中的壓電晶體的壓力效應(yīng)。 三、爆燃(bo rn)的控制第22頁/共53頁第二十二頁，共54頁。2010年9月一、電控點火系統(tǒng)的類型(lixng

13、)二、基本組成與工作原理三、有分電器電控點火系統(tǒng)四、無分電器電控點火控制系統(tǒng)五、爆燃控制系統(tǒng)第23頁/共53頁第二十三頁，共54頁。2010年9月1.汽油機點火系統(tǒng)的類型：（1）傳統(tǒng)(chuntng)點火系統(tǒng)分為：1）磁電機點火系統(tǒng)；2）蓄電池點火系統(tǒng)。缺點：高速易斷火，不適合高速發(fā)動機；斷電器觸點易燒蝕，工作可靠性差；點火能量低，點火可靠性差。（2）微機控制的點火系統(tǒng) 采用計算機根據(jù)各傳感器信號對點火提前角進(jìn)行控制。2.電控點火系統(tǒng)的類型：有分電器和無分電器式一、電控點火系統(tǒng)(xtng)的類型第24頁/共53頁第二十四頁，共54頁。2010年9月如右圖，一般由電源、傳感器、ECU、點火(di

14、n hu)器、點火(din hu)線圈、分電器和火花塞組成 二、基本組成(z chn)與工作原理 1.基本組成(z chn)下一頁（動畫）第25頁/共53頁第二十五頁，共54頁。2010年9月 發(fā)動機工作時，ECU根據(jù)接受到的傳感器信號，按存儲器中的相關(guān)程序和數(shù)據(jù)，確定出最佳點火提前角和通電時間，并以此向點火器發(fā)出指令。點火器根據(jù)指令，控制點火線圈初級電路的導(dǎo)通和截止(jizh)。當(dāng)電路導(dǎo)通時，有電流從點火線圈中的初級電路通過，點火線圈將點火能量以磁場的形式儲存起來。當(dāng)初級電路被切斷時，次級線圈中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，經(jīng)分電器或直接送至工作氣缸的火花塞。 2.工作(gngzu)原理第26頁/共

15、53頁第二十六頁，共54頁。2010年9月三、有分電器電控點火(din hu)系統(tǒng) 主要特點(tdin)：只有1個點火線圈。組成：由凸輪軸/曲軸位置傳感器、空氣流量計、冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)、車速傳感器。如圖下一頁第27頁/共53頁第二十七頁，共54頁。2010年9月有分電器電控點火系統(tǒng)的組成1、2凸輪軸曲軸位置傳感器3空氣流量計或過氣管絕對壓力傳感器4冷卻液溫度傳感器5節(jié)氣門位置傳感器6起動開關(guān)7空調(diào)開關(guān)8車速傳感器9、10輸入回路11AD轉(zhuǎn)換器12輸出(shch)回路13存儲器14恒定電壓電源 15點火器16點火線圈17分電器 第28頁/共53頁第二十八頁，

16、共54頁。2010年9月特點：用電子控制裝置取代了分電器，利用電子分火控制技術(shù)將點火線圈產(chǎn)生的高壓電直接送給火花塞進(jìn)行點火，點火線圈的數(shù)量比有分電器電控點火系統(tǒng)多。優(yōu)缺點：分火性能較好，但其結(jié)構(gòu)(jigu)和控制電路復(fù)雜。根據(jù)點火線圈的數(shù)量和高壓電分配方式的不同，該火系統(tǒng)又可分為：1.獨立點火方式；2.同時點火方式；3.二極管配電點火方式。四、無分電器電控點火(din hu)系統(tǒng)第29頁/共53頁第二十九頁，共54頁。2010年9月1、點火(din hu)線圈 2、火花塞 3、點火(din hu)器 4、ECU 5、各種傳感器 1.獨立(dl)點火方式特點(tdin)是每缸一個點火線圈，即點火

17、線圈的數(shù)量與氣缸數(shù)相等。 第30頁/共53頁第三十頁，共54頁。2010年9月2.同時(tngsh)點火方式 特點：點火線圈(xinqun)的數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。第31頁/共53頁第三十一頁，共54頁。2010年9月 利用一個點火線圈對活塞接近壓縮行程上止點和排氣行程上止點的兩個汽缸同時進(jìn)行點火的高壓配電方法。 其中(qzhng)活塞接近壓縮行程上止點的汽缸點火后，混合氣燃燒做功，該汽缸產(chǎn)生的電火花是有效火花。 活塞接近排氣行程上止點的汽缸，火花塞產(chǎn)生的火花是無效火花。 同時點火方式中，由于一個點火線圈要為多個火花塞提供高壓電，所以點火線圈和火花塞之間用高壓線連接。 同時點火方式分為：點火線圈

18、配電方式和二極管配電方式。第32頁/共53頁第三十二頁，共54頁。2010年9月3.二極管配電點火(din hu)方式 特點(tdin)：四個氣缸共用一個點火線圈。 第33頁/共53頁第三十三頁，共54頁。2010年9月第34頁/共53頁第三十四頁，共54頁。2010年9月第35頁/共53頁第三十五頁，共54頁。2010年9月五、爆燃(bo rn)控制系統(tǒng) 組成 如左圖識別根據(jù)安裝(nzhung)在缸體上的爆燃傳感器檢測發(fā)動機不同頻率范圍內(nèi)的機械振動，發(fā)生爆燃時傳感器電壓信號有較大的振幅。爆燃強度的確定 ECU根據(jù)爆燃信號超過基準(zhǔn)值的次數(shù)來判定爆燃強度，次數(shù)越多，爆燃強度越大，反之越小。 1、

19、爆燃(bo rn)傳感器 2、ECU3、其他傳感器4、點火器和點火線圈5、分電器 6、火花塞第36頁/共53頁第三十六頁，共54頁。2010年9月 一般爆燃發(fā)生在上止點之后的1030曲軸轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，只需在點火開始到一定(ydng)曲軸轉(zhuǎn)角位置范圍之內(nèi)進(jìn)行爆燃判定。 爆燃判定水平常用爆燃傳感器輸出信號的平均值乘以某一常數(shù)來設(shè)定。 當(dāng)爆燃傳感器的輸出信號超過該爆燃判定水平時，就認(rèn)為發(fā)生了爆燃。第37頁/共53頁第三十七頁，共54頁。2010年9月濾波器爆燃(bo rn)傳感器峰值(fn zh)拾波爆燃水平(shupng)判定計算爆燃判定微機ECU爆燃判定區(qū)間信號爆燃信號第38頁/共53頁第三十八頁

20、，共54頁。2010年9月（2）爆燃(bo rn)判定 當(dāng)采用非共振型爆燃傳感器時，首先將來自爆燃傳感器中含有各種( zhn)頻率成分的電壓信號，通過濾波器的濾波電路進(jìn)行濾波處理，將爆燃信號與其他振動信號進(jìn)行分離后，只允許特定范圍頻率的爆燃信號通過；然后將此信號的最大值與爆燃判定水平基準(zhǔn)值進(jìn)行比較。如果大于判定基準(zhǔn)值，就將爆燃信號電壓數(shù)輸入微機，以表示發(fā)生了爆燃，并由微機進(jìn)行相應(yīng)的爆燃控制處理。第39頁/共53頁第三十九頁，共54頁。2010年9月 （3）爆燃的控制方法 爆燃控制，實質(zhì)上就是根據(jù)爆燃判定電路判定爆燃狀態(tài)，由ECU控制點火時刻。 當(dāng)判定為發(fā)生爆燃時，按爆燃控制程序已設(shè)定的步長迅速

21、推遲點火時刻； 在規(guī)定的時間內(nèi)沒有發(fā)生爆燃時，就按一定的步長緩慢(hunmn)地提前點火時刻。 爆燃控制就是通過采用這種點火時間的反饋控制方法，使點火提前角控制在以適當(dāng)頻度發(fā)生輕微爆燃（12次/s）。第40頁/共53頁第四十頁，共54頁。2010年9月一、點火(din hu)器二、點火(din hu)線圈三、分電器四、爆燃傳感器五、點火(din hu)控制電路第41頁/共53頁第四十一頁，共54頁。2010年9月一、點火器功能：根據(jù)ECU的指令，控制點火線圈初級電路的通電或斷電，并在完成點火后向ECU輸送(sh sn)點火確認(rèn)信號。結(jié)構(gòu)：如左圖檢測：用萬用表或示波器檢查發(fā)動機ECU相應(yīng)端子間電

22、壓。 第42頁/共53頁第四十二頁，共54頁。2010年9月檢測：拆開(chi ki)點火線圈上的線束，用萬用表檢查點火線圈電阻，應(yīng)符合規(guī)定，否則說明點火線圈有故障。 二、點火(din hu)線圈 第43頁/共53頁第四十三頁，共54頁。2010年9月三、分電器電控點火系統(tǒng)(xtng)所用的分電器，其功用、結(jié)構(gòu)、工作原理、檢修方法與傳統(tǒng)點火系基本相同。 第44頁/共53頁第四十四頁，共54頁。2010年9月四、爆燃(bo rn)傳感器功能：是用來檢測發(fā)動機有無爆燃(bo rn)發(fā)生及爆燃(bo rn)強度。 1.電感式2.壓電式（1）壓電式共振型爆燃(bo rn)傳感器 （2）壓電式非共振型爆

23、燃(bo rn)傳感器 （3）壓電式火花塞座金屬墊型爆燃(bo rn)傳感器3.爆燃(bo rn)傳感器的檢修 （動畫）第45頁/共53頁第四十五頁，共54頁。2010年9月主要由鐵心、永久磁鐵、線圈及外殼等組成。a）結(jié)構(gòu)b）輸出信號 利用電磁感應(yīng)原理檢測(jin c)發(fā)動機爆燃。當(dāng)傳感器的固有振動頻率與發(fā)動機爆燃時的振動頻率相同時，傳感器輸出的信號電壓最大。1.電感式線圈鐵心殼體永久磁鐵諧振點頻率f輸出電壓u0第46頁/共53頁第四十六頁，共54頁。2010年9月壓電式共振壓電式共振(gngzhn)型爆燃傳感器型爆燃傳感器【組成】壓電元件、振子、基座、外殼等組成?！驹怼繅弘娦?yīng)(y din

24、 xio yng)原理。當(dāng)發(fā)生爆燃時，振子與發(fā)動機共振，壓電元件輸出的信號電壓也有明顯增大，易于測量。爆燃傳感器至ECU壓電元件膜片頻率電壓ECUKNK信號波形帶開路/斷路檢測電阻的傳感器第47頁/共53頁第四十七頁，共54頁。2010年9月2.壓電式（1）壓電式共振(gngzhn)型爆燃傳感器 由壓電元件、振子、基座、外殼等組成(z chn)，如右圖。當(dāng)發(fā)生爆燃時，振子與發(fā)動機共振，壓電元件輸出的信號電壓也有明顯增大，易于測量。1、壓電元件(yunjin) 2、振子 3、基座 4、O型密封圈 5、連接器 6、接頭7、密封劑 8、殼體 9、引線第48頁/共53頁第四十八頁，共54頁。2010年9月壓電式非共振壓電式非共振(gngzhn)型爆燃傳感器型爆燃傳感器 與共振式相比，非共振式內(nèi)部無震蕩片，但設(shè)一個配重塊，以一定的預(yù)緊壓力壓緊在壓電元件上。當(dāng)發(fā)動機發(fā)生(fshng)爆燃時，配