汽車電子與電氣設(shè)備--典型發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)ppt課件

1、 典型發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)典型發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 豐田豐田TCCSTCCS系統(tǒng)系統(tǒng) TCCS是豐田計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的英文縮寫?？刂苾?nèi)容主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制、電子控制自動(dòng)變速器ECT）制動(dòng)防抱死系統(tǒng)ABS）電控懸架TEMS）牽引控制TRC）空調(diào)AC）巡航控制CCS）安全氣囊SRS） 一、汽油供給系統(tǒng)1UZFE型發(fā)動(dòng)機(jī)汽油供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它主要由汽油泵、汽油過濾器、汽油壓力調(diào)節(jié)器、油壓脈動(dòng)減振器、噴油器、冷起動(dòng)噴油器和溫度時(shí)間開關(guān)1992年前車型）、供油總管和汽油箱等組成。 二、進(jìn)氣系統(tǒng) 1UZFE型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng) 主要由空氣過濾器、空氣流量計(jì)、節(jié)氣門體、進(jìn)氣室、各種連接管和真空軟管等組成

2、。此外還有計(jì)量節(jié)氣門開度的節(jié)氣門位置傳感器和用于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制的怠速控制閥 三、電子控制系統(tǒng) 1電子控制單元ECU）凌志LS400型轎車采用的是發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器集中控制的ECU，安裝在儀表板右端雜物箱的右側(cè)。2傳感器和控制開關(guān)等（1空氣流量計(jì)（2節(jié)氣門位置傳感器 （3進(jìn)氣溫度傳感器 （4冷卻液溫度傳感器 （5曲軸轉(zhuǎn)速和凸輪位置傳感器（6車速傳感器 （7爆震傳感器（8氧傳感器（9可變電阻器（10海拔高度補(bǔ)償器HAC） 3電控汽油系統(tǒng)工作過程 起動(dòng)時(shí)，ECU根據(jù)冷卻液溫度傳感器的信號(hào)，由內(nèi)存的冷卻液溫度噴油時(shí)間圖找出相應(yīng)的基本噴油時(shí)間，再進(jìn)行進(jìn)氣溫度修正和電瓶電壓修正，得到起動(dòng)時(shí)的噴油持續(xù)時(shí)間。當(dāng)發(fā)

3、動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速超過預(yù)定值時(shí)，ECU根據(jù)其的內(nèi)存三元脈譜圖，以空氣流量計(jì)的信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定基本噴油時(shí)間，再根據(jù)冷卻液溫度、空氣溫度、節(jié)氣門開度VTA信號(hào)或IDL信號(hào)）、A/C信號(hào)、車速等因素，對(duì)噴油量進(jìn)行修正。起動(dòng)后噴油量的修正通常包括起動(dòng)后加濃、暖機(jī)加濃、進(jìn)氣溫度修正 、大負(fù)荷修正、過渡工況空燃比的修正和怠速的穩(wěn)定性修正等。 第二節(jié)第二節(jié) 福特福特EEC-IVEEC-IV系統(tǒng)系統(tǒng) 目前福特轎車均采用了福特汽車公司1988年推出的第四代電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制組件，用質(zhì)量流量型空氣流量計(jì)取代了以往的進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器，并采用功能最強(qiáng)、最先進(jìn)的微處理器，根據(jù)各傳感器輸入的信號(hào)優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)控制

4、能力進(jìn)一步增強(qiáng)，改善了冷起動(dòng)和可駕駛性，同時(shí)還具有很強(qiáng)的故障自檢測(cè)性能。 丈量控制參數(shù)傳感器/執(zhí)行器曲軸位置及轉(zhuǎn)速節(jié)氣門位置發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度排氣中氧濃度起動(dòng)信號(hào)空調(diào)離合器位置變速器位置動(dòng)力轉(zhuǎn)向EGR系統(tǒng)排氣壓力發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流量 空燃比控制點(diǎn)火正時(shí)控制怠速控制排氣再循環(huán)量控制汽油蒸氣排放控制空調(diào)及冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制電動(dòng)汽油泵控制分電器處霍爾效應(yīng)式傳感器線性式節(jié)氣門位置傳感器負(fù)電阻系數(shù)溫度傳感器負(fù)電阻系數(shù)溫度傳感器加熱型氧化鋯氧傳感器點(diǎn)火起動(dòng)開關(guān)空調(diào)壓縮機(jī)離合器開關(guān)離合器接合開關(guān)變速器位置開關(guān)動(dòng)力轉(zhuǎn)向壓力開關(guān)壓力變送器熱線式空氣流量傳感器噴油器TFIIV點(diǎn)火系統(tǒng)占空比型旁通空氣閥EGR真

5、空度調(diào)節(jié)器電磁式排氣閥AC及風(fēng)扇控制系統(tǒng)汽油泵繼電器福特92款轎車采用的傳感器和執(zhí)行器 1空氣流量計(jì)MAF） 早期的福特公司生產(chǎn)的轎車采用進(jìn)氣歧管壓力傳感器測(cè)量進(jìn)氣量，在92款轎車中，用在進(jìn)氣管旁通管路中安裝的熱線式質(zhì)量空氣流量傳感器測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量，以電壓變化的形式輸出給電控單元，來感知進(jìn)氣量的質(zhì)量流量，其輸出電壓范圍為0.5V5.0V。為了防止污物污染熱線，在進(jìn)氣系統(tǒng)中空氣過濾器后裝有濾網(wǎng)。 2進(jìn)氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器 當(dāng)進(jìn)氣溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度變化時(shí)，電控單元要相應(yīng)地根據(jù)溫度變化對(duì)噴油器噴油量及怠速空氣量進(jìn)行調(diào)整。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度由熱線式空氣流量計(jì)內(nèi)的冷線測(cè)量，冷卻液溫度由安裝在

6、缸體上的溫度傳感器測(cè)定，兩種溫度傳感器均采用負(fù)系數(shù)電阻制成，隨溫度的升高，傳感器電阻值相應(yīng)減小，由此產(chǎn)生一相應(yīng)的電壓信號(hào)傳送給電控單元，由電控單元控制執(zhí)行器對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)及供油系統(tǒng)進(jìn)行校正。其輸出電壓范圍為0.3V3.7V。3節(jié)氣門位置傳感器為了感知節(jié)氣門開啟的位置及開啟的速率，以實(shí)現(xiàn)對(duì)在不同節(jié)氣門開度及加、減速工況下調(diào)節(jié)混合氣濃度，X型、U型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了安裝在節(jié)氣門軸上的線性旋轉(zhuǎn)式電位計(jì)測(cè)量節(jié)氣門的開啟，輸出電壓范圍05V，電控單元根據(jù)節(jié)氣門位置信息控制空燃比，點(diǎn)火提前角以及廢氣再循環(huán)數(shù)量。 4怠速控制系統(tǒng) 當(dāng)使用空調(diào)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置以及發(fā)動(dòng)機(jī)暖車階段要對(duì)怠速空氣量進(jìn)行調(diào)整，兩種形式發(fā)動(dòng)機(jī)采用如圖

7、6-6所示的直動(dòng)式、占空比型的輔助空氣閥，它是由電控單元根據(jù)傳感器輸入的信號(hào)控制的電磁旁通閥，通過控制電磁閥的開、閉，使部分空氣繞過節(jié)氣門而進(jìn)入進(jìn)氣歧管。 5排氣氧傳感器 采用了加熱型氧化鋯氧傳感器。根據(jù)排氣中氧氣的含量引起氧化鋯元件內(nèi)、外表面兩電極間電壓的變化來感知混合氣濃度，電控單元根據(jù)此信息以及其它傳感器傳入的信息，反復(fù)調(diào)節(jié)噴油器噴油量，使混合氣空燃比穩(wěn)定在14.7:l附近。 柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)簡(jiǎn)介柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)簡(jiǎn)介 汽車柴油機(jī)電子控制的內(nèi)容主要有最佳噴油量控制、最佳噴油正時(shí)控制、噴油壓力控制、噴油率曲線類型控制、調(diào)速系統(tǒng)控制、進(jìn)氣渦流控制、廢氣再循環(huán)率、增壓壓力控制、電控可變進(jìn)氣系

8、統(tǒng)可變配氣正時(shí)、可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度、可變渦流比等）、斷缸控制、電熱塞通電時(shí)間控制和自診斷等，其中最重要的是柴油噴射系統(tǒng)的控制。 柴油機(jī)的電控噴射，不僅可以降低HC和排放與排氣煙度，還可降低噪聲，改善起動(dòng)性能，提高柴油機(jī)多方面的性能。 xNO柴油機(jī)電控噴射系統(tǒng)可分為位移控制和時(shí)間控制兩大類。 位移控制是在機(jī)械控制噴油正時(shí)與噴油量的基礎(chǔ)上，用執(zhí)行機(jī)構(gòu)電磁液壓或電磁式控制油量調(diào)節(jié)和噴油提前器，實(shí)現(xiàn)噴油正時(shí)和噴油量的電控。也可用改變柱塞預(yù)行程的方法，實(shí)現(xiàn)可變供油速率的電控，以滿足高壓噴射中高速、大負(fù)荷和低怠速噴油過程的綜合優(yōu)化控制。 此種控制方式的系統(tǒng)響應(yīng)慢，控制頻率較低，精度不穩(wěn)定。xNO 時(shí)間控制是在

9、高壓油路中利用一個(gè)或兩個(gè)高速電磁閥的啟閉，控制噴油泵和噴油器的噴油過程。噴油量由噴油器開啟時(shí)間的長(zhǎng)短和噴油壓力的大小來決定，噴油正時(shí)則由控制電磁閥的開啟時(shí)刻所確定，從而實(shí)現(xiàn)噴油正時(shí)、噴油量和噴油速率的柔性一體控制。時(shí)間控制噴油系統(tǒng)的高壓噴射可使柴油霧化得很細(xì)，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程進(jìn)行得相當(dāng)完善，且速度快，燃燒溫度也不明顯提高。噴油壓力的提高，可降低HC、CO、微粒和碳煙的排放，也可使油耗降低。 一、博世式噴油泵電子控制系統(tǒng) 此系統(tǒng)保留了博世式噴油泵的柴油壓送機(jī)構(gòu)部分，而將傳統(tǒng)的機(jī)械式調(diào)速器和噴油提前正時(shí)器分別由相應(yīng)的電控裝置所取代。日本五十鈴汽車公司采用的IE系統(tǒng)就是一個(gè)典型實(shí)例，1噴油量控制柴油

10、機(jī)在運(yùn)行時(shí)的噴油量是根據(jù)由加速踏板位置和柴油機(jī)轉(zhuǎn)速所確定的噴油量整定值來選定的。噴油泵調(diào)節(jié)齒桿位置則是由噴油量整定值、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和具有三維坐標(biāo)模型的預(yù)先存儲(chǔ)在控制器內(nèi)的噴油泵速度特性所確定。在運(yùn)行中，系統(tǒng)一直校驗(yàn)和校正調(diào)節(jié)齒桿的實(shí)際位置和設(shè)定值之間的差異，以獲得正確的噴油量。 2噴油定時(shí)控制噴油定時(shí)是根據(jù)柴油機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速確定，并根據(jù)冷卻水的溫度進(jìn)行校正。控制器把噴油定時(shí)的整定值與實(shí)際值加以比較，然后輸出控制信號(hào)使定時(shí)控制閥動(dòng)作，以確定通至定時(shí)器的油量；油壓的變化又使定時(shí)器的活塞移動(dòng)，噴油定時(shí)就被調(diào)整到整定值。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，定時(shí)器使噴油定時(shí)處在最滯后的位置。 3怠速和暖車控制怠速有兩種控制方式

11、：其一為手動(dòng)控制，另一種為自動(dòng)控制。借助于選擇開關(guān)可選定怠速控制方式。當(dāng)選定手動(dòng)控制時(shí)，轉(zhuǎn)速由怠速控制旋鈕來調(diào)整。選擇自動(dòng)控制時(shí)，隨著冷卻液溫度逐漸升高，轉(zhuǎn)速?gòu)呐嚽暗?00r/min降至暖車后的400r/min。用這種方法可縮短冬季暖車時(shí)間。 4巡航控制該系統(tǒng)的巡航控制是由車速、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、加速踏板位置、巡航開關(guān)傳感器和電子調(diào)速器控制器來實(shí)現(xiàn)。一個(gè)快速、精密的電子調(diào)速器執(zhí)行器，根據(jù)控制器的指令自動(dòng)進(jìn)行巡航控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在原有的電子調(diào)速器基礎(chǔ)上，只需增加幾個(gè)開關(guān)和軟件就可實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)功能。 5柴油消耗量指示器這種指示器接收柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和噴油泵調(diào)節(jié)齒桿位置信號(hào)。在運(yùn)行中，柴油

12、消耗狀態(tài)由安裝在儀表板上的綠、黃、紅三色發(fā)光二極管顯示出來，以作為經(jīng)濟(jì)行駛的參考。負(fù)荷信號(hào)由調(diào)節(jié)齒桿位置信號(hào)提供，而不是由加速踏板位置信號(hào)提供。所以，即使在巡航控制狀態(tài)下行駛時(shí)，該指示器也能精確地表示油耗量。 該系統(tǒng)是以傳統(tǒng)的分配式油泵為基礎(chǔ)，而對(duì)調(diào)速器噴油提前正時(shí)器進(jìn)行電子控制.二、分配式噴油泵電子控制系統(tǒng)1噴油量控制由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和加速踏板位置所決定的噴油量控制圖儲(chǔ)存在控制器中。由控制桿位置傳感器檢測(cè)到的實(shí)際噴油量信號(hào)反饋到控制器中，并與上述控制圖上的數(shù)值比較，通過這個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)可以確定在所有工況下的最佳噴油量。2噴油定時(shí)控制當(dāng)負(fù)載改變時(shí)，定時(shí)控制閥的位置也隨之變化，從而改變了從提前器活塞室的

13、高壓腔流入輸油泵進(jìn)油腔的油量，提前器活塞的移動(dòng)就實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴油定時(shí)的控制。 3怠速控制怠速是通過發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速傳感器來實(shí)現(xiàn)反饋控制的，因此轉(zhuǎn)速可始終保持穩(wěn)定，不受因長(zhǎng)期運(yùn)行、季節(jié)變更、機(jī)油粘度變化等導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)和噴油泵特性改變所帶來的影響。此外，存儲(chǔ)在控制器中的程序可使發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨其冷卻液溫度的上升而逐漸降低，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)在暖機(jī)時(shí)獲得最佳的高怠速。當(dāng)空調(diào)壓縮機(jī)在運(yùn)行或停止?fàn)顟B(tài)，蓄電池電壓發(fā)生變化時(shí)，也可實(shí)現(xiàn)怠速的自動(dòng)控制。4行駛控制為使車輛在行駛時(shí)能保持恒速，在控制器中編入一些軟件，同時(shí)增加一個(gè)車速傳感器，把車速信號(hào)傳遞給控制器。 三、電子控制共軌式柴油噴射系統(tǒng) 電控共軌噴油系統(tǒng)是高壓柴油噴射系統(tǒng)

14、的一種，20世紀(jì)90年代中期才開始推向市場(chǎng)的第3代電控噴射技術(shù)，它摒棄了傳統(tǒng)使用的直列泵系統(tǒng)，而代之以用一供油泵建立一定油壓后將柴油送到各缸共用的高壓油管簡(jiǎn)稱共軌內(nèi)，再由共軌把柴油送入各缸的噴油器。共軌式柴油噴射系統(tǒng)噴油壓力與噴油量無關(guān)，也不受發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速的影響，能根據(jù)要求任意改變壓力水平，使NOX和顆粒排放都大大降低。由于采用了獨(dú)立的高壓油泵，可提供很高的噴油壓力，最高可達(dá)200 220MPa，即使聯(lián)結(jié)各噴油器的高壓油管很短也不會(huì)出現(xiàn)不可控制的異常噴射情況。系統(tǒng)采用的是壓力時(shí)間計(jì)量原理，ECU根據(jù)工況、油溫、空氣溫度等信號(hào)，由油壓傳感器測(cè)出壓力值并輸送給ECU，并使所測(cè)得的壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)工

15、況所給定的油壓脈譜圖所設(shè)的最佳壓力值比較，ECU給出信號(hào)控制電磁式柴油泵控制閥PCV的啟閉，來調(diào)整高壓油泵的供油量，以改變共軌油道中的油壓，使油壓為最佳值。因而，油壓與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷無關(guān)。 1噴油壓力柔性可調(diào)。對(duì)不同工況可采用最佳噴射壓力，從而可以優(yōu)化柴油機(jī)的綜合性能，由于噴油壓力不隨轉(zhuǎn)速改變，解決了傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)包括泵噴嘴系統(tǒng)因低速時(shí)噴油壓力下降而導(dǎo)致的低速轉(zhuǎn)矩差和低速煙度大的缺陷。2噴射壓力高。由于系統(tǒng)緊湊、剛度大，可實(shí)現(xiàn)較高的噴射壓力120 MPa 170MPa），比普通的柱塞泵高出一倍。加上可獨(dú)立柔性控制噴油定時(shí)和噴油量，可將排放和微?？刂圃谳^小范圍內(nèi)。 xNOxNO與傳統(tǒng)噴射系統(tǒng)比，電控共軌柴油噴射系統(tǒng)主要特點(diǎn)有：3可柔性控制噴油規(guī)律。可實(shí)現(xiàn)靈活多樣的噴油規(guī)律，噴油速率柔性化。如預(yù)噴射、多段噴射、“靴形噴射等，以及配合排氣后處理使用的排氣行程中的噴射，從而既保證優(yōu)良的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性，又可降低排放和d/dp。 4控制精度高。電磁閥控制噴油，高壓油路中不會(huì)出現(xiàn)氣泡和殘壓為零的現(xiàn)象，因此在柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，