汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修

主講：韓紹輝

汽車(chē)電控發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修

內(nèi)容提要12了解電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展過(guò)程掌握電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的基本組成與基本工作原理單元一電控發(fā)動(dòng)機(jī)概述模塊一電控發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)課程重點(diǎn)

12電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的基本組成電控發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)一、電控汽油噴射系統(tǒng)的發(fā)展起因：1、1943年，美國(guó)加利福尼亞州的洛杉磯發(fā)生的“光化學(xué)煙霧”事件，被認(rèn)為是汽車(chē)廢氣排放污染問(wèn)題的首次出現(xiàn)。1960年，加州頒布了第一部汽車(chē)廢氣排放法規(guī)。以限制汽車(chē)排氣中CO、HC和NOX等有害物質(zhì)的排放量，并且排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格。2、1973年，由于戰(zhàn)爭(zhēng)等原因，中東地區(qū)的石油危機(jī)造成世界范圍內(nèi)的石油短缺。因石油危機(jī)造成的能源危機(jī)，世界各國(guó)不得不制定燃油經(jīng)濟(jì)法規(guī)，對(duì)汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性提出嚴(yán)格的要求。

為了同時(shí)解決汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣凈化和經(jīng)濟(jì)性兩大難題，滿足趨于苛刻的法規(guī)，傳統(tǒng)的機(jī)械式化油器和點(diǎn)火方式已經(jīng)難以勝任。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)也采用了電子計(jì)算機(jī)技術(shù)，配合汽車(chē)工程師已研究多年的燃油噴射技術(shù)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的電控汽油噴射系統(tǒng)得到飛速的發(fā)展，加裝電控汽油噴射系統(tǒng)的車(chē)輛越來(lái)越多，逐漸取代了傳統(tǒng)的化油器。電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)

1912年，博世（BOSCH）公司開(kāi)始研究汽油噴射系統(tǒng)。1937年，博世公司機(jī)械方式控制汽油噴射系統(tǒng)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用。1952年，博世公司將汽油噴射系統(tǒng)裝備在奔馳300SL型轎車(chē)上，但仍然采用機(jī)械控制技術(shù)。1953年，美國(guó)本迪克斯（Bendix）公司研究電控汽油噴射系統(tǒng)，于1957年開(kāi)發(fā)出稱為Electrojator的電控汽油噴射系統(tǒng)。這種系統(tǒng)采用了晶體管電路，體積龐大，并不實(shí)用，沒(méi)有得到推廣，但這套系統(tǒng)被稱為現(xiàn)代燃油噴射系統(tǒng)的“雛形”。1962年，博世公司從本迪克斯公司購(gòu)買(mǎi)了電控汽油噴射系統(tǒng)的專利，并改進(jìn)后于1967年推出D型電控汽油噴射系統(tǒng)（D-JetronicSystem）。這是第一套實(shí)用型的電控汽油噴射系統(tǒng)，最先裝備在大眾汽車(chē)公司的VW-1600型轎車(chē)上。采用機(jī)械真空膜片式進(jìn)氣壓力傳感器。1973年，博世公司推出了L型電控汽油噴射系統(tǒng)（L-JetronicSystem）。采用計(jì)量更精確的葉片式空氣流量計(jì)。同年，博世公司推出另一種控制方式完全不同的汽油噴射系統(tǒng)——K型汽油噴射系統(tǒng)。這是一種機(jī)械控制的連續(xù)噴射系統(tǒng)。1976年，博世公司推出了采用氧傳感器閉環(huán)控制的K型汽油噴射系統(tǒng)。電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)

二十世紀(jì)七十年代，單片微處理器被應(yīng)用到汽車(chē)上產(chǎn)生了一種新的控制系統(tǒng)的類型——微處理器（電腦）集中控制，博世公司命名為Motronic系統(tǒng)，即數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)控制（集中控制）系統(tǒng)；豐田公司命名為T(mén)CCS，日產(chǎn)公司命名為ECCS。集中控制系統(tǒng)的特征是：從模擬電路發(fā)展到數(shù)字電路；控制的對(duì)象已不再局限于汽油噴射的控制，還包括自動(dòng)變速器的控制、制動(dòng)防抱死的控制等等。電控汽油噴射系統(tǒng)中進(jìn)氣量的檢測(cè)方式也得到很大的改進(jìn)：1981年，日立公司和博世公司研制成功熱線式空氣流量計(jì)，稱之為博世LH系統(tǒng)。它的最大特點(diǎn)是反應(yīng)快、阻力小，還能適應(yīng)各種海拔高度的大氣壓力而不需進(jìn)行修正。1980年，三菱公司首先推出了卡門(mén)（KARMAN）渦流式空氣流量計(jì)，利用氣流流過(guò)渦流發(fā)生體后產(chǎn)生的卡門(mén)渦流的數(shù)量來(lái)推算進(jìn)氣流量。1984年豐田公司推出了光學(xué)卡門(mén)渦流空氣流量計(jì)。兩者的不同之處是：三菱公司的用超聲波方式檢測(cè)渦流，而豐田公司的產(chǎn)品用光學(xué)方式檢測(cè)渦流。博世公司對(duì)K型噴射系統(tǒng)作了進(jìn)一步改進(jìn)，于1982年開(kāi)發(fā)出電子控制的機(jī)械式連續(xù)噴射系統(tǒng)（波許KE系統(tǒng)），在燃油分配器上增設(shè)的電液調(diào)節(jié)器（電子差壓閥），能根據(jù)各種不同工況控制燃油量。除了上述的多點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)（MPI），1980年出現(xiàn)的單點(diǎn)汽油噴射系統(tǒng)（SPI），或稱節(jié)氣門(mén)體噴射系統(tǒng)（TBI），博世公司將其命名為Mono-Jetronic。單點(diǎn)噴射系統(tǒng)價(jià)格低，大部分應(yīng)用在小型車(chē)輛上。二、電控汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

汽油噴射與化油器相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，其主要優(yōu)點(diǎn)是：1、空燃比控制精度高，降低油耗和排放污染物通過(guò)電子控制系統(tǒng)精確控制各噴油器的噴油量，滿足各種工況下的最佳空燃比，保證良好的工作性能，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低油耗和排放污染物。2、混合氣分配均勻性好多點(diǎn)燃油噴射系統(tǒng)，每一個(gè)氣缸都配置一個(gè)噴油器。燃油噴在進(jìn)氣門(mén)前或直接噴入氣缸，進(jìn)氣歧管的氣流中不含燃油，進(jìn)氣歧管壁上不會(huì)出現(xiàn)油膜，每一個(gè)氣缸都可以得到相等的燃油量，使吸入各氣缸的可燃混合氣完全一致。3、加、減速性能好電控燃油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴射在進(jìn)氣門(mén)口或直接噴入氣缸，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元響應(yīng)迅速，能及時(shí)增減燃油，從而保證汽車(chē)具有良好的加速及減速性能。4、具有良好的起動(dòng)性能在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元通過(guò)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、起動(dòng)轉(zhuǎn)速、起動(dòng)時(shí)間和次數(shù)等因素，精確地計(jì)算起動(dòng)供油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)容易，且暖機(jī)性能好。電控發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展、優(yōu)點(diǎn)

電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理

一、電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的基本組成

電控發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)由以下子系統(tǒng)組成：燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)、點(diǎn)火控制系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)和隨車(chē)自診斷系統(tǒng)。電控發(fā)動(dòng)機(jī)最明顯的電控燃油噴射系統(tǒng)由空氣供給系統(tǒng)、燃油供給系統(tǒng)、和電子控制系統(tǒng)組成。1、燃油供給系統(tǒng)功用是供給噴油器一定壓力的燃油，噴油器則根據(jù)ECU指令噴油。由電動(dòng)燃油泵、汽油濾清器、壓力調(diào)節(jié)器、油管、噴油器組成。有些早期的發(fā)動(dòng)機(jī)還裝有冷起動(dòng)噴油器，以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫起動(dòng)性能。2、空氣供給系統(tǒng)功用是為發(fā)動(dòng)機(jī)提供清潔的空氣并控制發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的進(jìn)氣量。由空氣濾清器、空氣流量計(jì)（或進(jìn)氣壓力傳感器、節(jié)氣門(mén)體（怠速、加速控制）組成。電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理圖

發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)框圖電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理3、電子控制系統(tǒng)由傳感器、電子控制單元ECU和執(zhí)行器三部分組成。

傳感器的功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的各種狀態(tài)信息，由非電量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸入電子控制單元。它包括各種傳感器及一些開(kāi)關(guān)信號(hào)。

電子控制單元常用縮寫(xiě)ECU（ElectronicControlUnit）表示。有的制造廠商用縮寫(xiě)ECM（控制模塊）、PCM（動(dòng)力控制模塊，同時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器）等表示，它的作用是接收來(lái)自各種傳感器的信息，經(jīng)過(guò)快速地處理、運(yùn)算、分析和判斷后，適時(shí)地輸出控制指令控制執(zhí)行器動(dòng)作，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行。

執(zhí)行器的功能是執(zhí)行ECU發(fā)出的指令，完成各項(xiàng)控制任務(wù)。常見(jiàn)的執(zhí)行器有噴油器、電動(dòng)燃油泵、點(diǎn)火控制器、各種繼電器、各種電磁閥等，所有執(zhí)行器的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)都是線圈。

二、電控發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理電控發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組成與工作原理圖1-1-2電控發(fā)動(dòng)機(jī)的基本工作原理單元二電控發(fā)動(dòng)機(jī)分類一、按燃料分類

1、汽油噴射

2、柴油噴射二、按對(duì)空氣流量的測(cè)量方式1、D型電控燃油噴射系統(tǒng)它是是通過(guò)檢測(cè)進(jìn)氣歧管的壓力(真空度)和發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,推算發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量,并計(jì)算燃油流量的速度密度控制方式?！癉”是德文“壓力”一詞的第一個(gè)字母。D型EFI是最早的、典型的多點(diǎn)壓力感應(yīng)式噴射系統(tǒng)。美國(guó)通用、福特、克萊斯勒,日本的豐田、本田鈴木和大發(fā)等公司都有類似產(chǎn)品。由于空氣在進(jìn)氣管內(nèi)的壓力波動(dòng)，該方法的測(cè)量精度稍差。2、L型電控燃油噴射系統(tǒng)

這種方式是用空氣流量計(jì)直接測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)吸入的空氣量?！癓”是德文“空氣”一詞的第一個(gè)字母。其測(cè)量的準(zhǔn)確程度高于D型，故可更精確地控制空燃比。L型EFI系統(tǒng)常用的空氣流量計(jì)有葉片式、熱式和卡門(mén)渦旋式三種類型1、間歇噴射對(duì)每一個(gè)氣缸的噴射都有一限制的噴射持續(xù)期，噴射是在進(jìn)氣過(guò)程中的某段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行的，噴射持續(xù)時(shí)間相應(yīng)就是所控制的噴油量。對(duì)于所有的缸內(nèi)直接噴射系統(tǒng)和多數(shù)進(jìn)氣道噴射系統(tǒng)都采用了間歇噴射的方式。間歇噴射由可細(xì)分為同時(shí)噴射、順序噴射和分組噴射。三、按噴射方式分類(a)同時(shí)噴射(b)順序噴射(c)分組噴射2、連續(xù)噴射燃料噴射的時(shí)間占有全工作循環(huán)的時(shí)間，連續(xù)噴射都是噴在進(jìn)氣道內(nèi)，而且大部分的燃料是在進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉后噴射的，因此大部分燃料是在進(jìn)氣道內(nèi)蒸發(fā)的。四、按噴射位置分類1、缸外噴射它是指在進(jìn)氣歧管內(nèi)噴射或進(jìn)氣門(mén)前噴射。在該方式中，噴油器被安裝于進(jìn)氣歧管內(nèi)或進(jìn)氣門(mén)附近，故汽油在進(jìn)氣過(guò)程中被噴射后與空氣混合形成可燃混合氣再進(jìn)入氣缸內(nèi)。采用低壓噴射。缸外噴射又可以分為單點(diǎn)噴射和多點(diǎn)噴射。（1）、單點(diǎn)噴射（2）、多點(diǎn)噴射五、按控制方式不同分類1、機(jī)械式燃油噴射系統(tǒng)2、機(jī)電混合式燃油噴射系統(tǒng)3、電子控制式燃油噴射系統(tǒng)六、按有無(wú)反饋信號(hào)分類1、開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)按預(yù)先設(shè)定在電腦中的控制規(guī)律工作，只受發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況參數(shù)變化的控制，簡(jiǎn)單易行。但其精度直接依賴于所設(shè)定的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)和噴油器調(diào)整標(biāo)定的精度。噴油器及發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品性能存在差異，或由于磨損等引起性能參數(shù)變化時(shí)，就不能使混合氣準(zhǔn)確地保持在預(yù)定的濃度（空燃比）上。因此，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)各組成部分的精度要求高，抗干擾能力差，當(dāng)使用工況超出預(yù)定范圍時(shí)，不能實(shí)現(xiàn)最佳控制。如下圖所示。2.閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)可達(dá)到較高的空燃比控制精度，并可消除因產(chǎn)品差異和磨損等引起的性能變化，工作穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。但是，為了使排氣凈化達(dá)到最佳效果，只能運(yùn)行在理論空燃比14.7附近。對(duì)起動(dòng)、暖機(jī)、加速、怠速、滿負(fù)荷等特殊工況，仍需采用開(kāi)環(huán)控制，使噴油器按預(yù)先設(shè)定的加濃混合氣配比工作，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)特殊工況的工作要求。所以，目前普遍采用開(kāi)環(huán)和閉環(huán)相結(jié)合的控制方案。如下圖所示。單元三電控發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)1、柴油機(jī)電控技術(shù)2、進(jìn)排氣孔氏技術(shù)3、新燃料發(fā)動(dòng)機(jī)4、混合動(dòng)力裝置5、汽油機(jī)負(fù)荷控制技術(shù)6、水泵及節(jié)溫器電控技術(shù)7