汽车电子技术电子教案CHAPTER33资料1

北京航空航天大学 汽车工程系 徐向阳,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,汽车电子技术电子教案-CHAPTER3.3资料汽车电子技术电子教案-CHAPTER3.3资料CHAPTER 3.3 （2）连续喷射和间断喷射,连续喷射：发动机在工作过程中喷油器持续喷射。通过控制燃料测量截面积大小的变化来改变供油量。仅限于进气管喷射。K-Jetronic系统,间断喷射：喷射仅在发动机工作循环中的某一段或几段时间内进行，通过控制每次的持续喷油时间来控制喷油量，可用于进气管内喷射和缸内喷射 北京航空航天大学 汽车工程系 徐向阳,（2）连续喷射和间断喷射,连续喷射,：发动机在工作过程中喷油器持续喷射。通过控制燃料测量截面积大小的变化来改变供油量。仅限于进气管喷射。K-Jetronic系统,间断喷射,：喷射仅在发动机工作循环中的某一段或几段时间内进行，通过控制每次的持续喷油时间来控制喷油量，可用于进气管内喷射和缸内喷射,2、控制方式,（1）开环控制,利用MAP图进行控制，特点是只受发动机运行工况参数变化的控制，并按事先设定在计算机中的控制规律工作。结构简单、响应快，控制精度依赖于MAP图精度。当发动机参数变化时，影响控制精度。,（2）闭环控制,利用氧传感器的反馈信号，修正喷油量，使空燃比保持在设定值的附近。特点：空燃比控制精度高，可消除产品差异和磨损等引起的性能变化，工作稳定性好，结构及控制复杂，成本高。,（3）控制目标,理论空燃比控制,。 将空燃比控制在理论空燃比14.7:1附近。,稀薄燃烧系统控制,。 丰田公司1984年开发，基准空燃比为21.5:1,3、空气量的检测方法,（1）直接测量法（质量流量方式） 质量流量方式的电子控制汽油喷射系统,（2）间接测量法,速度密度方式,（转速和进气管绝对压力，推算每个循环的空气量）和,节流速度方式,（节气门开度和发动机转速，推算空气量）,二、电子控制汽油喷射的燃料与空气系统,1、空气系统,作用,：控制并测量汽油,机燃烧所需的空气量。,质量流量方式（,空气流,量计,）和速度密度方式,（,压力传感器,）。,进气系统除用节气,门完成空气量调整外，,还通过空气阀或怠速执,行器提供暖机怠速时所,需的空气量。,MPI：,每缸一个喷油器，不存在各缸混合气不均匀问题，进气管设计仅考虑具有最大的充气量,。,SPI：,存在混合气再分配问题，进气管的设计应着重考虑混合气向各缸分配的均匀性,2、燃料系统,（1）系统概述,作用,：向汽缸提供燃烧时所需的汽油量。,MPI,SPI,（2）电动燃油泵,功能：,在规定的压力下供给系统足够的燃油,。,分类：,安装形式：,箱内安装式,和,箱外安装式,串联级数：,单级泵,和,两级泵,电动燃油泵典型结构,涡轮泵,：燃油泵和直流电机构成。安全阀和单向阀,滚柱泵,：每转一转排出的燃油都要产生和滚柱数目对应的压力脉动，设置了消振器,滚柱泵,热燃油输送,由于汽油的挥发性，高温时易产生气阻。,措施,：,在系统中采用两个泵,（油箱内的低压泵和油箱外的主输油泵），有效价格昂贵,两级泵,，低压泵用于分离蒸汽（均用侧槽泵），主输油泵用于提高压力（正排量泵或涡轮泵），两泵在电动输油泵内用同一电极驱动,油泵的控制,两种方式：,开关控制型,（速度密度型和质量流量型不同）,转速控制型,（大排量，尤其是增压发动机）,（3）压力调节器,功能：,保持燃油压力与进气管压力之间的压力差不变，使喷油器喷出的油量仅取决于ECU所控制的喷油时间。其调节量通常为0.0250.03MPa.,压力调节器,三、汽油喷射控制系统的组成及工作过程,作用,：根据发动机运转工况和车辆运行状况确定最佳喷油量，并控制喷油器喷油。,组成,：传感器、ECU、执行机构,另外：电源开关继电器（主,继电器）、电路断开继电器（控,制燃油泵接通的继电器）等各类,继电器，以及控制冷启动喷油器,的热定时开关。,1、传感器,（1）空气流量计,用于质量流量方式的电子控制汽油喷射系统。有,叶片式空气流量计、卡门涡旋式空气流量计和热式空气流量计,（热线式和热膜式）三种,叶片式空气流量计（风门式空气流量计）,原理,：空气流动产生的压力差将叶片推开。,电位器,：检测叶片转动角度,补偿片和阻尼室,：保证气流脉动和进气量急剧变化时稳定工作,进气温度传感器,：进行空气体积流量的温度修正。,旁通调整螺钉,：对空气流量计的输出特性进行微调,卡门涡旋式空气流量计,原理,：计算涡流发生器后产生的卡门涡旋数测定空气流量,空气流速v=d/St*f,涡旋频率检测方式：,反光镜检测方式和超声波检测方式,测量的是体积流量，也需要进行温度修正,卡门涡旋式空气流量计,热式空气流量计,原理,：利用发热体和空气之间的热传递现象测量空气流量,空气流量检测方式：,主流道检测方式和旁通道检测方式,热式空气流量计测量的是空气的质量流量，无需进行密度修正,热膜式空气,流量传感器,（2）压力传感器,用于速度密度方式的电子控制汽油喷射系统。另外也用于对大气压力变化进行补偿。普遍采用的是,半导体压敏电阻式压力传感器,构造,：压力转换元件和把转换元件输出信号进行放大的混合集成电路（IC）构成。压力转换元件是利用半导体压阻效应制成的硅膜片。,（3）水温传感器,用于检测发动机冷却水温度。常用的是半导体热敏电阻，有,NTC,（负温度系数）和,PTC,（正温度系数）两种,水温传感器,（4）进气温度传感器,用于检测发动机的进气温度，与水温传感器原理相同。速度密度式安装在稳压箱，质量流量方式安装在空气流量测量部位。,（5）发动机转速和曲轴位置传感器,用于计算每个循环吸入的空气量和喷油正时,（6）节气门位置传感器,用于检测节气门的开度。有两种形式：,线性,节气门位置传感器和,触点式,节气门位置传感器。,线性节气门位置传感器,触点式节气门位置传感器：,可动触点、功率触点和怠速触点。部分有加速触点L1L3（检测发动机的加速状况）,触点式节气门,位置传感器,（7）氧传感器,用于空燃比的闭环控制。有两种类型：,氧化锆氧传感器,和,二氧化钛氧传感器,。,氧化锆氧传感器,（目前应用最多）,原理：氧化锆在高温下，如果内外侧的氧浓度差较大时，就会产生电动势。内外两侧金属铂涂层作为电极，起催化作用，使排气中的氧与CO和HC发生反应，减少排气中的氧浓度，增大内外侧氧浓度差，提高电动势。,加热器：在暖机、怠速或长时间减速运转而致温度较低时，保证氧传感器的正常工作温度。,氧传感器,二氧化钛氧传感器,原理：二氧化钛是一种在常温下具有高电阻的半导体。但一旦氧气不足，其晶格便出现缺陷，从而使电阻降低。空燃比较稀的排气中，氧气分压高，晶格缺陷少，产生的导电电子少，传感器的电阻高；反之，电阻大大降低。利用传感器的电阻变化就可以测得空燃比的偏离差值。,特点：也需加热，结构简单、轻巧、便宜，抗铅污染力强。电阻随温度变化大，需要加温度修正回路。,2、主要执行元件-喷油器,功用：根据ECU发出的信号，喷出相应数量的燃油并使之雾化,（1）喷油器的类型,供油方式,：上部给料方式、下部给料方式,喷口形式,：针阀型（喷嘴不易堵）、孔型（雾化好）,喷油器阻值,：低阻型喷油器（23,）、高阻型喷油器（1316,）,喷油器用途,：多点喷射用喷油器、单点喷射用喷油器,（2）喷油器的基本工作原理,（3）喷油器的工作过程,喷油器工作原理,（4）喷油器的主要性能参数,静态流量,：在规定压力下，使针阀保持在最大行程位置时，单位时间所喷射的燃油量。,动态流量,：某一通电时间的喷射量。,喷射量范围,：最小通电时间（一般为1.21.8ms）对应最小喷射量。最大通电时间指喷射周期为10ms时，喷油器能达到的最大通电时间（由于滞后，少于10ms），最大通电时间对应的喷射量为最大喷射量。,动态流量范围,：指喷射周期为10ms时，,最大喷射量与最小喷射量之比。,（5）喷油器驱动电路,两种：电流驱动型电路和电压驱动型电路,电流驱动型电路,用于不带附加电阻的低阻型喷油器。通过ECU中的晶体管对流过喷油器线圈的电流进行控制。,电压驱动型电路,用于高阻型喷油器和带有附加电阻的低阻型喷油器。,四、汽油喷射量的控制策略,汽油喷射量的控制通过控制喷油器的喷射持续时间，即喷油脉宽,有两种喷油定时：同步喷射（在固定的曲轴转角）和异步喷射（与曲轴转角无关）,1、同步喷射与异步喷射,同步喷射,：在每个工作循环都以相同的规律进行喷射，是基本的喷油量控制模式，在所有工况下均要进行同步喷射。MPI，喷射可以是一个工作循环1次、2次或多次；SPI，喷射方式与各缸进气同步，如4缸，每180CA至少喷射一次。,异步喷射,：加速工况或怠速向小负荷过度工况执行，以适应空气量的变化，是同步喷射的补充。,2、同步喷射时间的计算方法,除启动工况外，同步喷射的计算方法为：,T1=T,P,F,C+,T,V,其中T1汽油喷射时间；T,P,基本喷油时间；,F,C,修正系数,；,T,V,无效喷油时间,（1）基本喷射时间的计算,质量流量方式,：T,P,=K,G,n/(A/F),G进气质量 n发动机转速 (A/F)目标空燃比 K与喷油器流量特性、喷射方式和缸数有关的常数。,热式空气流量计输出反映的就是质量流量，叶片式和卡门涡旋式需修正,T,P,=K,Q,n/(A/F),K,T,K,P,其中：Q体积流量；K,T,-温度修正系数；K,P,大气压力修正系数,速度密度方式,：,进气管空气密度：,=,1/g,P,/(R,T),其中P进气管绝对压力（KPa）；T绝对温度（K）；R气体常数,汽缸内空气密度：,= ,v,其中,汽缸内空气密度；,v,发动机容积效率,则一个进气行程中充入汽缸的空气质量为,G=,V,C,v,其中：V,C,汽缸容积。有,G= p/(RT)V,C,v,由于,v,是发动机转速、配气相位、排气管压力、废气再循环等多种参数的复杂函数，无法直接测量，基本喷油时间通常都采用三维MAP图确定。,启动工况基本喷油时间确定,启动工况：启动开关接通，转速低于400r/min时。,基本喷油时间根据冷却水温度确定,（2）基本喷射时间的修正计算,进气温度修正,：,20C作为标准进气温度，ECU根据高低增加或减少喷油量,大气压力修正,：,标准大气压作为基准。低，减少喷油量；高，增加喷油量,（3）与工况匹配的燃油修正计算,启动加浓,：保证低温下顺利启动,两种途径：,基本喷油时间延长,和,冷启动喷油器,（喷油时间由热定时开关控制）,（3）与工况匹配的燃油修正计算,启动后加浓,：补偿冷态的雾化不良和提高扭矩，保证稳定运行,暖机加浓,：补偿冷机时燃油与空气混合不充分,（3）与工况匹配的燃油修正计算,大负荷加浓,：保证输出最大的扭矩。大负荷工况根据节气门位置传感器信号确定。增加的喷油量为正常喷油量的2030%。,加速时的燃料修正系数,：,加速加浓控制有两方面：对同步喷射的喷射时间进行加浓修正和进行附加的异步喷射。,加浓修正系数由两项组成：F,AC,=F,DL1,F,THW1,其中,F,DL1,负荷变化修正系数； F,THW1,冷却水温度修正系数,减速修正系数由两项组成：F,DC,=F,DL2,F,THW2,（3）与工况匹配的燃油修正计算,怠速稳定性修正,：速度密度式电子控制燃油喷射系统，进气管压力变化相对转速变化存在滞后。节流阀下的进气管容积越大，怠速时转速越低，滞后时间越长。转速上升时，进气管压力降低滞后，造成喷油量的减少滞后，结果转速上升，扭矩也上升，转速下降，扭矩减少，使怠速不稳定。,修正系数Kn与转速成反比。,空燃比修正,：,为避免催化剂过热和保证发动机良好的性能，以下情况不进行闭环控制：发动机启动期间；启动后加浓期间；高速和大负荷期间；冷却水温度低于规定值时；断油状态；氧传感器有异常,怠速后加浓修正系数,：怠速触点断开后（汽车起步），进入汽缸的空气量迅速增加，而节气门开度绝对值尚小，为此加浓混合气，提高扭矩输出，以便平稳起步。是过度性的，初值由冷却水温度确定，每5转系数递减一次，最后为零。,蓄电池电压变化时喷油量的修正-无效喷射时间,无效喷射时间T,V,=T,0,-T,C,，T,0,为喷油脉冲到来时，达到最大行程经历的时间，T,C,为喷油脉冲结束时，针阀落座所需时间。T,V,随蓄电池电压变化而变化，高时，减少；低时，增大。,断油控制：发动机超速断油、汽车超速行驶断油和减速断油。重新供油的转速和冷却水温度有关，温度低时，重新供油的转速高,谢谢！,