汽油機輔助控制系統(tǒng)

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1、第四章 汽油機輔助控制系統(tǒng),第一節(jié) 怠速控制系統(tǒng) 第二節(jié) 排放控制系統(tǒng)及檢修 第三節(jié) 進氣控制系統(tǒng)及檢修 第四節(jié) 故障自診斷功能 第五節(jié) 失效保護和備用系統(tǒng),第一節(jié) 怠速控制系統(tǒng)(ISC),概述: 燃油噴射發(fā)動機怠速時，節(jié)氣門處于全關(guān)閉狀態(tài)，空氣通過節(jié)氣門縫隙及旁通節(jié)氣門的怠速調(diào)節(jié)通路進入發(fā)動機，由空氣流量計(或進氣歧管壓力傳感器)檢測該進氣量，并根據(jù)轉(zhuǎn)速及其他修正信號控制噴油量， 發(fā)動機控制系統(tǒng)怠速控制裝置的功能就是由ECU控制調(diào)節(jié)空氣通路面積以控制空氣流量的方法來實現(xiàn)的。自動維持發(fā)動機怠速穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。,怠速控制裝置分類 控制裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理,怠速控制裝置分類,怠速控制的內(nèi)容包括啟動后控制

2、、暖機過程控制、負荷變化的控制和減速時的控制等。目前使用的，按控制原理可分為兩類。,怠速控制裝置,節(jié)氣門直動控制式,旁通空氣控制式,步進電動機調(diào)節(jié)機構(gòu),旋轉(zhuǎn)電磁閥調(diào)節(jié)機構(gòu),占空比電磁閥控制機構(gòu),真空電磁閥控制機構(gòu),,,,(a)節(jié)氣門直動式 (b)旁通空氣方式 怠速控制執(zhí)行機構(gòu)的空氣控制方式 1節(jié)氣門； 2節(jié)氣門操縱臂；3執(zhí)行元件,節(jié)氣門直動控制式,節(jié)氣門直動控制式是直接通過對節(jié)氣門最小開度的控制來控制怠速。 由ECU控制直流電動機的正反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動量。直流電動機驅(qū)動減速齒輪并通過螺旋傳動將轉(zhuǎn)動量轉(zhuǎn)變成直線移動，從而控制節(jié)氣門開度的大小，達到控制怠速進氣量和怠速轉(zhuǎn)速的目的。 這種

3、控制形式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定性好，缺點是采用了齒輪減速機構(gòu)后執(zhí)行速度慢、動態(tài)響應(yīng)性差。,節(jié)氣門直動控制裝置 1節(jié)氣門操縱臂；2怠速執(zhí)行器；3、6節(jié)氣門； 4噴油器；5調(diào)壓器；7防轉(zhuǎn)孔；8彈簧；9電動機； 10、11、13齒輪；12傳動軸；14絲杠,旁通空氣控制機構(gòu),旁通空氣控制機構(gòu)是通過改變旁通道的流通面積來控制怠速進氣量，以達到怠速控制的目的。 在多點燃油噴射系統(tǒng)中多采用控制旁通空氣通路的執(zhí)行機構(gòu)，其類型主要有以下幾種： 1.步進電機式怠速控制機構(gòu); 2.旋轉(zhuǎn)電磁閥式怠速控制機構(gòu) 3.占空比型電磁閥怠速控制機構(gòu); 4.真空電磁閥怠速控制機構(gòu),步進電機式怠速控制機構(gòu),步進電機怠速控制

4、 1閥座；2閥軸；3定子線圈；4軸承；5進給絲杠機構(gòu)；6旁通空氣進口；7閥,步進電機與怠速控制閥做成一體，裝在進氣總管內(nèi)。 電機可順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，使閥沿軸向移動，改變閥與閥座之間的間隙，調(diào)節(jié)流過節(jié)氣門旁通通道的空氣量。 該種怠速控制閥還可用來控制發(fā)動機的快怠速，而不需要輔助空氣閥。,步進電機的控制電路,步進電機的控制電路,步進電機的轉(zhuǎn)動方向可通過改變4個定子線圈的通電順序來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)子一周分為32個步級進行，每個步級轉(zhuǎn)動一個爪的角度，即11.25(一般步進電動機為2到125個步級)。,步進電機式怠速控制機構(gòu)原理,步進電機式怠速控制機構(gòu) 1怠速控制閥；2穩(wěn)壓箱；3節(jié)氣門體；4空氣流量計,旋轉(zhuǎn)電

5、磁閥式怠速控制機構(gòu),旋轉(zhuǎn)電磁閥裝在節(jié)氣門體上，通過永久磁鐵及周圍的磁化線圈控制機構(gòu)來控制閥門的旋轉(zhuǎn)角度，從而改變怠速空氣通道的截面積。,旋轉(zhuǎn)電磁閥怠速控制機構(gòu) 1閥；2雙金屬帶；3冷卻水腔；4閥體；5線圈；6永久磁鐵；7線圈L2；8軸；9旁通口；10固銷；11擋塊；12桿,占空比型電磁閥怠速控制機構(gòu),占空比控制型電磁閥工作時，由ECU確定控制脈沖信號的占空比，磁化線圈中平均電流的大小取決于占空比。占空比越大，磁化線圈中平均電流越大，磁場強度越大，閥門升程越大，旁通道開度越大。,占空比控制型電磁閥結(jié)構(gòu) 1彈簧；2磁化線圈；3軸；4閥；5殼體；6波紋管； 7傳感器；8進氣總管；9節(jié)氣門,真空電磁閥

6、怠速控制機構(gòu),ECU根據(jù)各種傳感器的輸入信號控制VSV閥打開和關(guān)閉，控制旁通空氣量，使發(fā)動機保持穩(wěn)定怠速運轉(zhuǎn)。,真空電磁閥怠速控制機構(gòu),第二節(jié) 排放控制系統(tǒng)及檢修,概述 汽油機的有害排放包括因混合氣燃燒不完全產(chǎn)生的碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)，在高溫燃燒中產(chǎn)生的氮氧化合物(N0 x)。 電控汽油機中的排放控制系統(tǒng)主要有： 一、三元催化轉(zhuǎn)化器、氧傳感器與閉環(huán)控制 二、廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng) 三、燃油蒸氣排放控制裝置,一、三元催化轉(zhuǎn)化器、氧傳感器與閉環(huán)控制,1. 系統(tǒng)工作原理 2. 三元催化器結(jié)構(gòu)、原理 3. 氧傳感器結(jié)構(gòu)、原理,1.系統(tǒng)工作原理,三元催化：三元催化轉(zhuǎn)化器是現(xiàn)代汽車普遍采

7、用排氣凈化裝置，三元催化轉(zhuǎn)化器裝在排氣管中，能把發(fā)動機排出廢氣中的有害氣體轉(zhuǎn)化成無害氣體。三元催化劑是鉑(或鈀)和銠的混合物，它不僅能將HC和CO氧化變成CO2和H2O，而且能促使NOx和CO發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和N2，但是只有當空燃比保持穩(wěn)定時，其轉(zhuǎn)化效率才能得到精確控制。,氧傳感器與閉環(huán)控制：只有當發(fā)動機在標準的理論空燃比147運轉(zhuǎn)時，三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率最佳，為此必須對空燃比進行精確的控制，在發(fā)動機控制系統(tǒng)中普遍采用由氧傳感器組成的空燃比反饋控制方式，即閉環(huán)控制方式。在三元催化轉(zhuǎn)化器前面的排氣歧管或排氣管內(nèi)裝有氧傳感器， ECU根據(jù)氧傳感器反饋的空燃比濃稀信號，控制噴油量的增加或減少

8、。,2. 三元催化器結(jié)構(gòu)、原理,三元催化反應(yīng)器，其外觀像一個排氣消聲器(實際上它也兼起消聲器作用)。殼體用耐高溫、耐腐蝕的材料制成，內(nèi)部裝有網(wǎng)格狀陶瓷催化床。它裝在靠近發(fā)動機的排氣管位置上。催化床內(nèi)附著鉑(或鈀)和銠的混合物。鉑能促使CO、HC氧化；而銠則能加速NOx的還原。,3. 氧傳感器結(jié)構(gòu)、原理,（1）氧化鋯氧傳感器 （2）氧化鈦氧傳感器,氧化鋯氧傳感器,在400以上的高溫時，若氧化鋯內(nèi)外表面處的氣體中的氧的濃度有很大差別，在鉑電極之間將會產(chǎn)生電壓。當混合氣稀時，排氣中氧的含量高，傳感器元件內(nèi)外側(cè)氧的濃度差小，氧化鋯元件內(nèi)外側(cè)兩極之間產(chǎn)生的電壓很低（接近0V），反之，如排氣中幾乎沒有氧，

9、內(nèi)外側(cè)的之間電壓高（約為1V）。在理論空燃比附近，氧傳感器輸出電壓信號值有一個突變。,氧化鋯氧傳感器及其輸出特性 a）結(jié)構(gòu)b）輸出特性 1法蘭2鉑電極3氧化鋯管4鉑電極5加熱器 6涂層7廢氣8套管9大氣,氧化鈦氧傳感器,主要由二氧化鈦元件、導(dǎo)線、金屬外殼和接線端子等組成。 當廢氣中的氧濃度高時，二氧化鈦的電阻值增大；反之，廢氣中氧濃度較低時二氧化鈦的電阻值減小，利用適當?shù)碾娐穼﹄娮枳兞窟M行處理，即轉(zhuǎn)換成電壓信號輸送給ECU，用來確定實際的空燃比。,1二氧化鈦元件2金屬外殼3陶瓷絕緣體 4接線端子5陶瓷元件6導(dǎo)線7金屬保護套,二、廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng),1.系統(tǒng)工作原理 2.廢氣再循環(huán)閥 3

10、.廢氣再循環(huán)率的控制,1.系統(tǒng)工作原理,廢氣再循環(huán)就是在ECU的控制下，根據(jù)發(fā)動機的不同工況，將一部分廢氣引入進氣管，與新鮮可燃混合氣混合后，再進入氣缸燃燒，從而降低了燃燒速度和溫度，減少了NOx生成量。但是，過度的廢氣再循環(huán)將會影響發(fā)動機的正常運行，特別是在怠速、低轉(zhuǎn)速小負荷及發(fā)動機處于冷態(tài)運行時，再循環(huán)的廢氣將會明顯降低發(fā)動機的性能。因此，應(yīng)選擇NOX排放量多的發(fā)動機運轉(zhuǎn)范圍，根據(jù)工況條件的變化自動調(diào)節(jié)參與再循環(huán)的廢氣量。通常，在低溫和全負荷工況中，ECR停止工作。,2.廢氣再循環(huán)閥,廢氣再循環(huán)閥通過特殊通道使排氣歧管連通，其真實管上方的真空度由廢氣再循環(huán)裝置系統(tǒng)的真空電磁閥控制。 ECU

11、根據(jù)轉(zhuǎn)速、空氣流量、進氣壓力以及溫度信號，控制真空電磁閥的占空比，從而控制廢氣再循環(huán)的開度來改變廢氣再循環(huán)率。,(a) 剖面圖 (b) 外形圖 (c) 氣流走向 廢氣再循環(huán)閥結(jié)構(gòu),3.廢氣再循環(huán)率的控制,可變廢氣再循環(huán)率系統(tǒng) 1ECU；2節(jié)氣門開關(guān)；3廢氣再循環(huán)管路；4廢氣再循環(huán)閥；5定壓閥；6真空控制電磁閥；7電磁閥,真空控制電磁閥(VCM)由廢氣再循環(huán)電磁控制閥和怠速調(diào)節(jié)電磁閥組成。 ECU根據(jù)傳感器輸入信號、點火開關(guān)和電源電壓等，給廢氣再循環(huán)控制閥提供不同占空比的控制脈沖信號，調(diào)節(jié)真空調(diào)節(jié)閥真空管進入的空氣量，控制廢氣再循環(huán)閥的真空度，從而改變廢氣再循環(huán)率。,三、燃油

12、蒸氣排放控制裝置,活性炭罐蒸發(fā)污染控制裝置 1油箱蓋及真空泄放閥；2油箱；3單向閥；4蒸汽通氣管路；5廢氣再循環(huán)及炭罐控制電磁閥；6節(jié)氣門；7進氣歧管；8真空室；9排放控制閥；10定量排放小孔；11活性炭罐,此裝置是為了防止油箱內(nèi)的汽油蒸汽向大氣排放產(chǎn)生污染而設(shè)置的。 油箱中的汽油蒸汽通過單向閥進入炭罐上部，空氣從炭罐下部進入清洗活性炭 在炭罐右上方，有一定量排放小孔及受真空控制的排放控制閥。ECU控制炭罐電磁控制閥的開度，調(diào)節(jié)排放控制閥上方的真空度，從而控制排放控制閥的開度。 當排放控制閥打開時，汽油蒸汽通過排放控制閥吸入進氣歧管。,第三節(jié) 進氣控制系統(tǒng)及檢修,一、進氣慣性增壓控制系統(tǒng)（AC

13、IS） 二、動力閥控制系統(tǒng) 三、可變氣門正時和升程電子控制技術(shù) 四、巡航和電控節(jié)氣門系統(tǒng) 五、廢氣渦輪增壓控制,一、進氣慣性增壓控制系統(tǒng)（ACIS）,(一) 系統(tǒng)工作原理 (二) 改變進氣管有效長度的ACIS (三) 進氣諧波波長可變的ACIS,(一)系統(tǒng)工作原理,空氣在進氣管內(nèi)流動時，具有一定的慣性并且會在進氣管內(nèi)產(chǎn)生一種往復(fù)運動的壓力波，如果此壓力波達到進氣門時即開啟進氣門，則會明顯提高進氣充量。實驗證明，進氣管長，壓力波也長，可使發(fā)動機低、中速區(qū)段內(nèi)的功率增大；進氣管短時，壓力波也短，可使發(fā)動機高轉(zhuǎn)速區(qū)段內(nèi)的功率增大。 進氣慣性增壓控制系統(tǒng)（ACIS）就是在節(jié)氣門已全開的情況下，利用進氣

14、的空氣諧振，進一步加大充氣量，使低速運轉(zhuǎn)時進氣管長，而高速運轉(zhuǎn)時則進氣管短。 可控的進氣諧振近年來發(fā)展很快，形式也很多，其工作原理大體上可分為兩種。一種是根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的變化情況，自動地改變進氣管的有效長度；另一種是可變波長的諧波控制進氣系統(tǒng)。,（二）改變進氣管有效長度的ACIS,右圖給出了改變進氣管有效長度的一種裝置。低轉(zhuǎn)速時，ECU使進氣控制閥片關(guān)閉，進氣流經(jīng)較長的管道；高轉(zhuǎn)速時閥片打開，由于流動阻力的不同，進氣會自動地大部分經(jīng)由閥片直接流入進氣歧管，從而使有效長度變短。這種方法可以在高、低轉(zhuǎn)速時均獲得高的充量系數(shù)，從而提高轉(zhuǎn)矩。,(三)進氣諧波波長可變的ACIS,工作原理: 當

15、空氣室出口的控制閥關(guān)閉時，進氣管內(nèi)的脈動壓力波傳遞長度為空氣濾清器到進氣門的距離，這一距離較長，適應(yīng)發(fā)動機中、低速工況形成氣體動力增壓效果。 當控制閥打開時，接通真空罐，打開進氣增壓控制閥。 由于大容量空氣室的參與，在進氣道控制閥處形成氣簾，使進氣脈動壓力只能在空氣室出口和進氣門之間傳播，縮短了壓力波的傳播距離，以滿足發(fā)動機高速工況下的氣體動力增壓要求。,二、動力閥控制系統(tǒng),工作原理 某些發(fā)動機進氣管上除安裝節(jié)氣門調(diào)節(jié)進氣量外，還安裝動力閥控制系統(tǒng)，它能根據(jù)發(fā)動機的不同負荷改變進氣量，從而改變發(fā)動機的動力性能。真空控制的動力閥裝在進氣管上，控制進氣管空氣通道的大小。當發(fā)動機小負荷運轉(zhuǎn)時，EC

16、U控制真空電磁閥關(guān)閉，動力閥也關(guān)閉，進氣通道變小，發(fā)動機輸出較小功率；當發(fā)動機負荷增大，ECU根據(jù)轉(zhuǎn)速、溫度、空氣量等信號接通真空電磁閥，真空管內(nèi)的真空度提高而將動力閥打開，進氣通道變大，發(fā)動機輸出較大功率。,(a) 打開 (b) 關(guān)閉 動力閥控制系統(tǒng) 1真空室；2真空電磁閥；3ECU(ECCS)； 4單向閥；5動力閥,,三、可變氣門正時和升程電子控制系統(tǒng)(VTEC),(一) 概述 (二) VTEC機構(gòu)的組成 (三) VTEC機構(gòu)結(jié)構(gòu)和工作原理 (四) VTEC系統(tǒng)的控制,概述,汽油發(fā)動機要達到良好的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放性能，首先必須

17、控制合適的汽油與空氣的混合比例。在怠速、中低速、中小負荷、高速大負荷時，對混合氣濃度的要求相同，普通進氣機構(gòu)的發(fā)動機其配氣相位和氣門升程都是固定的，發(fā)動機在中低速時，主要考慮省油和改善排放,但這時進氣量偏大；高速時，動力性是主要的，需多供給汽油，但供給的汽油又受到進氣量的限制而不能太多，這時進氣量偏少,傳統(tǒng)的發(fā)動機由于受進氣量的限制，動力性、經(jīng)濟性以及排放性的潛力均未發(fā)揮完全，隨著轎車汽油機的高速化和廢氣排放法的日趨嚴格，配氣機構(gòu)固定不變的缺點變得越來越突出。為此，可變氣門機構(gòu)（簡稱VTEC）作為內(nèi)燃設(shè)計的新技術(shù)迅速發(fā)展。,(二) VTEC機構(gòu)的組成,本田汽車公司VTEC，它可以使發(fā)動機在高速

18、時改變氣門正時和升程，并由ECM電控組件控制，同時也可以改變高速時進、排氣門開啟的“重疊時間”使發(fā)動機在高速范圍由于VTEC作用使發(fā)動機輸出更大的功率。 本田ACCORD F22B1發(fā)動機VTEC機構(gòu)主要由氣門(每缸2進、2排)、凸輪、搖臂、同步活塞A、B、正時活塞等組成。,(三) VTEC機構(gòu)結(jié)構(gòu)和工作原理,VTEC機構(gòu)中的凸輪有三個，它們的線型不相同。高速凸輪位于中央叫做中間凸輪，它的升程最大；另兩個低速凸輪，較高的一個叫主凸輪，較低的叫做次凸輪。與這三個凸輪相對應(yīng)的中間搖臂、主搖臂和次搖臂，兩個氣門分別安裝在主、次搖臂上。在三個搖臂內(nèi)有一孔道，內(nèi)裝有正時活塞、A、B、同步活塞、定位活塞，

19、每個氣缸的兩個進氣門上都安裝有這樣一套VTEC機構(gòu)。,(四) VTEC系統(tǒng)的控制,當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為 23003200rmin、車速 超過10 km/h、冷卻水溫度超過10和根據(jù)進氣歧管壓力判斷的發(fā)動機負荷較大時，ECM操縱VTEC電磁閥打開油路，使從機油泵輸出的壓力油推動同步活塞把三個搖臂連鎖起來，實行VTEC氣門正時和升程變動，以改變進氣量，增加發(fā)動機功率。如果不符合以上轉(zhuǎn)換條件，ECM將VTEC電磁閥斷電，切斷油路，不實行VTEC控制。,四、巡航控制和電控節(jié)氣門系統(tǒng),（一）巡航控制系統(tǒng) （二）電控節(jié)氣門系統(tǒng),（一）巡航控制系統(tǒng),1、功能 2、組成及工作原理 3、執(zhí)行機構(gòu),1、功能,巡航控制(

20、Cruise Control)是讓駕駛員無需操作油門踏板就能保證汽車以某一固定的預(yù)選車速行駛的控制系統(tǒng)。當汽車在高速公路上長時間行駛時，一旦打開巡航控制開關(guān)，系統(tǒng)就能夠根據(jù)道路行駛阻力的變化，自動地增減發(fā)動機油門的開度，使汽車行駛速度保持一定，從而給駕駛帶來了很大的方便，同時也可以得到較好的燃油經(jīng)濟性。,2、組成及工作原理,控制開關(guān)用于打開或關(guān)閉系統(tǒng)，設(shè)置希望的車速，以及選擇其它的控制細節(jié)。設(shè)置行駛速度時，ECU先根據(jù)車速傳感器信號計算車速,并與所設(shè)置的車速相比較后產(chǎn)生一個偏差信號，然后控制執(zhí)行機構(gòu)，通過一套連桿機構(gòu)驅(qū)動油門使實際車速與所設(shè)置的車速一致，從而保持車速恒定。系統(tǒng)可通過一個取消控制

21、信號(由制動開關(guān)、離合器開關(guān)和駐車制動開關(guān)輸出的信號)來結(jié)束巡航控制車速行駛。,3、執(zhí)行機構(gòu),巡航控制系統(tǒng)常采用電動機型執(zhí)行機構(gòu)或真空管型執(zhí)行機構(gòu)來控制油門的開度。,電動機型執(zhí)行機構(gòu),右圖是一種電機型執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示例，當電磁離合器通電后，隨著離合器的結(jié)合，控制電流通過控制電機依次驅(qū)動渦輪、蝸桿和末端齒輪，然后再通過一個連桿機構(gòu)驅(qū)動發(fā)動機油門。連桿的位置由連接于連桿軸上的傳感器進行檢測，通過比較連桿的實際運動和控制目標，來控制電機的旋轉(zhuǎn)。 當踩下離合器或制動踏板，或變速箱處于空檔，直接控制電磁離合器將其分離，使巡航控制的執(zhí)行機構(gòu)對油門控制不起作用。,真空型執(zhí)行機構(gòu),右圖所示為一種真空管型執(zhí)行機

22、構(gòu)。當執(zhí)行機構(gòu)中的線圈通電時，真空口(用于發(fā)動機真空壓力的輸入)打開，大氣口關(guān)閉，這樣執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生真空，吸出隔膜片。線圈不通電時，真空口關(guān)閉，大氣口打開，空氣進入執(zhí)行元件，隔膜片被彈簧拉回。通過改變控制線圈信號的占空比來控制真空度的變化，從而控制隔膜片來改變油門開度。該執(zhí)行機構(gòu)中還有一個釋放閥，當巡航控制結(jié)束時，控制線圈斷電，允許空氣進入執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)，這樣可保證即使控制閥的通空氣口開啟失敗，巡航控制的功能也能夠安全終止。,（二）電控節(jié)氣門系統(tǒng),1、功能 2、結(jié)構(gòu)及工作原理 3、控制內(nèi)容,1、功能,傳統(tǒng)的節(jié)氣門由駕駛員直接控制，此時，主節(jié)氣門開度恒定的隨加速踏板的開度改變，在許多工況下，節(jié)氣門

23、開度的這種變化規(guī)律難以滿足實際要求，電控節(jié)氣門控制系統(tǒng)能根據(jù)加速踏板踩下的程度和不同駕駛條件的要求計算節(jié)氣門開度，驅(qū)動節(jié)氣門控制馬達，從而達到優(yōu)化節(jié)氣門開度控制的目的。,2、結(jié)構(gòu)及工作原理,加速踏板位置傳感器位于節(jié)氣門閥體上，與節(jié)氣門桿安裝在一起，節(jié)氣門桿與加速踏板的油門拉線相連，加速踏板位置傳感器將加速踏板的開度轉(zhuǎn)換成表示加速踏板的下踏量大小及變化速率兩種電信號，一起傳送給發(fā)動機ECU.；節(jié)氣門位置傳感器將節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)換成電信號輸入發(fā)動機ECU，其輸出特性與加速踏板位置傳感器相同；節(jié)氣門控制馬達是具有良好響應(yīng)和低能耗的直流電動機，由發(fā)動機ECU通過控制流過節(jié)氣門控制馬達的電流方向和大小來控制

24、節(jié)氣門開度.,3、控制內(nèi)容,電控節(jié)氣門控制系統(tǒng)工作原理如圖所示。發(fā)動機ECU根據(jù)加速踏板位置傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、車速檔位、駕駛模式等信號驅(qū)動節(jié)氣門控制馬達，根據(jù)不同行駛條件實現(xiàn)不同節(jié)氣門開度的優(yōu)化控制，包括： （1）非線性控制 （2）怠速控制 （3）減小換擋沖擊控制 （4）驅(qū)動力控制系統(tǒng)(TRC)節(jié)氣門控制 （5）穩(wěn)定性控制(VSC)協(xié)調(diào)控制 （6）巡航控制,非線性控制,傳統(tǒng)的節(jié)氣門由加速踏板直接控制節(jié)氣門開度，從而達到調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速或功率的目的，這時發(fā)動機轉(zhuǎn)速或功率的變化取決于加速踏板下踏的規(guī)律，這種調(diào)控方法在許多工況下對汽車的駕駛性能和乘車舒適性等不利。而電控節(jié)氣門由發(fā)動機ECU根據(jù)

25、加速踏板、節(jié)氣門位置、車速等其它行車信號，通過節(jié)氣門驅(qū)動馬達來調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度，可實現(xiàn)所有工況下節(jié)氣門開度的優(yōu)化控制，如加、加速控制，低摩擦路面行駛控制，從而改善駕駛性能和乘車舒適性。,怠速控制,以前的步進馬達型怠速控制閥用來控制發(fā)動機冷機怠速和普通怠速，采用電控節(jié)氣門后，則由節(jié)氣門控制馬達控制發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速。,減小換擋沖擊控制,節(jié)氣門控制與變速箱電控系統(tǒng)控制同步，在變速箱換當時減小沖擊。,驅(qū)動力控制系統(tǒng)(TRC)節(jié)氣門控制,作為TRC系統(tǒng)的一部分，節(jié)氣門接受從ABS & TRC & VSC ECU輸出的指令。如果驅(qū)動輪打滑率超過預(yù)定范圍，節(jié)氣門就會按照指令減小開啟程度，從而保證車輛行駛的穩(wěn)定性

26、和驅(qū)動力。,穩(wěn)定性控制(VSC)協(xié)調(diào)控制,為充分發(fā)揮VSC系統(tǒng)的效用，節(jié)氣門開啟程度也受ABS & TRC & VSC ECU控制。,巡航控制,以前的車輛由巡航控制執(zhí)行器控制車速，巡行控制執(zhí)行器控制節(jié)氣門開度。采用電控節(jié)氣門后，車速由節(jié)氣門控制馬達控制。,五、廢氣渦輪增壓控制,廢氣渦輪增壓閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖所示。發(fā)動機所需的增壓壓力目標值大小由ECU根據(jù)發(fā)動機運行狀況，如加速情況，冷卻水溫度、爆震狀況和進氣空氣量等確定。增壓壓力由進氣管壓力傳感器檢測，并作為反饋信號輸入ECU。ECU根據(jù)其與增壓壓力目標值的差值，發(fā)出不同占空比的脈沖信號(頻率為20Hz)，控制電磁閥平均開啟始時間的長短，以調(diào)節(jié)真

27、空膜盒中的控制壓力大小,控制廢氣渦輪增壓器廢氣放氣閥的開度或可變噴咀環(huán)的角度，從而控制增壓器的轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生發(fā)動機所需的目標增壓壓力。,廢氣渦輪增壓控制系統(tǒng)工作原理圖 1切換閥；2動作器；3空氣冷卻器； 4空氣濾清器；5ECU；6釋壓電磁閥,第四節(jié) 故障自診斷功能（DIAGN）,一、概述 二、故障自診斷的工作原理 三、第二代隨車診斷系統(tǒng)OBD-簡介 四、故障碼的讀取和清除方法,一、概述,現(xiàn)代發(fā)動機電控系統(tǒng)越來越復(fù)雜，一旦出現(xiàn)故障，在修理時對故障的判斷也就變得越來越困難，因此，在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，ECU都具有故障自診斷功能。ECU的自診斷是電控系統(tǒng)的重要部分，用于監(jiān)測電子控制系統(tǒng)各部分的工作狀況

28、。當ECU檢測到來自傳感器和執(zhí)行器的故障信號時，立即將“檢查發(fā)動機”(“CHECK ENGINE”)警示燈點亮，同時將故障信息以故障代碼的形式存入存儲器中并啟動失效保護和備用系統(tǒng)，以保證在出現(xiàn)故障的情況下汽車可以繼續(xù)行駛。故障代碼一旦存入，即使將點火開關(guān)斷開或故障已排除，“檢查發(fā)動機”警示燈熄滅，故障代碼仍然將保存在存儲器中。,二、故障自診斷的工作原理,故障自診斷是發(fā)動機電控系統(tǒng)本身具有的一種功能，是由ECU內(nèi)微機中的一部分軟件和相應(yīng)的硬件組成。在電控系統(tǒng)中有著大量不斷流動的電信號，ECU自診斷就是利用這些電信號來做出判斷，并將判斷的結(jié)果儲存，或輸出，或針對故障做出反應(yīng)。 1、傳感器的故障自診

29、斷 2、執(zhí)行器的故障自診斷 3、配線電路的故障自診斷,1、傳感器的故障自診斷,工作原理: 系統(tǒng)正常工作時，傳感器輸送給E CU的各種信號的電平都是在規(guī)定范圍內(nèi)變化的，當某一電路出現(xiàn)超出規(guī)定范圍的信號時，或ECU在一段時間里收不到某一傳感器的輸入信號時，或輸入信號在一段時間內(nèi)不發(fā)生變化時，故障診斷系統(tǒng)就判定為該電路信號出現(xiàn)故障。 發(fā)動機工作中，如果偶然出現(xiàn)一次不正常信號ECU診斷系統(tǒng)不會判斷為故障。只有當不正常信號持續(xù)一定時間或多次出現(xiàn)時，ECU才能判定為故障。如發(fā)動機轉(zhuǎn)速在1000rmin時，轉(zhuǎn)速信號(NE信號)丟失34個脈沖信號，ECU不會判定為轉(zhuǎn)速信號故障，“檢查發(fā)動機”警示燈也不會亮，轉(zhuǎn)

30、速信號的故障碼也不會存入存儲器內(nèi)。,實例,如水溫傳感器(THW)正常工作時，其輸出電壓信號在0148V范圍內(nèi)變化。如果冷卻水溫傳感器輸出電壓低于01V(相當于水溫高于139)或高于48V(相當于水溫低于50)時，ECU即判斷為故障信號，并設(shè)定一故障代碼并存入存儲器內(nèi)。,水溫傳感器的工作和診斷原理圖,2、執(zhí)行器的故障自診斷,對執(zhí)行器的故障進行診斷，一般需增加專用電路來監(jiān)測執(zhí)行器的工作信息。如圖所示為電子控制點火系統(tǒng)中點火器的故障診斷電路實例，其中IGt為點火信號,IGf為點火監(jiān)控信號。當點火電路中控制點火線圈初級通斷的功率三極管不能正常工作時，它就不能把點火監(jiān)控信號IGf反饋給ECU。ECU只要

31、收不到該反饋信號，就判定點火系統(tǒng)發(fā)生故障。與此同時，ECU立即切斷噴油脈沖信號，使電磁噴油器停止噴射燃油。,3、配線電路的故障自診斷,故障信號的出現(xiàn)不只是與傳感器或執(zhí)行器本身發(fā)生故障有關(guān)， 而且還與相應(yīng)的配線電路故障有關(guān)。如圖所示，當冷卻水溫度傳感器與ECU間的配線斷路時，其輸出的電壓信號就會高于48V，ECU也會判定為冷卻水溫度傳感器故障。同理，當冷卻水溫度傳感器與ECU之間的配線短路搭鐵時，其輸出的電壓信號就會低于01V，ECU也會判定為冷卻水溫度傳感器發(fā)生故障。,冷卻水溫度傳感器電路故障,三、第二代隨車診斷系統(tǒng)OBD-簡介,介紹: 由于世界各大汽車制造公司的汽車故障代碼和隨車自診斷裝置（

32、OBD）各不相同，缺乏統(tǒng)一的標準，故障診斷插座的形式、位置、讀碼的方法各異，這給技術(shù)進步和汽車的使用維護帶來了很大的困難。自 1994以來，美、日、歐主要汽車制造廠家生產(chǎn)的電控汽車逐步開始采用第二代隨車電腦診斷系統(tǒng)(OBD-)。OBD-是 ONBOARD DIAGNOSITICS的縮寫，其由美國汽車工程學(xué)會SAE提出，經(jīng)環(huán)保機構(gòu)EPA和加州資源協(xié)會CARB認證通過。,特點,1、按照SAE標準，提供統(tǒng)一的16腳診斷座，安裝于駕駛室儀表板下方。 2、OBD診斷模式采用高效率的明碼編碼方式以及壓縮數(shù)據(jù)包方式傳遞信息，讀取和清除故障碼可在瞬間利用儀器完成。 3、OBD診斷座仍保留了通過跨接診斷座的引腳

33、從故障指示燈或LED燈、電壓表上讀取故障碼的功能。不過這些碼大多是兩位數(shù)，信息量遠少于OBD標準碼，有些故障碼無法通過這種方式輸出。 4、OBD資料傳輸線有兩個標準：（1）ISOI 歐洲統(tǒng)一標準7#、15#腳；（2）SAE美國統(tǒng)一標準（SAEJ1850）利用2#、10#腳。 5、各種車輛相同故障碼代號及故障碼意義統(tǒng)一。OBD- 故障碼由 5個字組成，如圖439所示。SAE定義故障范圍代碼如表45所示。 6、具有行車記錄功能，能記錄車輛行駛過程的有關(guān)數(shù)據(jù)資料。 7、具有重新顯示記憶故障功能，由儀器直接清除故障碼功能。,OBD診斷座,故障碼代號及故障碼意義,SAE標準定義故障范圍代碼,四、故障碼的

34、讀取和清除方法,1、故障碼的讀取方法 2、常用車型故障碼的讀取方法 3、故障碼的清除,1、故障碼的讀取方法,故障信息的顯示方法大致有以下幾種： (1)由“檢查發(fā)動機”(CHECK ENGINE)警示燈閃爍故障碼,或由ECU上的指示燈指示。 （2）在組合儀表的信息顯示屏上出現(xiàn)故障碼。 （3）通過診斷座上的故障診斷輸出端子輸出故障信息資料，并跨接顯示燈閃爍讀出故障碼，或跨接檢測儀器如百分率表、閉角表、電腦檢測儀等直接讀取故障信息資料。,2、常用車型故障碼的讀取方法,1通用車系 跨接OBD-診斷座的6#、5#端子，由“CHECK ENGINE”燈閃爍讀故障碼。 2福特車系 跨接16針診斷座的13#、

35、15#端子，由“CHECK ENGINE”燈讀取故障碼。 3克萊斯勒車系 將點火開關(guān)打開等約510秒鐘后，由“CHECK ENGINE”燈讀故障碼。 4奔馳車系 BENZ車系無法由OBD-診斷座利用跨接試燈方式讀取故障碼但可由38針診斷座中第4孔讀取HFM發(fā)動機電腦故障碼，或由38針診斷座第19#孔讀取DM電腦故障碼。 5沃爾沃車系 在OBD-診斷座 3#孔、16#跨孔之間接上跨接燈（由一個LED燈和330電阻串聯(lián)組成），同時3#孔搭鐵5s，讀出發(fā)動機系統(tǒng)故障碼。 6豐田車系 將OBD-16針診斷座5#、6#跨接或?qū)E1E1端子跨接，由儀表板上“CHECK ENGINE”燈閃爍讀出。 7三菱

36、車系 三菱車系可由OBD-診斷座中讀出下列5個系統(tǒng)的故障碼：發(fā)動機故障碼讀取可將OBD-診斷座1#端子搭鐵，由“CHECK ENGINE”燈閃爍顯示。自動變速器電腦故障碼可用顯示燈跨接OBD-診斷座的6#、4#端子，由跨接燈閃爍讀出。 ABS 電腦故障碼可用顯示燈跨接OBD-診斷座8#、4#端子，由跨接燈閃爍讀出。 SRS故障碼可用顯示燈跨接OBD-診斷座 12#、4# 端子，由跨接燈閃爍讀出。 定速電腦故障碼可用顯示燈跨接OBD-診斷座 13#、4#端子，由跨接燈閃爍讀出。,3、故障碼的清除,故障排除后，應(yīng)將ECU存儲器中的故障代碼清除掉，以免與新產(chǎn)生的故障代碼混淆，給檢修帶來困難。可用故障

37、診斷儀清除故障代碼，也可把汽車蓄電池負極電纜或通往發(fā)動機電子控制系統(tǒng)的電源線或保險絲拔掉約30s就可清除掉ECU中存儲的故障代碼，但是，應(yīng)注意：使用拔掉蓄電池負極電纜的方法清除故障代碼，將會使汽車上石英鐘和音響等裝置內(nèi)存中的內(nèi)容一起被清除掉。因此，清除故障代碼時，最好按維修手冊中所指示的方法進行，不可隨意拔除蓄電池負極電纜。 在清除故障代碼后，應(yīng)啟動發(fā)動機，看“檢查發(fā)動機”燈是否又閃亮。若又閃亮，說明 系統(tǒng)仍存在故障，需進一步診斷。,第四節(jié)、失效和備用系統(tǒng),一、失效保護系統(tǒng) 二、備用系統(tǒng),一、失效保護系統(tǒng),一旦發(fā)現(xiàn)某個傳感器或執(zhí)行器有故障，電腦內(nèi)的安全保險電路將以設(shè)定的方式取代出故障的傳感器的

38、工作，使電腦能繼續(xù)控制發(fā)動機的運轉(zhuǎn)，保持汽車最起碼的行駛性能。這種功能稱為失效保護。在這種工作狀態(tài)下發(fā)動機的性能將或多或少地受到影響，有些車型的電腦在這種狀態(tài)下還會自動切斷汽車上的某些附屬裝置(如空調(diào)器、音響等)的工作以減少發(fā)動機負荷。 失效保護功能主要：,1空氣流量計或進氣管壓力傳感器斷路或短路時，電腦按節(jié)氣門位置傳感器的信號。以三種固定的噴油量控制噴油。當節(jié)氣門位置傳感器內(nèi)的怠速開關(guān)閉合時，以固定的怠速噴油量噴油；當?shù)∷匍_關(guān)斷開而節(jié)氣門尚未全開時，以固定的小負荷噴油量噴油；當節(jié)氣門全開或接近全開時。以固定的大負荷噴油量噴油。 2水溫傳感器斷路或短路時，電腦按水溫為80的狀態(tài)控制噴油。 3進

39、氣溫度傳感器斷路或短路時，電腦按進氣溫度為20的狀態(tài)控制噴油。,4節(jié)氣門位置傳感器(線性型)信號電路故障。當線性型節(jié)氣門位置傳感器產(chǎn)生斷路或短路故障時，ECU將檢測到節(jié)氣門處于全開或完全關(guān)閉狀態(tài)信號。此時安全保險功能將采用正常運轉(zhuǎn)值(標準值)。通常按節(jié)氣門開度為0或25值控制發(fā)動機工作。 5大氣壓力傳感器斷路或短路時，電腦按101.13kPa控制噴油或進入備用系統(tǒng)工作狀態(tài)。 6 氧傳感器輸出電壓保持不變或變化過于緩慢時，電腦將取消反饋控制，并以開環(huán)控制方式控制噴油。 7曲軸位置傳感器(Gl和G2)信號電路故障。由于G信號用于識別氣缸和確定曲軸基準角，當出現(xiàn)開路或短路時，發(fā)動機無法控制，將造成發(fā)

40、動機不能起動或失速。如果仍能收到Gl或G2信號，則曲軸在基準角還能由保留的G信號判別。,8點火確認信號故障。如果點火系統(tǒng)中產(chǎn)生故障造成不能點火，ECU檢測不到由點火控制器返回的點火認定信號。此時，ECU安全保險功能立即停止燃油噴射，以防止大量燃油進入氣缸而不能點火工作。 9爆震傳感器(KNK)信號或爆震控制系統(tǒng)故障。當爆震傳感器信號電路開路或短路，或ECU內(nèi)爆震控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，無論是否產(chǎn)生爆震，點火提前角控制將無法由爆晨控制系統(tǒng)控制執(zhí)行，這將導(dǎo)致發(fā)動機損壞,此時安全保險功能將點火提前角固定在一適當值。 對于執(zhí)行器(如噴油器、怠速控制閥等)的故障，有些能被電腦檢測出，有些則不能，依 不同的車

41、型而不同。通常也沒有相應(yīng)的失效保護功能。,二、備用系統(tǒng),圖示為ECU備用系統(tǒng)的原理框圖。當電控系統(tǒng)發(fā)生某些故障時，將無法控制發(fā)動機運轉(zhuǎn)，此時ECU中的備用系統(tǒng)將接通備用集成電路(IC)，用固定的信號控制燃油噴射和點火正時，控制發(fā)動機進入強制運轉(zhuǎn)，使發(fā)動機仍能維持運轉(zhuǎn)，以便駕駛能將車輛開到修理廠進行檢修。備用系統(tǒng)只能維持基本功能，但不能保證正常運行性能。,當遇到下列情況之一時，ECU自動接至備用系統(tǒng)工作狀態(tài)： 1、微處理器停止輸出點火正時控制信號(IGT)時； 2、進氣壓力傳感器信號電路出現(xiàn)開路或短路(只適于D型EFI系統(tǒng))時； 3、曲軸轉(zhuǎn)角傳感器信號電路開路或短路時； 4、當ECU中的中央微處理器(CPU)、輸入輸出(IO)和存儲器發(fā)生故障時工作時。,