【文章內(nèi)容簡介】 些信號必須事先轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后，才能輸入計算機(jī)進(jìn)行處理。例如空氣流量計的輸出為0～5V的電壓信號，若與A/D轉(zhuǎn)換器已設(shè)定的量程相同時，就無需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換而進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器。像電源電壓信號在發(fā)動機(jī)各種運(yùn)行工況下變化的幅度較多，有時會超過A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計量程，因此在進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器之前要先進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化。在A/D轉(zhuǎn)換電路中，將模擬量隨時間線性變化的鋸齒電壓波轉(zhuǎn)換為脈沖方波，其脈沖計數(shù)就是讀物理量的數(shù)值。其轉(zhuǎn)換的部件，多數(shù)是采用ADC－0809芯片。它具有 8位A/D轉(zhuǎn)換器，還具有 8通道的多路開關(guān)及與微機(jī)兼容的控制邏輯。圖116 A/D轉(zhuǎn)換工作過程示意圖2）數(shù)字信號的輸入控制系統(tǒng)采集的數(shù)字信號主要是來自轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速信號與上止點參考信號，它們都是脈沖信號。這兩個信號經(jīng)過處理電路之后，通過I/O接口可直接送入微機(jī)。由于所用磁電式轉(zhuǎn)速傳感器或曲軸轉(zhuǎn)角傳感器輸出信號的幅值均是隨轉(zhuǎn)速變化的，當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高（或降低）時，輸出電壓幅值就增大（或減?。＿@樣在低速時，電壓信號較弱，需要放大和將波形變成整齊的矩形波，為此要設(shè)有信號整形電路，將這些脈沖信號整形成有規(guī)則的脈沖，才能送入微機(jī)。另外，轉(zhuǎn)角傳感器的齒盤上的齒數(shù)一般只有幾十個，如果僅用這些齒數(shù)所產(chǎn)生的幾十個脈沖來代表曲軸每一轉(zhuǎn)的步數(shù)，就顯得太粗糙，會引起較大的誤差。在發(fā)動機(jī)上為了保持一定的精度，176。曲軸轉(zhuǎn)角。因此，轉(zhuǎn)角脈沖還要輸入一個轉(zhuǎn)角脈沖發(fā)生器，把由齒盤中產(chǎn)生的幾十個脈沖轉(zhuǎn)變?yōu)榍S一轉(zhuǎn)產(chǎn)生720個脈沖。這里的上止點脈沖除了作為上止點標(biāo)記位置的信號之外，176。曲軸轉(zhuǎn)角脈沖信號起始位置的同步信號。也就是以上止點脈沖定為計算曲軸轉(zhuǎn)角的零點，176。曲軸轉(zhuǎn)角的間隔輸出脈沖。2．輸出級輸出級為微機(jī)與噴油器等執(zhí)行器件之間建立的聯(lián)系。它將微機(jī)作出的決策指令，轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂菩盘杹眚?qū)動執(zhí)行器進(jìn)行工作。它起著控制信號的生成與放大等功能。由此輸出的有三個信號：噴油器驅(qū)動信號、點火控制信號和燃油泵驅(qū)動信號。l）噴油信號的輸出在供油壓力不變的情況下，每一活塞行程的噴油量，是通過噴油器開啟的噴油持續(xù)時間來控制的?？刂茊卧械奈C(jī)計算出相應(yīng)于發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的噴油持續(xù)時間，并由此脈沖信號來控制驅(qū)動噴油器。在順序噴射的系統(tǒng)中，需要按發(fā)動機(jī)各缸工作次序分別向各缸噴油器提供一定寬度的脈沖驅(qū)動信號，因此在噴油器的驅(qū)動電路中，應(yīng)具有缸序判別與定時兩個功能。缸序的判定是保證發(fā)出的噴油脈沖的時序與發(fā)動機(jī)工作次序相對應(yīng)，使各缸噴油過程均在進(jìn)氣過程的時間內(nèi)進(jìn)行；定時則是保證噴油脈沖具有與微機(jī)計算所確定的噴油量相對應(yīng)的脈沖寬度。在圖117表示的一種噴油器驅(qū)動電路中，設(shè)置有功放集成電路塊LM324芯片。它具有兩個功能，一是增強(qiáng)輸出信號的驅(qū)動能量，為大電流功放管T提供足夠的基極電流；二是在數(shù)字電路與模擬電路之間形成器件隔離，以抑制干擾。為了減小控制單元中的損失功率，縮短噴油器開啟與落座關(guān)閉的時間，應(yīng)對噴油器的控制電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，在噴油器的啟動時應(yīng)供給大電流，（如六缸發(fā)動機(jī)），以后又降低，至噴射持續(xù)期末了約為3A的保持電流。圖117 噴油器的驅(qū)動電路圖117中的電路可通過調(diào)整電阻R2使功放管T工作處于飽和與截止兩種工作狀態(tài)，也就是當(dāng)驅(qū)動脈沖信號上升為高電壓時，功放管迅速達(dá)到飽和狀態(tài)，此時電源電壓幾乎全部加在噴油器的電磁線圈上，線圈的電流很大，使噴油器能在1ms內(nèi)開啟。噴射以后，施加在電磁線圈上的電流減小，通過線圈中的電流也隨之減小以維持噴油器的開啟。當(dāng)驅(qū)動脈沖信號下降為低電平時，功放管T迅速截止，使噴油器中的電磁線圈電路斷開，立即停止噴油。由于噴油器的電磁線圈存在電感，當(dāng)功放管截止時，在線圈兩端可能產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢，此感應(yīng)電動勢與電源電壓一起加在功放管上，可能將其擊穿而損壞，因此，在線圈兩端并聯(lián)著一個二極管D起保護(hù)作用。2）點火信號的輸出控制單元中的微機(jī)在接受轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和不同校正參數(shù)的輸入之后，就計算出一個合理的點火提前角。這個角度應(yīng)該與曲軸的瞬間位置轉(zhuǎn)角同步，把它作為點火信號的下降邊（即后沿）。同時，微機(jī)按發(fā)動機(jī)當(dāng)時的工況數(shù)據(jù)，查明它所需要的點火接通角，作為點火信號的上升邊（即前沿）。點火信號的持續(xù)期即相應(yīng)為接通時間。點火輸出級的主要任務(wù)是將電流放大，同時也包括對點火線圈的最大初級電流進(jìn)行限制調(diào)節(jié)。其控制是通過開關(guān)電路實現(xiàn)的。由微機(jī)發(fā)出的控制脈沖信號，使開關(guān)電路中的功效管處于飽和與截止兩種狀態(tài)，以控制點火線圈的通電與斷電時刻，從而控制點大提前角與接通角。點火輸出級輸出放大的信號，控制著通過點火線圈的電流，以至在適當(dāng)?shù)狞c火時刻，在火花塞上有足夠的點火能量，保證迅速地點燃可燃混合氣。在如圖118所示的點火控制信號與參考信號的時序關(guān)系中，θ為點火提前角，θ0為斷電角。通過調(diào)節(jié)θ1，可以實現(xiàn)對點火提前角的調(diào)整，也就是控制參考信號出現(xiàn)后，曲軸轉(zhuǎn)過的角度θ1。另外，也可以通過控制斷電角θ0，來實現(xiàn)控制接通角。圖118 點火的時序3）燃油泵的控制微機(jī)的輸出級隨發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的不同，控制著電動燃油泵的接通與斷開。在點火開關(guān)打開，而發(fā)動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時，此油泵繼電器在電腦控制下中斷對燃油泵供電，使其停止供油。有的車型在空氣流量計中裝有微動觸點，流量板打開油泵就通電，流量板不打開油泵就不通電。使發(fā)動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)而點火開關(guān)打開時，油泵不工作。4）可擴(kuò)展的輸出當(dāng)需要時，此微機(jī)控制系統(tǒng)還可以進(jìn)一步擴(kuò)展輸出級，以獲得更多的應(yīng)用。例如可以擴(kuò)展對廢氣再循環(huán)中回流閥的控制，對用于調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速的節(jié)氣門后旁通閥進(jìn)行控制，以及對增壓發(fā)動機(jī)增壓壓力的控制等。三、微機(jī)系統(tǒng)軟件軟件在控制系統(tǒng)中起著控制決策的作用，軟件還可以完成硬件的某些功能，因此微機(jī)軟件的設(shè)置是必不可少的。軟件包括各種控制程序、噴油量脈譜、點火角脈譜的數(shù)據(jù)以及一些工況修正參數(shù)的數(shù)據(jù)儲存等。在目前的控制系統(tǒng)中，軟件多數(shù)是采用模塊結(jié)構(gòu)，即把一個完整的控制程序分成若干個功能相對獨(dú)立的程序模塊，每個程序模塊分別進(jìn)行設(shè)計、編制程序與調(diào)試，最后再將調(diào)試好的程序模塊統(tǒng)一連接起來，這樣不僅單個程序模塊設(shè)計與調(diào)試方便，而且單個模塊又能被多個模塊公用，易于修改、變動，按需要進(jìn)行任意取舍。在控制系統(tǒng)中，最主要的軟件是主控程序，一旦系統(tǒng)啟動，中央處理器就進(jìn)入主控制程序。主控程序可根據(jù)使用與控制的要求設(shè)定內(nèi)容。主要完成的任務(wù)包括：對整個系統(tǒng)進(jìn)行初始化，實現(xiàn)系統(tǒng)的工作時序；控制模式的判定；點火角度控制量的輸出；噴油量脈沖控制量的輸出；常用工況與其他各工況模式的程序。另外，控制軟件中還包括轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的處理程序，中斷處理程序以及插座與查表程序，等等。由于控制系統(tǒng)是對發(fā)動機(jī)進(jìn)行混合氣成分與點火定時角度的最優(yōu)控制，不少針對發(fā)動機(jī)使用要求的預(yù)先確定的點火角脈譜與噴油量脈譜，以及其他為匹配各種運(yùn)行工況而選定的修正系數(shù)、修正函數(shù)、常數(shù)都要以離散形式的數(shù)據(jù)儲存在微機(jī)的存儲器中，作為控制的依據(jù)。數(shù)據(jù)的儲存形式與儲存結(jié)構(gòu)應(yīng)以充分利用微機(jī)中的存儲器容量與提高查取的效率為準(zhǔn)。軟件中所編制的一系列程序，應(yīng)能滿足功能強(qiáng)、運(yùn)算處理迅速、控制準(zhǔn)確、實施性強(qiáng)與效率高等多方面的要求。四、控制系統(tǒng)的抗干擾由于汽車發(fā)動機(jī)的使用條件相當(dāng)嚴(yán)酷，電控系統(tǒng)經(jīng)常受到車內(nèi)外電磁波的干擾。這種干擾可能以沖擊脈沖的形式進(jìn)入控制系統(tǒng)內(nèi)部，干擾破壞某些電子器件的工作狀況，有時甚至損壞器件，嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的正常工作，以至于發(fā)動機(jī)與汽車的工作失調(diào)而發(fā)生故障。因此，為了確?？刂葡到y(tǒng)可靠的工作，必須要求系統(tǒng)具有良好的抗干擾能力。對于汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其干擾源既包括許多外部的干擾源，也包括存在于系統(tǒng)內(nèi)部的元件與電路之間的相互干擾。系統(tǒng)內(nèi)部的干擾主要是由各電路之間的公共阻抗耦合所引起的。如在一電路中，電流的變化必然對另一電路產(chǎn)生干擾影響；各個電路常共用同一電源，在一個電路的負(fù)載變化時也會引起其他電路工作電壓的變化；各個電路的共同接地存在的共接地阻抗，會引起電路中的噪聲與電平的漂移等，都會造成電路工作穩(wěn)定性的下降，使信號中出現(xiàn)干擾噪聲。汽車用電器是控制系統(tǒng)的外部干擾源，其干擾主要是在這些電器設(shè)備中的感性負(fù)載在切換過程中產(chǎn)生的。強(qiáng)干擾主要是點火系統(tǒng)，在初級電路斷開時，次級線圈上將感應(yīng)出2萬V～10萬V的高壓電，發(fā)射出高頻電磁波產(chǎn)生的高脈沖電壓，在分電器插頭電極的間隙處跳過，產(chǎn)生火花，其脈沖電流的變化，可通過點火高壓線向四周輻射出電磁波進(jìn)行干擾，通過與系統(tǒng)中的傳感器與輸入信號線之間的感性、容性相合，就在其相應(yīng)信號中迭加上干擾噪聲后一同輸入，造成對有關(guān)電路與微機(jī)的干擾。點火系統(tǒng)的強(qiáng)干擾同樣也對輸出信號產(chǎn)生干擾，使輸出信號紊亂，從而引起控制系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)運(yùn)行的失調(diào)?？垢蓴_的措施主要是從控制系統(tǒng)的硬件與電路著手，盡量把干擾的信號在進(jìn)入微機(jī)之前加以消除，以減少系統(tǒng)中軟件的負(fù)擔(dān)。這些措施包括對計算機(jī)使用穩(wěn)壓電源，防止電源電壓的波動；在電源輸入端與接地之間分別并聯(lián)去耦電容；各供電回路同一點接地；避免其間共用地線產(chǎn)生的公共阻抗；電路接地盡量縮短長度，并用較粗的導(dǎo)線；信號線要采用屏蔽措施，以免接受干擾信號。在數(shù)字量的信息傳遞中，采用光電耦合器作為傳送的連接，可以使各組件間脫離電的聯(lián)系與干擾，對于消除系統(tǒng)輸入脈沖和開關(guān)信號中的干擾噪聲是一個有效的措施。此外，還要注意對整個控制單元的屏蔽與系統(tǒng)軟件的抗干擾措施，以保證系統(tǒng)在汽車行駛的不同條件下都能穩(wěn)定可靠地進(jìn)行控制。第二章 汽油噴射系統(tǒng)原及檢修理裝用電子控制發(fā)動機(jī)的進(jìn)口汽車越來越多，現(xiàn)在我國生產(chǎn)的轎車有很多也裝用了汽油噴射發(fā)動機(jī)。打開這些汽車的發(fā)動機(jī)蓋，呈現(xiàn)在眼前的是復(fù)雜的管線和接頭，即使以前的修車高手，此時也不敢輕易下手。但當(dāng)我們懂得了汽油噴射發(fā)動機(jī)的基本原理以后，會覺得汽油噴射發(fā)動機(jī)并不神秘，維修也并不難。第一節(jié) 壓力感應(yīng)式電子控制多點 汽油噴射采統(tǒng)（D型）一、壓力感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作原理壓力感應(yīng)式噴射系統(tǒng)的基本噴油量主要取決于壓力傳感器，它是利用進(jìn)氣管中壓力的高低來控制其噴油量的多少。該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖21所示。其圖21 壓力感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)1燃油箱；2汽油泵；3濾清器；4油壓調(diào)節(jié)器；5進(jìn)氣壓力傳感器；6進(jìn)氣管；7氣缸；8噴油器；9分配管；10分電器；11冷起動噴油器；12節(jié)氣門位置傳感器；13怠速調(diào)節(jié)螺釘；14進(jìn)氣溫度傳感器；15水溫傳感器；16輔助空氣閥；17起動信號；18溫度時間開關(guān)基本工作原理及其控制同L型電噴系統(tǒng)，與流量感應(yīng)式的不同就在于控制噴油量的基礎(chǔ)傳感器是壓力傳感器。這種型式是把進(jìn)氣壓力傳感器裝在節(jié)氣門的后方，當(dāng)節(jié)氣門位置發(fā)生變化時，進(jìn)氣管中壓力將發(fā)生變化，傳感器將壓力的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號，電壓信號傳送到發(fā)動機(jī)ECU，ECU發(fā)出指令，控制噴油器噴油。二、壓力感應(yīng)式電子控制多點直噴系統(tǒng)的控制圖22為壓力感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)的控制過程圖。圖22 電控多點控制系統(tǒng)傳感器感受汽車運(yùn)行的各種信息，ECU接受各類傳感器的信號，并給傳感器以一定指令（及反饋過程）。執(zhí)行器使供氣機(jī)構(gòu)供氣，計量后進(jìn)入氣缸。并將計量結(jié)果送入ECU，ECU使供油機(jī)構(gòu)適時供油，控制噴油量。如圖23為ECU接收信號及其發(fā)出控制信號的框圖。圖23 壓力感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)的信號圖其中轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣壓力決定了基本噴油量，大約占80％，其它修正占20％。水溫傳感器信號用在多處，故它也是一種基礎(chǔ)傳感器。第二節(jié) 流量感應(yīng)式電控多點汽油噴射系統(tǒng)(L型)一、流量感應(yīng)式汽油噴射系統(tǒng)的工作原理與總體結(jié)構(gòu)如圖24為L型電子控制汽油噴射系統(tǒng)，主要是以空氣流量的多少，來控制噴油量的多少。與K型汽油噴射系統(tǒng)相比，主要區(qū)別是本系統(tǒng)增加了電控單元，由電控單元來控制噴油器何時噴油，而電控單元的信號則是利用裝在發(fā)動機(jī)各處的傳感器采集。圖24 L型電子控制的噴射系統(tǒng)1油箱；2油泵；3濾清器；4進(jìn)油管；5回油管；6油壓調(diào)節(jié)器；7噴油器；8冷起動噴油器；9怠速調(diào)節(jié)螺釘；10混合比調(diào)整螺釘；11空氣流量計；12點火開關(guān)；13蓄電池；14繼電器；15控制器；16分電器；17氣溫信號；18油泵導(dǎo)通信號；19輔助空氣閥；20節(jié)氣門信號；21溫度時間開關(guān)；22水溫傳感器；23氧傳感器；24空濾器L型電控噴射系統(tǒng)是將各種傳感器感應(yīng)采集的信號送入一個電控單元（ECU）中，根據(jù)發(fā)動機(jī)各種工況的實際需要來控制噴油量。此噴射系統(tǒng)采用間歇式的噴油方式。當(dāng)電控單元的電流流經(jīng)噴油器內(nèi)的電磁線圈時，噴油器就開啟，將燃油噴入進(jìn)氣管內(nèi)，與吸入的空氣混合后進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生動力。微機(jī)（電控單元）的主要功能是控制噴油器的噴油量。吸入的空氣量是由節(jié)氣門的開度確定的。LJetronic汽油噴射系統(tǒng)的特點是：1）采用空氣流量傳感器，以空氣流量為控制的基礎(chǔ)。2）以空氣流量與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速作為控制基本噴油量的因素。3）還接受節(jié)氣門位置、冷卻水溫、空氣溫度、蓄電池電壓、點火時間、空調(diào)等傳感器檢測到的表征發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的信號作為噴油量的校正依據(jù)，使發(fā)動機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行。整個L型噴射系統(tǒng)可分為燃油供給、空氣供給與電路控制等三部分。1．燃油供給部分燃油從燃油箱泵出，濾去雜質(zhì)后，進(jìn)入分配管。在分配管的后端有一個壓力調(diào)節(jié)器．它使噴油壓力保持恒定，過量的壓力油將通過此壓力調(diào)節(jié)器無損失地返回到油箱。由于燃油連續(xù)地流過，因此總能保證有正常的燃油供給。，接受電控單元的指令控制，噴油器將燃油噴至進(jìn)氣門上方，當(dāng)進(jìn)氣門打開時，才將燃油與空氣同時吸入氣缸中。2．空氣供給空氣經(jīng)過空氣濾清器，濾去空氣中的塵埃等雜質(zhì)后，流經(jīng)空氣流星傳感器，經(jīng)過計量后，空氣流沿著節(jié)氣門通道流入進(jìn)氣歧管，再分別供給各個氣缸中。汽車行駛時的空氣流量是由駕駛員通過加速踏板操縱節(jié)氣門控制的。3．控制系統(tǒng)電控單元通過電路接受的輸入信號有：分電器點火線圈——發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；曲軸位置傳感器——發(fā)動機(jī)一缸上止點位置；空氣流量傳感器——吸入的空氣流量；節(jié)氣門開關(guān)——節(jié)氣門位置；起動開關(guān)——起動信號；冷卻水溫傳感器——冷卻水的溫度；空氣溫度傳感器——吸入空氣的溫度；氧傳感器——廢氣中氧的含量。上述各信號通過線路輸