【導(dǎo)讀】汽車是由發(fā)動機(jī)、底盤、車身和電氣設(shè)備四部分組成。汽車電氣設(shè)備包括汽車電器系統(tǒng)與汽車電子控制系統(tǒng)兩部分。機(jī)電子控制技術(shù)成為電子技術(shù)應(yīng)在汽車上的主要標(biāo)志。機(jī)集中管理系統(tǒng)，以及目前正在迅猛發(fā)展的缸內(nèi)直噴技術(shù)。并研制成功第一架采用燃油噴射式發(fā)動機(jī)的軍用戰(zhàn)斗機(jī)?！捡Y300L型賽車上。從20世紀(jì)50年代開始，美國、歐洲和日本先后頒布了對汽車有害排放進(jìn)行限制的各種法規(guī)，該系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)氣壓力，由設(shè)在各個節(jié)氣門前的噴油器與進(jìn)氣行程同步噴油，遺憾的是該專利技術(shù)并未被推廣應(yīng)用。時美國加利福尼亞州的排放法規(guī)要求，開創(chuàng)了汽油發(fā)動機(jī)電子控制燃油噴射技術(shù)的新時代。油噴射系統(tǒng)是用電子電路控制噴油器閥門的開啟時刻與開啟時間。和控制精度大大提高。角進(jìn)行最佳控制。自診斷功能的豐田計算機(jī)控制系統(tǒng)TCCS。統(tǒng)的低速NOx排量相當(dāng)驚人，而隨即被許多注重環(huán)保的國家拒于門外。直噴發(fā)動機(jī)、奔馳的CGI直噴發(fā)動機(jī)、馬自達(dá)的DISI直噴系統(tǒng)等。

　　

【正文】 制過程 圖 298 （二）噴油持續(xù)時間的控制過程 圖 298 （三）噴油控制流程 圖 299 章節(jié) 第 三 章 汽車發(fā)動機(jī)電子控制點(diǎn)火技術(shù) 日期 重點(diǎn) 微機(jī)控制點(diǎn)火系點(diǎn)火提前角的確定 難點(diǎn) 微機(jī)控制點(diǎn)火系高壓電的分配方式 第一節(jié) 微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng) 一、微機(jī)控制點(diǎn)火系的組成 圖 31 二、微機(jī)控制點(diǎn)火系的控制過程 （一）微機(jī)控制點(diǎn)火原理 圖 32 （二）微機(jī)控制點(diǎn)火系點(diǎn)火提前角的確定 工況不同，最佳點(diǎn)火提前角不同。怠速時，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；部分負(fù)荷時，經(jīng)濟(jì)性；大負(fù)荷時，輸出大轉(zhuǎn)矩和功率。 豐田汽車點(diǎn)火提前角的控制模式為： 實際點(diǎn)火提前角 =初始點(diǎn)火提前角 +基本點(diǎn)火提前角 +修正點(diǎn)火提前角 1 初始點(diǎn)火提前角 固定點(diǎn)火提前角又稱初始點(diǎn)火提前角，該角度相對每個發(fā)動機(jī)是固定的。如對豐田 IGGEL 發(fā)動機(jī)，其值為 10176。 在下列工況時，發(fā)動機(jī)的實際點(diǎn)火提前角就是固定點(diǎn)火提前角。 ①發(fā)動機(jī)起動時，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化大，無法正確計算點(diǎn)火提前角； ②發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在 400r/min 以下時； ③當(dāng) T 端子短路或節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合且車速在 2km/h 時； ④當(dāng)發(fā)動機(jī) ECU 內(nèi)后備系統(tǒng)開始工作時。 2 基本點(diǎn)火提前角 基本點(diǎn)火提前角按兩種情況確定：怠速時基本點(diǎn)火提前角和正常行駛時基本點(diǎn)火提前角。 怠速時基本點(diǎn)火提前角就是指節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合時的基本點(diǎn)火提前角。該基本點(diǎn)火提前角在空調(diào)工作時為 8176。，在空調(diào)不工作時為 4176。 正常行駛時基本點(diǎn)火提前角就是指節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點(diǎn)打開時的基本點(diǎn)火提前角。該基本點(diǎn)火提前角由 ECU 根據(jù)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷信號從內(nèi) 部存儲器中選出。 3 修正點(diǎn)火提前角 修正點(diǎn)火提前角包括暖機(jī)修正、怠速穩(wěn)定性修正、爆震反饋修正等。 ①暖機(jī)修正：暖機(jī)修正就是指節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點(diǎn)閉合時 ECU 根據(jù)冷卻水溫對點(diǎn)火提前角進(jìn)行修正。 ②怠速穩(wěn)定性修正：怠速穩(wěn)定性修正就是為了保證發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)而對點(diǎn)火提前角進(jìn)行的修正。 ③爆震反饋修正：爆震反饋修正就是點(diǎn)火閉環(huán)控制，是指利用爆震傳感器檢測燃燒室有無爆震燃燒，并由 ECU 根據(jù)此傳感信號修正點(diǎn)火提前角。 （三）微機(jī)控制點(diǎn)火系的控制過程 1 點(diǎn)火提前角的控制 圖 34 2 點(diǎn)火導(dǎo)通角的控制 圖 34 點(diǎn)火導(dǎo)通角是指點(diǎn)火線圈初級電路功率三極管導(dǎo)通期間發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)過的角度。點(diǎn)火導(dǎo)通角的控制方法為： ECU 首先根據(jù)電源電壓從預(yù)先試驗存儲在存儲器中的導(dǎo)通時間脈譜圖中查詢初級電路導(dǎo)通時間，然后根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算出點(diǎn)火導(dǎo)通角。 三、微機(jī)控制點(diǎn)火系高壓電的分配方式 微機(jī)控制點(diǎn)火系高壓電的分配方式可分為機(jī)械配電方式和電子配電方式。 （一）機(jī)械配電方式 機(jī)械配電方式是指由分火頭將高壓電分配至分電器蓋旁電極，再通過高壓線輸送到各缸火花塞的傳統(tǒng)配電方式。采用機(jī)械配電方式的點(diǎn)火系稱為分電器點(diǎn)火系（ Distributor Ignition，簡稱 DI） 缺點(diǎn)： （二）電子配電方式 電子配電方式是指在點(diǎn)火控制器的控制下，點(diǎn)火線圈的高壓電按照一定的點(diǎn)火順序直接加到火花塞上的直接點(diǎn)火方式。采用電子配電方式的點(diǎn)火系稱為無分電器點(diǎn)火系（（ Distributorless Ignition，簡稱 DLI））。 無分電器點(diǎn)火系采用兩種類型的電子配電方式：同時點(diǎn)火方式和單獨(dú)點(diǎn)火方式 1 同時點(diǎn)火方式 同時點(diǎn)火方式即兩個汽缸共用一個點(diǎn)火線圈，該點(diǎn)火線圈的高壓電同時送往兩缸火花塞，同時跳火。 同時跳火的兩缸應(yīng)滿足如下條件：當(dāng)一缸處于壓縮行程上止點(diǎn)時，另一缸 處于排氣行程上止點(diǎn)。 處于壓縮缸的點(diǎn)火為有效點(diǎn)火，處于排氣缸的點(diǎn)火為無效點(diǎn)火。 同時點(diǎn)火的高壓配電方式又可分為二極管分配方式和點(diǎn)火線圈分配方式兩種。 （ 1）二極管分配方式 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：二個初級繞組、一個次級繞組（ 4 缸發(fā)動機(jī)），每個次級繞組的兩端分別通過高壓二極管與 4 個火花塞形成回路。 （ 2）點(diǎn)火線圈分配方式 在六缸發(fā)動機(jī)上共有三個獨(dú)立的點(diǎn)火線圈，每個點(diǎn)火線圈向配對的兩個火花塞供電。 （ 3）高壓二極管的作用 防止功率三極管導(dǎo)通時，因點(diǎn)火線圈磁通量變化而產(chǎn)生感生電動勢造成火花塞誤跳火的現(xiàn)象發(fā)生。 當(dāng)點(diǎn)火線圈初 級電路導(dǎo)通時，也有磁場的變化，會產(chǎn)生 1000V 的電壓。在傳統(tǒng)點(diǎn)火系中，因分電器的分火頭與旁電極之間的間隙較大，初級電路導(dǎo)通時產(chǎn)生的 1000V 電壓不能跳過這個間隙，因而不會誤跳火。而無分電器點(diǎn)火系中沒有配電器，初級電路導(dǎo)通時產(chǎn)生的 1000V 電壓全部作用在火花塞上，在發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，初級電路在進(jìn)氣行程的末期就導(dǎo)通，此時汽缸的壓力很低（甚至低于大氣壓力），這樣， 1000V 的電壓就會使火花塞誤跳火。 2 單獨(dú)點(diǎn)火方式 單獨(dú)點(diǎn)火方式就是一個汽缸配一個點(diǎn)火線圈，該點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電只送往這一個缸。 第二節(jié) 發(fā)動機(jī)爆震控制系統(tǒng) 一、爆震控制系統(tǒng)的組成 在點(diǎn)火控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增設(shè)爆震傳感器、帶通濾波電路、信號放大電路、整形濾波電路、比較基準(zhǔn)電壓形成電路、積分電路和提前角控制電路等組成 二、爆震傳感器的結(jié)構(gòu)原理 功用：把發(fā)動機(jī)爆震信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入發(fā)動機(jī) ECU。 （一）發(fā)動機(jī)爆震的檢測方法 檢測發(fā)動機(jī)燃燒室壓力 檢測發(fā)動機(jī)缸體振動 檢測燃燒噪聲 （二）爆震傳感器的分類 按檢測方式不同可分為共振型與非共振型兩種；按結(jié)構(gòu)不同可分為磁致伸縮式 和壓電式兩種。 （三）壓電式爆震傳感器 壓電效應(yīng) ：某些晶體（如石英、壓電陶瓷等）在某一定方向受壓（或受拉）產(chǎn)生變形時，在晶體內(nèi)部產(chǎn)生極化現(xiàn)象，并在其兩個表面出現(xiàn)異性電荷；當(dāng)去掉外力后，又重新回到不帶電的狀態(tài)，這種現(xiàn)象就稱為壓電效應(yīng)。 壓電式爆震傳感器按檢測缸體振動頻率的方式不同，又可分為共振型與非共振型。 1 非共振型壓電式爆震傳感器 （ 1） 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 主要元件：慣性配重和壓電陶瓷元件。 （ 2） 工作原理 發(fā)動機(jī)發(fā)生爆震時，振動幅度大，產(chǎn)生的加速度大，因此，壓電元件受到的加速度（慣性力）也大，壓電元件輸出的電壓信 號就大。 輸出與振動頻率和振動強(qiáng)度有關(guān)的交變電壓信號。 2 共振型壓電式爆震傳感器 （ 1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 共振型爆震傳感器的主要元件是壓電元件與振蕩片 （ 2）工作原理 當(dāng)發(fā)動機(jī)爆震時產(chǎn)生的頻率與振蕩片的固有頻率相同時，振蕩片就發(fā)生共振。壓電元件受到的力最大，此時壓電元件產(chǎn)生的電壓信號也達(dá)到最大值。 無論是共振動型，還是非共振型，傳感器的輸出信號都是隨發(fā)動機(jī)的振動頻率而變化的脈沖電壓信號，信號的頻率都與發(fā)動機(jī)振動頻率一致，其電壓幅值與振動頻率有關(guān)。對于共振型傳感器，其輸出信號電壓在發(fā)動機(jī)發(fā)生爆震時最大；而對于非共振型 傳感器，其輸出信號電壓在發(fā)動機(jī)爆震時無顯著增加，只能依靠帶通濾波器檢查傳感器輸出信號中有無爆震頻率段來判斷是否發(fā)生了共振。 （四）磁致伸縮式爆震傳感器 組成：感應(yīng)線圈、鐵心、永久磁鐵和傳感器外殼。 工作原理：當(dāng)發(fā)動機(jī)發(fā)生爆震時，發(fā)動機(jī)缸體的振動頻率與傳感器固有的振動頻率（約 7kHz左右）匹配，發(fā)生諧振現(xiàn)象，振動強(qiáng)度最大，鐵心的位移最大，線圈內(nèi)的磁通變化率最大，傳感器輸出最大信號。 三、發(fā)動機(jī)爆震的判別 常用的方法：將發(fā)動機(jī)無爆震時的傳感器輸出電壓與產(chǎn)生爆震時的輸出電壓進(jìn)行比較判斷。 （一）基準(zhǔn)電壓的確定 基 準(zhǔn)電壓隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高而增大。 （二）爆震強(qiáng)度的判別 爆震強(qiáng)度取決于信號電壓的振幅和持續(xù)時間。 當(dāng)積分值超過基準(zhǔn)電壓值時， ECU 就判定發(fā)動機(jī)發(fā)生了爆震。 四、發(fā)動機(jī)爆震的控制 對于共振檢測方法， ECU 首先把輸入信號的最大值與爆震強(qiáng)度基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，若輸入信號最大值大于基準(zhǔn)值，表示汽油機(jī)已發(fā)生爆震，此時 ECU 立即輸出指令，推遲點(diǎn)火時刻，每次推遲 176。~176。曲軸轉(zhuǎn)角，修正速度為 176。 /s 左右，直到爆震消除。爆震強(qiáng)度越大，點(diǎn)火時間推遲越多；爆震強(qiáng)度越小，點(diǎn)火時間推遲越少。當(dāng)爆震消除后， ECU 又按預(yù)先設(shè)定的 角度值逐步增大點(diǎn)火提前角，直至再次發(fā)生爆震。然后又逐步減小點(diǎn)火提前角直至爆震消除，如此周而復(fù)始地重復(fù)上述過程，把實際點(diǎn)火提前角控制在理想最佳點(diǎn)火提前角附近，如圖 617 所示。 對于頻率檢測方法， ECU 首先對輸入信號進(jìn)行濾波處理，把爆震發(fā)生時的機(jī)體壁面振動信號與其他機(jī)械振動信號分離開來。由于濾波器的濾波頻率是按被測汽油機(jī)發(fā)生爆震時機(jī)體壁面的振動頻率范圍設(shè)定的，因此傳感器所輸入的不同頻率的機(jī)械振動信號中，只有爆震發(fā)生時的機(jī)體壁面振動信號能通過濾波器，其他頻率的振動信號將全部被濾去。汽油機(jī)發(fā)生燃震時， ECU 將從濾 波器獲得與其他機(jī)械振動信號分離后的爆震信號，據(jù)此就能對點(diǎn)火提前角進(jìn)行調(diào)整。點(diǎn)火提前角調(diào)整的方法與前述相同。 五、發(fā)動機(jī)點(diǎn)火控制流程 圖 319 章節(jié) 第 四 章 汽車發(fā)動機(jī)電子輔助控制技術(shù) 日期 重點(diǎn) 氧傳感器的結(jié)構(gòu)與原理 難點(diǎn) 怠速控制過程 第一節(jié) 發(fā)動機(jī)空燃比反饋控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)：在控制系統(tǒng)中，凡是系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間存在反饋回路，即輸出量對控制作用有直接影響的系統(tǒng)，稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。 一、空燃比反饋控制的目的 空燃比反饋修正就是 ECU 根據(jù)氧傳感器輸出的反映排氣中氧含量的信 號，對噴油時間進(jìn)行修正，將空燃比保持在 ： 1 附近，使三元催化轉(zhuǎn)換裝置具有最高的凈化效率。 二、空燃比反饋系統(tǒng)的組成 空燃比反饋系統(tǒng)是在燃油噴射系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)氧傳感器而構(gòu)成。 圖 42 三、氧傳感器的結(jié)構(gòu)原理 作用：把排氣中氧的濃度轉(zhuǎn)換為電壓信號， ECU 根據(jù)氧濃度傳感器輸入的信號判斷混合氣的濃度，進(jìn)而修正噴油量 銀據(jù)內(nèi)部敏感材料不同分為氧化鋯式和氧化鈦式兩種。氧化鋯式氧傳感器又分為加熱型和非加熱型兩種，氧化鈦式氧傳感器一般都是加熱型傳感器。 （一）氧化鋯式氧傳感器 1 氧化鋯式氧傳感器的結(jié)構(gòu)組成 組成：鋯管、電極、電極引線、金屬保護(hù)套（管）、加熱元件（僅指加熱式氧傳感器）、線束插接器 在二氧化鋯固體電解質(zhì)粉末中添加少量的添加劑，燒制成管狀，便稱為鋯管。 鋯管的內(nèi)電極與外界大氣相通，外電極與排氣管內(nèi)的排氣相通。 為防止發(fā)動機(jī)排出的廢氣腐蝕外層的鉑電極，在外層鉑電極表面都覆蓋著一層多孔性的陶瓷層。 作為鋯管外電極的金屬鉑的另一個重要作用是催化作用，對排氣中（尤其是外電極鉑膜附近）的一氧化碳（ CO）和氧氣（ O2）起催化作用，使其反應(yīng)生成二氧化碳（ CO2）。 在鋯管的外部套有一個帶長縫糟的耐熱金屬保護(hù)套（管 ） 2 氧化鋯式氧傳感器的工作原理 發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，排氣管內(nèi)廢氣從鋯管外電極表面的陶瓷層滲入，與外電極接觸，內(nèi)電極與大氣接觸。鋯管內(nèi)、外側(cè)存在氧濃度差，使氧化鋯電解質(zhì)內(nèi)部氧離子開始向外電極擴(kuò)散，擴(kuò)散的結(jié)果是在內(nèi)、外電極之間產(chǎn)生電位差，形成了一個微電池。 氧化鋯式氧傳感器的輸出電壓特性是： 當(dāng)汽缸內(nèi)混合氣濃時，排氣中氧含量低，一氧化碳含量相對較大，而且在鋯管外電極鉑膜的催化作用下，排氣中的氧幾乎全部參加反應(yīng)，生成了二氧化碳，使鋯管外表面上氧離子濃度幾乎為 0，而鋯管的內(nèi)表面與大氣相通，氧離子濃度很大，鋯管內(nèi)、外兩側(cè) 氧濃度差很大，因此在內(nèi)、外電極之間產(chǎn)生了較大的電壓信號（ ～ ）； 當(dāng)汽缸內(nèi)混合氣稀時，排氣中氧的含量較高，一氧化碳的含量相對較小，即使一氧化碳全部與氧離子參加反應(yīng)，鋯管外表面還是有多余的氧離子存在，鋯管內(nèi)、外兩側(cè)氧濃度差小，因此在內(nèi)、外電極之間只產(chǎn)生較小的電壓信號（約地 左右）。 如果沒有外電極鉑的催化作用使鋯管外側(cè)的氧離子急劇減小到 0，那么在濃混合氣時就不會有接近 的高電壓信號，傳感器的輸出信號也不會在混合氣由濃變稀時出現(xiàn)躍變現(xiàn)象，這正是使用鉑電極的另一個重要因素。 3 氧化鋯式氧傳 感器的工作條件 （ 1）發(fā)動機(jī)溫度高于 60℃ （ 2）氧傳感器自身溫度高于 300℃ （ 3）發(fā)動機(jī)工作在怠速工況和部分負(fù)荷工況 （二）氧化鈦式氧傳感器 N 型半導(dǎo)體材料，其阻值大小取決于材料溫度以及周圍環(huán)境中氧離子的濃度。 1 氧化鈦式氧傳感器的結(jié)構(gòu)組成 氧傳感器前端的護(hù)罩內(nèi)是一個二氧化鈦厚膜元件 2 氧化鈦式氧傳感器的工作原理 當(dāng)發(fā)動機(jī)混合氣稀（過量空氣系數(shù)大于 1）時，排氣中氧離子含量較多，傳感元件周圍的氧離子濃度較大，二氧化鈦呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。 當(dāng)發(fā)動機(jī)的可燃混合氣濃（過量空氣系數(shù)小于 1）時，由于燃燒不完全．排氣中氧含 量較少，傳感元件周圍的氧離子很少，在催化劑鉑的催化作用下，使剩余氧離子與排氣中的一氧化碳 CO 產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成二氧化碳 CO2，將排氣小的氧離子進(jìn)一步消耗掉，二氧化鈦呈現(xiàn)低阻狀態(tài)。 由上可見，氧化鈦式氧傳感器的電阻將在混合氣的過量空氣系數(shù)λ約為 1（空燃比 A/F約為 ）時產(chǎn)生突變。 3 氧化鈦式氧傳感器的工作條件 （ 1）發(fā)動機(jī)溫度高于 60℃ （ 2）氧傳感器自身溫度高于 600℃ （ 3）發(fā)動機(jī)工作在怠速工況和部分負(fù)