第二章發動機電子控制系統

電控燃油噴射系統簡介電控燃油噴射系統的功能原理電控燃油噴射系統的組成第二章汽油發動機管理系統2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控燃油噴射系統簡介

電控燃油油噴射系統（Electricfuelinjection,EFI）是利用各種傳感器檢測發動機的各種狀態，經ECU的判斷、計算，使發動機在不同工況下，均能獲得合適濃度的可燃混合氣。電子控制噴油系統是通過空氣流量計、絕對壓力傳感器和發動機轉速信號來確定基本噴油量(由噴油時間決定），電子控制單元根據各種傳感器的信號進行判斷、計算、修正控制噴油器噴油的持續時間，使發動機獲得該工況下運行所需的最佳可燃混合氣濃度。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控汽油噴射發動機簡介

燃油噴射控制系統是由傳感器、電子控制單元和執行器組成。其核心是電子控制單元。電子控制單元通過進氣歧管絕對壓力傳感器或空氣流量計的信號計算進氣量，并根據進氣量和發動機的轉速獲得基本噴油持續時間，然后通過冷動水溫度、進氣溫度、節氣門開啟角度、電瓶電壓等各種工作參數進行修正，得到發動機在這一工況下運行的最佳噴油持續時間。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控汽油噴射發動機簡介2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控汽油噴射發動機簡介2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控汽油噴射發動機簡介按噴射時刻分:按噴射位置分:按噴射壓力分:2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

電控燃油噴射系統簡介電控燃油噴射系統的功能原理電控燃油噴射系統的組成第二章汽油發動機管理系統2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰噴油正時控制——就是噴油器何時開始噴油。單點噴射系統只有一只或兩只噴油器，安裝在節氣門體上，發動機一旦工作就連續噴油。多點燃油噴射系統每個氣缸配有一只噴油器，安裝在燃油分配管上。根據燃油噴射時序不同，又分為同時噴射、分組噴射和順序噴射三種噴射方式。噴油正時控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰同時噴射正時控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

發動機工作時,ECU根據曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器輸入的基準信號發出噴油指令,控制功率管導通與截止,繼而控制噴油器電磁線圈電流的通斷,使各缸噴油器同時噴油和停止噴油。

曲軸每轉一圈,各缸噴油器同時噴油一次,一次噴油量為發動機一次燃燒需要燃油量的1/2,噴油正時與發動機工作循環無關。優點：控制電路和控制程序簡單，通用性較好。缺點：各缸噴油時刻不可能最佳，已很少采用。同時噴射正時控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰分組噴射正時控制：將噴油器噴油分組進行控制,一般將四缸發動機分成二組，六缸發動機分成三組，八缸發動機分成四組。

發動機工作時,由ECU控制各組噴油器輪流噴油。發動機每轉一圈，只有一組噴油器噴油。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰順序噴射正時控制：ECU根據凸輪軸位置傳感器信號（G信號）、曲軸位置傳感器信號（Ne信號）和發動機的作功順序，確定各缸工作位置。當確定某缸活塞運行即至壓縮行程上止點前某一位置時，ECU輸出噴油控制信號，接通噴油器電磁線圈電路，該缸開始噴油。優點：各缸噴油時刻均可設計在最佳時刻。已普遍采用。缺點：控制電路和控制軟件較復雜。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰目的：

發動機工況不同，對混合氣濃度的要求也不相同。為使發動機在各種運行工況下，都能獲得最佳的混合氣濃度，以提高發動機的經濟性和降低排放污染，需要對噴油量進行控制。方式：

當噴油器的結構和噴油壓差一定時，噴油量的多少就取決于噴油時間。在汽油發動機管理系統中，噴油量的控制是通過對噴油器噴油時間(噴油觸發脈沖寬度)的控制來實現的。噴油量控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

在發動機冷起動時，ECU不是以空氣流量傳感器信號或進氣壓力信號作為計算噴油量的依據，而是根據冷卻液溫度傳感器信號確定基本噴油量,然后根據進氣溫度及電壓修正。

原因：起動時，發動機轉速很低且波動較大，導致反映進氣量的空氣流量信號或進氣壓力信號誤差較大。 1、起動時的噴油量控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、起動時的噴油量控制：·實際噴油時刻晚于ECU發出噴油指令時刻，會使噴油量不足。

·蓄電池電壓越低，噴油滯后時間越長，電壓修正噴油時間越長。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、起動后的噴油量控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

總噴油量=基本噴油量+噴油修正量+噴油增量

基本噴油量由進氣量傳感器（空氣流量傳感器或歧管壓力傳感器）和曲軸位置傳感器（發動機轉速傳感器）信號計算確定；

噴油修正量由與進氣量有關的進氣溫度、大氣壓力、氧傳感器等傳感器信號和蓄電池電壓信號計算確定；

噴油增量由反映發動機工況的點火開關信號、冷卻液溫度和節氣門位置等傳感器信號計算確定。2、起動后的噴油量控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、起動后的噴油量控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（1）基本噴油量的控制：空氣流量噴油量g/s2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰①進氣溫度的修正：目的：進氣溫度變化→空氣密度變化→進氣量變化。(體積相同時，溫度升高，質量降低。)

對于采用進氣壓力傳感器或體積流量傳感器的噴射系統，在傳感器信號相同的情況下，進入發動機的空氣質量將隨空氣溫度升高而減小。為此，需要ECU根據進氣溫度和大氣壓力的信號，對噴油量進行修正，使發動機在各種運行條件下，都能獲得最佳的噴油量。（2）噴油修正量的控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰修正方式:

當進氣溫度高于20℃時，ECU將確定修正系數小于1，適當減少噴油量（縮短噴油時間）進行修正；反之，當進氣溫度低于20℃時，ECU將確定修正系數大于1，適當增加噴油量（延長噴油時間）進行修正。（2）噴油修正量的控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰②大氣壓力的修正：目的：大氣壓力變化→空氣密度變化→進氣量變化。為此，ECU將根據大氣壓力傳感器輸入的信號，對噴油量（噴油時間）進行適當修正。（2）噴油修正量的控制：修正方式:

當大氣壓力低于101kPa時，ECU將減小修正系數，使噴油量減少（縮短噴油時間）進行修正，避免混合氣過濃和油耗過高。反之，當大氣壓力高于101kPa時，ECU將適當增加噴油量（延長噴油時間）進行修正。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰③空燃比（A／F）的修正：

不同工況時，發動機空燃比不同,發動機不同轉速和負荷時的最佳空燃比預先通過臺架試驗測試求得并存儲在只讀存儲器ROM中。發動機工作時，ECU根據曲軸位置傳感器、空氣流量傳感器和節氣門位置傳感器等信號，從空燃比脈譜圖中查詢出最佳的空燃比修正系數對空燃比進行修正。（2）噴油修正量的控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰④空燃比反饋控制修正(氧氣含量修正)目的：

試驗證明：當混合氣的空燃比控制在理論空燃比14.7）附近時，三元（HC、CO、NOx）催化轉換器轉換效率最高。如果僅僅利用空氣流量傳感器和發動機轉速傳感器計算求得充氣量，那么很難將空燃比控制在理論空燃比（14.7）附近。修正方式:

許多電控發動機都配裝了三元催化轉換器和氧傳感器，借助于安裝在排氣管上的氧傳感器反饋的空燃比信號，對噴油脈沖寬度進行反饋優化控制，將空燃比精確控制在理論空燃比（14.7）附近，再利用三元催化轉換器將排氣中的三種主要有害成分HC、CO、NOX轉化為無害成分。

（2）噴油修正量的控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰在下述情況下，ECU對空燃比不進行反饋控制：發動機起動工況；發動機起動后暖機工況（4s）；發動機大負荷工況；加速工況；減速工況；氧傳感器溫度低于正常工作溫度；氧傳感器輸入ECU的信號電壓持續10s以上時間保持不變。（2）噴油修正量的控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰⑤電源電壓的修正：目的：

噴油器的電磁線圈為感性負載，其電流按指數規律變化，因此當噴油脈沖到來時，噴油器閥門開啟和關閉都將滯后一定時間。蓄電池電壓的高低對噴油器開啟滯后時間影響較大，電壓越低，開啟滯后時間越長，在控制脈沖占空比相同的情況下，實際噴油量就會減小，為此必須進行修正。

（2）噴油修正量的控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰修正方式：修正噴油量時，ECU以14V電壓為基準。當蓄電池輸入ECU的電壓低于14V時，ECU將增大噴油脈沖的占空比，即增大修正系數，使噴油器的噴油時間增長；反之，當蓄電池電壓升高時，ECU將減小占空比，即減小修正系數，使噴油時間縮短。（2）噴油修正量的控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰①啟動后噴油增量的修正:目的：發動機冷車啟動后，由于低溫混合氣霧化不良，燃油會在進氣管上沉積而導致混合氣變稀，發動機運轉不穩甚至熄火。修正方式：為此在啟動后的短時間內，必須增加噴油量，使混合氣加濃，保證發動機穩定運轉而不致熄火。噴油增量比例的大小取決于啟動時發動機的溫度，并隨啟動后時間的增長而逐漸減小至1。（3）噴油增量的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰①啟動后噴油增量的修正：（3）噴油增量的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰②冷卻液溫度的修正：冷卻液溫度的修正是指暖機過程中冷卻液溫度的修正。目的：

在冷車起動結束后的暖機過程中，發動機溫度較低，燃油霧化較差，部分燃油凝結在進氣管和氣缸壁上，會使混合氣變稀，燃燒不穩定。因此在暖機過程中；必須增加噴油量，其燃油增量的比例取決于冷卻水溫度傳感器。（3）噴油增量的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰修正方式：

ECU根據水溫傳感器信號，通過加大噴油脈沖寬度（占空比）進行暖車加濃。隨著發動機冷卻水溫的升高，噴油脈沖的占空比將逐漸減小，直到發動機冷卻水溫超過60℃后才停止加濃，噴油增量比例逐漸減小至1。

（3）噴油增量的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰②冷卻液溫度的修正：（3）噴油增量的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰③加速時噴油增量的修正：目的：

當汽車加速時，為了保證發動機能夠輸出足夠的扭矩，改善加速性能，必須增大噴油量。

（3）噴油增量的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰修正方式：

在發動機運轉過程中，ECU將根據節氣門位置傳感器信號和進氣量傳感器信號的變化速率，判定發動機是否處于加速工況。汽車加速時，節氣門增大，與此同時，空氣流量突然增大，歧管壓力突然增大，進氣量傳感器信號突然升高，ECU接收到這些信號后，立即發出增大噴油量的控制指令，使混合氣加濃。燃油增量比例大小與加濃時間取決于加速時發動機冷卻液的溫度。冷卻液溫度越低，燃油增量比例越大，加濃持續時間越長。（3）噴油增量的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰③加速時噴油增量的修正：（3）噴油增量的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

1、減速斷油控制：（1）目的：

當汽車在高速行駛中突然松開油門踏板減速時，發動機將在汽車慣性力的作用下高速旋轉。由于節氣門已經關閉，進入氣缸的空氣很少，如不停止噴油，混合氣將會很濃而導致燃燒不完全，排氣中的有害氣體成分將急劇增加。三、燃油停供控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（2）控制過程：1、減速斷油控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

當條件滿足時，ECU立即發出停止噴油指令，控制噴油器停止噴油。當噴油停止、發動機轉速降低到燃油復供轉速或怠速觸點斷開時，ECU即發出指令，控制噴油器恢復供油。燃油停供轉速和復供轉速與冷卻液溫度和發電機負荷有關。冷卻液溫度越低、發動機負荷越大（如空調接通），燃油停供轉速和復供轉速就越高。1、減速斷油控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（1）目的：

當發動機轉速超過允許的極限轉速時，ECU就控制噴油器中斷燃油噴射，防止發動機超速運轉而損壞機件。2、限速斷油控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（2）控制方式：

在發動機運行過程中，ECU隨時都將曲軸位置傳感器測得的發動機實際轉速與存儲器中存儲的極限轉速進行比較。當實際轉速達到或超過極限轉速(7000-8000r/min)時，ECU就發出停止噴油指令，控制噴油器停止噴油，限制發動機轉速進一步升高。噴油器停止噴油后，發動機轉速將降低。當發動機轉速下降至低于極限轉速80-100r/min時，ECU將控制噴油器恢復噴油。2、限速斷油控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控燃油噴射系統簡介

電控燃油噴射系統的功能原理電控燃油噴射系統的組成第二章汽油發動機管理系統2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控燃油噴射系統的組成2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控燃油噴射系統的組成2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰工作情況：燃油供給系統：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰燃油路徑為：汽油箱→汽油泵→輸油管→汽油濾清器→燃油分配管→噴油器。回油路徑為：汽油箱→汽油泵→輸油管→汽油濾清器→燃油分配管→油壓調節器→回油管→油箱。燃油供給系統：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（1）齒輪式電動燃油泵：

由燃油泵電動機、葉片、出油閥、卸壓閥等組成。一、電動燃油泵工作原理：葉輪是一個圓形平板，在平板的圓周上加工有小槽，形成泵油葉片。葉輪旋轉時，小槽內的汽油隨同葉輪一同高速旋轉。由于離心力的作用，使出口處油壓增高，而在進口處產生真空，從而使汽油從進口吸入，從出口排出。優點：泵油量大、泵油壓力高（600kPa以上）、供油壓力穩定、運轉噪聲小、使用壽命長，應用廣泛。

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰止回閥——可在燃油泵不工作時，阻止燃油倒流回油箱，這樣可保持油路中有一定的殘余壓力，便于下次起動。安全閥——燃油泵輸出油壓達到0.4MPa時，卸壓閥開啟，以防止輸油壓力過高。一、電動燃油泵2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（2）滾柱式電動燃油泵：由燃油泵電動機、滾柱式燃油泵、出油閥、卸壓閥等組成。一、電動燃油泵1-卸壓閥；2-滾柱泵；3-電動機；4-出油閥；5-進油口；6-出油口。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰工作原理：

一、電動燃油泵

轉子偏心地安裝在泵體內，滾柱裝在轉子的凹槽中。當轉子旋轉時，滾柱在離心力的作用下緊壓在泵體的內表面上；同時在慣性力的作用下，滾柱總是與轉子凹槽的一個側面貼緊，從而形成若干個工作腔。在汽油泵工作過程中，進油口一側的工作腔容積增大，成為低壓吸油腔，汽油經進油口被吸入工作腔內。在出油口一側的工作腔容積減小，成為高壓油腔，高壓汽油從壓油腔經出油口流出。

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰缺點：輸油壓力波動較大，在出油端必須安裝阻尼減振器，這使得燃油泵體積增大，故一般都安裝在油箱外面，屬外置式。一、電動燃油泵2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、功用：濾除燃油中的雜質和水分，防止燃油系統堵塞，減小機械磨損，以保證發動機正常工作。2、安裝：燃油濾清器安裝在燃油泵之后的高壓油路中。二、燃油濾清器2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰3、構造及工作原理：二、燃油濾清器2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、功用：衰減噴油器噴油時引起的燃油壓力脈動及噴油脈動壓力，使燃油系統壓力保持穩定。2、安裝：安裝在輸油管的一端。三、脈動阻尼器2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

3、構造及工作原理：三、脈動阻尼器1-膜片彈簧；2-膜片；3-出油口；4-進油口。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、功用：調節燃油壓力，使噴油壓差（噴油器內壓力與進氣歧管之間壓力差）保持恒定。2、安裝：安裝在輸油管的一端。四、燃油壓力調節器2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰四、燃油壓力調節器2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰3、構造及工作原理：四、燃油壓力調節器2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、功用：

固定噴油器和油壓調節器，并將汽油分配給各個噴油器。2、安裝：

安裝在發動機進氣歧管上部。又稱為供油總管或油軌。五、燃油分配管2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰五、燃油分配管3、構造及工作原理：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰六、噴油嘴噴油器是電磁閥式的。當噴油器不工作時，針閥在回位彈簧作用下將噴油孔封住。當ECU的噴油控制信號將噴油器的電磁線圈與電源回路接通時，針閥才在電磁力的吸引下克服彈簧壓力、摩擦力和自身重量，從靜止位置往上升起，燃油經針閥頭部的軸針和噴孔之間的環形間隙高速噴射，并形成霧化。

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰六、噴油嘴

噴油器分類2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰工作情況：空氣供給系統D型L型2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、D型EFI空氣供給系統：空氣供給系統1-空氣濾清器；2-穩壓箱；3-節氣門體；4-進氣控制閥；5-進氣室；6-真空罐；7-電磁真空閥；8-真空驅動器；9-怠速控制閥。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、L型EFI空氣供給系統：空氣供給系統1-空氣濾清器；2-空氣流量計；3-進氣連接管4-節氣門體；5-進氣室。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

D型多點噴射系統節氣門體：空氣供給系統基本元件的構造1-節氣門體襯墊；2-節氣門限位螺釘；3-螺釘孔護套；4-節氣門體；5-加熱水管；6-節氣門位置傳感器；7-螺釘；8-怠速控制閥；9-O型密封圈；10-螺釘。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰L型多點噴射系統節氣門體：空氣供給系統基本元件的構造1-空氣流量計；2-怠速控制閥；3-節氣門位置傳感器。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰單點噴射系統節氣門體：

空氣供給系統基本元件的構造1-進油管接頭；2-噴油器；3-燃油壓力調節器；4-回油管接頭；5-怠速控制閥；6-節氣門位置傳感器；7-真空管接頭；8-活性炭罐管接頭。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰ThrottlePositionSensorETCS-ANo-contacttypethrottlepositionsensorisusedThrottleControlMotorReductionGearsThrottleValveHallICsMagnets空氣供給系統基本元件的構造Magnets2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰進氣管：（1）多點電控燃油噴射式發動機：

進氣總管和進氣歧管有：整體式分開式（2）單點燃油噴射系統的發動機：進氣管與化油器式發動機進氣管的要求和結構基本相同。空氣供給系統基本元件的構造2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

進氣管：空氣供給系統基本元件的構造2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：進氣管絕對壓力傳感器

空氣供給系統基本元件的構造2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰節氣門位置傳感器

空氣供給系統基本元件的構造1）功能·檢測節氣門開度轉換為電壓信號傳遞給ECU

·判定發動機運轉工況的依據（2）類型·線性輸出型(滑動電阻式)

·開關量輸出型(觸點式,電磁感應式，霍爾效應式)2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰節氣門位置傳感器：滑動電位計式空氣供給系統基本元件的構造輸出電壓隨節氣門開度的增大而線性增大·當節氣門完全關閉時，怠速觸點閉合，發動機處于怠速狀態

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰節氣門位置傳感器：觸點式

空氣供給系統基本元件的構造怠速工況

大負荷工況

傳感器有開和關兩種信號

·怠速觸點閉合：節氣門全閉，發動機處于怠速狀態

·全開觸點閉合：節氣門開度>50℃，發動機處于大負荷狀態2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：翼片式空氣流量計空氣供給系統基本元件的構造（1）主要件功能·緩沖片：緩沖室內空氣對緩沖片的阻尼作用，使翼片轉動平穩；

·旁通空氣調節螺釘：調節怠速時旁通空氣量的大小，從而調節怠速混合氣的成分；

·電位計：將翼片轉動的角度轉換為電信號；2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：翼片式空氣流量計空氣供給系統基本元件的構造（2）工作原理·翼片全關時，沒有進氣量，產生電壓信號最強

·翼片打開時，進氣量由小變大，產生電壓信號由強變弱

·翼片全開時，進氣量最大，產生電壓信號最弱2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：熱線式空氣流量計空氣供給系統基本元件的構造當進氣量越大，因進氣的散熱使鉑金熱絲電阻減小，電橋平衡受到破壞。控制電路自動增大電流，增大鉑金熱絲電阻使電橋重新恢復平衡。因電路中電流的增大，使精密電阻的電位增大。該電位與進氣量成正比，作為進氣量信號電壓傳輸給發動機ECU。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：熱線式空氣流量計空氣供給系統基本元件的構造R1、R2、RH、RK組成電橋電路。空氣流過RH→RH溫度降低→RH電阻值減小→電橋失去平衡→控制電路增大流經RH的電流以恢復RH的阻值，使電橋重新平衡→R1兩端的電壓增大，此電壓即為熱線式空氣流量計的傳感信號。原理與電阻溫度計類似。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：熱膜式空氣流量計空氣供給系統基本元件的構造2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：卡門漩渦式空氣流量計空氣供給系統基本元件的構造卡門漩渦原理：流體流過渦流發生體時，流體會產生系列漩渦，且漩渦頻率與流體流速成正比。

即根據渦流的頻率可計算出流體的流速。當進氣管的尺寸一定時，便可計算出流體的流量。在汽車空氣流量計中測量渦流頻率的方法有兩種：光電式和超聲波式。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：卡門漩渦式空氣流量計空氣供給系統基本元件的構造光電式傳感器：由發光二極管、振動反光鏡、光敏三極管組成。漩渦頻率通過壓力孔使振動反光鏡振動，光敏三極管接受因振動產生變化的光能，轉化為脈沖電壓信號，該脈沖信號與漩渦頻率成正比2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰空氣傳感器：卡門漩渦式空氣流量計空氣供給系統基本元件的構造超聲波式傳感器：由超聲波發射器、超聲波接受器組成。漩渦頻率使超聲波發射器產生的超聲波發生變化，超聲波接受器接受該超聲波轉化為脈沖電壓信號，該脈沖信號與漩渦頻率成正比。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰曲軸/凸輪軸位置和轉速傳感器

空氣供給系統基本元件的構造曲軸位置傳感器，也稱為NE信號傳感器；凸輪軸位置傳感器,也稱為G信號傳感器。G信號用于判斷一缸的TDC（上止點）確定噴射正時和點火正時；發動機ECU利用NE信號檢測發動機轉速。電磁感應式霍爾效應式光電式磁控電阻式韋根德效應式各向異性磁阻式巨磁阻式2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰曲軸位置傳感器/轉速傳感器(電磁感應式)空氣供給系統基本元件的構造曲軸轉角1°信號=30°轉角時間/30等分發動機轉速：Ne信號以2個脈沖時間（曲軸60°）為基準計算和檢測2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰曲軸/凸輪軸位置和轉速傳感器

空氣供給系統基本元件的構造2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰曲軸位置傳感器/轉速傳感器（光電式）空氣供給系統基本元件的構造2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰曲軸位置傳感器/轉速傳感器（霍爾式）空氣供給系統基本元件的構造原理：在通電的導體或半導體的電流方向的垂直方向施加磁場，在電流和磁場的垂直面方向上出現感應電壓。脈沖環前沿通過時：產生5V高電壓

脈沖環后沿離開時：產生0V信號電壓

·分電器旋轉一周：高低電位各占180°(曲軸轉角360°)產生5V電壓信號時：表示下一個到達上止點的是1、4缸，1缸為壓縮行程，4缸為排氣行程。產生0V電壓信號時：表示下一個到達上止點的仍是1、4缸，但氣缸工作行程與前相反。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰曲軸位置傳感器/轉速傳感器（霍爾式）空氣供給系統基本元件的構造2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰氧傳感器空氣供給系統基本元件的構造2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰氧傳感器空氣供給系統基本元件的構造原理：在高溫及鉑的催化下，帶負電的氧離子吸附在氧化鋯套管的內外表面上。由于大氣中的氧氣比廢氣中的氧氣多，套管上與大氣相通一側比廢氣一側吸附更多的負離子，兩側離子的濃度差產生電動勢。當套管廢氣一側的氧濃度低時，在電極之間產生一個高電壓(0.6～1V)，這個電壓信號被送到ECU放大處理，ECU把高電壓信號看作濃混合氣，而把低電壓信號看作稀混合氣。根據氧傳感器的電壓信號，電腦按照盡可能接近14.7：1的理論最佳空燃比來稀釋或加濃混合氣。因此氧傳感器是電子控制燃油計量的關鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(端部達到300°C以上)其特性才能充分體現，才能輸出電壓。它在約800°C時，對混合氣的變化反應最快，而在低溫時這種特性會發生很大變化。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰汽油機電控點火系統一、電控點火系統功能二、發動機點火系統原理與結構

第二章2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰汽油機電控點火系統一、電控點火系統功能二、發動機點火系統原理與結構

第二章2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰電控點火系統功能點火時刻的控制初級電路導通時間的控制爆震控制（點火系閉環控制）

第二章2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰點火時刻的控制就是點火提前角控制。★什么是點火提前角？★為什么要控制點火提前角？★怎樣控制點火提前角？一、點火時刻的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、點火提前角定義：

火花塞電極間開始跳火時距上止點間的曲軸轉角，稱為點火提前角。2、點火提前角對發動機性能的影響：

點火過早，功率下降，易爆震。點火過遲，功率、熱效率降低。

一、點火時刻的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰點火提前角對發動機性能的影響A-不點火B-點火過早C-點火適當D-點火過遲

一、點火時刻的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰3、最佳點火提前角及其影響因素：

發動機發出功率最大和油耗最少的點火提前角，稱為最佳點火提前角。轉速影響：發動機轉速升高而增大；負荷影響：隨負荷增大而減小;燃料性質、溫度、空燃比、大氣壓力一、點火時刻的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰一、點火時刻的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰4、點火提前角的確定：實際點火提前角的控制模式因廠而異。多數汽車點火提前角的控制模式如下：實際點火提前角=初始點火提前角+基本點火提前角+修正點火提前角一、點火時刻的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（1）初始點火提前角：

固定點火提前角，其值大小取決于發動機型式，并由凸輪軸位置傳感器的初始位置決定，一般為上止點前60～120。4、點火提前角的確定2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

（2）基本點火提前角：

普遍采用臺架試驗方法，利用發動機最佳運行狀態下的實驗數據，描繪出以轉速和負荷為變量的三維點火特性脈譜圖。

將脈譜圖以數據形式存儲在ECU的只讀存儲器ROM中，汽車行駛時，微機根據發動機轉速和負荷信號，從存儲器中查詢出相應的基本點火提前角來控制點火。4、點火提前角的確定2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

4、點火提前角的確定三維點火特性脈譜圖（MAP圖）2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

基本點火提前角按兩種情況確定：

正常行駛時的基本點火提前角：該基本點火提前角由ECU根據發動機的轉速和負荷信號從內部存儲器中選出。怠速時的基本點火提前角：

ECU根據發動機轉速和空調開關是否接通確定基本點火提前角。(豐田)在空調工作時為80，在空調不工作時為40。

4、點火提前角的確定2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（3）修正點火提前角：

為使實際點火提前角適應發動機的運轉狀況，以便得到良好的動力性、經濟性和排放性，必須根據相關因素（冷卻液溫度、進氣溫度、開關信號等）適當增大或減小點火提前角，即對點火提前角進行必要的修正。修正的項目主要有暖機修正、過熱修正、怠速穩定性修正、空燃比反饋修正。4、點火提前角的確定2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰①暖機修正：

是指節氣門位置傳感器怠速觸點閉合時，微電腦根據冷卻水溫度對點火提前角進行修正。水溫較低時，為縮短暖機時間，增大了點火提前角，隨水溫升高，點火提前角的變化如圖。4、點火提前角的確定2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

②過熱修正：4、點火提前角的確定

發動機處于正常運行工況（怠速觸點斷開），水溫過高時，為避免爆震，應減小點火提前角。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰③怠速穩定性修正：

發動機怠速運行期間，由于發動機負荷變化使發動機轉速變化，ECU要根據實際轉速與目標轉速的差值調整點火提前角，使發動機在規定的怠速轉速下穩定運轉。4、點火提前角的確定

發動機轉速低于目標轉速時，增大點火提前角；反之，則減小。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰④空燃比反饋修正：

進行空燃比反饋控制時，根據氧傳感器的反饋信號調整噴油量來達到理論空燃比，這種噴油量的變化必然引起發動機轉速變化。為了穩定發動機轉速，點火提前角需根據噴油量的變化進行修正。4、點火提前角的確定2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰發動機實際點火提前角是上述三個點火提前角之和。曲軸每轉一圈，ECU計算處理后就輸出一個提前角信號。因此，當傳感器檢測到發動機轉速、負荷、水溫發生變化時，ECU就自動調整點火提前角。當ECU確定的點火提前角超過允許的最大或最小時，發動機很難正常運轉，此時ECU將以最大或最小點火提前角允許值進行控制。最大：350-450；最小：-100-00。

4、點火提前角的確定2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、通電時間對發動機工作的影響：當點火線圈結構一定時，點火線圈次級電壓的最大值與初級斷開電流成正比。初級電路結構一定時，初級斷開電流與蓄電池電壓成正比，且隨初級電路導通時間按指數規律增長，并逐漸趨于極限值。通電時間→初級斷開電流→次級電壓→點火能量→點火系工作的可靠性。

二、初級電路導通時間的控制2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰通電時間短時，初級電流小，會使感應的次級電壓偏低，容易造成失火。初級電流大，對點火有利；但通電時間過長，會使點火線圈發熱，甚至燒壞，還會使能耗增大。當次級電壓（即火花塞擊穿電壓）一定時，應根據蓄電池電壓來調整初級電路的導通時間。蓄電池電壓低時，所需的通電時間較短；蓄電池電壓低時，所需的通電時間就長。1、通電時間對發動機工作的影響：

初級斷開電流還受蓄電池電壓的影響。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰ECU首先根據電源電壓的高低，在存儲器存儲的導通時間脈譜圖中查詢選擇導通時間，然后根據發動機轉速確定導通角（閉合角）的大小。2、通電時間的控制方法：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

在電控點火系統中，采用了初級線圈電阻很小的高能點火線圈，其初級電流可達30A以上。為防止初級電流過大燒壞點火線圈，所以點火控制電路中增加了恒流控制電路，保證在任何轉速下初級電流均為規定值。3、點火線圈的恒流控制：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

什么是爆震燃燒？爆震燃燒對發動機性能有何影響？如何判別爆震？如何控制爆震？三、爆震控制（點火系閉環控制）2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

發動機的爆震燃燒是指火花塞在燃燒室中心跳火，火焰以正常的燃燒速率向四周推進，使處于最后位置上的混合氣（終燃混合氣）在壓縮終點溫度的基礎上進一步受到壓縮、熱輻射作用，終燃混合氣的溫度不斷上升，以致在正常火焰到達之前產生自燃。1、爆震及其影響：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

理論與實踐證明：劇烈的爆震會使發動機的動力性和經濟性嚴重惡化，而當發動機工作在爆震的臨界點或有輕微爆震時，發動機熱效率最高，動力性和經濟性最好。因此，利用點火提前角閉環控制系統能夠有效地控制點火提前角，從而使發動機工作在爆震的臨界狀態。

1、爆震及其影響：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰檢測發動機爆震的方法有三種：

檢測發動機燃燒室壓力；檢測發動機缸體振動；檢測燃燒噪聲。目前，大多數汽車采用檢測發動

機缸體振動的方法來檢測爆震。2、爆震的判別：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰功用：把發動機缸內發生爆震時引起的缸體振動轉換為電信號。該信號輸入ECU后用于控制點火提前角。爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰壓電效應：某些晶體（如石英、壓電陶瓷等）受到壓力或機械振動之后產生電荷的現象稱為壓電效應。當晶體受到外力作用時，在晶體的某兩個表面上就會產生電荷（輸出電壓）；當外力去掉后，又重新回到不帶電的狀態。壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（1）共振型壓電式爆震傳感器：結構：壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰工作原理：壓電元件緊貼在振蕩片上，振蕩片緊固在傳感器基座上。當固定在缸體上的爆震傳感器隨發動機振動時，通過基座帶動振蕩片振蕩。振蕩片壓迫壓電元件，使壓電元件產生電壓信號。當發動機爆震時產生的頻率與振蕩片的固有頻率相同時，振蕩片就發生共振。壓電元件受到的力最大，此時壓電元件產生的電壓信號也達到最大值。壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰輸出特性：

壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰共振型壓電式爆震傳感器特點：

輸出的信號電壓高，不需要專門的濾波器，信號處理比

較方便。但由于其傳感器的共振頻率必須與發動機燃燒時的爆震

頻率匹配（即兩者能夠產生共振），只能用于指定型號的發動機（因為各種發動機有自已特

定的共振頻率），互換性差。

壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（2）非共振型壓電式爆震傳感器：結構：壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰工作原理：當發動機振動時，慣性配重會因振動而產生加速度。加速度產生的慣性力作用在壓電陶瓷元件上，使壓電陶瓷元件產生電壓信號。發動機發生爆震時，振動幅度大，產生的加速度也大，壓電陶瓷元件受到的作用力也大，壓電陶瓷元件輸出的電壓信號就大。壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰輸出特性：

壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰非共振型壓電式爆震傳感器的特點：輸出的信號電壓小、平緩，必須將輸出信號輸送至帶通濾波器中，判斷爆震是否發生。這種傳感器適應范圍廣，當用在不同類型的發動機上時，只需對帶通濾波器的過濾頻率進行調整即可，無需更換傳感器。

壓電式爆震傳感器：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰汽油機電控點火系統一、電控點火系統功能二、發動機點火系統原理與結構

第二章2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰發動機點火系統原理與結構一、蓄電池點火系組成與工作原理二、計算機控制電子點火系組成與原理

第二章2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰分類與組成：電源和產生高壓的方法

1．蓄電池點火系，主要電源、點火開關、點火線圈、分電器（斷電器、配電器）、電容器、火花塞、高壓導線組成。2．計算機控制點火系，電源、點火開關、點火線圈、點火器、（分電器）、電控單元、傳感器,火花塞、高壓導線等。3．磁電機點火系發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰一、蓄電池點火系組成與工作原理

發動機點火系統原理與結構蓄電池電壓由點火線圈和斷電器共同產生高壓10000V以上。點火線路分初級回路和次極回路。點火線圈實際上是一個變壓器，主要由初級繞組，次極繞組和鐵芯組成。斷電器是一個凸輪操縱的開關。斷電器凸輪由發動機配氣凸輪驅動，并以同樣的轉速旋轉，即曲軸齒輪每轉兩圈，凸輪軸轉一圈，為了保證曲軸轉兩圈各缸輪流點火一次，斷電器凸輪的凸棱數一般等于發動機的氣缸數，斷電器的觸點與點火線圈的初級繞組串聯，用來切斷或接通初級繞組的電路。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰觸點閉合時，初級電路通電，電流從蓄電池的正極經點火開關，點火線圈的初級繞組，斷電器觸點，接地流回蓄電池的負極，為低壓電路。觸點斷開時，在初級繞組通電時，其周圍產生磁場，并由于鐵芯的作用而加強。當斷電器凸輪頂開觸點時，初級電路被切斷，初級電路迅速下降到零，鐵芯中的磁通隨之迅速衰減以至消失，因而在匝數多，導線細的次極繞組中感應出很高的電壓，使火花塞兩極之間的間隙被擊穿，產生火花。一、蓄電池點火系組成與工作原理

發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰一、蓄電池點火系組成與工作原理

發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰分電器功用：（1）接通或斷開初級電路（2）將點火線圈產生的高壓電按照發動機分配給各缸火花塞（3）根據發動機轉速和負荷自動調節點火時刻組成：分電器是由斷電器、配電器、電容器和點火提前調節裝置組成。發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰分電器功用：（1）接通或斷開初級電路（2）將點火線圈產生的高壓電按照發動機分配給各缸火花塞（3）根據發動機轉速和負荷自動調節點火時刻組成：分電器是由斷電器、配電器、電容器和點火提前調節裝置組成。發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰點火提前調節裝置

實現點火提前角調節的方法有兩種：（1）觸點不動（2）凸輪不動，發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰點火提前調節裝置（點火提前調節裝置位于分電器下部，由離心式點火提前調節裝置和真空式點火提前調節裝置組成。

發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰發動機點火系統原理與結構（1）離心式點火提前裝置2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰（2）真空式點火提前裝置

發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰發動機點火系統原理與結構點火線圈開磁路點火線圈：開磁路點火線圈采用柱形鐵芯，其上下兩端沒有連接在一起，磁力線通過空氣形成磁回路。泄漏的磁通量多，即磁路損失大，轉換效率低。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰發動機點火系統原理與結構點火線圈閉磁路點火線圈的鐵芯用"口"字形或"日"字形的鐵片疊制而成。磁路閉合。泄漏的磁通量即磁路損失大大減小，點火線圈的轉換效率高。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰二、計算機控制電子點火系組成與原理發動機點火系統原理與結構

可分為有分電器和無分電器兩大類。它主要由各種傳感器、電控單元、分電器、點火器、點火線圈等組成。

點火器：根據ECU輸入的指令，按點火順序控制各個點火線圈工作，同時向ECU輸送點火確認信號IGF。分電器：與蓄電池點火系分電器（配電器）功能相似。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰發動機點火系統原理與結構發動機的最佳點火提前角除了隨轉速和負荷變化外，還受環境狀況、車輛的技術狀況、使用狀況等因素影響，而且最佳點火提前角隨發動機轉速和負荷變化的規律也不是線性的。離心點火提前調整裝置和真空點火提前調整裝置中，機械運動部件的磨損、老化和臟污等，都會引起點火提前角調節特性的改變，使發動機性能下降。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰有分電器型點火系發動機點火系統原理與結構有分電器型控制電路2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰有分電器型點火系基本工作順序發動機點火系統原理與結構

發動機工作時,各傳感器分別將各瞬時發動機轉速、負荷、冷卻液溫度、爆震信號等與發動機工況有關的信號,經接口電路送入控制器（ECU）

控制器根據轉速，負荷信號,按儲存器中存放的程序以及與點火提前角和初級電路導通時間有關的數據,計算出該工況對應的最佳點火提前角和初級電路導通時間,并根據冷卻液溫度、廢氣濃度、蓄電池電壓等予以修正。

根據計算結果和點火基準信號,在最佳的時刻向點火控制器發出控制信號,接通點火線圈初級電路。經過最佳的導通時間后

,再發出控制信號,切斷初級電路,使點火線圈的次級繞組中產生高壓電,并經配電器送往火花塞,點燃混合氣。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰分電器原理發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰有分電器型點火系發動機點火系統原理與結構豐田4A-GE發動機TCCS點火系統2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰無分電器型點火系發動機點火系統原理與結構

無分電器點火系又稱直接點火系,點火系初級回路的導斷時刻、導通時間及爆震控制與有分電器的計算機控制電子點火系相同

,而點火高壓的分配則由電控單元通過多個點火線圈實現。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰無分電器型點火系發動機點火系統原理與結構無分電器型控制電路2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰無分電器型點火系發動機點火系統原理與結構2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

第二章

汽油機輔助控制系統一、怠速控制系統二、進氣控制系統三、排氣控制系統四、汽油發動機發展趨勢2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰

第二章

汽油機輔助控制系統一、怠速控制系統二、進氣控制系統三、排氣控制系統四、汽油發動機發展趨勢2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰一、怠速控制系統概述

怠速控制的功能怠速控制系統的組成與原理怠速控制的方法2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰一、怠速控制系統概述

●什么是怠速工況？

怠速工況指發動機只維持空調、動力轉向器等基本運轉，對外無動力輸出的穩定運轉工況。此時節氣門開度最小或者為零，汽車處于空檔，發動機只帶動附件維持最低穩定轉速。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰一、怠速控制系統概述

為什么要控制怠速工況？

發動機怠速運轉時間約占30%，怠速轉速的高低影響油耗、排放、運轉的穩定性等。在保證發動機排放要求且運轉穩定的前提下，應盡量使發動機的怠速轉速保持最低，以降低怠速時的燃油消耗量。實現快速暖機高怠速運轉，實現部分功率輸出

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、怠速控制的功能：

根據發動機工作溫度和負載，由ECU自動控制怠速工況下的空氣供給量，維持發動機以穩定怠速運轉。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、怠速控制的原理：根據發動機冷卻液溫度及負荷信號，由ECU自動控制怠速工況下的空氣供給量，維持發動機以穩定怠速運轉。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、怠速控制的原理：

ECU根據節氣門位置傳感器、車速傳感器輸出的信號判斷發動機是否處于怠速狀態，然后根據冷卻液溫度、空調開關、動力轉向開關等傳感信號，在存儲器中查出出轉速差，最后通過怠速控制閥的動作（調節進該工況下的目標轉速,即能穩定運轉的怠速轉速，再與發動機轉速傳感器傳來的實際轉速進行比較，計算氣量）來提高或降低發動機的轉速，使發動機穩定運轉。

怠速控制的實質就是對怠速工況下的進氣量進行控制。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰3、怠速控制進氣量的方法：（1）節氣門直動式——控制節氣門最小開度；（2）旁通氣道式——控制節氣門旁通通路中空氣流量。

旁通空氣道式

節氣門直動式

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰二、節氣門直動式怠速控制機構1、結構：

由直流電動機、減速齒輪、絲桿等組成。

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰二、節氣門直動式怠速控制機構2、工作原理：

直流電動機通電（正向或反向）轉動時，驅動減速齒輪轉動，從而帶動絲桿向前或向后移動。發動機怠速時，ECU根據各傳感器的信號，控制直流電機的正反轉及轉動量，使絲桿作直線移動，帶動節氣門在小開度范圍內擺動，從而改變進氣量，達到調整怠速轉速的目的。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰三、旁通氣道式怠速控制閥ISCV

形式多種，結構各異，常見的有：步進電機式旋轉滑閥式占空比型電磁式怠速控制閥開關型電磁式怠速控制閥2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：（1）結構：步進電機、螺旋機構、閥芯、閥座等。步進電機：由永磁轉子、定子繞組等組成,用于產生驅動力矩。螺旋機構：

由螺桿（絲杠）和螺母組成,螺母與步進電機轉子制成一體，螺桿的一端制有螺紋，另一端固定有閥芯，螺桿與閥座之間為滑動花鍵連接，只能作軸向移動，不能作旋轉運動。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：（2）工作原理：

當步進電機的轉子轉動時，螺母將帶動絲桿作軸向運動，使閥芯開大或關小閥門的開度。ECU通過控制步進電機的轉動方向和轉動角度來控制絲桿的移動方向和移動距離，從而達到控制閥門開度，調整怠速轉速之目的。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：（3）步進原理：

步進電機轉子和定子的結構：

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：（3）步進原理：

步進電機轉子和定子的結構：

結構：

電機轉子均勻分布著很多小齒，定子齒有三個勵磁繞阻，其幾何軸線依次分別與轉子齒軸線錯開。0、1/3T、2/3T,（相鄰兩轉子齒軸線間的距離為齒距以T表示），即A與齒1相對齊，B與齒2向右錯開1/3T，C與齒3向右錯開2/3T，A’與齒5相對齊，（A’就是A，齒5就是齒1）。定轉子的展開圖：轉子定子2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：

如A相通電，B，C相不通電時，由于磁場作用，齒1與A對齊，（轉子不受任何力以下均同）。如B相通電，A，C相不通電時，齒2應與B對齊，此時轉子向右移過1/3T，此時齒3與C偏移為1/3T，齒4與A偏移（T-1/3T）=2/3T。

如C相通電，A，B相不通電，齒3應與C對齊，此時轉子又向右移過1/3T，此時齒4與A偏移為1/3T對齊。

如A相通電，B，C相不通電，齒4與A對齊，轉子又向右移過1/3T。這樣經過A、B、C、A分別通電狀態，齒4（即齒1前一齒）移到A相，電機轉子向右轉過一個齒距，如果不斷地按A，B，C，A……通電，電機就每步（每脈沖）1/3て,向右旋轉。如按A，C，B，A……通電，電機就反轉。（3）步進原理：

步進電機轉子和定子的結構：

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：（3）步進原理：

由此可見：位置和速度由導電次數（脈沖數）成一一對應關系,而方向由導電順序決定。甚至于通過二相電流不同的組合，使其1/3T變為1/12T，1/24T。

不難推出：電機定子上有m相勵磁繞阻，其軸線分別與轉子齒軸線偏移1/m,2/m……(m-1)/m,1。并且導電按一定的相序電機就能正反轉被控制。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：（4）控制電路：

豐田皇冠3.0轎車發動機怠速控制閥控制電路2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：（5）怠速控制的內容：①起動初始位置設定

為了改善發動機的再次起動性能，在點火開關斷開時，ECU將控制怠速控制閥處于全開狀態，為再次起動作好準備。當ECU接收到點火開關OFF位置信號時，ECU將利用備用電源輸入端提供的電壓控制主繼電器線圈繼續供電2秒，使步進電機的怠速控制閥退回到初始位置，以便下次起動時具有較大的進氣量。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：②起動后控制由于發動機起動前，ECU已把怠速控制閥的初始位置設定在最大開度位置，因此發動機起動后，若怠速控制閥仍保持全開，則會引起發動機轉速過高。為避免出現這種情況，在起動過程中，當發動機轉速達到由冷卻液溫度確定的對應轉速時，ECU控制怠速控制閥，逐漸將閥門關小到與冷卻液溫度對應的開度。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：③暖機控制暖機過程中，ECU控制怠速控制閥從起動后的開度逐漸關小，當冷卻液溫度達到70℃時，暖機控制結束，怠速控制閥達到正常怠速開度。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：④反饋控制當發動機處于怠速工況運轉時，如果發動機的實際轉速與ECU存儲器中所存放的目標轉速差超過規定值（如20r/min），則ECU即控制怠速控制閥增減旁通空氣量，使發動機實際轉速與目標轉速差小于規定值。目標轉速與發動機怠速工況時的負荷有關，對應空檔起動開關是否接通、是否使用空調、用電器增加等不同情況，都有確定的目標轉速。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：⑤發動機轉速變化的預測控制發動機處于怠速工況時，空調開關、空檔起動開關等接通或斷開時，都會引起發動機怠速負荷變化，產生較大的怠速轉速波動。為了減小負荷變化對怠速轉速的影響，ECU在收到以上開關量信號、發動機轉速變化出現前，就控制怠速控制閥預先把閥門開大或關小一個固定的距離。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：⑥電器負載增大時的怠速控制當汽車上使用的電器增多時，將引起電系供電電壓降低，同時發動機的負荷也要增大。為保證有正常的供電電壓，需要相應地增加進氣量，提高發動機的怠速轉速。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰1、步進電機式怠速控制閥：⑦學習控制

ECU通過控制怠速控制閥的位置，調整發動機的怠速轉速。由于發動機在使用過程中其性能會發生變化，因此這時怠速控制閥的位置雖然沒有變化，但實際的怠速轉速也會偏離初始值。出現這種情況時，ECU除了用反饋控制使怠速轉速仍達到目標值外，還將此時步進電機轉過的步數儲存在備用存儲器中，供以后的怠速控制用。

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：（1）結構：由永久磁鐵、電樞、旋轉電磁閥等組成。

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：（2）工作原理：

線圈L1與ECU內部的三極管VT1連接，脈沖控制信號經過反向器加到VT1的基極；線圈L2與ECU內部的三極管VT2連接，脈沖控制信號直接加到VT2的基極。當脈沖信號的高電平到來時，VT1截止，VT2導通，L1斷電，L2通電，電樞順時針轉動；反之，當脈沖信號的低電平到來時，VT1導通，VT2截止，L1通電，L2斷電，電樞逆時針轉動，從而實現旁通空氣量大小的控制。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：

旋轉滑閥式怠速控制閥的轉角范圍在900以內，電樞的旋轉角度必須很小才能滿足旁通進氣量控制精度的要求，一般采用控制占空比的方法來控制電樞的順轉或逆轉。占空比——指脈沖信號的通電時間與通電周期之比。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：

當占空比為50％時，兩個三極管的導通時間相等，正、反向旋轉力矩抵消，滑閥不轉動；當占空比小于50％時，線圈L1的通電時間大于線圈L2的通電時間，滑閥逆時針旋轉，旁通氣道被關小；當占空比大于50％時，線圈L2的通電時間大于線圈L2的通電時間，滑閥順時針旋轉，旁通氣道被打開。

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：（3）控制電路：

EFI主繼電器向旋轉電磁閥提供蓄電池電壓。ECU通過ISC1、ISC2端子控制旋轉電磁閥內兩個電磁線圈的搭鐵電路。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：（4）控制內容：①起動控制在發動機起動時，ECU根據發動機運行條件，在存儲器中取出預存的數據，控制怠速控制閥的開度。②暖機控制在發動機起動后，ECU根據冷卻液的溫度，控制發動機在暖機過程中怠速轉速的變化。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：③反饋控制

發動機起動后，ECU將根據發動機實際轉速與ECU存儲器中的目標轉速進行比較。如果實際轉速低于目標轉速時，ECU將控制怠速控制閥將閥門打開；如果實際轉速高于目標轉速時，則將閥門關小。目標轉速隨發動機工況而定。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：④發動機轉速變化預測控制

當空檔起動開關、尾燈繼電器等接通或關斷時，將會使發動機負荷改變，為避免由此引起的發動機轉速的波動，在發動機轉速變化之前，ECU控制怠速控制閥開大或關小一定的角度。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰2、旋轉滑閥式怠速控制閥：⑤學習控制

由于發動機在整個使用過程中性能將發生變化，雖然占空比相同，但發動機的怠速轉速將和使用初期的數值不同。ECU用反饋控制的方法輸出怠速控制信號，將性能變化后的發動機怠速轉速調整到目標怠速值。當怠速值達到目標怠速后，ECU將此時的占空比存入備用存儲器中，在以后的怠速控制中作為這一工況下占空比的基準值。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰3、電磁速控制閥：

電磁式怠速控制閥是利用通電線圈產生的電磁力來控制閥門的開度。根據控制信號的不同，可分為兩類：占空比型；開關型：2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰3、占空比型電磁式怠速控制閥：（1）結構：

2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰3、占空比型電磁式怠速控制閥：（2）工作原理：電磁線圈通電產生電磁吸力當線圈產生的電磁吸力超過復位彈簧彈力時，閥軸帶動閥芯向上移動，打開旁通氣道。當電磁線圈斷電時，閥軸及閥芯在彈力作用下復位，將旁通氣道關閉。

旁通氣道開啟與關閉時間由發動機發出的占空比信號控制。2023/2/2重慶交通大學機電與汽車工程學院隗寒冰3、占空比型電磁式怠速控制閥：

發動機工作時，當ECU檢測到發動機怠速轉速低于目標轉速時，自動提高控制信號的占空比，使線圈的通電時間變長，閥門開度增大，旁通氣量增大，使怠速轉速提高到目標值。反之，當發動機怠速轉速高于目標轉速時，E