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第八章汽车电子控制装置,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI)第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),一、概述 电子控制汽油喷射装置与传统化油器供油方式相比具有如下优点。能提高发动机最大功率。耗油量低，经济性好。可减少排气污染。使汽车的加速性能提高。低温启动性能好。整个装置体积小，而且不需要机械驱动，安装灵活方便,下一页,返回,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),二、电子控制汽油喷射的基本原理 由内燃机原理知，汽油和空气必须按一定比例组成的混合气进入汽缸后，才能容易点燃和完全燃烧。理论上完全燃烧一定量的汽油所需的空气量，可以用化学当量比进行计算。按质量计，对汽油来说，空气与汽油的比为14.1:1,一般用表示过量空气系数，即 图8一1所示为发动机功率Pc油耗率ge与过量空气系数的关系曲线。图8-2所示是电子控制汽油喷射系统的基本原理框图。,下一页,返回,上一页,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),三、电子控制汽油喷射的类型 1.按检测进气量的方式分类(1)压力型(EEI一D)。压力型控制系统的示意图，如图8一3所示。压力型以进气管压力为主要控制参数，它根据进气管内的压力传感器所测得的进气管压力和发动机转速来控制喷嘴的喷油量。(2)流量型(EEI-L)。流量型以空气流量为主要控制参数。流量型控制系统的示意图，如图8一5所示。2.按喷嘴数量分类(1)单点喷射(2)多点喷射,下一页,返回,上一页,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),3.按控制系统有无反馈的分类(1)开环控制系统不带氧传感器反馈控制装置的电子控制燃油喷射系统，称为开环控制系统。(2)闭环控制系统。带有氧传感器的电子控制燃油喷射系统，称为闭环控制系统。四、电子控制汽油喷射装置的结构和工作过程 电子控制汽油喷射装置由燃油供给系统、进气系统、控制系统及各种传感器组成。图8一15为电子控制汽油喷射装置的总体结构简图。1.燃油供给系统 燃油供给系统包括油箱1、燃油泵2,滤清器3、压力调节器9,喷油嘴13、冷启动喷嘴12等部件。,下一页,返回,上一页,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),电动汽油泵2将汽油从油箱1中吸出，经过滤清器3输送到喷嘴13。油路中安装压力调节器9，使输油管的供油压力维持在200 kPa，当供油压力超过规定值时，压力调节器内的减压阀打开，汽油便经回油管子回到油箱，使输油管油压保持恒定。滤清器的作用是除去燃油中的污物，以防堵塞喷嘴针阀。,下一页,返回,上一页,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),2.进气系统 进气系统包括空气滤清器、进气歧管14、空气流量传感器10、节气门11等部件(见图8一15)。空气由空气滤清器进入进气歧管，顶开空气流量传感器10的测量片，经节气门11进入各个汽缸。进气量取决于节气门的开度。节气门11由加速踏板操纵，怠速时节气门全闭，怠速运转所需的空气量经过设在空气流量传感器和节气门侧面的旁通管21和23进入进气歧管，此时的进气量可由调节螺钉22和24控制。为了保证发动机低温怠速期间运转平稳所需增加的空气量可通过辅助进气管19进入汽缸。辅助进气管19内装有辅助空气阀18，其阀门打开的截面积由电加热双金属弹簧随发动机温度而变化。,下一页,返回,上一页,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),3.传感器 传感器主要有发动机转速传感器、冷却水温传感器、进气温度传感器、空气流量传感器、节气门开度传感器、第一缸上止点位置传感器等。它们将发动的负荷、转速、加速、减速、吸入空气量、温度、压力等变化的情况转换成电信号，输入到控制器，控制器则根据这些信息与储存在ROM中的信息进行比较，然后输出一个控制脉冲，去控制喷油嘴针阀的开启时刻和持续时间。从而保证供给发动机各缸最佳的混合气。(1)叶片式空气流量传感器。图8-20为叶片式空气流量传感器的外观和构造。叶片式空气流量传感器是利用空气流动产生的压力差将测量板推开的原理进行工作的。图8-21所示为叶片式空气流量传感器的工作原理图。,下一页,返回,上一页,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),(2)卡尔曼(Karman)旋涡式空气流量传感器。图8一22所示为卡尔曼旋涡式空气流量传感器。卡尔曼旋涡式流量计没有可动部件。特点是结构简单，反应灵敏，测量精度高，现被广泛采用。(3)热线式空气流量传感器。热线式空气流量传感器，如图8一23所示。这种传感器是把通电受热的铂制热线装在节气门的上方，将热线置于空气流中。热线是一发热体。由于热量被空气吸收，发热体本身变冷。发热体周围通过的空气流量越多，被带走的热量也将增加。热线式空气流量计就是利用发热体和空气之间的这种热传递现象进行空气流量测量的。,下一页,返回,上一页,第一节电子控制汽油喷射装置(EFI),4.控制系统 控制系统的作用是根据反映发动机工况的各种信息确定喷油针阀开启的时间，以确保供给发动机最佳可燃混合气。如图8一15所示，继电器7承受蓄电池的电压，当闭合点火开关时，继电器7便接通控制器5、燃油泵2、冷启动喷嘴12、热时间开关15和辅助空气阀18等电路，使燃油喷射系统开始工作。控制器即电子计算机是电子控制燃油喷射装置的中枢。为了提高其稳定性和降低成本，控制器广泛采用集成电路。控制原理方框图如图8一24所示。,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),一、电子控制防抱死制动装置的理论基础 电子控制防抱死制动是将传统的制动过程转变为瞬态控制的制动过程，其特点是在任何情况下都能使紧急制动的车轮保持在最佳的制动状态。汽车在制动过程中，有两个地方会产生摩擦阻力:即车轮制动器(如制动鼓与制动蹄片之间)产生摩擦阻力，使车轮转速减慢;另外是车轮与地面之间产生摩擦力使汽车减速。前者称为制动器制动力，后者称为地面制动力在车轮未抱死之前，地面制动力始终等于制动器制动力，此时制动器制动力可全部转化为地面制动力。在车轮抱死后，地面制动力等地车轮与地面的附着力，它不再随制动器制动力的增加而增加。,下一页,返回,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),也就是说，当制动器所产生的摩擦力大于轮胎与地面的附着力时，轮胎与路面间将发生相对滑动(即车轮被抱死)，这不仅使轮胎局部发热，造成能量损失，而且使附着系数减小，汽车纵向和侧向附着力降低，并产生摆尾和侧滑现象。因此若要提高汽车的制动效能及制动稳定性，除了要求制动器具有足够的制动力外，还需地面提供高的附着力，并且所产生的制动力的最大值不能超过其附着力附着力F的大小等于地面对轮胎的垂直反作用力Z与附着系数的乘积，即,下一页,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),汽车车轮在既滚动又滑动的状态中，常用滑移率来说明滑移量的多少。滑移率S定义为(8-2),下一页,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),由公式(8一2)可知:车轮作纯滚动时，vv=vw,滑移率S=0;车轮抱死作纯滑动时，vw=0，滑移率S=100%。最佳制动是指车轮既滚动又滑动，以滚动为主，滑移率S=10%25%的状态。图8一26所示为附着系数与滑移率S的变化关系。,下一页,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),二、电子控制防抱死制动装置的分类及控制原理 电子防抱死制动装置的形式很多，按其控制参数的不同，可分为三种:车轮滑移率控制、车轮减速度控制、车轮滑移率与车轮减速度混合控制。1.车轮滑移率控制防抱死制动原理 车轮滑移率控制防抱死制动装置，又称多普勒(Doppler)雷达式防抱死制动装置 由滑移率S的公式可知，若要实现滑移率控制，需要测知车身速度vv和车轮速度vw,而测知车轮速度vw是很容易的，然而要测定车身的瞬时速度vv却十分困难。现在一般采用多普勒(Doppler)雷达测定车身速度vv。制动时，将多普勒雷达所测得的车身速度信号和车轮速度传感器测得的车轮速度信号同时送入电子电路，即采用双信息输入，进而控制制动机构的动作。多普勒雷达测速原理如图8-27所示。,下一页,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),2.汽车减速度控制防抱死制动原理图8-28表示一个车轮制动时的受力分析，由理论力学知所以(8-4),下一页,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),由公式(8-4)可知，Z r/I为只与车辆及车轮结构参数有关的常数，所以车轮减速度对制动器制动力矩的变化有强烈的敏感性。试验表明，在制动过程中，车轮抱死总是出现在相当大的dw/dt即减速度大)的时刻，因此可以预选一个减速度门限值，当实测的dw/dt超过此预选值时，控制器发出指令，开始释放制动系压力，使车轮得以加速旋转再预选一个加速度门限值，当车轮的加速度达到此值时，控制器又发出指令，使制动压力又开始增大，车轮作减速运转。所以可用一个车轮速度传感器测量车轮的角速率，即单信号输入，同时在电子电路中设置合理的加、减速度门限值，就可以实现防抱死制动的工作循环。,下一页,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),3.车轮滑移率与车轮减速度混合控制的防抱死制动系统 这种系统在制动时，能把车轮的速度控制在一定的范围内，即使车轮速度围绕最佳值上下波动，且波动的幅值越小越好。如图8一30所示。三、电子控制防抱死制动装置的组成和工作 电子控制防抱死制动装置，主要由传感器、压力调节器和控制器三部分组成。图8一31所示为典型的后轮驱动的汽车电子控制防抱死制动系统(ABS)分布示意图。图8一32为博世(BOSCH)以车轮减速度作比较量的防抱死制动装置的结构简图。,下一页,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),1.传感器 车轮速度传感器由两部分组成。一部分装在车轮的转动部分，随车轮一起转动;另一部分装在车的固定部分。车轮速度传感器的型式很多，目前用得较多的为磁电式非接触传感器。车轮速度传感器由感受头和齿圈等组成，如图8一33所示。传感头的外形如图8一34所示，它是一个静止部件，其磁极有长方形(图8一34(a)和圆柱形(图8一34(b)两种形状。传感头应具有耐高温、抗振动、使用安全、可靠等特点。传感器的内部结构和工作原理如图8-35所示。2.制动压力调节器 无论气制动，还是液压制动，均是靠控制器送来的电信号控制电磁阀动作，从而调节制动压力减弱或加强，使车轮的滑移率接近最佳值,下一页,返回,上一页,第二节汽车电子控制防抱死制动装置(ABS),3.控制器 控制器实际上就是一个微型电子计算机，电子逻辑运算控制器型式很多，由于所选择的比较量不同，其逻辑电路各异。图8一38为较简单的控制原理方框图。它是将传感器1产生的正比于车轮速度的脉冲数，经整形放大电路2变换为同频率的方波，再进行加、减速度的计算，并将计算结果送到逻辑运算控制器4中与存储的给定门限值进行比较，一旦达到门限值时，便发出一个控制指令脉冲，经功率放大器5放大后，控制调节器6的阀动作。主控制器9的作用是使各部分协调工作。下限车速控制器10是当车速低到一定值(一般为8 km/h)时，自动切除防抱死制动的调节，而执行原车制动 监控指示灯8是一项安全措施，目的是保证起始时有制动。制动前如果指标灯亮，则警告驾驶员制动油路关闭，必须切断防抱控制电路，恢复原车制动。,返回,上一页,图8一1发动机功率与的关系曲线,返回,图8一2电子控制汽油喷射的 基本原理方框图,返回,图8一3压力型空气流量控制系统,返回,图8一5流量型空气流量控制系统,返回,图8一15电子控制燃油喷射装置的总体结构简图,返回,图8一15电子控制燃油喷射装置的总体结构简图,返回,图8一15电子控制燃油喷射装置的总体结构简图,返回,图8一20叶片式空气流量计,返回,图8一21空气流量传感器,返回,图8-22卡尔曼(Karman)旋涡式空气流量传感器,返回,图 8-23博世公司的热线式空气流量传感器,返回,图8一24控制原理方框图,返回,图8一26车轮附着系数与滑 移率S的关系,返回,图8一27多普勒雷达工作原理,返回,图8一28制动时车轮的受力,返回,图8一30车轮速度变化曲线,返回,图8一31 ABS在汽车上的分布,返回,图8一32电子控制防抱死制动系统简图图,返回,图8一33车轮速度传感器齿圈外形,返回,图8一34车轮速度传感器的传感头外形,返回,图8一35车轮速度传感器的结构,返回,图8-38控制原理方框图,返回,
