第3章发动机点火控制系统及其他控制系统.ppt

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1、第3章 发动机点火控制系统及其他控制系统3.1 发动机点火控制系统,电子控制点火系统的结构,3.1.1 电子控制有分电器点火系统1电路,电子控制有分电器点火系统,2基本控制方法,分电器式电控点火系统控制信号时序图,3.1.2 电子控制无分电器点火系统1无分电器双缸同时点火方式,无分电器双缸同时点火方式的工作原理,无分电器双缸同时点火系统,功率三极管导通时反电动势,高压二极管的作用,2无分电器独立点火方式,无分电器独立点火方式,3.1.3 点火提前角和闭合角的控制1点火提前角的确定与控制,基本点火提前角图,点火提前角的变化趋势,过热修正曲线的变化趋势,点火提前角的怠速稳定性修正,点火提前角的空燃

2、比反馈修正,2闭合角的控制闭合角的控制又称为通电时间控制。,闭合角的控制,3.1.4 爆震的控制,1爆震范围；2余量幅度；3无爆震控制时；4有爆震控制时 爆震与点火时刻、发动机转矩的关系,1爆震传感器；2滤波电路；3爆震判别区间信号；4峰值检测；5比较基准能量级计算；6爆震判别；7爆震信号；8微机 判别爆震发生的程序,爆震强度判断,爆震反馈控制原理图,点火提前角的控制（闭环控制）,3.1.5 电子控制点火系统故障检测与诊断,1发动机ECU；2信号转子；3传感线圈；4火花塞；5分电器盖和转子；6点火器；7点火线圈；8转速表；9点火开关；10蓄电池典型电子控制点火系统电路,典型电子控制点火系统电路

3、的检测诊断步骤,3.2 怠速控制装置3.2.1 怠速控制装置的作用怠速控制装置就是在发动机内部阻力矩不断变化的情况下，由ECU自动维持发动机以稳定怠速运转，并实现快怠速暖机过程。3.2.2 怠速控制装置的分类1节气门直动控制装置,1节气门操纵臂；2怠速执行器；3、6节气门；4喷油器；5调压器；7防转孔；8弹簧；9电动机；10、11、13齿轮；12传动轴；14丝杠 节气门直动控制装置的结构与工作原理图,2旁通空气控制装置旁通空气控制装置是通过改变旁通流通面积来控制怠速进气量，以达到怠速控制的目的。（1）怠速空气阀（AAC）。,1节气门体；2怠速调整螺钉；3节气门；4来自空气过滤器；5通往空气盒；

4、6恒温石蜡；7提动阀；8外弹簧；9内弹簧 石蜡式怠速空气阀,1阀门；2双金属片；3电热丝 双金属片式怠速空气阀,（2）怠速控制阀（ISCV）。旋转滑阀式怠速控制阀。,1电接头；2外壳；3永久磁铁；4电枢；5空气旁通道；6旋转滑阀 旋转滑阀式怠速控制阀的结构,旋转滑阀式怠速控制阀的电路连接图,步进电动机式怠速控制阀。步进电动机式怠速控制阀由永久磁铁构成的转子、励磁绕组构成的定子和把旋转运动转变成直线运动的进给丝杠及阀门等部分组成的。,1阀座；2阀轴；3定子；4轴承；5进给丝杠；6转子；7阀芯 步进电动机怠速控制阀结构,1线圈A；2线圈B；3爪极；4定子B；5转子；6定子A 步进电动机结构,定子爪

5、极的布置,相线控制电路,步进原理图,电磁怠速控制阀。怠速控制阀的结构是一种脉冲线性电磁阀，它由电磁线圈、波纹管、阀轴及阀等主要部件构成。,1弹簧；2电磁线圈；3阀轴；4阀；5壳体；6波纹管 电磁式怠速控制阀的结构,3.2.3 怠速控制的条件、原理及过程,1怠速控制的条件 怠速控制的功用：一是实现发动机起动后的快速暖机过程；二是自动维持发动机怠速在目标转速下稳定运转。怠速是指发动机在无负荷（对外无功率输出）情况下的稳定运转状态。怠速控制的主要内容有：起动后控制、暖机过程控制、负荷变化的控制以及减速时的控制等。2怠速控制的原理 怠速控制的实质是对怠速时充气量的控制。ECU通过检测从各传感器的输入信

6、号所决定的目标转速与发动机的实际转速进行比较，根据比较得出的差值，确定相当于目标转速的控制量，去驱动控制怠速充气量的执行机构，从而实现对怠速充气量的控制。怠速控制采用的是反馈控制，因此为避免非怠速状态下实施怠速控制，还必须通过节气门全关信号及车速信号等来判断发动机是否正处于怠速状态，从而起动怠速控制。控制的项目有：怠速、快怠速、空调怠速和电器负载高怠速等。,3怠速控制的过程,步进电动机怠速控制原理图,步进电动机怠速控制程序,步进电动机怠速控制阀控制电路,3.2.4 怠速控制系统及怠速控制阀的检测,1怠速控制系统的就车检测怠速控制系统的就车检测方法有三种，可酌情选用。（1）发动机怠速运转状况检测

7、。（2）怠速控制阀的工作状况检查。（3）ECU控制电压的检测。对于脉冲线性电磁阀式怠速控制阀，应拔下怠速线束连接器，用万用表电压挡测量其端子电压。,皇冠3.0轿车怠速控制阀的电路,2怠速控制阀的检测（1）电阻值检测。拆下怠速控制阀，用万用表电阻挡测量怠速控制阀线圈的电阻值。脉冲线性电磁阀式怠速控制阀只有一组线圈，其电阻值为1015。步进电动机式怠速控制阀通常有24组线圈，各组线圈的电阻值为1030。如线圈电阻值不在上述范围内，应更换怠速控制阀。（2）步进电动机的动作检查。将蓄电池电源以一定顺序输送给步进电动机各线圈，就可使步进电动机转动。各种步进电动机的线圈形式和接线端的布置形式都不同。这里以

8、皇冠3.0轿车2JL-GE发动机怠速控制阀步进电动机为例说明其检查方法。首先，将步进电动机连接器端子B1和B2与蓄电池正极相连，然后将端子S1、S2、S3、S4依次（S1-S2-S3-S4）与蓄电池负极相接，此时步进电动机应转动，阀芯向外伸去。若将端子S1、S2、S3、S4按相反的顺序（S4-S3-S2-S1）与蓄电池负极相接，步进电动机应朝相反向转动，阀芯向内缩入。,3.3 汽油机排放控制系统3.3.1 三元催化转化器、氧传感器与闭环控制,1概述 三元催化转化器装在排气管上，能把发动机排出的废气中的有害气体转化成无害气体,控制系统原理,2三元催化转化器的结构、原理及检修（1）结构、原理。,网

9、格型三元催化转化器,（2）检修。三元催化转化器常见的故障是：堵塞引起排气不畅、催化剂过热老化、失效等。测试三元催化转化器性能好坏的最精确方法是用四气分析仪测量排气管废气。三元催化转化器有故障时，会导致废气中的HC、CO和NOx成分的含量升高。当然，其他系统，如燃油系统、点火系统和排放系统，也会影响排气管废气成分。可用数字高温计测试催化转化器的温度。将仪表探针放在催化转化器的进气口与出气口，以测量其温度。如果工作正常，出气口温度应比进气口温度至少高出38。如果出气口温度与进气口温度差值低于38，则表明催化转化器工作不良，应将其更换或进行修理。用示波器或发动机分析仪测试上下游两个传感器的信号波形，

10、也可以检测催化转化器。,利用上下游氧传感器监测催化转化器工作注：实线催化转化器上游氧传感器。虚线催化转化器下游氧传感器。,3.3.2 微机控制废气再循环系统 废气再循环是指发动机废气的一部分再送回到进气管，并与新鲜的混合气混合后一起进入汽缸参加燃烧，以减少NOx生成量。1普通微机控制废气再循环系统,1节气门位置传感器；2空气流量传感器；3水温传感器；4发动机转速传感器；5废气再循环控制电磁阀；6废气调整阀；7废气再循环阀普通微机控制废气再循环系统,普通微机控制废气再循环系统由废气再循环阀、废气调整阀、废气再循环控制电磁阀及相应的废气管道和真空管道组成。,废气再循环阀,1与节气门体相连接的管接口

11、；2与废气再循环控制电磁阀相连接的管接口；3与废气再循环阀真空室相连接的管接口；4与排气管相连接的管接口 废气调整阀,1真空通道；2弹簧；3阀芯；4阀体；5通大气阀口；6电磁线圈废气再循环控制电磁阀的结构,无废气调整阀的废气再循环系统的控制方式,1水温传感器；2废气再循环阀；3节气门位置传感器；4废气再循环控制电磁阀；5曲轴转速和转角传感器废气再循环系统在日产车VG30型发动机上的布置,2可变EGR率废气再循环系统 发动机工作时，微机根据各种传感器送来的信号确定发动机的工况，经过查表、计算和修正，然后，输出适当的指令控制电磁阀的开闭时间，以调节废气再循环的EGR率。,1废气再循环阀；2定压阀；

12、3真空室；4VCM阀；5废气再循环控制电磁阀；6怠速调节电磁阀；7节气门位置传感器；8废气再循环管路 开环控制废气再循环系统的一个实例,3闭环控制式废气再循环系统 在闭环控制式废气再循环系统中，微机根据EGR率传感器的反馈信号实现闭环控制。,闭环控制式废气再循环系统的控制框图,1废气再循环阀；2废气再循环阀位置传感器；A、B、C连接器端子 设有废气再循环阀位置传感器的废气再循环阀,4微机控制废气再循环系统的检测（1）废气再循环控制系统的初步检查。对于废气再循环控制系统，应首先检查其真空软管有无破损，连接处有无松动、漏气等；若无，再做进一步检查。（2）废气再循环控制系统的就车检查。（3）废气再循

13、环控制电磁阀的检查。,废气再循环控制电磁阀的检查,（4）废气再循环阀的检查。起动发动机，使发动机怠速运转。拔下连接废气再循环阀与废气调整阀的真空软管。用手动真空泵对废气再循环阀真空室施加19.95kPa的真空度。若此时发动机怠速运转情况变坏甚至熄火，说明废气再循环阀工作正常；若发动机运转情况无变化，则表示废气再循环阀损坏，应予以更换。对设有位置传感器的废气再循环阀，可在发动机停机情况下拔下废气再循环阀位置传感器的导线连接器，用万用表电阻挡测量连接器端子B与C间的电阻，其电阻值应符合规定。拔下连接废气再循环阀与废气调整阀的真空软管，并在用手动真空泵对废气再循环阀真空室施加真空的同时，用万用表电阻

14、挡测量废气再循环阀位置传感器连接器端子A与C之间的电阻值。,废气再循环阀的检查,（5）废气调整阀的检查。起动发动机，并将其预热至正常工作温度。拔下连接废气调整阀与废气再循环阀的真空软管，用手指按住真空管接口，然后检查管接口内是否有真空吸力。拆下废气调整阀，在连接废气再循环控制电磁阀的按口处接上手动真空泵，再用手指堵住连接废气再循环阀真空管的接口。向连接排气管的管接口内泵入空气，与此同时，用手动真空泵向废气再循环控制电磁阀的接口内抽成真空。此时，在连接废气再循环阀真空管的管接口处应能感到有真空吸力；在停止抽真空后，真空吸力应能保持住，无明显下降；释放连接排气管的管接口内的压力后，真空吸力也应随之

15、消失。,废气调整阀的检查,3.3.3 减速废气净化装置,1.混合比加浓式减速废气净化装置的结构和工作原理,1真空室；2真空室；3进气总管；4旁通空气控制阀；5膜片；6限制开关；7蓄电池；8混合比加浓电磁阀；9真空控制阀；10膜片 混合比加浓式减速废气净化装置,2混合比加浓式减速废气净化装置的检查（1）混合比加浓式减速废气净化装置的就车检查。（2）混合比加浓式电磁阀控制电路的检查。将点火开关置于“ON”位置，用万用表电压挡测量混合比加浓式电磁阀线束连接器端子的电压。正常情况为：变速器处于“N”或“P”位置时，电压值为12V（蓄电池电压）；变速器在其他位置时，电压值为0V。（3）混合比加浓式电磁阀

16、的检查。检查混合比加浓式电磁阀线圈的电阻。拔下混合比加浓式电磁阀线束连接器，用万用表电阻挡测量电磁阀线圈的电阻，其电阻值应符合规定；否则，应更换电磁阀。检查混合比加浓式电磁阀的动作。,3.3.4 燃油蒸发控制系统1微机控制燃油蒸发控制系统的结构与工作原理,1汽油箱；2蒸气分离阀；3双向阀；4蒸气回收罐；5控制电磁阀；6ECU燃油蒸发控制系统EVAP的结构,蒸气分离阀,2燃油蒸发控制系统的检测（1）就车检测。将发动机预热至正常工作温度，使之怠速运转。拔下蒸气回收罐上的真空软管，检查软管内有无真空吸力。若燃油蒸发控制系统工作正常，在发动机怠速运转过程中电磁阀应关闭，真空软管内无真空吸力。如果此时真

17、空软管内有真空吸力，则用万用表电压挡检查电磁阀线束连接器端子上是否有电压。若电磁阀线束连接器端子上有电压，说明微机有故障；若无电压，则说明电磁阀有故障。踩下加速踏板，当发动机转速大于2 000r/min时，检查上述真空软管内有无真空吸力。若真空软管内有真空吸力，则说明该系统正常工作；若真空软管内无真空吸力，则用万用表电压挡检查电磁阀线束连接器端子上是否有电压。若电压正常，说明电磁阀有故障；若电压异常，则说明微机或控制线路有故障。（2）电磁阀的单件检测。检查电磁阀线圈的电阻值。拔下电磁阀线束连接器，用万用表电阻挡测量电磁阀线圈的电阻值。电阻值应符合规定，否则应更换电磁阀。检查电磁阀的工作。拆下电

18、磁阀，首先向电磁阀内吹气，电磁阀应不通气；然后将蓄电池电压加到电磁阀连接器的两端子上，并同时向电磁阀内吹气，此时电磁阀应通气。如电磁阀的状态与上述情况不符，则电磁阀有故障，应更换。,燃油蒸发控制系统的检测,3.3.5 二次空气喷射系统二次空气喷射系统（AI）的主要功用是，在冷起动时由ECU根据发动机温度，控制新鲜空气喷入排气岐管或三元催化转化装置中，以控制废气中HC和CO的成分，同时加快三元催化转化装置的升温过程。,1岐管；2空气泵；3空气阀；4真空信号；5空气旁通阀；6检测阀 二次空气喷射系统,3.4 汽油机进气控制系统3.4.1 谐波进气增压控制系统1谐波进气增压控制系统的结构和原理谐波进

19、气增压控制系统（ACIS）利用进气流的惯性产生的压力波来提高充气效率，因此又称为进气惯性增压控制系统。2系统检修ACIS的检修主要检查其真空部件（包括IACV、真空泵、真空罐及真空导管）和电控部件（包括VSV、ECU及控制电路）的工作情况。,ACIS系统的工作原理,ACIS系统的控制原理,3.4.2 动力阀控制系统,1真空室；2真空电磁阀；3ECU；4止回阀；5动力阀动力阀控制系统,ACCORD IAB旁通空气控制系统,3.4.3 可变气门正时和气门升程电子控制系统1概述2VTEC的结构和原理 本田汽车公司VTEC，它可以使发动机在高速时改变气门正时和升程，在ECU的控制下，还可以改变高速时进

20、、排气门开启的“重叠时间”，使发动机在高速范围由于VTEC作用而输出更大的功率。VTEC机构主要由气门（每缸2进、2排），凸轮，摇臂，同步活塞A、B，正时活塞等组成。本田ACCORD F22B1发动机VTEC机构，如图所示。,1主摇臂；2凸轮轴；3正时板；4中摇臂；5次摇臂；6同步活塞B；7同步活塞A；8正时活塞；9进气门本田ACCORDF22B1发动机VTEC机构,VTEC机构中有三个凸轮，它们的线型不相同。位于中央的高速凸轮称做中间凸轮，它的升程最大；另两个低速凸轮中，较高的一个称为主凸轮，较低的称为次凸轮。与这三个凸轮相对应的是中间摇臂、主摇臂和次摇臂。两个气门分别装在主、次摇臂上。在三

21、个摇臂内有一孔道，内装有同步活塞A、B，正时活塞，定位活塞。每个汽缸的两个进气门上都安装有这样一套VTEC机构。,VTEC由传感器、控制部分和执行部分组成。执行部分由VTEC机构中的凸轮、摇臂和同步活塞等组成；控制部分由ECU、VTEC电磁阀、VTEC压力开关等组成。在发动机运转过程中，各传感器不断地向ECU输入转速、负荷、车速以及水温信号，由ECU判断何时能改变气门正时和升程。当发动机转速为23003200r/min、车速超过10km/h、冷却水的温度超过10和根据进气岐管压力判断发动机负荷较大时，ECU操纵VTEC电磁阀打开油路，使从机油泵输出的压力油推动同步活塞把三个摇臂连锁起来，实行V

22、TEC气门正时和升程变动，以改变进气量，增加发动机功率。,VTEC控制系统,3VTEC检修（1）VTEC电磁阀的检查。测量电磁阀的电阻，正常值为1430，将电磁阀总成从缸盖上拆下，检查电磁阀滤网有无堵塞，若堵塞则应清洗滤网并更换发动机机油。用手推动电磁阀柱塞，其应能自由运动，检查电磁阀线插与ECU A4插脚之间应导通，且线路无搭铁短路。（2）VTEC压力开关的检查。在发动机不运转时，压力开关应该接通。把VTEC电磁阀线插的两接脚分别接蓄电池的正负极，起动发动机，当发动机转速超过3 000r/min时，压力开关应断开，检查压力开关线插的蓝/黑线与ECU D6接脚之间应导通，棕/黑与搭铁之间应导通

23、。因VTEC的液压控制是利用发动机机油泵产生的机油压力来进行的，故要使VTEC工作正常，首先必须保证机油压力足够。当发动机转速超过3 000r/min时，机油压力至少达到 2 50kPa；否则，须检查机油泵和润滑油路。（3）摇臂检查。拆下气门室盖，各缸在压缩上止点位置时，各个气门摇臂都应独立自由动作，也即主摇臂、中间摇臂之间不应联锁在一起，用400kPa压缩空气从检查油孔上注入，并堵住泄油孔，然后将正时板推高23mm，这时活塞应该压缩弹簧而将主摇臂、中间摇臂和次摇臂连锁在一起，也即三根摇臂一起动作，拿开压缩空气后，活塞回位，三根摇臂又分开。,3.4.4 废气涡轮增压系统,1爆燃传感器；2放气阀控制电磁阀；3ECU；4进气管压力传感器；5空气流量计；6可变喷嘴环控制电磁阀；7可变喷嘴环真空膜盒；8放气阀真空膜盒废气涡轮增压压力闭环控制系统,1波形测量2波形分析,涡轮增压控制电磁阀波形,复习思考题1点火系有哪些控制要素？2电控点火系统有哪几种型式？各种型式如何组成？3简述各种电控点火系统的工作原理。4简述电控点火系统的故障诊断程序。5如何检测调整怠速转速和点火正时？6怠速控制装置有哪几种型式？7如何检测怠速控制系统？8试述三元催化转化器的工作原理。9如何检测EGR系统？10如何检修EVAP系统？11试述ACIS的工作原理。12试述VTEC的结构及工作原理。,