发动机电控系统的结构与维修1章2课程概述.ppt
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1、1,第一章 2 课程概述(汽车电控系统的发展),主讲:朱明高级技师.经济师,工程师 高级技能专业教师 汽车维修工高级考评员,2,1.1汽车电控系统的发展,法律、法规规范了人们的行为准则。而近代汽车发展的历史也可以说是与汽车相关的法规的进步与发展相辅相成的历史。,3,1.1汽车电控系统的发展,法律、法规规范了人们的行为准则。而近代汽车发展的历史也可以说是与汽车相关的法规的进步与发展相辅相成的历史。20世纪40年代60年代美国加利福尼亚州洛杉矶缺风盆地地区,开始发现光化学毒物的淡蓝色烟雾。当其漂浮在空气中时,会使晴空变得灰暗;动物包括人类吸入后会引起头痛、呼吸道感染;植物也会逐渐枯黄。在认为大量密
2、集的汽车的排放物是祸源之一时,加州议会在60年代初制定了世界上第一部汽车排放物的限制法规,并于1966年在加州开始实施。,4,1.1汽车电控系统的发展,美国的汽车公司在70年代初推出了替代化油器,即成本比较低的单点汽油喷射系统。随着世界上各国各地区汽车排放法规的不断出台和不断完善,推动了车用汽油机技术上的飞速发展和进步。随着70年代电子技术的飞速发展,尤其是大规模集成电路的出现,由车载计算机为主组成的电脑控制系统取代了由电子管、晶体管、电容、电阻、开关电路等电子器件组成的电子控制系统。,5,1.1汽车电控系统的发展,社会需求的牵引、法规的推动和技术的进步,是导致汽车上采用电子技术,并迅速发展的
3、根本原因。智能、安全、环保、节能第一阶段:60年代中期到70年代末期。局部的、相对独立。第二阶段:70年代末期到90年代中期。重视“机电一体化”思想,采用电子装置解决机械部件无法解决的复杂自动控制问题。第三阶段:90年代中期至今。汽车电子技术已经成熟,强调汽车整体设计的机电一体化。机械控制系统 电子控制系统,6,1.1汽车电控系统的发展,汽车电子技术的内容1.动力传动总成的电子控制(Powertrain Control)2.底盘的电子控制(Vehicle Control)3.车身系统的电子控制(Body Control)4.信息通讯系统(Information&Communication)5.
4、社会 车辆 道路 智能化 信息化 自动 化 汽车电子控制的核心ECU 汽车电子控制系统包括硬件和软件两部分,7,1.1汽车电控系统的发展,CAN-BUS技术CAN(Controller Area Network)控制器局域网技术。CAN实际上是一种实时数据总线,不需给出信号接收者的地址,信号发送者将安全编码后的数据发送给所有接收者,高速的CAN总线每毫秒可以传送32bytes的有效数据,每个信号接收者从总线上自行读取所需要的数据,其有极强的抗干扰能力和纠错能力。,8,1.1汽车电控系统的发展,CAN-BUS车载CAN总线技术,最大优点:是减少了线束的数量和控制器接口的引脚数,CAN-BUS技术
5、中的通讯节点是控制器、智能传感器或智能执行单元,可以更简单、更迅速地实现在线编程、在线诊断,甚至多个控制器共同作用等新功能。,9,一、汽车电控新技术 现代汽车是典型的机、电、液一体化产品。其中的电子控制技术已成为衡量现代汽车发展水平的重要标志。汽车上的电控系统主要有:电子燃油喷射系统(EFI)、电控点火装置(ESA)、废气再循环控制(EGR)、怠速控制(ISC)、制动防抱死控制系统(ABS)、防滑控制系统(ASR)、电子控制悬架系统(ASS)、电子控制自动变速器(AT)、电子助力转向(EPS)、巡行控制系统(CCS)等。,10,1.1汽车电控系统的发展,最初出现的电控系统是针对发动机的,称为发
6、动机电控系统。汽车上的电控系统主要有:电子燃油喷射系统(EFI)、电控点火装置(ESA)、废气再循环控制(EGR)、怠速控制(ISC)、制动防抱死控制系统(ABS)、防滑控制系统(ASR)、电子控制悬架系统(ASS)、电子控制自动变速器(AT)电子助力转向(EPS)、巡行控制系统(CCS)安全气囊、驱动力平衡系统(TPS)、车身稳定系统还有一些是属于方便使用者的功能,如导航卫星定位系统、通讯系统、温度管理系统(空调)、门窗、座椅记忆等等。汽车电控系统中,发动机管理系统始终是最核心和最重要的。,11,1.1汽车电控系统的发展,一、发动机电控技术发展汽车电子技术发展始于20世纪60年代,分为三个阶
7、段:第一阶段,从20世纪60年代中期到70年代中期,主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造,如在汽车上装用了第一个电子装置晶体管收音机。第二阶段,从20世纪70年代末期到90年代中期,为解决安全、污染、和节能三大问题,研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑(防抱死)制动装置和IC点火装置。第三阶段,20世纪90年代中期以后,电子技术在汽车上的应用已逐步扩展到车用汽油发动机以外的底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。目前汽车发动机上常用的电控系统主要有:电控燃油喷射系统(EFI)、电控点火系统(ESA)、怠速控制系统(ISC)、排放控制系统、进气控制系统、增压控制系统、警告提示系统、自我
8、诊断与报警系统、失效保护系统和应急备用系统等。电控系统控制:独立控制集中控制整车控制技术,12,发动机电控的发展历史,1976年,美国克莱斯勒公司用模拟计算机对点火时刻进行控制1977年,美国通用汽车公司开始采用数字点火时刻控制系统同年,美国福特控制点火、排气再循环和二次空气的电控系统德国博世(Bosch)电子控制燃油喷射系统,13,二、电控技术对发动机性能的影响,1提高发动机的动力性 通过减小进气阻力,提高充气效率,电控系统使得进入气缸中的空气得到充分的利用。2提高发动机燃油经济性通过电控系统来精确的控制在各种运行工况下发动机所需的混合气浓度,使燃烧更为充分。3降低排放污染通过电控系统的优化
9、控制,提高燃烧质量,应用排放控制系统,降低排放污染。4改善发动机的加速和减速性能5改善发动机的起动性能6发动机故障发生率大大降低,自诊断与报警系统的应用,提高了故障诊断的速度和准确性,缩短汽车因发动机故障而停驶的时间。,14,发动机电子控制系统的组成,进气系统,点火系统,电子控制系统,燃油系统,15,发动机电控系统的控制内容,16,应用在发动机上的电子控制系统,一、电子燃油喷射系统(EFI)喷油量控制是EFI最基本的也是最重要的控制内容。电子控制单元(ECU)主要根据进气量确定基本的喷油量,再根据其他传感器(如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等)信号对喷油量进行修正,使发动机在各种运行工况下
10、均能获得最佳浓度的混合气;同时还包括喷油正时控制、断油控制和燃油泵控制。二、电控点火系统(ESA)ESA最基本的功能是点火提前角控制。该系统根据各相关传感器信号,判断发动机的运行工况和运行条件,选择最理想的点火提前角点燃混合气,从而改善发动机的燃烧过程。ESA同时还具有通电时间控制和爆燃控制功能。,17,应用在发动机上的电子控制系统(续),三、怠速控制系统(ISC)ISC是发动机辅助控制系统。其功能是在发动机怠速工况下,根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入档位等,通过怠速控制阀对发动机进气量进行控制,使发动机随时以最佳怠速转速运转。四、排放控制系统对发动机排放控制装置的工作
11、实行电子控制。排放控制的项目主要包括:废气再循环(EGR)控制,活性炭罐电磁阀控制,氧传感器和空燃比闭环控制,二次空气喷射控制等。五、进气控制系统其功能主要是根据发动机转速和负荷的变化,对发动机的进气进行控制,以提高发动机的充气效率,从而改善发动机的动力性。,18,应用在发动机上的电子控制系统(续),六、增压控制系统其功能是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上,ECU根据检测到的进气管压力,对增加装置进行控制,从而控制增压装置对进气增压的强度。七、巡航控制系统其功能是ECU根据汽车运行工况和运行环境信息,自动控制发动机工作,使汽车自动维持一定车速行驶。八、警告提示
12、其功能是由ECU控制各种指示和报警装置,一旦控制系统出现故障,该系统能及时发出信号以警告提示。,19,应用在发动机上的电子控制系统(续),九、自诊断与报警系统其功能是对控制系统各部分的工作情况进行监测。用来提示驾驶员发动机有故障;同时,系统将故障信息以设定的数码(故障码)形式储存在存储器中,以便帮助维修人员确定故障类型和范围。十、失效保护系统其功能主要是当传感器或传感器线路发生故障时,控制系统自动按电脑预先设定的参考信号值工作,以便发动机能继续工作。当对发动机工作影响较大的传感器或电路发生故障时,则该系统会自动停止发动机工作。十一、应急备用系统其功能是当控制系统电脑发生故障时,自动启用备用系统
13、,按设定的信号控制发动机转入强制运转状态,以防车辆停驶在路途中。十二、其他控制系统如冷却风扇控制、配气正时控制、发电机控制等。,20,应用在发动机上的电子控制系统(续),一、电控系统的基本组成,图11 电控系统的基本组成,21,电控系统的基本组成*,22,应用在发动机上的电子控制系统(续),一、电控系统的基本组成由三部分组成:信号输入装置:各种传感器,采集控制系统所需的信号,并转换成电信号通过线路输送给ECU。电子控制单元(ECU):给各传感器提供参考(基准)电压,接受传感器或其他装置输入的电信号,并对所接受的信号进行存储、计算和分析处理后向执行元件发出指令。执行元件:受ECU控制,具体执行某
14、项控制功能的装置。,23,二、传感器的类型及功用,1、空气流量计(MAFS):应用在L型电控燃油喷射系统中,测量发动机的进气量,将信号输入ECU,作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。2、进气管绝对压力传感器(MAPS):应用在L型电控燃油喷射系统中,测量进气管内气体的绝对压力,将信号输入ECU,作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。3、节气门位置传感器(TPS):检测节气门的开度及开度变化,信号输入ECU,用于燃油喷射控制及其他辅助控制。4、凸轮轴位置传感器(CMPS):提供曲轴转角基准位置信号,作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号。5、曲轴位置传感器(CKPS):检测曲轴转角位移,给EC
15、U提供发动机转速信号和曲轴转角信号,作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号。,24,二、传感器的类型及功用(续),6、进气温度传感器(IATS):给ECU提供进气温度信号,作为燃油喷射和点火控制的修正信号。7、冷却液温度传感器(ECTS):给ECU提供发动机冷却液温度信号,作为燃油喷射和点火控制的修正信号,也是其他控制系统的控制信号。8、车速传感器(VSS):检测汽车的行驶速度,给ECU提供车速信号,用于巡航控制和限速断油控制,也是自动变速器的主控制信号。9、氧传感器(O2S):检测排气中的氧含量,对喷油量进行闭环控制。10、爆燃传感器(KS):检测汽油机是否爆燃及爆燃强度,作为点火正时的
16、修正信号。11、起动开关(STA):发动机起动时,给ECU提供一个起动信号,作为燃油喷射和点火控制的修正信号。,25,二、传感器的类型及功用(续),12、空调开关(A/C):当空调开关打开,空调压缩机工作,发动机负荷加大时,由空调开关向ECU输入信号,作为燃油喷射和点火控制的修正信号。13、挡位开关:自动变速器由空挡挂入其他档时,向ECU输入信号,作为燃油喷射和点火控制的修正信号。14、制动灯开关:制动时,向ECU提供制动信号,作为燃油喷射和点火控制的修正信号。15、动力转向开关:当方向盘由中间位置向左右转动时,由于动力转向油泵工作而使发动机负荷加大,此时向ECU输入信号,作为燃油喷射和点火控
17、制的修正信号。16、巡航(定速)控制开关:当进入巡航控制状态时,向ECU输入巡航控制状态信号,由ECU对车速进行自动控制。,26,应用在发动机上的电子控制系统(续),三、电子控制单元(ECU)的基本功能1给传感器提供标准电压,接受各种传感器和其他装置输入的信息,并将其转换成微机所能接受的数字信号。2储存该车型的特征参数和运算所需的有关数据信息。3确定计算输出指令所需的程序,并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值。4将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较,确定并存储故障信息。5向执行元件输出指令,或根据指令输出自身已储存的信息。6自我修正功能(学习功能)。,27,应用在发动机上的电子控制系统
18、(续),四、执行元件的类型有以下主要执行元件:喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩机继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等。,28,12 汽车法规与汽车技术进步的关系p2,技术法规是政府部门为维护社会公共利益,保护公民的人身安全,保护人类生存环境,节约全球有限资源而制定的,它是由某一项法律派生出来的,是法律的配套文件,具有 极强的科学性、技术性和可操作性。它将技术规范和政府管理规则综合在一起,政府依据 技术法规对产品进行管理,可使法律得到不折不扣地贯彻。标准是为了推动技术进步
19、,促 进产品的通用化、系列化,提高产品的质量而制定的。不具有法律的约束性,对企业具有 指导意义,可自愿采用。标准是技术法规的基础,标准一旦被技术法规所引用,就具有 强制实施的特性。,29,12 汽车法规与汽车技术进步的关系,汽车技术法规作为政府管理汽车产品的技术依据,产生于 20 世纪 50 年代,经过儿十年的发展,世界上国家的、区域的、双边的或多边的法规体系有多种。早期国际上有代表性的、较为完善的为三大汽车法规体系,即:美国体系、欧洲体系和日本体系,其中美国和欧洲体系分别被很多国家所采用。三大体系都是将标准和法规分立,法规的结构模式各不相同,但均是以有关法律为依据制定的汽车技术法规。,30,
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