汽油机辅助控制系统.ppt

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1、第四章,汽油机辅助控制系统 一、怠速控制系统 二、进气控制系统 三、排气控制系统 四、汽油发动机发展趋势,第四章,汽油机辅助控制系统 一、怠速控制系统 二、进气控制系统 三、排气控制系统 四、汽油发动机发展趋势,一、怠速控制系统概述,怠速控制的功能 怠速控制系统的组成与原理 怠速控制的方法,一、怠速控制系统概述, 什么是怠速工况？ 怠速工况指发动机只维持空调、动力转向器等基本运转，对外无动力输出的稳定运转工况。此时节气门开度最小或者为零，汽车处于空档，发动机只带动附件维持最低稳定转速。,一、怠速控制系统概述,为什么要控制怠速工况？ 发动机怠速运转时间约占30%，怠速转速的高低影响油耗、排放、运

2、转的稳定性等。在保证发动机排放要求且运转稳定的前提下，应尽量使发动机的怠速转速保持最低，以降低怠速时的燃油消耗量。 实现快速暖机 高怠速运转，实现部分功率输出,1、怠速控制的功能：,根据发动机工作温度和负载，由ECU自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。,2、怠速控制的原理：,根据发动机冷却液温度及负荷信号，由ECU自动控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。,2、怠速控制的原理：,ECU根据节气门位置传感器、车速传感器输出的信号判断发动机是否处于怠速状态，然后根据冷却液温度、空调开关、动力转向开关等传感信号，在存储器中查出出转速差，最后通过怠速控制阀的动作（

3、调节进该工况下的目标转速（即能稳定运转的怠速转速），再与发动机转速传感器传来的实际转速进行比较，计算气量）来提高或降低发动机的转速，使发动机稳定运转。 怠速控制的实质就是对怠速工况下的进气量进行控制。,3、怠速控制进气量的方法：,（1）节气门直动式控制节气门最小开度； （2）旁通气道式控制节气门旁通通路中空气 流量。,旁通空气道式,节气门直动式,二、节气门直动式怠速控制机构,1、结构： 由直流电动机、减速齿轮、丝杆等组成。,二、节气门直动式怠速控制机构,2、工作原理： 当直流电动机通电（正向或反向）转动时，驱动减速齿轮转动，从而带动丝杆向前或向后移动。 发动机怠速时，ECU根据各传感器的信号，

4、控制直流电机的正反转及转动量，使丝杆作直线移动，带动节气门在小开度范围内摆动，从而改变进气量，达到调整怠速转速的目的。,三、旁通气道式怠速控制阀 ISCV,形式多种，结构各异，常见的有： 步进电机式 旋转滑阀式 占空比型电磁式怠速控制阀 开关型电磁式怠速控制阀,1、步进电机式怠速控制阀：,（1）结构： 步进电机、螺旋机构、阀芯、阀座等。 步进电机： 由永磁转子、定子绕组等组成。 用于产生驱动力矩。 螺旋机构： 由螺杆（丝杠）和螺母组成。 螺母与步进电机转子制成一体，螺杆的一端制有螺 纹，另一端固定有阀芯，螺杆与阀座之间为滑动花键连 接，只能作轴向移动，不能作旋转运动。,1、步进电机式怠速控制阀

5、：,（2）工作原理：,当步进电机的转子转动时，螺母将带动丝杆作轴向运动，使阀芯开大或关小阀门的开度。 ECU通过控制步进电机的转动方向和转动角度来控制丝杆的移动方向和移动距离，从而达到控制阀门开度，调整怠速转速之目的。,1、步进电机式怠速控制阀：,（3）步进原理： 步进电机转子和定子的结构：,1、步进电机式怠速控制阀：,（3）步进原理： 步进电机转子和定子的结构：,结构： 电机转子均匀分布着很多小齿，定子齿有三个励磁绕阻，其几何轴线依次分别与转子齿轴线错开。0、1/3、2/3,（相邻两转子齿轴线间的距离为齿距以表示），即A与齿1相对齐，B与齿2向右错开1/3，C与齿3向右错开2/3，A与齿5相

6、对齐，（A就是A，齿5就是齿1）。,定转子的展开图：,转子,定子,1、步进电机式怠速控制阀：,（3）步进原理：,如A相通电，B，C相不通电时，由于磁场作用，齿1与A对齐，（转子不受任何力以下均同）。 如B相通电，A，C相不通电时，齿2应与B对齐，此时转子向右移过1/3B，此时齿3与C偏移为1/3，齿4与A偏移（-1/3）=2/3。 如C相通电，A，B相不通电，齿3应与C对齐，此时转子又向右移过1/3，此时齿4与A偏移为1/3对齐。 如A相通电，B，C相不通电，齿4与A对齐，转子又向右移过1/3。这样经过A、B、C、A分别通电状态，齿4（即齿1前一齿）移到A相，电机转子向右转过一个齿距，如果不断

7、地按A，B，C，A通电，电机就每步（每脉冲）1/3,向右旋转。如按A，C，B，A通电，电机就反转。,1、步进电机式怠速控制阀：,（3）步进原理：,由此可见：位置和速度由导电次数（脉冲数）成一一对应关系,而方向由导电顺序决定。甚至于通过二相电流不同的组合，使其1/3变为1/12，1/24，这就是电机细分驱动的基本理论依据。 不难推出：电机定子上有m相励磁绕阻，其轴线分别与转子齿轴线偏移1/m,2/m(m-1)/m,1。并且导电按一定的相序电机就能正反转被控制这是步进电机旋转的物理条件。,1、步进电机式怠速控制阀：,（4）控制电路：,丰田皇冠3.0轿车发动机怠速控制阀控制电路,1、步进电机式怠速控

8、制阀：,（5）怠速控制的内容： 起动初始位置设定 为了改善发动机的再次起动性能，在点火开关断开时，ECU将控制怠速控制阀处于全开状态，为再次起动作好准备。 当ECU内部主继电器控制电路接收到点火开关OFF位置信号时，ECU将利用备用电源输入端提供的电压控制主继电器线圈继续供电2秒，使步进电机的怠速控制阀退回到初始位置，以便下次起动时具有较大的进气量。,1、步进电机式怠速控制阀：, 起动后控制 由于发动机起动前，ECU已把怠速控制阀的初始位置设定在最大开度位置，因此发动机起动后，若怠速控制阀仍保持全开，则会引起发动机转速过高。 为避免出现这种情况，在起动过程中，当发动机转速达到由冷却液温度确定的

9、对应转速时，ECU控制怠速控制阀，逐渐将阀门关小到与冷却液温度对应的开度。,1、步进电机式怠速控制阀：, 暖机控制 暖机过程中，ECU控制怠速控制阀从起动后的开度逐渐关小，当冷却液温度达到70时，暖机控制结束，怠速控制阀达到正常怠速开度。,1、步进电机式怠速控制阀：, 反馈控制 当发动机处于怠速工况运转时，如果发动机的实际转速与ECU存储器中所存放的目标转速差超过规定值（如20r/min），则ECU即控制怠速控制阀增减旁通空气量，使发动机实际转速与目标转速差小于规定值。 目标转速与发动机怠速工况时的负荷有关，对应空档起动开关是否接通、 是否使用空调、用电器增加等不同情况，都有确定的目标转速。,

10、1、步进电机式怠速控制阀：, 发动机转速变化的预测控制 发动机处于怠速工况时，空调开关、空档起动开关等接通或断开时，都会引起发动机怠速负荷变化，产生较大的怠速转速波动。 为了减小负荷变化对怠速转速的影响，ECU在收到以上开关量信号、发动机转速变化出现前，就控制怠速控制阀预先把阀门开大或关小一个固定的距离。,1、步进电机式怠速控制阀：, 电器负载增大时的怠速控制 当汽车上使用的电器增多时，将引起电系供电电压降低，同时发动机的负荷也要增大。为保证有正常的供电电压，需要相应地增加进气量，提高发动机的怠速转速。,1、步进电机式怠速控制阀：, 学习控制 ECU通过控制怠速控制阀的位置，调整发动机的怠速转

11、速。由于发动机在使用过程中其性能会发生变化，因此这时怠速控制阀的位置虽然没有变化，但实际的怠速转速也会偏离初始值。出现这种情况时，ECU除了用反馈控制使怠速转速仍达到目标值外，还将此时步进电机转过的步数储存在备用存储器中，供以后的怠速控制用。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：,（1）结构： 由永久磁铁、电枢、旋转电磁阀等组成。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：,（2）工作原理：,线圈L1与ECU内部的三极管VT1连接，脉冲控制信号经过反向器加到VT1的基极； 线圈L2与ECU内部的三极管VT2连接，脉冲控制信号直接加到VT2的基极。 当脉冲信号的高电平到来时，VT1截止，VT2导通，L1断电，L2通电，电

12、枢顺时针转动； 反之，当脉冲信号的低电平到来时，VT1导通，VT2截止，L1通电，L2断电，电枢逆时针转动，从而实现旁通空气量大小的控制。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：,旋转滑阀式怠速控制阀的转角范围在900以内，电枢的旋转角度必须很小才能满足旁通进气量控制精度的要求，一般采用控制占空比的方法来控制电枢的顺转或逆转。 占空比指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：,当占空比为50时，两个三极管的导通时间相等，正、反向旋转力矩抵消，滑阀不转动； 当占空比小于50时，线圈L1的通电时间大于线圈L2的通电时间，滑阀逆时针旋转，旁通气道被关小； 当占空比大于50时，线圈L2的通电

13、时间大于线圈L2的通电时间，滑阀顺时针旋转，旁通气道被打开。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：,（3）控制电路：（丰田2TZ-FE发动机）,EFI主继电器向旋转电磁阀提供蓄电池电压。ECU通过ISC1、ISC2端子控制旋转电磁阀内两个电磁线圈的搭铁电路。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：,（4）控制内容： 起动控制 在发动机起动时，ECU根据发动机运行条件，在存储器中取出预存的数据，控制怠速控制阀的开度。 暖机控制 在发动机起动后，ECU根据冷却液的温度，控制发动机在暖机过程中怠速转速的变化。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：, 反馈控制 发动机起动后，ECU将根据发动机实际转速与ECU存储器中的目标转速进行比

14、较。如果实际转速低于目标转速时，ECU将控制怠速控制阀将阀门打开；如果实际转速高于目标转速时，则将阀门关小。目标转速随发动机工况而定。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：, 发动机转速变化预测控制 当空档起动开关、尾灯继电器等接通或关断时，将会使发动机负荷改变，为避免由此引起的发动机转速的波动，在发动机转速变化之前，ECU控制怠速控制阀开大或关小一定的角度。,2、旋转滑阀式怠速控制阀：, 学习控制 由于发动机在整个使用过程中性能将发生变化 ，虽然占空比相同，但发动机的怠速转速将和使用初期的数值不同。ECU用反馈控制的方法输出怠速控制信号，将性能变化后的发动机怠速转速调整到目标怠速值。 当怠速值达到目标

15、怠速后，ECU将此时的占空比存入备用存储器中，在以后的怠速控制中作为这一工况下占空比的基准值。,3、电磁式怠速控制阀：,电磁式怠速控制阀是利用通电线圈产生的电磁力来控制阀门的开度。 根据控制信号的不同，可分为两类： 占空比型； 开关型：,3、占空比型电磁式怠速控制阀：,（1）结构：,3、占空比型电磁式怠速控制阀：,（2）工作原理： 电磁线圈通电产生电磁吸力 当线圈产生的电磁吸力超过复位弹簧弹力时，阀轴带动阀芯向上移动，打开旁通气道。 当电磁线圈断电时，阀轴及阀芯在弹力作用下复位，将旁通气道关闭。 旁通气道开启与关闭时间由发动机发出的占空比信号控制。,3、占空比型电磁式怠速控制阀：,发动机工作时

16、，当ECU检测到发动机怠速转速低于目标转速时，自动提高控制信号的占空比，使线圈的通电时间变长，阀门开度增大，旁通气量增大，使怠速转速提高到目标值。 反之，当发动机怠速转速高于目标转速时，ECU自动降低占空比，使线圈通电时间缩短，阀门开度变小，旁通气量变小，最终使怠速转速降低到目标值。,3、占空比型电磁式怠速控制阀：,（3）控制电路：,ECU通过V-ISC端子来控制怠速电磁阀（VSV）的搭铁电路。,4、开关型电磁式怠速控制阀：,（1）结构：,4、开关型电磁式怠速控制阀：,（2）工作原理： ECU向怠速控制阀输出的控制信号为开关信号。 发动机怠速运转时，ECU只对阀内线圈通电或断电两种状态进行控制

17、，电磁线圈通电时，控制阀开启，线圈断电时，控制阀关闭。 电磁式怠速控制阀控制的旁通空气量较少，需要设置辅助装置来控制发动机暖机过程的空气量。,4、开关型电磁式怠速控制阀：,（3）控制电路：,该怠速控制阀的工作除了由ECU根据各传感器信号来控制外，还受到后窗除雾开关和灯开关的控制。在发动机怠速时怠速控制阀还会根据除雾开关和灯开关的状态，自动接通或断开怠速控制阀的电源电路，打开或关闭旁通气道，自动调节发动机怠速转速。当使用灯光或除雾器时，怠速控制阀打开旁通气道，以提高发动机的怠速。,4、开关型电磁式怠速控制阀：,（4）控制内容： 发动机在下列工作条件下，VSV阀由断开变为接通： 发动机起动时和刚起

18、动后。 节气门位置传感器怠速触点IDL闭合，发动机转速降到预定转速以下时。 IDL触点闭合，从P档或N档换入其他档位后的几秒钟内。尾灯继电器接通后。 后窗去雾器开关接通。 。,4、开关型电磁式怠速控制阀：,（4）控制内容： 发动机在下列工作条件下，VSV阀由接通变为断开： 发动机起动后，怠速转速已超过预定转速。 IDL触点闭合，空调离合器分离，发动机转速超过预定值时。 IDL触点闭合，从P档或N档换到其他档位一定时间后，发动机转速过预定值。 尾灯继电器断开。 后窗去雾器开关断开。,第四章,汽油机辅助控制系统 一、怠速控制系统 二、进气控制系统 三、排气控制系统 四、汽油发动机发展趋势,1、功用

19、： 根据发动机的工况要求，改变进气流的流通截面，以改善发动机不同工况下的动力性。 低速小负荷工况，进气量少，应减小进气道空气流通截面来提高进气流速，增大进气惯性以提高充气效率。 高速大负荷工况，增大进气道空气流通截面，可减小进气阻力，对燃烧室内气流扰动可起抑制作用。,一、动力阀控制系统,充气效率是指每一个进气行程所吸入的空气质量与标准状态下（1个大气压、20、密度为1.187kg/m2）占有气缸活塞行程容积的干燥空气质量的比值。,2、结构：,一、动力阀控制系统,3、工作原理： 受ECU控制的真空电磁阀，控制装在进气管上的动力阀，通过改变进气管通道的截面积来控制进气流量。 ECU根据发动机转速、

20、冷却液温度、空气流量等信号控制真空电磁阀的搭铁回路。 ECU真空电磁阀（VSV阀）膜片动力阀进气通道截面。,一、动力阀控制系统,3、工作原理： 小负荷时，ECU断开真空电磁阀搭铁回路，真空室中的真空度不能进入膜片真空气室，动力阀关闭，进气通道变小。 大负荷时，ECU接通真空电磁阀搭铁回路，真空室中的真空度进入膜片真空气室，动力阀开启，进气通道变大。,一、动力阀控制系统,1、功用： 利用进气气流惯性产生的压力波来提高充气效率。,二、谐波增压控制系统 ACIS,2、结构： 在进气管中部增设了一个大容量的空气室和电控真空阀，实现了对压力波传播路线长度的改变，从而兼顾了低速和高速的进气增压效果。,二、

21、谐波增压控制系统 ACIS,3、工作原理： 当空气室出口的控制阀关闭时，压力波传递长度为:进气室进气门空气，适应中低速区运行。 当空气室阀门打开时，压力波传递长度为:滤清器进气门，高速时得到较好的进气增压效果。,二、谐波增压控制系统 ACIS,4、控制原理：,二、谐波增压控制系统 ACIS,ECU根据转速信号控制真空电磁阀的开闭。 低速时，真空电磁阀电路不通，真空阀关闭，真空不能通过真空罐进入真空控制阀的真空气室，受真空控制阀控制的进气增压阀处于关闭状态，此时进气管长度长。 高速时，真空电磁阀电路接通，真空阀打开，真空进入真空控制阀的真空气室，吸动其膜片，将进气增压控制阀打开，由于大容量空气室

22、的加入，缩短了压力波的传播距离。,二、谐波增压控制系统 ACIS,1、对配气相位的要求： 排气门开启的时机：活塞到达下止点提前开启排气门,三、可变配气相位控制系统 VTEC,理论上：废气仍可推动活塞做功，如果打开排气门开始排气，此时气缸内的压强降低，能量的利用率降低，发动机性能也会随之下降。 实际上：活塞在下止点附近一定角度内垂直运动距离非常短，实际的发动机略微提前打开排气门排气更加彻底,1、对配气相位的要求： 进气门关闭的时机 ：活塞越过下止点一定角度，开始压缩冲程之后才关闭进气门,三、可变配气相位控制系统 VTEC,理论上：活塞已经开始上升，刚刚吸入的可燃混合汽被活塞压缩排出去一部分，性能

23、下降。 实际上：吸气冲程可燃混合汽被活塞抽入汽缸，进气门附近的气流速度可以高达每秒两百多米，而在下止点附近活塞的垂直运动相对很慢，汽缸内体积变化并不大，进气岐管内的可燃混合汽靠惯性继续冲入气缸。,1、对配气相位的要求： 排气门关闭的时机 ：活塞越过上止点一定角度，开始进气行程之后才关闭排气门,三、可变配气相位控制系统 VTEC,排气时同样会形成高速气流 ，虽然活塞已经开始下降，排气门附近的废气仍就会继续排出。 大部分废气在排气冲程中前期就已排出，并且在排气岐管中形成了高密度的高速气流，冲向排气管方向。这部分废气越是远离气缸，对于缸内尚未排出的废气来说，其需要填充的体积就越大，相应的平均压强也就

24、越低。缸内压强可能就已经低于进气岐管内可燃混合汽的压强了。如此看来，进气门也应当提前一点开启。,1、对配气相位的要求： 为使发动机工作时进气更充分、排气更彻底，应随发动机转速的提高适当增大进、排气门的提前开启角和迟后关闭角。,三、可变配气相位控制系统 VTEC,怠速：气门重叠角最小，以保持怠速稳定 高速区域：较大进气门迟闭角. 低速区域：较大进气提前角，较小进气迟闭角，避免进气倒流.,2、结构：,三、可变配气相位控制系统 VTEC,1.凸轮轴5.中摇臂9.固定活塞2.低速时凸轮部6.第二摇臂10.液压顶杆3.高速时凸轮部7.活塞A11.排气阀4.第一摇臂8.活塞B12.进气阀, 两个进气门：

25、主进气门、次进气门。 每个进气门通过单独的摇臂驱动。 三个摇臂： 主摇臂、中间摇臂、次摇臂。 中间摇臂不与任何气门直接接触。 三个凸轮： 主凸轮、中间凸轮、次凸轮。 中间凸轮升程最大，次凸轮升程最小。 四个活塞： 正时活塞、主同步活塞、中间同步活塞、次同步活塞。,三、可变配气相位控制系统 VTEC,3、工作原理： VTEC机构是采用一根凸轮轴上设计两种（高速型和低速型）不同配气正时和气门升程的凸轮，利用液压进行切换的装置。 高低速的切换是根据发动机转速、负荷、水温及车速信号由ECU控制电磁阀来控制油压进行切换。,三、可变配气相位控制系统 VTEC,三、可变配气相位控制系统 VTEC,低速工作时

26、，发动机处于单进双排工作状态。,高速工作时，发动机处于双进双排工作状态。,3、工作原理： 发动机低速运转时，电磁阀不通电使油道关闭，三个摇臂彼此分离。 主凸轮通过主摇臂驱动主进气门； 中间凸轮驱动中间摇臂空摆； 次凸轮升程非常小，通过次摇臂驱动次进气门微量开闭。 配气机构处于单进、双排气门工作状态，单进气门由主凸轮驱动。,三、可变配气相位控制系统 VTEC,发动机高速运转，且转速、负荷、冷却液温度、车速达设定值时，ECU向电磁阀供电使油道开启，三个摇臂成为一个总体，组合摇臂受中间凸轮驱动，两气门同步工作，配气相位和升程与发动机低速时相比，气门升程、提前开启和迟后关闭角度均增大。,三、可变配气相

27、位控制系统 VTEC,三、可变配气相位控制系统 VTEC,4、控制系统电路：,三、可变配气相位控制系统 VTEC,丰田VVTI可变配气正时控制机构,三、可变配气相位控制系统,VVT-i系统用于控制进气门凸轮轴在50范围内调整凸轮轴转角，使配气正时满足优化控制发动机工作状态的要求，从而提高发动机在所有转速范围内的动力性、经济性和降低尾气的排放。,丰田VVTI可变配气正时控制机构,三、可变配气相位控制系统,进气凸轮轴由凸轮轴齿形带轮驱动，其相对于齿形带的转角可变。 曲轴位置传感器测量曲轴转角,凸轮轴位置传感器测量齿形带轮转角,VVT传感器测量进气凸轮轴相对于齿形带轮的转角。 它们的信号输入ECU，

28、ECU根据转速和负荷的要求控制进气凸轮轴正时控制阀，控制器根据指令使进气凸轮轴相对于齿形带旋转一个角度，达到进气门延迟开闭的目的，用以增大高速时的进气迟后角，从而提高充气效率。,丰田VVTI可变配气正时控制机构,三、可变配气相位控制系统,凸轮轴正时控制阀位于图（a）所示时，机油压力施加在活塞的左侧，使得活塞向右移动。由于活塞上的旋转花键的作用，进气凸轮轴相对于凸轮轴正时带轮提前某一角度。,凸轮轴正时控制阀位于图（b）位置时，活塞向左移动，并向延迟的方向旋转。进而，凸轮轴正时控制阀关闭油道，保持活塞两侧的压力平衡，从而保持配气相位，由此得到理想的配气正时。,第四章,汽油机辅助控制系统 一、怠速控

29、制系统 二、进气控制系统 三、排气控制系统 四、汽油发动机发展趋势,蒸汽排放控制系统功能,二、汽油蒸汽排放控制系统 EVAP,为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽，电控发动机普遍采用了碳罐，油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附，当发动机运转时，依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中。电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制。采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的碳氢化合物和节约燃料。,蒸汽排放控制系统原理,二、汽油蒸汽排放控制系统 EVAP,蒸汽排放控制系统原理,二、汽油蒸汽排放控制系统 EVAP,发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信

30、号，控制炭罐电磁阀的开闭来控制真空控制阀上部的真空度，从而控制真空控制阀的开度。当真空控制阀打开时，燃油蒸汽通过真空控制阀被吸入进气歧管。 发动机怠速或温度较低时，ECU使电磁阀断电，关闭吸气通道，活性炭罐内的燃油蒸汽不能被吸入进气歧管。,三、废气再循环控制系统 EGR,工作原理： 将部分废气引入燃烧室重新进行燃烧，以降低燃烧温度，减少NOx排放。 分类： 内部排气再循环、外部排气再循环,三、废气再循环控制系统 EGR,废气再循环控制系统功用： 由于废气再循环也会使发动机的功率降低，使发动机在怠速、低速等工况下运转不稳定，因此需由ECU根据发动机工况控制废气再循环系统的工作。 暖机期间或怠速时

31、：NOX生成量不多，为保证运转稳定性，不进行EGR。 全负荷或高转速下工作时：为使有足够的动力性，不进行EGR。,三、废气再循环控制系统 EGR,三、废气再循环控制系统 EGR,EGR阀及控制 ：,通常用EGR率表示 EGR的控制量。它用进入气缸的混合气中废气的比例表示。,EGR量 EGR量进气量,二、废气再循环控制系统 EGR,EGR阀及控制 ：,试验结果说明：当EGR率小于10%时，燃油消耗量基本上不增加，当EGR率大于20%时，发动机燃烧不稳定，工作粗暴，HC排放物将增加10%。因此通常将EGR率控制在10%20%范围内较合适。随着负荷增加EGR率允许值也增加。,闭环控制EGR系统： 在

32、闭环控制的EGR系统中，检测实际的EGR阀开度作为反馈控制信号，其控制精度更高。,三、废气再循环控制系统 EGR,（1）用EGR阀开度作为反馈信号的闭环控制EGR系统： EGR阀开度传感器： 向ECU反馈电磁阀开度的信号。ECU根据此信号修正电磁阀开度，使EGR率保持在最佳值。 其结构为电计式。,三、废气再循环控制系统 EGR,用EGR阀开度反馈控制的EGR系统,（2）用EGR率作为反馈信号的闭环控制EGR系统： EGR率传感器： 安装在进气总管中的稳压箱上，新鲜空气进入稳压箱，参与再循环的废气经EGR电磁阀也进入稳压箱。传感器检测稳压箱内气体中的氧浓度并转换成电信号输送给ECU，ECU根据此

33、信号修正电磁阀开度，使EGR率保持在最佳值。,三、废气再循环控制系统 EGR,（2）用EGR率作为反馈信号的闭环控制EGR系统：,三、废气再循环控制系统 EGR,用EGR率反馈控制的EGR系统,功能 利用转换器中的三元催化剂，将发动机排出废气中的有害气体转变为无害气体。 影响转换效率的因素 影响最大的是混合气的浓度和排气温度。 只有在理论空燃比14.7附近，三元催化转化器的转化效率最佳，一般都装有氧传感器检测废气中的氧的浓度，氧传感器信号输送给ECU，用来对空燃比进行反馈控制。 此外，发动机的排气温度过高（815以上），TWC转换效率将明显下降。,四、三元催化转化器（TWC）与空燃比反馈控制系

34、统,四、三元催化转化器（TWC）与空燃比反馈控制系统,结构： 三元催化转换器安装在排气消声器前面，由三元催化转换芯子和外壳等构成。,大多数三元催化转换芯子以蜂窝状陶瓷作为承载催化剂的载体，在陶瓷载体上浸渍铂（或钯）和铑的混合物作为催化剂。,五、二次空气进气系统,作用： 利用空气泵将新鲜空气经空气喷管喷入排气道，使排气中的CO和HC进一步氧化或燃烧成为CO2和H2O 。并利用燃烧产生的热量加热三元催化器。,无二次进气,有二次进气,五、二次空气进气系统,ECU控制VSV阀的搭铁回路。 当VSV阀不通电时，关闭通向AS阀的真空通道，AS阀膜片在弹簧作用下下移，关闭二次空气供给通道，系统不工作。 当E

35、CU给VSV阀通电时，VSV阀开启AS阀的真空通道，进气管真空度将膜片吸起，二次空气进入排气管。,工作原理：,五、二次空气进气系统,气动截止阀：,五、二次空气进气系统,起动后的暖机阶段运行，催化转化器达到正常工作温度后二次进气系统退出运行； 二次进气系统在工作过程中不控制空气流量； 二次空气输入排气系统时混合气要当加浓，以便使废气中有较多的HC, NOx与空气进行燃烧，使三效催化转化器迅速加热。 二次空气输入排气系统时，点火要适当提前，以便提高排气温度，确保废气中的的HC, NOx能与二次空气进行燃烧，,控制策略：,第四章,汽油机辅助控制系统 一、怠速控制系统 二、进气控制系统 三、排气控制系

36、统 四、汽油发动机发展趋势,缸内直喷汽油发动机,传统的电喷汽油发动机是通过ECU控制喷油嘴将汽油喷入进气歧管。汽油在歧管内开始混合，然后再进入到汽缸中燃烧。空气跟汽油的最佳混合比是14.7/1（也叫理论空燃比），由于汽油跟空气是在进气歧管内混合，他们只能均匀的混合在一起，所以必须达到理论空燃比才能获得较好的动力性和经济性，但由于喷油嘴离燃烧室有一定的距离，汽油同空气的混合情况受进气气流和气门开关的影响较大，并且微小的油颗粒会吸附在管道壁上，这就使的理论空燃比很难达到 。,概述：,缸内直喷汽油发动机,采用电控缸内直接喷射方法，将燃料由喷嘴直接喷入气缸内，在火花塞附近供给浓混合气，以利着火；在其它

37、区域供给稀混合气，进行分段喷油，达到分层燃烧的目的,空燃比为30时，仍可燃烧。通过均匀燃烧和分层燃烧，实现了高负荷、尤其是低负荷下的燃油削耗降低，动力还有很大提升。此种方法可节约燃料三分之一以上。,概述：,以博世公司开发的Motronic MED7汽油直喷系统，三菱GDI系统，奥迪FSI系统，奔驰CGI系统，菲亚特JTS系统为代表。,缸内直喷汽油发动机,均匀燃烧:在全负荷时，燃油喷射与进气同步，燃油得到完全雾化，使混合汽均匀地充满燃烧室，得到充分的燃烧，使发动机动力得到淋漓尽致的发挥。在均匀燃烧时有着和传统喷射发动机相同的空气与燃油混合比，即空燃比是14.71。而燃油的蒸发又使混合汽降温，降低

38、爆震产生的可能。也就是说在均匀燃烧情况下，在获得高动力输出和扭矩值的同时付出了较低的燃油消耗。,工作原理：高转速,缸内直喷汽油发动机,分层燃烧：可燃混合物只分布在火花塞周围，即空燃比是14.71的混合气集中在火花塞周围，在燃烧室的其他部分则是纯净的空气。混合汽层的大小范围精确地反映了瞬时发动机动力的需求。在分层燃烧时，直到压缩行程时才喷射燃油，而喷油就发生在点火前瞬间。另一个优点是，在燃烧时空气层隔绝了热，减少了热量向汽缸壁的传递，从而减少了热量损失提升了发动机热效率。,工作原理：低转速或中低转速,缸内直喷汽油发动机,缺点：,喷油器安装在燃烧室上，汽油直接喷注到汽缸当中去，油路必须具备比缸内更

39、高的压力才能把汽油有效的喷注到汽缸当中去。燃油管道内的压力提高以后，管道的各个接头的密封处的强度也要随之提高。这样，对喷油器的设计和制造工艺也提出了更高的要求。而且由于喷油器是直接安装在燃烧室上的，那么必须需要喷油器有耐高温的能力。 直喷发动机的压缩比很高，达到了11.5以上，在这种情况下对油的标号和油质要求就很严格。就目前国内的情况来说，必须使用98号的高清洁度汽油。,CAN总线技术,发动机电控系统、 自动变速器控制系统、防抱死制动系统(ABS)、自动巡航系统(ACC)和车载多媒体系统等，这些系统之间；系统和汽车的显示仪表之间，系统和汽车故障诊断系统之间均需要进行数据交换，如此巨大的数据交换

40、量，如仍然采用传统数据交换的方法，即用导线进行点对点的连接的传输方式将是难以想象的，据统计，如采用普通线束，一个中级轿车就需要线索插头300个左右，插针总数将达到2000个左右，线索总长超过1. 6Km，不但装配复杂而且故障率会很高。,车载电子现状：,CAN总线技术,Can-Bus总线技术是“控制器局域网总线技术（Controller Area Network-BUS）”的简称，它具有极强的抗干扰和纠错能力，最早被用于飞机、坦克等武器电子系统的通讯联络上。在汽车上，这种总线网络用于车上各种传感器数据的传递。通过遍布车身的传感器，汽车的各种行驶数据会被发送到“总线”上，这些数据不会指定唯一的接收

41、者，凡是需要这些数据的接收端都可以从“总线”上读取需要的信息。Can总线的传输数据非常快，这样可以有效保证数据的实效性和准确性。传统的轿车在机舱和车身内需要埋设大量线束以传递传感器采集的信号，而Can-Bus总线技术的应用可以大量减少车体内线束的数量，线束的减少则降低了故障发生的可能性。,CAN总线技术,Can-Bus技术在汽车的应用，可以减少了汽车车体内线束和控制器的接口数量，避免了过多线束存在的互相干涉、磨损等隐患，降低了汽车电气系统的故障发生率。各种传感器的信息可以实现共享。另外，在Can-Bus技术的帮助下，汽车的防盗性、安全性都得到了较大幅度提升。例如，在启动车辆时，确认钥匙合法性的信息会通过Can-Bus总线进行传递，其校验的信息比以往的防盗系统更为丰富。车钥匙、发动机控制器和防盗控制器互相存储对方信息，校验码中还掺杂了随机码，从而大幅提高防盗能力。校验信息通过Can-Bus传递大幅提高了信息传递的可靠性，使防盗系统的工作稳定可靠。,CAN总线技术,原理图：,