1、汽车拖拉机学电器与电子设备汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件2022年6月7日星期二内内 容：容：第八章第八章 汽油机电子控制技术汽油机电子控制技术 （第（第3 3课课 怠速与排放控制系统）怠速与排放控制系统）主讲人主讲人：鲁植雄鲁植雄 教授教授Email：Q Q：1607357229汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件22022年年6月月7日星期二日星期二第第1 1课课 供油控制系统供油控制系统第第2 2课课 点火控制系统点火控制系统第第3 3课课 怠速与排放控制系统怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子控制技术u本章主要介绍汽油机的电子控制燃
2、油喷射系统、电子控制点火系统、本章主要介绍汽油机的电子控制燃油喷射系统、电子控制点火系统、怠速控制系统、进气控制系统、排放控制系统等各系统的组成与控制怠速控制系统、进气控制系统、排放控制系统等各系统的组成与控制原理。原理。汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件32022年年6月月7日星期二日星期二一、怠速控制一、怠速控制二、废气再循环控制二、废气再循环控制三、活性碳罐蒸发污染控制三、活性碳罐蒸发污染控制四、三元催化装置四、三元催化装置五、进五、进气增压气增压控制控制六、汽油机缸内直喷六、汽油机缸内直喷技术技术本节课的主要内容第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控
3、制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件42022年年6月月7日星期二日星期二1.1.为何要进行怠速控制？为何要进行怠速控制？l 汽车在交通密度大的城市道路上行驶时，约有汽车在交通密度大的城市道路上行驶时，约有30%30%的燃油消耗在怠速的燃油消耗在怠速工况，且怠速工况发动机排放污染程度相当高。工况，且怠速工况发动机排放污染程度相当高。l 发动机冷车运转、空调、电器负荷、自动变速器、动力转向伺服和主发动机冷车运转、空调、电器负荷、自动变速器、动力转向伺服和主动悬架机构动悬架机构等耗能系统的介入，都会引起怠速转速变化，使发动机运等耗能系统的介入，都会引起怠速转速变化，使
4、发动机运转不稳甚至引起熄火现象，导致排放污染和燃油消耗增加。转不稳甚至引起熄火现象，导致排放污染和燃油消耗增加。 在保证排放要求且运转稳定的前提下，尽量降低发动机的最低稳定在保证排放要求且运转稳定的前提下，尽量降低发动机的最低稳定保持转速，以降低该工况的燃油消耗。保持转速，以降低该工况的燃油消耗。一、怠速控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件52022年年6月月7日星期二日星期二2.2.怠怠速控制系统应具备的速控制系统应具备的功能功能 在在所有怠速工况下发动机保持目标怠速转速值。所有怠速工况下发动机保持目标怠速转速
5、值。 当当负荷突变时能补偿负荷的变化。负荷突变时能补偿负荷的变化。 防止防止失速。失速。 将将燃油消耗量降到最低。燃油消耗量降到最低。 学习学习功能：能自动补偿发动机由于老化或制造上造成的差异，不需功能：能自动补偿发动机由于老化或制造上造成的差异，不需要经常要经常调整怠调整怠速。速。 节气节气门全闭减速时，增加额外的空气，以减少有害排放物。门全闭减速时，增加额外的空气，以减少有害排放物。 改善改善汽车低速驾驶性能。汽车低速驾驶性能。 避免避免系统在其自振频率附近发生震荡。系统在其自振频率附近发生震荡。闭环控制闭环控制，当节气门关闭，当节气门关闭或车速或车速6km1717 冷却水温度冷却水温度5
6、050 发动机转速发动机转速3500r/min3500r/min 处于轻负荷处于轻负荷区区二、废气再循环控制（2 2）EGREGR不工作不工作条件：条件： 发动机起动时发动机起动时 节气门位置传感器的怠速触节气门位置传感器的怠速触点接通点接通 发动机温度低时发动机温度低时 发动机转速发动机转速900 r/min 3200 3200 r/minr/min第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件222022年年6月月7日星期二日星期二6.6.内部内部EGREGRu外部外部EGREGR：把把发动机排气经过发动机排气经过EGRE
7、GR阀进入进气歧管，阀进入进气歧管，与新鲜混合气混合在一起的方式称为与新鲜混合气混合在一起的方式称为外部外部EGREGR。u内部内部EGREGR：利用配气相位利用配气相位重叠角进气门同时开启，重叠角进气门同时开启，造成一部分废气滞留在缸内，稀释了新鲜混合气造成一部分废气滞留在缸内，稀释了新鲜混合气的方式称为的方式称为内部内部EGREGR。u配气相位配气相位重叠角不宜过大：重叠角不宜过大：会会使发动机燃烧不稳使发动机燃烧不稳定、失火和使定、失火和使HCHC排放量排放量增加增加u采用采用可变配气相位（可变配气相位（variable valve timing, variable valve timi
8、ng, VVTVVT）后，内部）后，内部EGREGR将可取代外部将可取代外部EGREGR。二、废气再循环控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件232022年年6月月7日星期二日星期二u目的：目的：防止防止汽油箱向大气中排放汽油汽油箱向大气中排放汽油蒸气蒸气u工作过程：工作过程：ECUECU根据发动机转速、温度、根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制活性碳罐电磁阀的空气流量等信号，控制活性碳罐电磁阀的动作来控制排放控制阀上部的真空度，从动作来控制排放控制阀上部的真空度，从而控制排放阀的开闭动作。当排放控制阀而控制
9、排放阀的开闭动作。当排放控制阀打开时，汽油蒸气通过阀中的定量排放小打开时，汽油蒸气通过阀中的定量排放小孔吸入进气歧管，然后进入气缸烧掉。孔吸入进气歧管，然后进入气缸烧掉。u当当ECUECU判断发动机判断发动机即将产生爆震即将产生爆震时，即刻时，即刻关闭碳罐电磁阀，切断真空，关闭排放控关闭碳罐电磁阀，切断真空，关闭排放控制阀，直至爆震趋势消失后且超过制阀，直至爆震趋势消失后且超过150ms150ms时，使碳罐电磁阀恢复工作时，使碳罐电磁阀恢复工作。三、活性碳罐蒸发污染控制活性碳罐蒸发污染控制系统第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子
10、设备课件课件242022年年6月月7日星期二日星期二工作条件工作条件 热机热机( (冷却液冷却液温度温度6565) )； 驱动驱动挡；挡； 转速转速高于怠速高于怠速( (节气门开节气门开度度=1.2%-100%)=1.2%-100%)； 氧传感器氧传感器功能正常功能正常( (发动机发动机已进入闭环工作模式或断油已进入闭环工作模式或断油时间小于时间小于2s)2s)； 系统系统电压低于电压低于17V17V。三、活性碳罐蒸发污染控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件252022年年6月月7日星期二日星期二三元催化三元催化
11、器：器：u安装位置安装位置u功能：功能：排出排出的的COCO、HCHC和和NOxNOx等通等通过氧化和还过氧化和还原作用转变为无害原作用转变为无害的的COCO2 2、H H2 2O O和和N N2 2。u这种这种催化器可同时将催化器可同时将废气中的三种主要有废气中的三种主要有害物质转化为无害物害物质转化为无害物质，故称质，故称三元三元。四、三元催化装置第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件262022年年6月月7日星期二日星期二三元催化器三元催化器四、三元催化装置第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽
12、车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件272022年年6月月7日星期二日星期二三三元催化器的工作元催化器的工作原理原理u三三元催化器中的净化剂将增元催化器中的净化剂将增强强COCO、碳氢化合物和、碳氢化合物和NOxNOx三三种气体的活性，促使其进行种气体的活性，促使其进行一定的氧化一定的氧化- -还原还原化学反应化学反应uCOCO在高温下氧化成为无色、在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体无毒的二氧化碳气体；uHCHC在在高温下氧化成水高温下氧化成水(H(H2 20)0)和二氧化碳和二氧化碳；uNOxNOx还原成氮气和氧气还原成氮气和氧气。四、三元催化装置第3课 怠速与排
13、放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件282022年年6月月7日星期二日星期二1.1.废气涡轮增压废气涡轮增压u涡轮涡轮增压：增压：Turbo chargeTurbo charge。u类型：废气涡轮增压类型：废气涡轮增压和和机械机械增压增压两种类型两种类型。五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术为何设置中冷器？汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件292022年年6月月7日星期二日星期二废气涡轮增压废气涡轮增压器的工作原理器的工作原理u实际上实际上是一种是一种空气压缩机空气压缩机，
14、通过，通过压缩空气来压缩空气来增加增加进压力进压力和密度和密度u利用发动机利用发动机排出的废气惯性冲力排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮压送由空带动同轴的叶轮，叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气，使之气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸增压进入气缸。u当当发动机转速增快时，废气排出发动机转速增快时，废气排出速度与祸轮转速也随之增快，叶速度与祸轮转速也随之增快，叶轮就压缩更多的空气进入气缸轮就压缩更多的空气进入气缸。五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子
15、设备课件课件302022年年6月月7日星期二日星期二u优点：能优点：能在不加大发动机排量在不加大发动机排量就能较大幅度地提高发动机的就能较大幅度地提高发动机的功率及扭力功率及扭力，u加加装增压器后的发动机的功率装增压器后的发动机的功率及扭矩能增大及扭矩能增大20%30%20%30%。 五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件312022年年6月月7日星期二日星期二普通普通的涡轮进气增压的涡轮进气增压器器的缺点：的缺点：u涡轮涡轮叶片为固定叶片为固定截截面，使面，使得当汽车在得当汽车在较大转速范围较大转速范
16、围内时内时就难以保持较好的就难以保持较好的增压特性，且有一增压特性，且有一定的响应滞后性定的响应滞后性。五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件322022年年6月月7日星期二日星期二2.2.机械增压机械增压u发动机发动机皮带皮带驱动驱动，结构结构简单，工作简单，工作温度介于温度介于7070100100，不需特殊不需特殊冷却冷却系统系统u机械增压的不足：机械增压的不足：增压增压值会随发动值会随发动机转速的提高而降低，当达到某一机转速的提高而降低，当达到某一界限时，由于本身的阻力增压器反界限时，由于本身的阻
17、力增压器反而会成为发动机的负担，严重影响而会成为发动机的负担，严重影响发动机转速的提升发动机转速的提升。五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件332022年年6月月7日星期二日星期二3.3.复合复合增压增压u机械增压机械增压+ +涡轮增压涡轮增压u兼顾兼顾了低速时的扭力输出和了低速时的扭力输出和高速时的功率输出高速时的功率输出。五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件342022年年6月月7日星期二日星期二4.4.
18、电控可变进气长度增压电控可变进气长度增压控制控制五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件352022年年6月月7日星期二日星期二4.4.电控可变进气长度增压电控可变进气长度增压控制控制关闭状态关闭状态开启状态开启状态五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件362022年年6月月7日星期二日星期二5.5.可变可变正时控制正时控制u目的：目的：在在发动机高速时，同时改发动机高速时，同时改变进气阀的正时与升程，以改善变进气
19、阀的正时与升程，以改善汽车的动力性和使用经济性汽车的动力性和使用经济性。五、进气增压控制第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件372022年年6月月7日星期二日星期二VVTVVTi i系统系统uVVT-VVT-i i=Variable =Variable Valve Valve Timing IntelligenceTiming Intelligence。uVVTVVTi i系统由传感器、系统由传感器、ECUECU和凸轮轴液压控制阀、和凸轮轴液压控制阀、控制器等部分组成控制器等部分组成。五、进气增压控制第3课 怠速与排
20、放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件382022年年6月月7日星期二日星期二1.1.何谓何谓GDIGDI发动机？发动机？是是指将喷油嘴指将喷油嘴设置气缸盖上，直接将设置气缸盖上，直接将高压高压燃油燃油喷入气缸内与进气喷入气缸内与进气混合燃烧的技术。混合燃烧的技术。六、汽油机缸内直喷技术第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件392022年年6月月7日星期二日星期二2.2. 缸缸内直喷发动机的优点内直喷发动机的优点 油耗下降油耗下降3%3%以上，增加以上，增加功
21、率功率2 23 3。 减少减少废气排放废气排放 同同排量下，最大功率可提高排量下，最大功率可提高15%15%。 减少减少发动机震动发动机震动 喷油喷油的准确度提升的准确度提升 发动机发动机更耐用更耐用 各各缸工作不均匀性改善缸工作不均匀性改善 良好良好的瞬态响应的瞬态响应 系统优化系统优化潜力大潜力大六、汽油机缸内直喷技术第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术缸内直喷发动机结构上有何特点？缸内直喷发动机结构上有何特点？汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件402022年年6月月7日星期二日星期二丰田丰田D-4D-4发动机混合气控制策略发动机混合气控制策略大
22、众大众FSIFSI发动机的控制策略发动机的控制策略六、汽油机缸内直喷技术第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件412022年年6月月7日星期二日星期二3.3.组成组成六、汽油机缸内直喷技术第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件422022年年6月月7日星期二日星期二GDIGDI发动机的主要传感器有：发动机的主要传感器有：（1 1）空气流量计）空气流量计（2 2）进气温度传感器）进气温度传感器（3 3）进气歧管压力温度传感器）进气歧管压力温度传感
23、器（4 4）节气门位置传感器）节气门位置传感器（5 5）发动机转速传感器）发动机转速传感器（6 6）霍尔传感器（上止点位置传感器）霍尔传感器（上止点位置传感器）（7 7）加速踏板位置传感器）加速踏板位置传感器（8 8）低压燃油传感器）低压燃油传感器（9 9）高压燃油传感器）高压燃油传感器（1010）爆震）爆震传感器传感器（1111）冷却液温度传感器）冷却液温度传感器（1212）进气歧管进气歧管翻板电位翻板电位计计（1313）散热器出口处的冷却液温度）散热器出口处的冷却液温度传感器传感器（1414）EGREGR阀位置传感器阀位置传感器（1515）连续变化式氧传感器）连续变化式氧传感器（1616）
24、跃变式氧传感器）跃变式氧传感器（1717）废气温度传感器）废气温度传感器（1818）NONOX X传感器传感器（1919）海拔高度传感器）海拔高度传感器六、汽油机缸内直喷技术第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件432022年年6月月7日星期二日星期二GDIGDI发动机的主要执行器有：发动机的主要执行器有：（1 1）高压喷油器）高压喷油器（2 2）点火线圈）点火线圈（3 3）进气歧管进气歧管翻板电磁阀翻板电磁阀（4 4）活性炭缸电磁阀）活性炭缸电磁阀（5 5）增压压力限制电磁阀增压压力限制电磁阀（6 6）涡轮增压器空气
25、再循环电磁阀）涡轮增压器空气再循环电磁阀（7 7）节气门控制单元与节气门电机）节气门控制单元与节气门电机（8 8）燃油压力调节器）燃油压力调节器（9 9）电动燃油泵）电动燃油泵（1010）凸轮轴正时电磁阀）凸轮轴正时电磁阀（1111）主继电器）主继电器六、汽油机缸内直喷技术第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件442022年年6月月7日星期二日星期二1.1. 介绍了怠介绍了怠速控制的要求与指标速控制的要求与指标2.2. 介绍了节气门旁通式控制介绍了节气门旁通式控制3.3. 介绍了节气门直动式控制介绍了节气门直动式控制4
26、.4. 分析了废气再循环控制分析了废气再循环控制5.5. 介绍了活性碳罐蒸发污染控制介绍了活性碳罐蒸发污染控制6.6. 介绍了三元催化装置介绍了三元催化装置7.7. 分析了进气增压控制（废气涡轮增压、机械增压控制、复分析了进气增压控制（废气涡轮增压、机械增压控制、复合增压合增压控制、可变控制、可变进气增压进气增压控制、可变控制、可变正正时）时）8.8. 论述了论述了GDIGDI发动机的工作发动机的工作原理原理小结第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件45思考题2022年年6月月7日星期二日星期二1. 名词解释：动态效应
27、、惯性效应、波动效应、名词解释：动态效应、惯性效应、波动效应、VVT-i、GDI、稀薄燃、稀薄燃烧、均质燃烧、分层燃烧、缸内直喷烧、均质燃烧、分层燃烧、缸内直喷2. 怠速控制系统应具备哪些功能？怠速控制系统应具备哪些功能？3. 何谓步进电机？简述三相反式步进电机的工作原理何谓步进电机？简述三相反式步进电机的工作原理.4. 简述直动式节气门体的构造原理。简述直动式节气门体的构造原理。5. 为何要进行废气再循环控制？为何要进行废气再循环控制？6. 简述废气再循环闭环控制原理简述废气再循环闭环控制原理7. 废气再循环的工作条件是什么？废气再循环的工作条件是什么？8. 活性碳罐蒸发污染控制原理活性碳罐
28、蒸发污染控制原理第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件46思考题2022年年6月月7日星期二日星期二9.活性碳罐蒸发污染控制的工作条件是什么？活性碳罐蒸发污染控制的工作条件是什么？10. 三元催化装置的功能与工作条件是什么？三元催化装置的功能与工作条件是什么？11. 简述排放控制原理简述排放控制原理12. 简述废气涡轮增压简述废气涡轮增压13. 简述可变进气管长度增压原理简述可变进气管长度增压原理14. 简述可变正时原理简述可变正时原理15. 论述论述GDI发动机与发动机与PFI发动机的主要区别。发动机的主要区别。第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术汽车拖拉机学汽车拖拉机学电器与电子设备电器与电子设备课件课件472022年年6月月7日星期二日星期二本节课内容结束下一讲第九章第九章 柴油机电子控制技术柴油机电子控制技术第3课 怠速与排放控制系统第八章 汽油机电子 控制技术
