汽車電器與電子設(shè)備第八章汽車電子控制裝置

1、第八章汽車電子控制裝置,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ) 第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),一、概述 電子控制汽油噴射裝置與傳統(tǒng)化油器供油方式相比具有如下優(yōu)點。 能提高發(fā)動機最大功率。 耗油量低，經(jīng)濟性好。 可減少排氣污染。 使汽車的加速性能提高。 低溫啟動性能好。 整個裝置體積小，而且不需要機械驅(qū)動，安裝靈活方便,下一頁,返回,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),二、電子控制汽油噴射的基本原理 由內(nèi)燃機原理知，汽油和空氣必須按一定比例組成的混合氣進入汽缸后，才能容易點燃和完全燃燒。理論上完全燃燒一定量的汽油所需的空氣量，可以用化學(xué)

2、當量比進行計算。按質(zhì)量計，對汽油來說，空氣與汽油的比為14.1:1, 一般用表示過量空氣系數(shù)，即 圖8一1所示為發(fā)動機功率Pc油耗率ge與過量空氣系數(shù)的關(guān)系曲線。圖8 -2所示是電子控制汽油噴射系統(tǒng)的基本原理框圖。,下一頁,返回,上一頁,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),三、電子控制汽油噴射的類型 1.按檢測進氣量的方式分類 (1)壓力型(EEI一D)。壓力型控制系統(tǒng)的示意圖，如圖8一3所示。 壓力型以進氣管壓力為主要控制參數(shù)，它根據(jù)進氣管內(nèi)的壓力傳感器所測得的進氣管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來控制噴嘴的噴油量。 (2)流量型(EEI-L)。流量型以空氣流量為主要控制參數(shù)。流量型控制系統(tǒng)的示意圖，

3、如圖8一5所示。 2.按噴嘴數(shù)量分類 (1)單點噴射 (2)多點噴射,下一頁,返回,上一頁,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),3.按控制系統(tǒng)有無反饋的分類 (1)開環(huán)控制系統(tǒng)不帶氧傳感器反饋控制裝置的電子控制燃油噴射系統(tǒng)，稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。 (2)閉環(huán)控制系統(tǒng)。帶有氧傳感器的電子控制燃油噴射系統(tǒng)，稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。 四、電子控制汽油噴射裝置的結(jié)構(gòu)和工作過程 電子控制汽油噴射裝置由燃油供給系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及各種傳感器組成。圖8一15為電子控制汽油噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)簡圖。 1.燃油供給系統(tǒng) 燃油供給系統(tǒng)包括油箱1、燃油泵2,濾清器3、壓力調(diào)節(jié)器9,噴油嘴13、冷啟動噴嘴12等部件。,

4、下一頁,返回,上一頁,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),電動汽油泵2將汽油從油箱1中吸出，經(jīng)過濾清器3輸送到噴嘴13。油路中安裝壓力調(diào)節(jié)器9，使輸油管的供油壓力維持在200 kPa，當供油壓力超過規(guī)定值時，壓力調(diào)節(jié)器內(nèi)的減壓閥打開，汽油便經(jīng)回油管子回到油箱，使輸油管油壓保持恒定。濾清器的作用是除去燃油中的污物，以防堵塞噴嘴針閥。,下一頁,返回,上一頁,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),2.進氣系統(tǒng) 進氣系統(tǒng)包括空氣濾清器、進氣歧管14、空氣流量傳感器10、節(jié)氣門11等部件(見圖8一15)?？諝庥煽諝鉃V清器進入進氣歧管，頂開空氣流量傳感器10的測量片，經(jīng)節(jié)氣門11進入各個汽缸。進氣量

5、取決于節(jié)氣門的開度。 節(jié)氣門11由加速踏板操縱，怠速時節(jié)氣門全閉，怠速運轉(zhuǎn)所需的空氣量經(jīng)過設(shè)在空氣流量傳感器和節(jié)氣門側(cè)面的旁通管21和23進入進氣歧管，此時的進氣量可由調(diào)節(jié)螺釘22和24控制。為了保證發(fā)動機低溫怠速期間運轉(zhuǎn)平穩(wěn)所需增加的空氣量可通過輔助進氣管19進入汽缸。輔助進氣管19內(nèi)裝有輔助空氣閥18，其閥門打開的截面積由電加熱雙金屬彈簧隨發(fā)動機溫度而變化。,下一頁,返回,上一頁,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),3.傳感器 傳感器主要有發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器、冷卻水溫傳感器、進氣溫度傳感器、空氣流量傳感器、節(jié)氣門開度傳感器、第一缸上止點位置傳感器等。它們將發(fā)動的負荷、轉(zhuǎn)速、加速、減速、吸

6、入空氣量、溫度、壓力等變化的情況轉(zhuǎn)換成電信號，輸入到控制器，控制器則根據(jù)這些信息與儲存在ROM中的信息進行比較，然后輸出一個控制脈沖，去控制噴油嘴針閥的開啟時刻和持續(xù)時間。從而保證供給發(fā)動機各缸最佳的混合氣。 (1)葉片式空氣流量傳感器。圖8-20為葉片式空氣流量傳感器的外觀和構(gòu)造。 葉片式空氣流量傳感器是利用空氣流動產(chǎn)生的壓力差將測量板推開的原理進行工作的。圖8-21所示為葉片式空氣流量傳感器的工作原理圖。,下一頁,返回,上一頁,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),(2)卡爾曼(Karman)旋渦式空氣流量傳感器。圖8一22所示為卡爾曼旋渦式空氣流量傳感器。 卡爾曼旋渦式流量計沒有可動部

7、件。特點是結(jié)構(gòu)簡單，反應(yīng)靈敏，測量精度高，現(xiàn)被廣泛采用。 (3)熱線式空氣流量傳感器。熱線式空氣流量傳感器，如圖8一23所示。 這種傳感器是把通電受熱的鉑制熱線裝在節(jié)氣門的上方，將熱線置于空氣流中。熱線是一發(fā)熱體。由于熱量被空氣吸收，發(fā)熱體本身變冷。發(fā)熱體周圍通過的空氣流量越多，被帶走的熱量也將增加。熱線式空氣流量計就是利用發(fā)熱體和空氣之間的這種熱傳遞現(xiàn)象進行空氣流量測量的。,下一頁,返回,上一頁,第一節(jié)電子控制汽油噴射裝置(EFI ),4.控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的作用是根據(jù)反映發(fā)動機工況的各種信息確定噴油針閥開啟的時間，以確保供給發(fā)動機最佳可燃混合氣。如圖8一15所示，繼電器7承受蓄電池的電壓，

8、當閉合點火開關(guān)時，繼電器7便接通控制器5、燃油泵2、冷啟動噴嘴12、熱時間開關(guān)15和輔助空氣閥18等電路，使燃油噴射系統(tǒng)開始工作。控制器即電子計算機是電子控制燃油噴射裝置的中樞。為了提高其穩(wěn)定性和降低成本，控制器廣泛采用集成電路?？刂圃矸娇驁D如圖8一24所示。,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),一、電子控制防抱死制動裝置的理論基礎(chǔ) 電子控制防抱死制動是將傳統(tǒng)的制動過程轉(zhuǎn)變?yōu)樗矐B(tài)控制的制動過程，其特點是在任何情況下都能使緊急制動的車輪保持在最佳的制動狀態(tài)。 汽車在制動過程中，有兩個地方會產(chǎn)生摩擦阻力:即車輪制動器(如制動鼓與制動蹄片之間)產(chǎn)生摩擦阻力，使車輪轉(zhuǎn)速減慢;

9、另外是車輪與地面之間產(chǎn)生摩擦力使汽車減速。前者稱為制動器制動力，后者稱為地面制動力在車輪未抱死之前，地面制動力始終等于制動器制動力，此時制動器制動力可全部轉(zhuǎn)化為地面制動力。在車輪抱死后，地面制動力等地車輪與地面的附著力，它不再隨制動器制動力的增加而增加。,下一頁,返回,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),也就是說，當制動器所產(chǎn)生的摩擦力大于輪胎與地面的附著力時，輪胎與路面間將發(fā)生相對滑動(即車輪被抱死)，這不僅使輪胎局部發(fā)熱，造成能量損失，而且使附著系數(shù)減小，汽車縱向和側(cè)向附著力降低，并產(chǎn)生擺尾和側(cè)滑現(xiàn)象。因此若要提高汽車的制動效能及制動穩(wěn)定性，除了要求制動器具有足夠的制動力外，還需

10、地面提供高的附著力，并且所產(chǎn)生的制動力的最大值不能超過其附著力附著力F的大小等于地面對輪胎的垂直反作用力Z與附著系數(shù)的乘積，即,下一頁,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),汽車車輪在既滾動又滑動的狀態(tài)中，常用滑移率來說明滑移量的多少?；坡蔛定義為 (8-2),下一頁,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),由公式(8一2)可知:車輪作純滾動時，vv=vw,滑移率S =0;車輪抱死作純滑動時，vw= 0，滑移率S=100 %。 最佳制動是指車輪既滾動又滑動，以滾動為主，滑移率S=10%25%的狀態(tài)。 圖8一26所示為附著系數(shù)與滑移率S的變化關(guān)系。,下

11、一頁,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),二、電子控制防抱死制動裝置的分類及控制原理 電子防抱死制動裝置的形式很多，按其控制參數(shù)的不同，可分為三種:車輪滑移率控制、車輪減速度控制、車輪滑移率與車輪減速度混合控制。 1.車輪滑移率控制防抱死制動原理 車輪滑移率控制防抱死制動裝置，又稱多普勒(Doppler )雷達式防抱死制動裝置 由滑移率S的公式可知，若要實現(xiàn)滑移率控制，需要測知車身速度vv和車輪速度vw,而測知車輪速度vw是很容易的，然而要測定車身的瞬時速度vv卻十分困難。現(xiàn)在一般采用多普勒(Doppler )雷達測定車身速度vv 。制動時，將多普勒雷達所測得的車身速度

12、信號和車輪速度傳感器測得的車輪速度信號同時送入電子電路，即采用雙信息輸入，進而控制制動機構(gòu)的動作。 多普勒雷達測速原理如圖8 - 27所示。,下一頁,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),2.汽車減速度控制防抱死制動原理 圖8 - 28表示一個車輪制動時的受力分析，由理論力學(xué)知 所以 (8-4),下一頁,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),由公式(8 -4)可知，Z r/I為只與車輛及車輪結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的常數(shù)，所以車輪減速度對制動器制動力矩的變化有強烈的敏感性。試驗表明，在制動過程中，車輪抱死總是出現(xiàn)在相當大的dw/dt即減速度大)的時刻，因此可以預(yù)

13、選一個減速度門限值，當實測的dw/dt超過此預(yù)選值時，控制器發(fā)出指令，開始釋放制動系壓力，使車輪得以加速旋轉(zhuǎn)再預(yù)選一個加速度門限值，當車輪的加速度達到此值時，控制器又發(fā)出指令，使制動壓力又開始增大，車輪作減速運轉(zhuǎn)。所以可用一個車輪速度傳感器測量車輪的角速率，即單信號輸入，同時在電子電路中設(shè)置合理的加、減速度門限值，就可以實現(xiàn)防抱死制動的工作循環(huán)。,下一頁,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),3.車輪滑移率與車輪減速度混合控制的防抱死制動系統(tǒng) 這種系統(tǒng)在制動時，能把車輪的速度控制在一定的范圍內(nèi)，即使車輪速度圍繞最佳值上下波動，且波動的幅值越小越好。如圖8一30所示。 三、

14、電子控制防抱死制動裝置的組成和工作 電子控制防抱死制動裝置，主要由傳感器、壓力調(diào)節(jié)器和控制器三部分組成。 圖8一31所示為典型的后輪驅(qū)動的汽車電子控制防抱死制動系統(tǒng)(ABS)分布示意圖。 圖8一32為博世(BOSCH)以車輪減速度作比較量的防抱死制動裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。,下一頁,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),1.傳感器 車輪速度傳感器由兩部分組成。一部分裝在車輪的轉(zhuǎn)動部分，隨車輪一起轉(zhuǎn)動;另一部分裝在車的固定部分。車輪速度傳感器的型式很多，目前用得較多的為磁電式非接觸傳感器。 車輪速度傳感器由感受頭和齒圈等組成，如圖8一33所示。 傳感頭的外形如圖8一34所示，它是一

15、個靜止部件，其磁極有長方形(圖8一34(a)和圓柱形(圖8一34(b)兩種形狀。傳感頭應(yīng)具有耐高溫、抗振動、使用安全、可靠等特點。 傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理如圖8 - 35所示。 2.制動壓力調(diào)節(jié)器 無論氣制動，還是液壓制動，均是靠控制器送來的電信號控制電磁閥動作，從而調(diào)節(jié)制動壓力減弱或加強，使車輪的滑移率接近最佳值,下一頁,返回,上一頁,第二節(jié)汽車電子控制防抱死制動裝置(ABS ),3.控制器 控制器實際上就是一個微型電子計算機，電子邏輯運算控制器型式很多，由于所選擇的比較量不同，其邏輯電路各異。圖8一38為較簡單的控制原理方框圖。 它是將傳感器1產(chǎn)生的正比于車輪速度的脈沖數(shù)，經(jīng)整形放大電

16、路2變換為同頻率的方波，再進行加、減速度的計算，并將計算結(jié)果送到邏輯運算控制器4中與存儲的給定門限值進行比較，一旦達到門限值時，便發(fā)出一個控制指令脈沖，經(jīng)功率放大器5放大后，控制調(diào)節(jié)器6的閥動作。主控制器9的作用是使各部分協(xié)調(diào)工作。下限車速控制器10是當車速低到一定值(一般為8 km/h)時，自動切除防抱死制動的調(diào)節(jié)，而執(zhí)行原車制動 監(jiān)控指示燈8是一項安全措施，目的是保證起始時有制動。制動前如果指標燈亮，則警告駕駛員制動油路關(guān)閉，必須切斷防抱控制電路，恢復(fù)原車制動。,返回,上一頁,圖8一1發(fā)動機功率與的關(guān)系曲線,返回,圖8一2電子控制汽油噴射的 基本原理方框圖,返回,圖8一3壓力型空氣流量控制系統(tǒng),返回,圖8一5流量型空氣流量控制系統(tǒng),返回,圖8一15電子控制燃油噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)簡圖,返回,圖8一15電子控制燃油噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)簡圖,返回,圖8一15電子控制燃油噴射裝置的總體結(jié)構(gòu)簡圖,返回,圖8一20葉片式空氣流量計,返回,圖8一21空氣流量傳感器,返回,圖8-22卡爾曼(