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5.4 汽油直喷发动机控制系统

作者:AutoAge    来源:邢台职业技术学院    点击:   时间:2008年07月01 【字体:

控制系统一般由传感器、电子控制单元和执行器三部分组成。

  电子控制单元是电控汽油喷射系统的核心控制元件。它实际上是一个微型计算机,一方面接收来自传感器的信号,另一方面完成对这些信息的处理,并发出相应的指令来控制执行器的正确动作。传感器是感知信息的部件,负责向电子控制单元提供发动机的工作情况和汽车运行状况,从而使电子控制单元正确地管理发动机的运转。执行器负责执行电子控制单元发出的各项指令,是指令的完成者。

传感器

  最重要的传感器是决定发动机主要工况的负荷传感器和转速传感器,其次为温度传感器,另外还有控制空燃比闭环控制的氧传感器和控制爆震的爆震传感器等。

(1)负荷传感器

  负荷传感器又分为直接测量空气流量的空气流量计、采用速度密度法测量空气流量的进气歧管绝对压力传感器和节气门位置传感器等。

① 空气流量计:
  空气流量计用来将吸入的空气量转换成电信号送给电子控制单元,作为决定喷油量的基本信号之一。按照空气流量计的结构形式可将其分为叶板式空气流量计、卡门旋涡式空气流量计和热线式空气流量计三种。
② 进气歧管绝对压力传感器:
  进气歧管绝对压力传感器是速度 - 密度法电控汽油喷射系统中最重要的传感器。它能依据发动机负荷状况,测出进气歧管中绝对压力的变化,将其转换成电压信号与转速信号一起送到电子控制单元,作为基本喷油量的依据。进气压力传感器种类很多,其中以半导体压敏电阻式进气压力传感器应用最广泛。
③ 节气门位置传感器:
节气门位置传感器安装在节气门体上,把节气门打开的角度转换成电压信号传送给电子控制单元。

(2)转速传感器和曲轴位置传感器

  转速传感器用来测量发动机转速,以确定基本喷油量和基本点火提前角。曲轴位置传感器用以确定相对于每缸压缩上止点的喷油定时和点火定时。在顺序喷射的发动机上因有两缸同时处于上止点位置的情况,因此还需判缸信号。
  目前常用的转速传感器和曲轴位置传感器有磁电感应式、霍尔效应式和光电效应式三种。

① 磁电感应式:
  磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器分上、下两层安装在分电器内。传感器由永磁感应检测线圈和转子(正时转子和转速转子)组成,转子随分电器轴一起旋转。正时转子有一、二或四个齿等多种形式,转速转子为 24 个齿。永磁感应检测线圈固定在分电器体上。若已知转速传感器信号和曲轴位置传感器信号,以及各缸的工作顺序,就可知道各缸的曲轴位置。磁电感应式转速传感器和曲轴位置传感器的转子信号盘也可安装在曲轴或凸轮轴上。
② 霍尔效应式:
  霍尔效应式转速传感器和曲轴位置传感器是一种利用霍尔效应的信号发生器。霍尔信号发生器安装在分电器内,与分火头同轴,由封装的霍尔心片和永久磁铁作成整体固定在分电器盘上。触发叶轮上的缺口数和发动机气缸数相同。当触发叶轮上的叶片进入永久磁铁与霍尔元件之间,霍尔触发器的磁场被叶片旁路,这时不产生霍尔电压,传感器无输出信号;当触发叶轮上的缺口部分进入永久磁铁和霍尔元件之间时,磁力线进入霍尔元件,霍尔电压升高,传感器输出电压信号。
③ 光电式:
  光电式曲轴位置传感器一般装在分电器内,由信号发生器和带光孔的信号盘组成。其信号盘与分电器轴一起转动,信号盘外圈有 360 条光刻缝隙,产生曲轴转角 1 °的信号;稍靠内有间隔 60 °均布的 6 个光孔,产生曲轴转角 120 °的信号,其中 1 个光孔较宽,用以产生相对于 1 缸上止点的信号。信号发生器安装在分电器壳体上,由二只发光二极管、二只光敏二极管和电路组成。发光二极管正对着光敏二极管。信号盘位于发光二极管和光敏二极管之间,由于信号盘上有光孔,则产生透光和遮光交替变化现象。当发光二极管的光束照到光敏二极管时,光敏二极管产生电压;当发光二极管光束被档住时,光敏二极管电压为 0 。这些电压信号经电路部分整形放大后,即向电子控制单元输送曲轴转角为 1 °和 120 °时的信号,电子控制单元根据这些信号计算发动机转速和曲轴位置。

(3)温度传感器

  在电子控制汽油喷射发动机上有两种温度传感器,一种是水温传感器,另一种是温度传感器。

① 水温传感器( THW ):
  水温传感器通常采用热敏电阻来检测冷却水温度,热敏电阻由铜套封住。当热敏电阻阻值变化时,水温传感器信号的电压也随之改变。热敏电阻是一种负温度系数的敏感元件,水温低时,热敏电阻阻值增大。若电子控制单元检测到的水温传感器信号电压高,电子控制单元将控制增加喷油量,改善冷机的驱动性能;反之,减少喷油量。
② 进气温度传感器( THA ):
  进气温度传感器与水温传感器相同,也采用负温度系数的热敏电阻作敏感元件,只是热敏电阻裸露在大气中,用以检测发动机的进气温度。在采用速度 — 密度法测量的喷油系统中,进气温度传感器安装在空气滤清器的壳体内或进气总管内。在空气流量计式的电控喷油系统中,进气温度传感器安装在空气流量计的空气测量部位。由于进气的密度随温度而变化,因此电子控制单元必须根据进气温度信号对喷油量进行修正,以获得最佳空燃比。

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