发动机电控系统（精选十篇）
发动机电控系统 篇1
发动机电控系统, 又称发动机管理系统EMS (Engine Management System) 、发动机集中控制系统, 就是将多项目控制集中在一个动力控制模块PCM (Power Control Module) 或发动机控制单元ECU (Engine Control Unit) 上完成, 共用传感器。其主要组成部分可分为信号输入装置、电子控制单元 (ECU) 和执行元件三部分, 见表1。
发动机电控系统基本结构见图1、发动机电控系统基本位置图见图2、发动机电控系统实物图见图3。
(一) 燃油供给系统基本结构
燃油供给系统由油箱、电动汽油泵、燃油滤清器、燃油分配器、压力调节器、燃油管等组成, 见图4和表2。燃油供给系统元件在发动机上的位置见图5, 燃油供给系统基本元件在汽车上的位置见图6。
1.燃油箱总成见表3。
2.燃油泵内置在油箱中, 燃油在燃油泵的压力作用下排出, 燃油泵配备有脉动衰减器以防排出过程中的燃油波动, 燃油泵排出的燃油通过燃油管路燃油滤清器和燃油通道进入各个喷油嘴。燃油通道中的燃油压力调节器用于将燃油压力调节到恒定数值。
燃油泵按照结构分为涡轮泵、滚柱泵和齿轮泵。
(1) 涡轮泵见表4。
2、防止气阻。
(3) 齿轮泵见表6。
1-相位传感器2-喷油器3-活性碳罐4-空气流量5-活性碳罐电磁阀6-发动机电控单元ECU7-氧传感器8-水温传感器9-发动机转速传感器插接件10-1号爆震传感器插接件11-氧传感器插接件12-2号爆震传感器插接件13-节气门14-2号爆震传感器15-转速传感器16-进气温度传感器17-点火线圈18-1号爆震传感器
发动机电控系统故障诊断分析与排除 篇2
结合多年研究和实践,对电控发动机的故障诊断和排除进行地分析、介绍,便于专业及维修人员进行参考,并提高工作效率.
作 者：潘海涛 史雷鸣 PAN Hai-tao SHI Lei-ming 作者单位：潘海涛,PAN Hai-tao(郑州日产汽车有限公司,河南,郑州,450009)
史雷鸣,SHI Lei-ming(河南交通职业技术学院,河南,郑州,450052)
发动机电控系统 篇3
关键词：微视频 自主学习 翻转
随着移动通信技术的飞速发展和移动设备的迅速普及，在互联网教育的背景下，基于微课的微视频移动学习、远程学习、在线学习越来越普及，为翻转课堂的实施提供了必要条件。
笔者学校把发动机电控系统检修一体化课程的主要知识点制作成系列微视频，形成微课，并把微视频应用于翻转课堂，进行了有意义的探索与尝试，有效地提高了学生的自主学习能力和解决问题能力，取得良好教学效果，具体应用过程与体会如下。
一、微视频课前学习环节
1.课前学习微视频准备
教师把学习任务的重点、难点、疑点制作成微视频，微视频要求短小精悍，做到有料、有趣、有效，时间尽量控制在10分钟以内。
2.课前工作页准备
课前工作页帮助学生在学习过程中明确学习内容、目标、方法。学习内容涉及1～n个知识点，数量不宜过多。学习目标为初中级目标，是在预习时应达到的基本目标，学习目标要分化，有任务相对应，将具体的知识点转化为达成目标；学生应选择最适合自己的学习方法。
3.课中工作页的准备
课中工作页体现小组协作分工，通过各种途径获得信息；教师不能给学生提供答案，只能提供线索，所以教师有必要设计引导性问题。举例：针对一份丰田卡罗拉空气流量计的检修计划，设计引导文如下表所示。
4.课前学习
教师提前把微视频及配套的课前工作页通过班级QQ群发布，通知学生下载并观看微视频，完成工作页内容，安排小组组长及时汇报学习情况或通过互联网其他APP教学手段组织学生进行学习。
二、组织教学环节
教师检查教学硬件资源、软件资源（课件、评价标准、学习工作页），确保准备充分。
三、布置任务环节
教师下达学习任务，该任务一定是来自于企业的典型工作任务，要求能够找到问题及其解决方案。教师通过抽取任务背景及问题，对关键信息进行处理，设置任务。任务情景描述要求任务背景清晰，任务岗位、任务名称、任务时间明确，让学生融入到真实的企业工作情景，实现自身角色的转变。学生要知道做什么、需要多长时间。
四、信息获取环节
1.课前学习答疑解惑
教师安排小组讨论并汇集本组课前学习相关疑点；安排小组代表汇报课前学习相关疑点；明确小组共同的学习疑点，教师重点讲解。
2.故障现象确认
教师设置故障，组织小组对发动机进行启动试验，确认故障现象，小组学生完成课中工作页设计的任务（具体故障现象描述）。
3.分析故障原因
教师指导学生查阅维修手册，分析造成该故障现象的原因，小组学生完成课中工作页设计的任务（故障原因分析鱼骨图）。
五、检修计划制订与决策环节
1.故障点检查与确定
教师组织小组对发动机进行细致检查，确定故障点，小组完成课中工作页设计的任务（记录检测数据）。
2.制定检修计划
教师引导学生充分利用现有的学习资源自主学习，教师巡回指导，答疑解惑。小组讨论，明确分工，完成课中工作页设计的任务（制定检修计划方案）。
六、任务实施环节
教师引导小组分组实操，讲解安全注意事项及操作规范。小组分工，按照检修计划实施操作，记录检修数据，排除故障。
小组讨论制定维修方案并实施维修环节，培养学生的团队合作能力和自我控制能力。在此过程中，只要学生不犯原则性错误（如安全、环保），建议教师即使发现小组存在明显错误，也不要立即指出应该怎么样、不应该怎么样，学生有犯错的权利，主要目的是培养学生工作责任感。
七、成果展示与评价
任务完成得怎么样，小组制作海报进行成果汇报。组间评价：按照小组中预先确定的评价标准，共同对任务结果、学习过程、经历和经验进行讨论评估。教师评价：讨论其他可能采取的行动、出现的错误，不评价好坏。
课堂翻转的目的是培养学生具备未来汽车维修具体岗位的职业能力和关键能力，教师更应该重视过程，过程比结果更重要。
发动机电控系统结构原理 篇4
(1) 供油管:其作用是将燃油从燃油箱输送到发动机。
(2) 回油管:其作用是使多余的燃油返回燃油箱。
(3) 燃油蒸气排放管:其作用是将HC气体 (即挥发的燃油蒸气) 从燃油排出。
燃油管有的是钢质的硬管, 也有的是尼龙的软管。这3条燃油管通常装在车身地板下或车架下。为防止路面飞起的石子损坏管道, 一般安装有防护板。由于发动机的振动, 在燃油管与其他部件的连接处要用橡胶软管。
4.燃油滤清器燃油滤清器见表7。
5.燃油压力调节器燃油压力调节器见表8。
6.喷油器喷油器是电控燃油喷射系统中一个重要的执行元件, 在ECU的控制下, 将汽油呈雾状喷入进气道内。
按结构分为:轴针式喷油器、球阀式喷油器及片阀式喷油器。
按供油位置分为:顶部供油型、侧部供油型。
(1) 轴针式喷油器见表10。
(2) 球阀式喷油器见表11。
(3) 片阀式喷油器见表12。
(4) 顶部供油型喷油器、侧部供油型见表13。
7.喷油器的驱动喷油器的驱动方式按电磁线圈的控制方式不同, 可分为电压驱动式和电流驱动式2种。
(1) 喷油器驱动见表14。
(2) 喷油器工况见图7。
8.燃油供给系统注意事项
(1) 燃油供给系统中存有高压汽油, 因此任何涉及燃油管路拆卸的工作都应首先卸压并准备好消防设备, 作业区应通风良好、断绝火源, 作业时要格外仔细小心, 避免泄漏的汽油引发火灾。
(2) 在拆卸油管时, 油管内有时还会有少量燃油泄出, 所以在断开油管前, 用抹布将拆卸处罩住, 以吸附泄漏的燃油, 将吸附燃油的抹布收集到准许的容器中。
(3) 燃油管不得渗漏、裂纹、扭结、变形、剐伤、软化或老化, 否则应立即予以更换。
(4) 所有密封元件、油管卡箍均为一次性零件, 维修时应予以更换。
(5) 油管接头不得松动, 否则应立即予以紧固;钢制油管端部的喇叭口应密封良好无渗漏, 否则应重新制作。有些轿车采用特制的油管快速接头, 拆装时应使用专用工具。
(6) 连接螺母或接头螺栓与高压油管接头连接时必须使用新垫片并涂上一薄层机油, 先用手拧上接头螺栓, 再用工具拧紧到规定力矩。喇叭口的连接也一样。
(7) 安装喷油器时可先用汽油润滑其密封元件, 以利于顺利安装, 不可使用机油、齿轮油或制动油。喷油器安装后应可在其位置上转动, 否则说明密封圈扭曲, 应重新装配。
(8) 不能通过燃油箱加油管放出油箱中的燃油, 会损坏燃油箱加油管定位部件, 正确方法是首先释放系统油压, 卸下油箱, 然后用手动泵油装置从燃油箱上的维修孔抽出燃油。不得将燃油放入开口容器中, 否则会导致失火或爆炸。
(9) 燃油系统维修后不能立即起动发动机运行, 应仔细检查有无漏油处。有的车接通点火开关2s, 再关闭点火开关10s, 这样反复试几次, 看有无漏油, 还可夹住回油管, 使系统油压上升, 在这种状态下检查和观察燃油系统是否有部位漏油;有的车起动时油泵才工作, 可先起动一下, 检查起动时有无部位漏油。不管用哪一种方法都要确认无漏油部位后才能正式起动发动机运行, 发动机起动后怠速运转, 再仔细检查有无部位漏油, 此后才能关上发动机罩正常运行。
(二) 进气系统基本结构
进气系统的基本元件有空气滤清器、节气门体、进气歧管、进气总管等组成, 见图8。进入发动机的空气经空气滤清器滤去尘埃等杂质后, 流经空气流量计, 沿节气门通道进入动力腔, 再经进气歧管分配到各个气缸中;发动机冷车怠速运转时, 部分空气经附加空气阀或怠速控制阀绕过节气门进入气缸内。
发动机电控系统 篇5
该系统在原有的电控系统基础上加装了串行通讯模块,实现上位机与电控单元ECU之间的串行通讯。根据双方的通讯协议,由上位机发送控制指令到ECU,ECU根据上位机指令分别进行传输数据、修改执行器控制参数等操作,达到对发动机的优化匹配。
1.2串行通讯模块的设计
发动机电控系统 篇6
关键词：微课 微视频
一、微课定义
微课是指按照新课程标准及教学实践要求，以视频为主要载体，围绕某个知识点（重点、难点、疑点）开展的精彩教与学活动的全过程。
微课充分运用现代技术和网络教育资源，能更好地满足学生对知识点的个性化学习、按需选择学习，是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源。
二、发动机电控系统检修一体化课程的微课程大纲设计
1.微课程知识点的系统性
发动机电控系统检修一体化课程是汽车检测与维修专业的一门核心课程，学习项目包括电控发动机燃油系统元件检修、电控发动机进气系统元件检修、电控发动机点火系统元件检修、电控发动机排放控制系统元件检修等。知识点的选择一定要覆盖某系统的重点，通过一系列知识点的微视频学习可以理解掌握该系统。
2.微课程知识点的重要性
该知识点一定是学习过程中的重点、难点，尤其是学习难点，具体表现为以下3种类型。
（1）难理解。该系统的工作原理比较深奥，教师对学生知识结构及学习能力把握不准确，讲解的内容深度难以掌控。造成学生虽有动手能力，但是理论基础太差，不利于学生的长远发展。
（2）难演示。教师在教学过程中，经常需要进行现场实物演示。但是有些实物由于自身结构或安装位置等原因，现场演示有难度。
（3）难匹配。教材与一体化学习任务不能匹配，通过微视频把该知识点的精髓加以提炼规范，为任课教师提供指导标准。
3.微课程知识点的代表性
该知识点是某一类传感器或执行器的代表，通过把该知识点制作成微视频，在学习其他类似知识点时可以借助该视频。比如汽车有很多温度类型传感器，教师就选择冷却液温度传感器检修制作成微视频作为代表。
4.微课程知识点的先进性
由于汽车技术的不断进步，知识点的选择一定是当前的主流技术，至少3年内不会被淘汰，因为汽车整车的升级换代一般需要5年或更长时间。
5.微课程知识点的可开发性
该知识点在视频拍摄中难度适中，可以充分利用学校的教学设备资源。如果视频拍摄难度过大，会造成成本过高或给工作带来很大的挫折感，不利于微视频的系列开发。
基于以上综合分析，发动机电控系统检修一体化课程的微课程知识点选择如下：
丰田花冠电动汽油泵检修、油泵控制电路检修、喷油器检修 、冷却液温度传感器检修、压敏电阻式进气压力传感器检修、热膜式空气流量传感器检修、电子节气门检修、加速踏板位置传感器检修、丰田可变进气正时系统检修、别克凯越怠速步进电机检修、电磁式曲轴位置传感器检修、霍尔式凸轮轴位置传感器检修、压电式爆震传感器检修、丰田花冠“1缸失火故障”检修、别克凯越高压火弱故障检修、废气再循环检修、氧传感器检修、发动机自诊断系统检修、燃油计量单元故障检修。
三、发动机电控系统检修一体化课程的微视频设计过程
1.微视频知识点的内容选取
发动机电控系统检修一体化课程根据学习内容不同大致分为“传感器、执行器的检修”或“具体故障的排除”2种类型。“传感器、执行器检修”类型的微视频内容设计为传感器或执行器的认识、工作原理、检修步骤与方法，对应教学目标的3个层次；“具体故障的排除”类型微视频内容设计为故障的原因分析、故障的检修步骤与方法。微视频时间控制在8～10分钟。
2.微视频的制作过程设计
（1）工作情境描述环节。故障案例引入与企业真实的典型工作任务相结合，教师通过抽取任务背景及问题，对关键信息进行处理，设置任务。让学生融入到真实的企业工作情境，实现自身角色的转变。具体表现形式有通过网络下载与学习内容相符合的真实案例视频或利用学校设备拍摄真人视频或通过PPT的方式进行语言描述。
（2）认识传感器或执行器环节。通过清晰的图片展示，配以简洁文字说明。
（3）工作原理讲解环节。首先通过动画演示，学生通过观看动画演示理解工作原理，可能学生在观看过程中不一定完全理解，所以在动画演示完毕，需要再通过ppt对动画内容进行言简意赅的总结归纳，加强学生的理解。
（4）故障检修环节。首先对该知识点常见的故障进行分析，然后通过检修操作视频再进行演示，方便学生理解操作的规范及意义。
微视频最后的表现形式希望达到“有料”“有趣”“有效”，让学生喜欢，对其学习效果起到明显的促进作用。
汽车发动机电控系统及检修 篇7
汽油机电子控制系统的核心问题是燃油定量和点火正时；除此之外，在发动机部分利用电子控制技术的内容还有：废气再循环（EGR）、怠速控制（ISC）、电动油泵、发动机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发及系统自我诊断功能等，它们在不同的车型上都有或多或少的应用。汽车发动机电子控制系统与其他电子控制系统一样，都是有传感器、电子控制单元（ECU）和执行器组成的。
（一）传感器。
传感器是一种以一定的精确度把被测的物理量转化为与之有对应关系的、便于应用的物理量的测量装置。车用传感器是汽车计算机系统的输入装置，它把汽车运行中的各种工况信息，转化成电信号输入给计算机，以便发动机处于最佳工作状态。车用传感器形式多种多样，有：空气流量传感器、进气压力传感器、发动机转速与曲轴位置传感器……
（二）电控单元是电子控制单元 (ECU) 的简称。
电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。
（三）执行器。
执行器是接受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。电控燃油喷射系统的执行器主要是喷油器，另外ECU还对电动燃油泵起到控制作用。
（四）电子控制点火系统。
目前汽车上所采用的点火系统大多数为电感储能计算机点火系统，由传感器及其接口、微机、执行机构等几部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判断，然后进行点火时刻的调节。
二、电控发动机常见故障及检修方法分析
发动机电控汽油喷射系统只要有油有电，喷油时间和点火时间准确，发动机便可发动着火。如果出现故障，在起动发动机时，可能会出现发动机难起动、怠速不稳或加速不良等现象，这是较常见的故障，原因可能是燃油泵不泵油或泵油量不足、喷油器、冷起动喷嘴及油路堵塞、怠速补偿系统不良、水温传感器，空气流量计工作不良及控制电路不良等原因引起。下面以几个检修实例来作具体分析：
（一）发动机起动困难
1. 实例
车型：上海帕萨特B5轿车
故障现象：发动机热车时启动正常，而冷车时，特别是早晨第一次启动时，启动困难。诊断与排除：从故障症状分析，故障应在燃油供给系统。在燃油管上接上专用的燃油压力表，检查燃油泵单向阀的密封性，启动发动机，检查燃油系统工作压力，正常。关闭燃油压力表上的截止阀，同时停止发动机工作，此时燃油压力表上的指示值约为400KP。观察10min后，压力约为70KPa，说明系统有泄漏处。
由于燃油压力表上的截止阀已关闭，所以分析引起燃油系统泄漏的原因有：（1）燃油泵单向阀泄漏。（2）管路泄漏。经检查外部管路无泄漏处，分析应为燃油单向阀泄漏，更换燃油泵后，故障仍未排除。分析燃油管路仍有泄漏处。外部管路已检查过，内部管路呢？检查油箱内燃油出油口至油箱出油管接头间的一段透明橡胶管，发现燃油管上有一处老化裂纹，将此段油管更换后，故障排除。
2. 原因
燃油系统故障： (1) 燃油泵工作不正常； (2) 喷油器不良； (3) 进气管路漏真空； (4) 怠速控制阀关闭不严。
点火系统故障： (1) 空气流量或进气压力传感器； (2) Ne (转速信号) G1 G2； (3) 节气门位置，水温传感器； (4) 空挡N P (5) 点火模块； (6) 点火线圈初级，次级是否断或短路； (7) 高压线，阻尼电阻或漏电； (8) 火花放电间隙是否漏电； (9) 检查ECU是否有故障。
3. 与诊断方法：
(1) 测量蓄电池电压； (2) 检查普助空气控制阀工作情况； (3) 调取故障码，检测发动机温度传感器，异常应更换； (4) 将发动机温度传感器接头断开后起动发动机，若不正常，检查温度传感器电路及传感器； (5) 检查调压管是否堵塞。
（二）发动机加速不良
1. 修实例
车型：别克CENTURY牌轿车，装备V6电控发动机。
故障现象：行驶中加速不良，怠速时严重抖动，急加速时进气管回火。
故障分析与排除：
更换火花塞和汽油滤清汽器，清洗空气滤清器，故障依旧。用汽油喷射系统清洗剂及专用设备自动清洗电喷装置清洗，仍无效果；拆下喷油器，清洗后故障仍旧。
拆下空气滤清器，用手赌住气门阀体的进口滤网，使主通道的进气面积减少，增加混合气浓度，结果怠速稳定，加速也不再回火，显然故障为混合气过稀所致。
测试燃油压力，启动发动机并改变转速，压力值在正常范围内。因空气流量传感器是影响空燃比的重要因素，拔下其插头，启动发动机，怠速稳定，加速性能也良好，故再检查空气流量传感器，接线未断，但线上有积垢。清除积垢并清洗后复原，故障排除。
2. 动机加速不良的故障检测与诊断分析
（1）故障现象
加速时，发动机转速不易提高，或发动机“突突”响。
(2）故障原因及检修
燃油系统：1）燃油管变形；2）检测燃油泵工作是否正常；3）检测燃油燃油压力调节器和保持压力；4）检查喷油器的喷油量和密封性。
检查点火系统中火花塞和点火线圈是否损坏，点火正时是否失准。
电控系统：1）检查节流阀体；2）进气歧管转换阀；3）凸轮轴调节电磁阀；4）发动机电控单元；5）传感器状态。
检查ECU是否有故障。
机械系统：1）汽缸压力不正常；2）缸垫冲坏；3）空气滤清器堵塞，进气管路是否漏气。燃油质量不合格。
总结
上述为电控发动机常见故障，每一类故障又表现出不同的故障现象，并且各自有不同的故障原因。当发动机出现上述常见故障现象，又确定不了故障原因时，应找出每种故障可能的原因，逐一进行排除，直到最后确诊并修复。电控汽车故障分析与诊断应遵循“询问、查阅资料、直观检查、调取故障码、检测和试验”检修过程和规律，采用逐一排除的方法，将确定故障的范围一步步缩小，最终找到故障部位。
随着汽车技术的不断发展，对汽车维修人员的要求也越来越高，汽车维修技术人员只有不断学习现代汽车技术相关知识和理论，更好的掌握汽车电子控制系统的保养，故障判断及排除方法，学会使用各种检测仪器设备，不断总结维修经验，提高维修技术水平，才能适应汽车维修技术日新月异的发展。
摘要：由于现代汽车微机控制装置是个很复杂的机电一体化综合控制系统, 在进行维修和维修前, 首先应系统全面的掌握整个系统的结构、原理和电气线路。各种电子控制系统的使用及其不断的完善, 使得汽车检测维修技术要求越来越高。本文结合汽车维修的实例, 对汽车发动机电控燃油喷射系统在维修过程中常见故障的检测与诊断方法进行分析与探讨。
关键词：汽车发动机电控系统,故障,检测,排除,维修
参考文献
[1]王遂双, 等主编.汽车电子控制系统的原理与维修.北京:北京理工大学出版社, 1998.
[2]弈其文主编.上海帕萨特B5轿车故障诊断手册.辽宁:辽宁科学技术出版社, 2003.
浅谈发动机电控系统及其原理 篇8
1 发动机电控系统的原理
电控发动机作为新型的环保节能型发动机，该电子控制系统的智能化处理信息方式及协调部件的工作程序，相比传统的发动机经典控制系统，在工作原理上与传统发动机存在着本质的区别。其具有最优化控制方案，适应控制方案、滑膜控制等。首先电控系统中存在着类似大脑的电子控制单元，用以收集各方传感器监测感应到的信息数据，经过科学合理的计算处理，下达各种控制命令，由执行器进行命令的实施，以达到协调发动机各个系统及部件正常运行的目的[2]。
2 电控系统的机构
电气控制系统在一整套的工作流程中，主要分为信息上传、计算处理、下方执行三个步骤，该三个步骤也分别由组成该控制系统的三大板块有序完成。三大板块的具体工作机制及作用如下。
1）电子控制单元。
汽车工业作为一项高精尖产业，不仅将单片机的运用推向了极致，还在其基础上发展出了发动机及汽车专用单片机。发动机电子控制系统的核心，就是以单片机为智能化代表的电子控制单元。其主要部件与一般单片机相同，但功能及存储信息的类型有所区别[3]。
2）传感器。
传感器的作用是测量各类信号，可分为霍尔效应式感应器、电磁感应式感应器、光电效应式感应器等，各种不同类型，其功能大致一样。均是通过不同的方式将各类信号转化成电子控制单元可识别的电信号，输送给电子控制单元，如涡轮的压力、点火系统的温度、上止点信号、发动机转速等，是电子控制单元处理信息的来源。
3）执行器。
执行器是整个电子控制系统实际运转的执行者，由执行机构与调节机构组成。执行器先接受电子控制单元发出的电信号，参照数据信号，由其中的调节机构改变发动机工作的各种参数;执行机构则将电子控制单元的信息直接作用于驱动调节机构，输出的信号达到电子控制单元的各项要求。执行器也有许多种，如直流电机、气缸等。其是否能够正常工作，直接决定了整个电子控制系统实际操作效果，准确地执行电子控制单元的命令信息，在很大程度上提高了控制系统的可靠性。
3 各种控制作用
3.1 喷油控制
发动机在能源的利用上，直接决定了该发动机的动力大小与节能效率，节约能源一直是汽车产业不断追求的目标之一。研究表明，许多能源消耗量大的发动机能源浪费点在于启动时的喷油量控制不准确，运行时喷油量值计算存在误差，电子控制系统的作用在这一点上体现得十分明显。发动机在工作过程中，可以分为启动阶段、正常运转阶段、断油阶段，各个阶段情况有所差异，电控系统对其在各个阶段的喷油量都能很好地控制：一是启动喷油控制发动机在启动时，由于转速尚未达到稳定状态，传感器在测量气缸的空气进入量时，数据与实际情况存在较大出入，因此电子控制单元不能单纯根据传感器的信号作为计算喷油量的数据来源，而需要按照预先设定好的喷油量程序执行;二是正常运转油量控制在发动机的运转情况到达稳定时，电子控制系统则可以首先根据空气进入量来计算喷油量，再参考其他数据，来作为喷油量的修正值，如气缸空气温度、节气门开度、运转速度等;三是断油处理，当发动机的转速超过峰值或在汽车在高速行驶时突然减速，控制单元接受该类信号后，进行断油控制，以达到减速的目的。
3.2 电子点火控制系统
电子控制单元可以控制各个缸的配电情况。与一般的分电器点火系统相比，该系统可以实现无分电器点火，减少了分火头与分电器电极的放电情况，避免了电磁波的干扰。点火类型按照顺序分类可分为每缸均有火花塞的独立点火及两缸公用火花塞的同时点火两种类型。点火时少了放电及干扰，安全系数更高。
3.3 怠速控制系统
传感器向ECU(行车电脑)输送相关信息后，ECU准确地计算出计划运转速度，将其与传感器测出的发动机实际运转速度作比对，计算出差异值，将信息传输给相关执行器，将空气的进入量控制在一定范围内，达到控制怠速保持正常状态的目的。
3.4 增压电控系统
现代汽车产业技术中，对于电控增压系统的研究正在开展。目前许多汽车的发动机中，都配备了电控废气涡轮增压系统，加大进气量，能够保证发动机在负荷较小或低俗运转时安全运行，但该系统在发动机高速运转有荷载过重的情况下，极易出现损坏，因此安装位置一般较为特殊。
3.5 排气再循环电控系统
在发动机中植入环保元素，除了控制喷油量，提高能源的燃烧率之外，还需要在减排上继续发展。对于发动机产生的废气再度利用，催生了排气再利用循环系统的技术革新。ECU在收到传感器额各类数据情报，如冷却水温、节气门开度、运转速度等时，精确计算控制数据，将信息转化为压力变化，利用EGR(排气再循环)阀在控制再循环排气率。
3.6 故障自诊断系统
发动机的故障问题也是需要讨论的。该电控系统中都具有故障诊断功能。电子控制系统利用传感器的实际测量数据，与正常数据相对比，检验其是否属于正常范围，以此来判断发动机各个部位的运行状态是否正常，故障发生的部位等。
参考文献
[1]王文勇.浅论电控发动机工作原理及发展方向[J].商场现代化,2010(8):112-113.
[2]王茂田.发动机电控技术的探讨[J].中国新技术新产品,2011(1):109.
发动机电控冷却系统设计及试验 篇9
发动机机械驱动式冷却系统的水泵和风扇由发动机轴带驱动,无法根据发动机的热负荷状态主动提供所需的冷却强度,是一种被动的、结构简单的冷却系统。随着电子控制技术在发动机上的应用,电控冷却系统成为发动机冷却系统的发展方向[1,2]。目前大部分汽车发动机冷却系统配备电控硅油离合器风扇,冷却液温度高,风扇转速也高,反之亦然;但当发动机在较大热负荷状态下停机时,由于此时冷却液温度仍较高,风扇在直流电机驱动下继续运转,而水泵已经停止运转,只能利用发动机冷却液的对流传热方式进行冷却,冷却效果并不理想。因此,设计合理的电控冷却系统型式和与之相配套的控制策略有助于提高冷却系统的性能。
1 电控冷却系统设计及建模
1.1 电控冷却系统型式设计
目前常见的电控冷却系统型式有电控水泵、电控风扇、电控节温器或这几个电控元件的组合[3,4,5]。从控制的角度而言,可以通过调节流入散热器的热量或调节散热器空气带走的热量2种途径来控制发动机冷却液温度。前者通过电控水泵或电控节温器均可实现,后者可通过电控风扇来实现。电控节温器大多采用电控阀门来代替,节流损失较大;如果取消节温器和小循环,发动机冷却系统只存在大循环通路,引入电控水泵后,通过调节电控水泵转速即可调节进入散热器的水量,节温器的作用几乎都可以通过电控水泵来完成。风扇是冷却系统最主要的能耗部件,在高速运行时约占发动机输出功率的10%;运用电子控制技术按冷却量来调节风扇转速有利于降低冷却系统的能耗。
本文提出取消节温器和小循环,水泵、风扇分别电控化的新型电控冷却系统型式。由于整车的中冷器与散热器存在风量耦合关系,除非将两者解耦单独控制,否则无法达到同时控制的目的,所以本文讨论的电控冷却系统不涉及中冷器控制,也不考虑中冷器的冷却效果。
1.2 电控冷却系统数学模型的建立
根据电控冷却系统的结构,采用集总参数法将发动机、散热器抽象为质点,不考虑发动机和散热器内部的热流传递细节[6]。用Te表示发动机质点温度,Tr表示散热器质点温度,建立冷却系统的数学模型如式(1)所示[7]。
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式中,Ce、Cr分别为发动机和散热器的热容;Qin为燃料燃烧传递给冷却液的热流量;Gp为冷却液的质量流量;cpc为冷却液的比热容;ε为散热器的效能;cpa为空气的比热容;Gf为空气的质量流量;T∞为散热器冷侧进口温度。
1.3 电控冷却系统试验装置设计
1.3.1 总体介绍
将冷却水泵、冷却风扇与发动机的传动连接脱开,风扇、水泵直接由电机驱动,电机的转速由2台变频器控制,拆除节温器,取消小循环,根据发动机冷却系统各测点温度,按相应的控制策略计算控制量,通过变频器控制电机转速从而使冷却系统可控。试验对象为某天然气发动机,主要技术参数如表1所示。
1.3.2 风扇、水泵电控化改造
发动机原内置水泵安装处无法直接改装成由电机驱动,只能将原水泵叶轮拆下,以减小水路阻力,壳体保留作为水管通道;选用与发动机原内置水泵性能参数相近的水泵;用软管从大循环水路中接入。风扇直接由电机驱动,电机选变频电机。
1.3.3 传感器及安装方式
温度测量采用WZP-025M型热电阻。发动机冷却液进、出口温度传感器分别安装在发动机与散热器之间的大循环管路上。由于中冷器和散热器均属于叉流换热器,冷侧流体(空气)经过中冷器和散热器后形成温度场。电控冷却系统建模时将散热器抽象为质点,因此需要确定散热器质点冷侧流体入口和出口温度。根据中冷器和散热器的结构,取中冷器后均分左右两侧中线处3个测温点的平均温度作为冷侧流体中冷器出口温度,即散热器冷侧入口温度;取散热器后均分上下两侧中线处3个测温点的平均温度作为冷侧流体散热器出口温度。
1.3.4 冷却系统配置
除冷却水泵和电机设备外,冷却系统元件为该车型原配,其中散热器的主要技术参数如表2所示。
2 非线性控制器设计及试验
2.1 非线性控制器设计及仿真
根据发动机的冷却过程,在发动机正常工作时,为保证发动机的正常散热,总有Te>Tr>T∞。按反馈线性化理论,控制规律按式(2)设计。
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式中,Ted为发动机节点控制目标;Trd为散热器节点控制目标;K1、K2为调节系数。
仿真时长设定为800 s,发动机传热量开始时设定为50 kW,分别在200、400、600 s跳变为80、60、75 kW,以模拟发动机变工况运行情况。设散热器冷侧空气进口温度为30℃,发动机和散热器的初始温度分别设定为75℃和65℃。Ted=80+2sin (0.01t),Trd=70+3cos (0.03t),K1、K2均取0.8,仿真步长设定为0.1。
非线性控制的仿真结果如图1所示。在开始的一小段时间里,由于发动机节点与散热器节点的初始温度比目标温度低得多,此时冷却系统的水量和风量均为零。对于发动机节点,靠发动机燃烧的热量加热使节点温度趋向目标值;对于散热器节点,当发动机温度逼近目标温度时,水泵开始工作,将热量带到散热器节点,加热散热器使其温度趋向目标温度。在温度上升的这段时间里,冷却系统停止冷却,此时系统的跟随性能完全取决于发动机传热量的大小。随后,控制系统体现出良好的跟随性能,为跟随系统随时间变化的控制目标,Gp和Gf也及时作出调整,正常控制跟踪后系统的输出偏差小于0.5。在传热量出现跳变的200、400、600 s时刻,控制器输出的冷却液质量流量与空气质量流量也出现跳变以满足控制目标。
2.2 试验结果
试验时将冷却液质量流量下限设定为1.2 kg/s。稳定发动机在1 000 r/min、60%负荷工况,试验时环境温度为15℃。控制过程目标温度和实际温度变化过程如图2所示。相应的控制器输出空气、冷却液质量流量曲线如图3所示。
设定目标温度Ted为90℃、Trd为75℃时,发动机冷却液进口和出口温度均能稳定在目标值附近,但有小幅振荡,与控制目标的偏差均小于3℃。由于Te与Tr温差较大,而传热量相对较低,冷却液质量流量基本处于流量下限,空气质量流量出现与发动机冷却液进出口温度相同形式的振荡。当控制目标变化到Ted为85℃、Trd为70℃时,控制器检测到当前温度比目标温度高,为达到冷却降温的作用,控制器输出的冷却液与空气质量流量迅速增大。随着Te、Tr逐渐趋向目标值,冷却液与空气质量流量慢慢稳定。从降温过程曲线来看,两节点的非线性控制策略对冷却液发动机出口温度的控制比较有效;对冷却液发动机进口温度的控制并不理想,降温响应时间太长,控制精度不高,稳态偏差较大。
3 模糊控制器设计及试验
3.1 基本模糊控制器设计
对于发动机而言,主要目标是按最佳冷却液温度MAP控制发动机冷却液出口温度,以提高发动机的综合性能[8]。模糊控制器的输入语言变量选择实际温度与给定温度的偏差E(E=Ted-Te)及其变化率EC,在固定冷却液流量(空气流量)时,输出语言变量选择为空气流量(冷却液流量)。
设定温度偏差E、温度偏差变化率EC和输出U的论域均为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}。为语言变量选取7个语言值:PB、PM、PS、ZE、NS、NM、NB,均采用等距划分、三角波型隶属函数。根据估算和初步试验,确定控制规则如表3所示,采用重心法进行解模糊。
3.2 变论域模糊控制器设计
变论域模糊控制思想是在论域上模糊划分不变的前提下,论域随着偏差的变小而压缩,也随偏差的变大而膨胀,将专家经验知识的初始规则衍生为新的规则,相当于增加了规则数,从而提高控制精度[9]。可变论域通过伸缩因子来实现,二维控制器伸缩因子一般定义为
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式中,t1=t2=0.7,初始论域划分及模糊控制规则与基本模糊控制器相同。
3.3 试验结果
3.3.1 基本模糊控制试验
稳定发动机在1 100 r/min、60%负荷工况,设定冷却液质量流量为3 kg/s,通过模糊控制器调节空气流量使冷却液发动机出口温度趋向目标值。控制过程温度变化曲线及控制器输出空气和冷却液流量曲线如图4和图5所示。
当设定目标温度增大时,目标温度比实际温度高,控制器降低控制风扇转速的变频器输出频率,空气流量开始减小,使冷却液发动机出口温度Te逐渐升高到目标值Ted;反之亦然。空气流量的变化首先引起散热器换热量的变化,冷却液散热器出口温度Tr开始变化,因为变频器和电动机等执行机构的延时及系统热容的影响,Tr的变化要稍滞后于Ted,在冷却液的循环作用下,Te才开始发生变化;随后,由于Te趋向于Ted变化,偏差与偏差的变化率发生变化,模糊控制器调节空气流量,使Te逼近Ted;最后,Te在Ted附近稳定或形成小幅振荡,此时,Tr和空气流量也在某个值附近振荡或慢慢稳定下来。控制过渡过程结束后系统输出偏差小于2℃。
另外,固定空气流量、调节冷却液流量控制试验过程发现,不宜通过冷却液流量来进行较大的温度调节。从水泵的角度而言,冷却液的调节范围有限,而且容易受最低水套压力的限制;从散热器的角度而言,冷却液的流量主要改变热侧的表面对流换热系数,其调节能力有限。
3.3.2 变论域模糊控制试验
设定冷却液质量流量为2 kg/s,通过变论域模糊控制器调节空气流量使发动机冷却液出口温度趋向目标值。控制过程温度变化曲线及控制器输出空气和冷却液曲线分别如图6和图7所示。控制过程温度变化趋势与固定冷却液流量的基本模糊控制类似,都是首先Ted变化,然后Tr开始变化,最后到Te变化,之后慢慢趋向于目标值,整个控制过程几乎没有超调,过渡得非常平滑。从控制器输出空气和冷却液流量曲线可以看出,控制动作非常细腻。与基本模糊控制相比,变论域模糊控制效果更好,稳态偏差小于1.1。
模糊控制技术在试验中体现了较好的控制效果,能较好地控制冷却液发动机出口温度,满足控制目标。从模糊控制试验中可知,在一定的传热量条件下,冷却液发动机进出口温差在系统稳定时几乎保持不变,如果事先获得该工况精确的传热量,由此通过设定适合的冷却液质量流量,可间接地控制冷却液发动机进口温度。
根据试验结果,3种控制策略的控制性能综合比较如表4所示。由表4可见:变论域模糊控制综合性能最好。
4 结论
(1) 提出了取消节温器,水泵、风扇分别电控化的新型电控冷却系统型式,搭建电控冷却系统试验装置进行试验。试验结果表明该型电控冷却系统能够用于控制发动机冷却液温度。
(2) 由于冷却系统数学模型的非线性,运用反馈线性化方法设计非线性控制器,仿真结果体现非线性控制器具有良好的跟随性能。但由于受模型简 化处理的影响及控制策略要求精确的传热量和较小的系统执行机构延时,导致控制效果不够理想。但这种控制思想可为其他领域的应用提供参考。
(3) 模糊控制试验结果表明:基本模糊控制和变论域模糊控制策略均能有效地控制冷却液出口温度。综合比较非线性控制、基本模糊控制和变论域模糊控制的控制效果得知,变论域模糊控制最适合用于发动机冷却液温度控制。
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发动机电控系统的常见故障分析 篇10
1 发动机电控系统的组成
电控燃油喷射系统由三个系统组成:燃油系统、进气系统和电控系统。
1.1 燃油系统
燃油系统的功能是向汽缸或进气管喷射燃烧时所需的燃油量。燃油从燃油箱内由电动汽油泵吸出, 经汽油滤清器后, 再由压力调节器加压, 将压力调节到比进气管压力高出约250Kpa (2.55kgf/cm2) 压力, 然后经输油管配送给喷油器和冷起动喷油器, 喷油器根据电控单元ECU发来的脉冲信号, 把适量燃油喷射到气缸内。
1.2 进气系统
进气系统为发动机可燃混合气的形成提供必须的空气。空气经过空气滤清器、空气流量计、节气门体、进气总管、进气岐管进入气缸。节气门全闭, 发动机在怠速工况下运行时, 空气经旁通气道直接进入进气岐管。
1.3 电控系统
电控系统是电控单元根据传感器检测到的发动机运行工况和汽车运行工况来确定喷油量及点火提前角, 使得发动机的运行状况达到最好情况。
和传统的化油器式发动机相比, 目前使用的电控形式的发动设备在各种性状上都发生了较大的改变, 并且性能上更为可靠, 具体说来有下列表现:
1.3.1 结构的层次性、复杂性从系统论的观点, 电控发动机是元素与元素的“联系”, 形成了多种分类多种状态的运行。
“联系”可分为:结构类、功能类、传感器测点类, 使内容与内容之间有较强的层次性, 从上到下又包含各种等级和状态的内容。包括电控发动机, 以及分系统级, 它包含了电控系、冷却系、启动系、机械系等。
内容与内容之间既相互独立并且相互共融。通过ECU来实现系统与系统之间的调和, 实现大体功能的前进, 而一些子系统之间相互配合, 实现总功能的发挥, 系统依赖部件, 而部件又依赖元件。
1.3.2 电子技术的快速发展带来了控制中对于专门控制和集中控制的能力大大提升。
这当中也出现了很多的方式方法, 例如数字电路以及内容宏大的集成电路, 并且, 计算机的处理能力也变得越来越强大, 内存提升, 而控制能量不断扩大, 进而有了备用复制的能力。另外, 与汽油喷射控制、点火控制及其它控制系统相关的各种控制器, 由于所用的传感器均可通用, 如水温传感器、进气温度传感器等, 因此, 利用控制功能集中化就可以不必按功能不同设置传感器和ECU, 而将多种控制功能集中到一个ECU上, 不同控制功能所共同需要的传感器也就只设一个, 这就是集中控制系统。
汽车发动机电控系统的主要部件有:电子控制单元 (ECU) 、空气流量计、节流阀体、发动机转速传感器等, 其中节流阀体又包括:节气门电位计、怠速节气门电位计、怠速开关、怠速调节电机等。从控制原理来看, 发动机电子控制系统可以简化为传感器、电子控制单元 (ECU) 和执行器三大组成部分。传感器是感知信息的部件, 功用是采集控制系统的信号并转换成电信号输送给ECU, 以提供汽车运行状况和发动机工况等相关信息。ECU接收来自传感器的信息, 进行存储、计算和分析处理后发出响应的控制指令给执行器。执行器即执行元件, 其功用是执行ECU的专项指令, 从而完成控制目的。
2 发动机电控系统的故障分析
发动机电控系统是一个较为复杂的工程, 体现在操作上的集中性, 功能上的分层次, 这进一步带来了故障的复杂和纷乱。可以表现在下列状态:
2.1 多维层次性。
对电控发动机而言, 其故障可划分为电控系、起动系、点火系、冷却系及机械系等子系统, 子系统能够继续划分成某个元件以及小零件, 也可以进行功能上的划分, 所以, 不同等级, 不同功能, 不同状态的传感器也会出现不同的表征, 适应不同的现状。
2.2 传播性。
发动机电控出现问题相互传播的形式有二:例如同样是传感器, 某一传感器则会引起其他传感器发生同样的问题;纵向传播是上下级的对应关系。通常由一个问题对应一个系统, 甚至导致整个系统的瘫痪。这些小的问题如果不能快速得到处理就会产生难以弥补的后果。
2.3 相关性某一缺陷可以表现为许多表征。
许多故障也可能是同一表现, 这当中的关系较为复杂多变, 应当特别注意。
2.4 时间性发动机电控系统发生问题的时候, 其表现状态在不同的时间是不同的。
这是因为运转过程本身就是一个动态的过程。
2.5 放射性。
故障之间相互关联。某一故障引起了连锁反应, 比较明显的是如果发动机某一轴承引起了抖动反应, 这一症状并不明显, 反倒使相关联的部位发生了症状相同但是强度更高的类似反应。
2.6 一些不稳定性的故障具有随机的特征, 一些表征不能够直接反应故障, 或者与故障表征相似, 不利于判断。
发动机的状态有其自身的特征, 也有一些出现率极高的通病式的问题需要注意, 例如速度不均匀, 开动受限, 动力不够, 等等, 可以说, 为了实现汽车故障的判断以及专业对口系统的发展, 必然要相互依存, 监理前提为诊断故障而带来的系统的诊断
摘要：电控发动机越来越完善, 和成熟, 在许多方面进行了更新, 例如: (1) 结构更为复杂多变, 从单一性向着复杂性的方向发展, 并形成了相互连接的系统模式。 (2) 功能上较为集中。电控发动机系统主要由电控燃油喷射系统、电控点火装置、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、警告提示、自我诊断与报警系统等子系统组成, 电控燃油喷射系统又包括了燃油系统、进气系统和电控系统三个组成部分。发动机内部系统的关键部分就是电控部分, 它能够使得横向工作和纵向工作相互连接。但是, 电控系统本身较有复杂性和层次性。控制功能上面较为集中, 从而带来了表现状态的不稳定, 不统一, 较为难以掌握, 以下分析这些表征的对应关系。
关键词：电控发动机,故障,分析
参考文献
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