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1、山东农业工程学院 毕业论文 探索汽车新技术学 生 姓 名： 专 业 班 级： 2011级汽修三班 指 导 教 师： 完 成 日 期： 2013-11-20 目 录摘要11. ABS防抱制动系统技术1 1.1 ABS简介1 1.2 ABS的工作原理 1 1.3 ABS技术的发展及应用现状22. 电控汽油喷射系统3 2.1燃油喷射技术发展概况3 2.2燃油喷射电子控制系统的控制原理42.3电子控制燃油喷射系统的结构63. 结论134. 参考文献14山东农业工程学院 毕业论文摘 要随着汽车电子技术的飞速发展，汽车智能化新技术正在逐步得到应用。汽车智能化技术使汽车的操纵越来越简单,动力性和经济性越来越
2、高，行驶安全性越来越好，这是未来汽车的发展趋势。本文从发动机的基础知识入手，以我们最常见的、应用较广泛的电控燃油喷射系统为例，较系统地介绍了汽油电控燃油喷射技术的发展历程，汽油电控燃油喷射系统的类型、结构组成、工作原理，方便人们了解汽车发动机燃油喷射技术的基础知识。现在社会中，我们在享受汽车带来的便利，欣欣然准备走入“汽车社会”时，不得不忍受汽车给人类社会带来的种种伤痛。目前全世界平均不到10个人占有一辆汽车，地球的资源与环境已经不堪重负，为汽车的快速发展付出了沉重的代价。当汽车成为多数人的出行工具时，汽车的发展是对自然的一种严重挑战。目前，包括中国在内的世界各国都纷纷加大了新兴汽车动力系统的
3、投入，混合动力汽车、氢能源汽车、燃料电池汽车和纯电动汽车等技术、新产品不断被研发出来。关键词：电控燃油喷射系统；结构；工作原理；ABS；汽车能源新技术正 文一、ABS防抱制动系统技术1.1、ABS简介 汽车防抱死制动系统（Anti-lock Braking System简称ABS）的出现从根本上解决了汽车在制动过程中的车轮抱死问题。它的基本功能就是通过传感器感知车轮每一瞬时的运动状态，并根据其运动状态相应地调节制动器制动力矩的大小以避免出现车轮的抱死现象，因而是一个闭环制动系统。它是电子控制技术在汽车上最有成就的应用项目之一，汽车制动防抱死系统可使汽车在制动时维持方向稳定性和缩短制动距离，有效
4、提高行车的安全性。在汽车防抱死制动系统出现之前，汽车所用的都是开环制动系统。其特点是制动器制动力矩的大小仅与驾驶员的操纵力、制动力的分配调节以及制动器的尺寸和型式有关。由于没有车轮运动状态的反馈信号，无法测知制动过程中车轮的速度和抱死情况，汽车就不可能据此调节轮缸或气室制动压力的大小。因此在紧急制动时，不可避免地出现车轮在地面上抱死拖滑的现象。当车轮抱死时，地面的侧向附着性能很差，所能提供的侧向附着力很小，汽车在受到任何微小外力的作用下就会出现方向失稳问题，极易发生交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上制动时，这种方向失稳的现象会更加严重。近年来由于汽车消费者对安全的日益重视，大部分的车都已将ABS
5、列为标准配备。如果没有ABS，紧急制动通常会造成轮胎抱死，这时，滚动摩擦变成滑动摩擦，制动力大大下降。而且如果前轮抱死，车辆就失去了转向能力；如果后轮先抱死，车辆容易产生侧滑，使行车方向变得无法控制。所以，ABS系统通过电子或机械的控制，以非常快的速度精密的控制制动液压力的收放，来达到防止车轮抱死，确保轮胎的最大制动力以及制动过程中的转向能力，使车辆在紧急制动时也具有躲避障碍的能力。 随着世界汽车工业的迅猛发展，安全性日益成为人们选购汽车的重要依据。目前广泛采用的防抱制动系统（ABS）使人们对安全性要求得以充分的满足。 1.2、ABS的工作原理 汽车制动时由于车轮速度与汽车速度之间存在着差异，
6、因而会导致车轮与路面之间产生滑移，当车轮以纯滚动方式与路面接触时，其滑移率为零；当车轮抱死时其滑移率为100。当滑移率在835之间时，能传递最大的制动力。制动防抱死的基本原理就是依据上述的研究成果，通过控制调节制动力，使制动过程中车轮滑移率控制在合适的范围内，以取得最佳的制动效果。ABS系统硬件构成主要由传感器（包括轮速传感器、减速度传感器和车速传感器）、电子控制装置、制动压力调节器三大部分组成，形成一个以滑移率为目标的自动控制系统。传感器测量车轮转速并将这一数据传送至电子控制装置上，控制装置是一个微处理器，它根据车轮转速传感器信号来计算车速。在制动过程中，车轮转速可与控制装置中预先编制的理想
7、减速度的特性曲线相比较。如果控制装置判断出车轮减速度太快和车轮即将抱死时，它就发出信号给液压调节器，液压调节器可根据来自控制装置的信号对制动器的卡钳或轮泵的油压进行控制（作用、保持、释放、重新作用）。这一动作，每秒钟能出现10次以上。 1.3、ABS技术的发展及应用现状 基于制动防抱理论的制动系统首先是应用于火车和飞机上。1936年，德国博世公司（BOSCH）申请一项电液控制的ABS装置专利，促进了ABS技术在汽车上的应用。汽车上开始使用ABS始于1950年代中期福特汽车公司，1954年福特汽车公司在林肯车上装用法国航空公司的ABS装置，这种ABS装置控制部分采用机械式，结构复杂，功能相对单一
8、，只有在特定车辆和工况下防抱死才有效，因此制动效果并不理想。机械结构复杂使ABS装置的可靠性差、控制精度低、价格偏高。ABS技术在汽车上的推广应用举步艰难。直到70年代后期，由于电子技术迅猛发展，为ABS技术在汽车上应用提供了可靠的技术支持。ABS控制部分采用了电子控制，其反应速度、控制精度和可靠性都显著提高，制动效果也明显改善，同时其体积逐步变小，质量逐步减轻，控制与诊断功能不断增强，价格也逐渐降低。这段时期许多家公司都相继研制了形式多样的ABS装置。进入90年代后，ABS技术不断发展成熟，控制精度、控制功能不断完善。现在发达国家已广泛采用ABS技术，ABS装置已成为汽车的必要装备。北美和西
9、欧的各类客车和轻型货车ABS的装备率已达90以上，轿车ABS的装备率在60左右，运送危险品的货车ABS的装备率为100。ABS装置制造商主要有：德国博世公司（BOSCH），欧、美、日、韩国车采用最多；美国德科公司（DELCO），美国通用及韩国大宇汽车采用；美国本迪克斯公司（BENDIX），美国克莱斯勒汽车采用；还有德国戴维斯公司（TEVES）、德国瓦布科（WABCO）、美国凯尔西海斯公（KELSEYHAYES）等，这些公司的ABS产品都在广泛地应用，而且还在不断发展、更新和换代。近年来，ABS技术在我国也正在推广和应用，1999年我国制定的国家强制性标准GB12676-1999汽车制动系统结构
10、、性能和试验方法中已把装用ABS作为强制性法规。此后一汽大众、二汽富康、上海大众、重庆长安、上海通用等均开始采用ABS技术，但这些ABS装置我国均没有自主的知识产权。国内研究ABS主要有东风汽车公司、交通部重庆公路研究所、济南捷特汽车电子研究所、清华大学、西安交通大学、吉林大学、华南理工大学、合肥工业大学等单位，虽然起步较晚，也取得了一些成果。在气压ABS方面，国内企业包括东风电子科技股份有限公司、重庆聚能、广东科密等都已形成了一定的生产规模。液压ABS由于技术难度大，国外技术封锁严密，国内企业暂时不能独立生产，但在液压ABS方面也在做自主研发，力图突破国外跨国公司的技术壁垒，已经取得了一些新
11、的进展和突破。如清华大学和浙江亚太等承担的汽车液压防抱死制动系统（ABS）“九五”国家科技攻关课题，在ABS控制理论与方法、电子控制单元、液压控制单元、开发装置和匹配方法等关键技术方面均取得了重大成果。采用的耗散功率理论，避免了传统的逻辑门限值研究方法的局限性，取得了理论上的突破，研发ABS成功且进入产业化、批量生产阶段。其试样在南京IVECO轻型客车上匹配使用全面达到了国家标准GB12676-1999和欧洲法规EECR13的要求。这对振兴我国汽车工业与汽车零部件业具有划时代意义，标志着我国汽车液压ABS国产化已迈出坚实的一步。同时合肥工业大学也研制出国内具有自主知识产权的液压制动电子防抱系统
12、，率先在HF6700轻型汽车上匹配使用获得成功。国内液压ABS技术含量与国外虽有一定的差距，但在政府的大力支持和国内丰富的人力资源配合下，相信国内可以在较短的时间内在ABS技术某些领域赶超国际水平。 二、电控汽油喷射系统2.1、燃油喷射技术发展概况1934年德国研制成功第一架装用汽油喷射发动机的军用战斗机。第二世界大战后期，美国开始采用机械式喷射泵向气缸内直接喷射汽油的供油方式。1952年，曾用于二战德军飞机的机械式汽油喷射技术被应用于轿车，德国戴姆乐-奔驰(Daimler-Benz)300L型赛车装用了德国博世(Bosch)公司生产的第一台机械式汽油喷射装置。它采用气动式混合气调节器控制空燃
13、比，向气缸直接喷射。1957年，美国本迪克斯(Bendix)公司的电子控制汽油喷射系统问世，并首次装于克莱斯勒(Chrysler)豪华型轿车和赛车上。由于汽油喷射系统比起化油器来，计量更精确、雾化燃油更精细、控制发动机工作更为灵敏，因此，在经济性、排放性、动力性上表现出明显的优势。人们的注意力越来越集中在汽油喷射系统上。1967年，德国博世公司研制成功K-Jetronic机械式汽油喷射系统，并进而成功开发增加了电子控制系统的KE-Jetronic机电结合式汽油喷射系统，使该技术得到了进一步的发展。1967年，德国博世公司率先开发出一套D-Jetronic全电子汽油喷射系统并应用于汽车上，于20
14、世纪70年代首次批量生产，在当时率先达到了美国加利福尼亚州废气排放法规的要求，开创了汽油喷射系统的电子控制的新时代。D型喷射系统在汽车发动机工况发生急剧变化时，控制效果并不理想。1973年，在D型汽油喷射系统的基础上，博世公司开发了质量流量控制的L-Jetronic型电控汽油喷射系统。之后，L型电控汽油喷射系统又进一步发展成为LH-Jetronic系统，后者既可精确测量进气质量，补偿大气压力，又可降低温度变化的影响，而且进气阻力进一步减小，使响应速度更快，性能更加卓越。1979年，德国博世公司开始生产集电子点火和电控汽油喷射于一体的Motronic数字式发动机综合控制系统，它能对空燃比、点火时
15、刻、怠速转速和废气再循环等方面进行综合控制。为了降低汽油喷射系统的价格，从而进一步推广电控汽油喷射系统，1980年，美国通用(GM)公司首先研制成功一种结构简单价格低廉的节流阀体喷射(TBI)系统，它开创了数字式计算机发动机控制的新时代。TBI系统是一种低压燃油喷射系统，它控制精确，结构简单，是一种成本效益较好的供油装置。随着排放法规的不断完善，使这种物美价廉的系统大有完全取代传统式化油器的趋势。1983年，德国博世公司也推出了自己的单点汽油喷射系统,即Mono-Jetronic系统。 2.2燃油喷射电子控制系统的控制原理电子控制器(ECU)根据各传感器输入的电信号判断发动机的工况和状态，并确
16、定最佳的喷油量。由于电子控制燃油喷射系统的喷油压力和喷油器的喷口截面积均为恒定，因此喷油量的控制实际上就是控制喷油器间歇喷油的时间。 最佳喷油量包括确定基本喷油量和各种情况下的喷油量修正。CPU根据各传感器信号进行处理后，取得最佳的喷油时间，并立即调整喷油器控制脉冲，使喷油器在最佳的喷油时间下工作。1基本喷油量的控制 基本喷油量是保证发动机在正常的工作温度下运行时有最佳的空燃比。电子控制器根据发动机转速传感器的发动机转速信号、进气压力传感器(压力型)的进气管的压力信号或空气流量传感器(流量型)的进气流量信号确定基本喷油量，并通过喷油器驱动电路控制喷油器每个工作循环的喷油(通电)时间。 基本喷油
17、时间TP，可根据发动机转速参数和空气流量参数通过计算确定：式中Ga空气流量，gs； C与喷油器结构和理论空燃比有关的常数； Z发动机气缸数； n发动机转速，rmin。燃油喷射控制系统多采用查寻法求得基本喷油时间，即通过试验确定发动机特定工况下的最佳喷油时间，取得一组组发动机转速、空气流量或进气管压力所对应的喷油时间标准数据并存入ROM存储器中。工作时，电子控制器中的CPU根据当时的发动机转速和空气流量(或进气管压力)，从ROM中查寻得到基本喷油时间。如果发动机工作在非特定工况，CPU则根据该工况周围的4个特定工况点的基本喷油时间，通过插值法计算得到该工况下的喷油时间。查寻法求得最佳的基本喷油时
18、间，可实现非线性控制，使燃油喷射的控制精度更高。2喷油量修正控制 喷油量修正控制是使发动机在各种情况下都有适当的空燃比，以保证发动机在各种情况下都能有可靠和良好的工作状态。燃油喷射电子控制系统一般有如下喷油量修正。 (1) 进气温度修正进气温度不同时，空气的密度也不同，使混合气的空燃比发生变化。进气温度修正是为了在不同的进气温度下均能达到理想的空燃比。电子控制器根据进气温度传感器输入的进气温度信号对喷油时间作出适当的修正。(2) 起动喷油量修正 起动时，发动机转速很低，这时基本喷油量少。起动喷油修正是通过适当增加喷油量来改善其起动性能。电子控制器根据点火开关、发动机冷却液温度传感器和进气温度传
19、感器的信号作出起动喷油量修正。 点火开关信号，当点火开关转至起动档时，点火开关向电子控制器提供发动机起动信号，电子控制器就会根据起动信号作出起动补充喷油量修正。有的燃油喷射系统是通过正常的喷油控制脉冲之间增加一个喷油脉冲来增加起动喷油量。 发动机冷却液温传感器信号，当发动机冷却液温度低于80时，电子控制器就会作出发动机低温起动补充喷油量修正。温度越低，其补充量也越多。 进气温度传感器信号，进气温度低时，则适当增加起动补充喷油量。(5) 加速时的喷油量修正 加速时，基本喷油量控制会使混合气偏稀，为保证发动机有良好的加速性能，必须在基本喷油量的基础上增加适当的喷油量。电子控制器根据节气门位置传感器
20、、空气流量传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器及发动机冷却液温度传感器的信号作出适当的加速喷油量修正。 节气门位置传感器信号，向电子控制器提供加速信号，电子控制器根据此信号作出加速喷油量修正。 空气流量传感器或进气压力传感器信号，与发动机转速传感器信号一起，供电子控制器计算发动机负荷变化量(Gan)，确定加速喷油修正量. 发动机冷却液温传感器信号，发动机温度较低时，加速喷油补充量就越大。(6) 减速时的喷油量修正与加速时相反，减速时会使混合气过浓。电子控制器根据节气门位置传感器、空气流量传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器及发动机冷却液温度传感器的信号作出减速喷油量修正，目的是减少喷油
21、器喷油，以降低燃油消耗和排气污染。 (7) 大负荷喷油量修正 在发动机大负荷时需适当加浓混合气，以保证发动机仍在最佳的状态下工作。电子控制器根据节气门位置传感器的信号作出大负荷喷油量修正。 当节气门的开度达34(以某种燃油喷射系统为例)以上时，电子控制器根据节气门位置传感器的信号电压即可作出大负荷的判断，并开始进行大负荷喷油量修正，以加浓混合气。当节气门开度小于34时，大负荷喷油量修正立即结束。 对于开关式节气门位置传感器和有节气门全开触点的线性节气门位置传感器，由节气门全开触点的闭合送出发动机大负荷信号。(8) 燃油高温喷油量修正 当汽油温度过高时，喷油器内的汽油会汽化。含有蒸汽的汽油会导致
22、喷油量减少而使混合气过稀。因此，在汽车热起动，汽油的温度过高时，应适当增加喷油时间，以弥补因汽油汽化所引起的混合气稀化。电子控制器根据点火开关和发动机冷却液温度传感器的信号作出热起动喷油量修正。 点火开关信号，点火开关转至起动档时，向电子控制器提供起动信号。 发动机冷却液温度传感器信号，当发动机冷却液温度在设定值(通常为100)以上时，电子控制器根据发动机冷却液温度传感器的信号作出燃油高温喷油量修正。(9) 燃油关断控制 燃油关断控制有两种情况，一是在汽车减速时停止喷油，以达到节油和降低排气污染之目的；二是在发动机转速太高时停止供油，以防止发动机超速损坏。 1) 减速停止喷油控制 电子控制器根
23、据节气门位置传感器、发动机转速传感器和发动机冷却液温度传感器信号作出减速停止喷油控制。 节气门位置传感器信号，节气门开度突然减小至关闭时，电子控制器将根据发动机转速和温度情况，确定是否停止输出喷油脉冲。 发动机转速传感器信号，在减速过程中发动机的转速很高时，电子控制器将不输出喷油脉冲信号(停止喷油)；而当节气门仍处于关闭位置，发动机转速低于某一个范围时(具体的转速值还与发动机冷却液温度有关)，电子控制器使喷油器恢复喷油，以使发动机能维持运转(不熄火)。 发动机冷却液温传感器信号，当发动机冷却液温度较低，发动机的转速又不高时，电子控制器将不作出停止喷油控制，或是在停止喷油状态下恢复喷油。2) 高
24、转速停止喷油控制 电子控制器根据发动机转速传感器信号作出高转速停止喷油控制。 当发动机的转速超过了设定的极限转速时，电子控制器停止输出喷油脉冲，从而使发动机转速下降，以避免发动机因转速太高而引起事故。 (10) 蓄电池电压变化喷油量修正 当蓄电池的电压变化时，由于喷油器的电磁线圈电流会随之改变，使喷油器阀的开启速率发生变化。为消除因喷油器阀开启速率变化而引起的喷油量偏差，电子控制器将根据蓄电池电压的变化对喷油器通电时间(喷油脉冲宽度)进行修正。当蓄电池的电压降低时，电子控制器适当延长喷油时间，以补偿因开启速率下降而减少的喷油量。混合气浓度反馈喷油修正是将混合气浓度控制在理论空燃比附近，以保证三
25、元催化转化器良好的排气净化效果。 氧传感器通过监测发动机排出废气中的氧含量来反映混合的浓度。电子控制器则根据氧传感器输入的信号对喷油量进行修正。当氧传感器的输入信号电压为0.8V左右时，电子控制器将作出降低混合气浓度(减少喷油时间)修正；当氧传感器的电压为0.1V左右时，电子控制器则作出提高混合气浓度(增加喷油时间)的修正。通过这样的反馈修正，使得发动机的空燃比始终保持在理论空燃比附近。 为确保发动机正常起动性和运行，在下列情况电子控制器将停止混合气浓度反馈修正。 发动机温度在60以下。 起动时及起动后加浓期间。 大负荷加浓期间。 减速断油期间。(12) 自适应修正自适应修正也称学习修正，用于
26、进一步提高空燃比控制精度。在使用过程中，发动机的供油系统、进气系统及燃油喷射电子控制系统等的性能会发生变化，使得实际空燃比中心值与理论空燃比的偏差逐渐加大，导致电子控制系统不能进行正常的控制。自适应修正就是计算出实际空燃比中心值与理论空燃比的偏离量，并求出空燃比偏离量的修正系数，然后将修正系数存入RAM存储器中(点火开关断开也不断电的)，并在以后的工作中使用这一修正系数修正喷油时间，使空燃比的控制精度得以提高。2.3电子控制燃油喷射系统的结构电控汽油喷射系统主要由下列四部分组成： 1.进气系统: 空气供给系统主要由空气滤清器、进气管道、节气门及节气门体、怠速辅助空气通道及怠速调节电磁阀、进气歧
27、管等组成(参见图9-13)。在气缸进气行程真空吸力作用下，适量的空气经空气滤清器滤清后，经节气门和(或)怠速通道到进气歧管，与喷油器喷出的汽油混合后从进气门进入气缸。 在汽车运行时，空气的流量由节气门开度控制。发动机处于怠速工况时，节气门关闭，空气由怠速旁通道和怠速辅助通道进入气缸。通过怠速调节螺钉改变怠速旁通道的通气量，可调整发动机的怠速；电子控制器通过控制怠速调节电磁阀，可调节怠速辅助空气通道的空气流量，以实现发动机怠速的自动控制。 2. 供油系统: 燃油供给系统主要由燃油箱、燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器及喷油器等组成。 工作时，电动燃油泵将燃油箱的汽油源源不断地泵出，经燃油滤清器滤
28、除去杂质和水份后，在由燃油压力调节器的调节作用下。使喷油器内的燃油压力始终保持为一定值。喷油器在电子控制器的控制脉冲作用下间歇喷油，将适量的燃油喷入进气管。与空气混合形成空燃比适当的可燃混合气。3.控制系统: 电子控制系统的功能是根据发动机运转状况和车辆运行状况确定燃油的最佳喷射量。该系统由传感器、电控单元(ECU)和执行器三部分组成4. 点火系统: 点火系统是点燃式发动机为了正常工作，按照各缸点火次序，定时地供给火花塞以足够高能量的高压电(大约1500030000V)，使火花塞产生足够强的火花，点燃可燃混合气。- 9 -山东农业工程学院 毕业论文结 论随着汽车技术的不断发展和人们对安全需求的
29、不断增长，ABS逐渐成为汽车上的标准配置。提高和改善ABS的性能一直是科研工作者追求的目标。随着新理论、新材料、新技术等的不断应用，结构更简化、性能更强、成本更低的ABS产品将不断推出，汽车安全性也将因此得到进一步的改善和提高汽车发动机电控燃油喷射技术是汽车技术中的基础技术，学习了这门技术对于我们以后更好地理解汽车打下了很好的基础。 参考文献1汽车电子学教程.李建秋，赵六奇，韩晓东等主编，清华大学出版社，2006年4月第一版.2汽车电子器及电子设备.古永棋，重庆大学出版社，第四版.3汽车制动系统结构原理检修.齐志鹏主编，人民邮电出版社.4陈新亚.汽车为什么会跑，机械工业出版社2010年.5曲金
30、玉，崔振民.汽车电器与电子控制技术M.北京：北京大学出版社，2006.6 齐志鹏.汽车传感器和执行器的原理与检修M.北京：人民邮电出版社,20067 迟瑞娟，李世雄.汽车电子技术M.北京：国防工业出版社，2008.8 李春明.汽车发动机电控燃油喷射技术M. 北京：国防工业出版社，20099 王忠良.汽车发动机电控技术M. 大连：大连理工大学出版社，200910 H.Dorries. Autimotive Engine Electronics ControlM北京：北京理工大学出版社 第1版 201011Tom Denton. 汽车燃油喷射系统M 机械工业出版社 201012 Automotive Electronics Handbook（Second Edition）M(汽车电子手册)