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CHAPTER
05
電子控制汽油噴射系統—控制系統(二)
大 綱
5-1 電 腦
5-2 輸出單元
5-3 電腦對噴油量的控制
5-4 自我診斷系統
5-5 OBD車上診斷系統
電腦是控制系統的核心,它的基本組成包括:
1.輸入訊號處理器
(1)運算放大器(OPA):將微弱的訊號放大。
(2) 類比/數位轉換器(ADC:analog to digital converter)。
(3) 交/直流轉換器(AC/DC)。
(4) 頻率/直流電壓轉換器(Hz/DC)。
2.中央處理器(CPU)
是整個電腦的控制中樞,負責從記憶體中抓取資料及程式,經計算後
得到正確的控制指令並對外輸出。
P. 2
3.記憶體
儲存程式及資料,包括唯讀記憶體ROM、隨機存取記憶體RAM,及
可程式唯讀記憶體PROM。
4.輸出訊號處理器
(1)數位/類比轉換器(DAC:digital to analog converter)。
(2)晶體開關。
(3)電壓/工作週期轉換器(DC/duty cycle)。
(4)電壓放大器。
P. 3

圖5-1
電腦內部構造及工作流程圖
P. 4
「故障安全功能」(fail safe)模式:
1. 進氣溫度感知器故障時,則以冷卻液溫補償或將進氣溫度以既定的
25℃來計算噴油修正量。
2. 冷卻液溫感知器故障時,電腦以設定的80℃為基準。
3. 空氣流量感知器故障時,則暫以節氣門位置感知器的訊號代替。
4. 含氧感知器故障時,則混合比回饋控制不作用(進入開迴路狀態)。
5. 大氣壓力感知器故障時,則電腦以1大氣壓(760mmHg)為基準。
P. 5
「跛行程式(limp-in mode)」:
1. 噴射方式:所有氣缸採同時噴射。
2. 點火正時:固定在預先設定位置(約BTDC6)。
3. 冷卻風扇:冷卻風扇繼電器ON。
4. 燃油泵:引擎運轉時ON、熄火時OFF。
P. 6

圖5-2
噴油嘴噴油控制
P. 7
圖5-3
電壓控制式噴油嘴標準波形
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
A點:為電瓶電壓。在正常運轉時約在13~14.5V左右。
B點:為電腦控制噴油嘴電路搭鐵瞬間。
C點:為維持功率晶體導通的障壁電壓(約在0.3V左右)。
D點:為切斷噴油嘴搭鐵回路瞬間。
C-D段:為噴油嘴通電時間,亦稱為「噴射脈衝寬度」。
E點:為噴油嘴斷電瞬間由噴油嘴電磁線圈所產生的自感應峰值電壓
(在35V以上)。
(7) F點:在自感應電壓逐漸下降的波形中所發生的隆起點,乃因噴油嘴針
閥閉合時閥針移動,而使噴油嘴電磁線圈所產生的少許感應電壓,屬
正常現象。
P. 8
圖5-4
電流控制式噴油嘴標準波形
(1) A點:為電瓶電壓。
(2) B點:功率晶體導通,噴油嘴電磁線圈通電產生吸力將針閥吸起。
(3) C點:為維持功率晶體導通的障壁電壓。
(4) D點:當電流減小時,噴油嘴電磁線圈所感應的峰值電壓。
(5) E點:電壓減少至仍足以維持噴油嘴針閥繼續打開噴油的最低限度。
(6) F點:功率晶體OFF。
(7) C-F段:為噴油嘴通電時間。
(8) G點:噴油嘴電磁線圈電流停止所產生的自感應峰值電壓。
P. 9
怠速空氣控制閥(idle air control valve,簡稱IAC閥)
功 用:利用調節旁通空氣量的大小,來控制引擎在各種
狀況下均能確保穩定的怠速。依控制方式分有:
1.直接驅動式:以馬達直接驅動節氣門開度來調整怠速。
2.旁通空氣式:以IAC閥控制空氣,直接由節氣門前方經旁通道進入進
氣歧管,目前車輛多採用此式控制怠速。
(a)直接驅動式
圖5-5
(b)旁通空氣式
怠速空氣控制方式
P. 10
圖5-6
怠速空氣控制閥之作用
P. 11
圖5-7
步進馬達式怠速空氣控制閥
P. 12
(a)中央磁鐵朝順時針方向轉動
(b)中央磁鐵朝反時針方向轉動
(c)中央磁鐵固定不動
圖2-9
混合比調整螺絲
P. 13
5-9
旋轉磁場
P. 14
圖5-10
簡單的二相式步進馬達
(a)馬達電路
圖5-11
(b)控制訊號
二相式步進馬達電路及控制訊號
P. 15
圖5-12
16磁極步進馬達
P. 16
圖5-13
頻率閥式怠速空氣控制閥
P. 17
A. 週期(period):連續規律變化的波形,完成一次循環所需要的時
間稱為「週期」,單位是「秒」。如(a)圖,a點開始到下次相同
波形開始發生時的b點止。
B. 頻率(frequency):一秒鐘內所發生的週期數稱為「頻率」。單位
是「赫茲」(Hz)或「次/秒」。如(b)圖,一秒內發生2次週期,
則頻率為2Hz。
(a)週期
(b)頻率
圖5-14
週期與頻率
P. 18
C. 脈波(pulse):當波形由某一個電位急劇改變至另一電位,
然後再回復至原來電位位準的訊號,即稱為「脈波」。
圖5-15
脈波
在一個脈波中有高和低兩個不同的電位,若將高電位視為ON、低電
位視為OFF,則
ON所佔時間稱為「脈波寬度」
OFF所佔時間稱為「間隔寬度」
兩者相加所佔時間即是「週期」。
P. 19
D.工作週期(duty cycle):在一次的脈波中,ON所佔的時間比例,
稱為「工作週期」,也就是脈波寬度與週期的比值,即:
工作週期=脈波寬度/週期×100%
(a)duty cycle=40%
(b)duty cycle=70%
圖片說明:
•(a)圖duty cycle=40%,脈波寬度佔週期的40%,間隔寬度佔60%
。
•(b)圖duty cycle=70%,脈波寬度佔週期的70%,間隔寬度佔30%
。
圖5-16
工作週期(duty Cycle)
P. 20
圖5-17
不同工作週期與旁通空氣量之關係
P. 21
圖5-18
旋轉板式空氣怠速控制閥
P. 22
怠速空氣控制閥在不同車廠的名稱雖有不同,但
其功能並無二致,這些名稱包括:
1.
2.
3.
4.
怠速控制閥(idle speed control valve,簡稱ISC閥)。
旁通空氣閥(bypass air control valve,簡稱BAC閥)。
電子空氣控制閥(electronic air control valve,簡稱EAC閥)。
輔助空氣閥(auxiliary air control valve,簡稱AAC閥)。
P. 23
「快怠速控制裝置」(fast idle control device,簡稱F.I.C.D)
圖5-19
快怠速控制裝置(F.I.C.D)
P. 24
圖5-20
燃油泵繼電器電路
P. 25
點火開關位置 引擎狀態
燃油泵繼電器 燃油泵動作
OFF
停止
Off
不動作
ON
停止
Off
不動作
ON
運轉
On
動作
ST
搖轉
On
動作
表5-1
燃油泵繼電器動作條件
P. 26
碰撞安全開關串聯於燃油泵的控制電路上,當車輛遭受到一定程度的碰
撞時,碰撞安全開關會自動斷路使燃油泵立即停止泵油,以免發生危險。
圖5-21
碰撞安全開關
P. 27
EGR(exhaust gas recirculation,廢氣再循環)系統,係將部分
燃燒廢氣導入氣缸中以降低燃燒室溫度,目的在減少NOx的發生量。
圖5-22
廢氣再循環控制
P. 28
活性碳罐控制電磁閥係控制在某些設定的情況下,將活性碳罐與進氣
歧管的通路打開,使積存在活性碳罐內的油氣隨著進氣歧管新鮮空氣進入
氣缸中燃燒
圖5-23
蒸發廢氣控制
P. 29
噴射量=「基本噴射量」+「修正噴射量」
燃料噴射量多寡決定於電腦控制噴油嘴打開時間的
長短,所以
燃料噴射時間=「基本噴射時間」+「修正噴射時
間」
P. 30
(一)基本噴射量
進氣量
基本噴射時間= 引擎轉數  K (K為係數)
.當引擎轉數不變時,噴射時間與進氣量成正比。
.當進氣量不變時,噴射時間與引擎轉數成反比。
(二)修正噴射量:其範圍包括
1.
起動增量
2.起動後增量
3.
溫車增量
4.進氣溫度增量
5.
加速增量
6.全負荷增量
7.
減速稀化減量
8.電壓校正
P. 31
圖 5-24 電壓校正
P. 32
圖5-25
基本噴射量與各種修正噴射量
P. 33
圖5-26
故障指示燈
P. 34
故障碼判讀(NISSAN車系為例):
其中長(0.6秒)閃光代表十位數、短(0.3秒)閃光代表個位數,有兩個以
上的故障碼時,相隔時間較長(2.1秒)。如圖例之故障碼是「12」與
「33」。
圖5-27
故障碼判讀(Nissan車系)
P. 35
故障碼
偵測項目
11.
曲軸轉角感知器電路
12.
空氣流量計電路
13.
水溫感知器電路
14.
車速感知器電路
21.
點火信號電路
31.
E.C.U
32.
EGR功能
33.
含氧感知器電路
35.
排氣溫度感知器電路
43.
節氣門感知器電路
45.
噴射器洩漏
55.
上述電路正常(無失效)
表5-2
故障碼代表意義(NISSAN.Sentra車系)
P. 36
OBD-Ⅱ系統須具備的功能
1.
2.
3.
4.
5.
可以顯示引擎目前資料。
可以顯示故障碼。
可以鎖定畫面資料。
故障資料儲存。
可以顯示測試參數及結果。
P. 37
OBD-Ⅱ最多可進行下列1~7項有關排氣控
制的監測,以及第8項的綜合元件監測。
這些監測項目包括:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
三元觸媒轉化器是否劣化
廢氣再循環(EGR)系統是否正常
前、後含氧感知器是否正常
引擎熄火(misfire)監測
燃油修正/學習(fuel trim)監測
蒸發油氣控制系統(EVAP)監測
二次空氣噴射系統(AIR)監測
燃油噴射系統感知器及作動元件作用是否正常
P. 38
圖5-28 OBD Ⅱ診斷接頭
表5-3 診斷接頭接腳定義
接
腳
界
定
接
腳
界
2
Bus+,SAE J1850
10
Bus-,SAE J1850
4
底盤/車身 搭鐵
15
L線,ISO 9141
5
信號搭鐵
16
車輛電瓶正極
7
K線,ISO 9141
定
P. 39
OBD-Ⅱ故障代碼是由一個英文字及四個數字
的組合,例如FORD車系的故障碼:
P
代表測試系統
1
3 5
2
代表原廠故障碼
代表 SAE 定義的故障範圍
代表汽車製造廠碼
1. 第一個英文字母:代表測試系統。
B(body)=車身電腦
C(chassis)=底盤電腦
P(powertrian)=引擎變速箱電腦
U=未定義;由SAE另行公佈
2. 第一位數字:代表汽車製造廠碼。
3. 第二位數字:代表故障範圍(由SAE定義),代碼定義如下表:
4. 第三、四位數字:代表原廠定義的故障項目,例如FORD的「P1352」故障
碼代表的是「A組高壓線圈不良」。
P. 40
第二位數字所代表的故障範圍(由SAE定義):
代
碼
SAE定義故障範圍
代
碼
SAE定義故障範圍
1
燃料或空氣測定系統不良
6
電腦或輸出控制元件不良
2
燃料或空氣測定系統不良
7
變速箱控制系統不良
3
點火系統不良或引擎間歇熄火
8
輔助進氣控制系統不良
4
廢氣控制輔助裝置系統不良
9
SAE保留字
5
車速、怠速或定速控制不良
0
SAE保留字
表5-4
代碼定義(第二位數字)
P. 41