汽车电控形考
作业一
一、填空题
1、汽车电控系统的主要控制功能包括汽油喷射控制、点火时刻控制、怠速控制、进气控制、排放控制、故障自诊断和带故障运行控制。
2、一个完整的电子控制汽油喷射系统，通常由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三个系统组成。
3、器油喷射控制包括喷油正时控制、喷油量控制和断油控制三个方面的内容。
4、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器，按工作原理分为电磁感应式、霍尔效应式和光电式三种。
5、发动机集中管理系统由德国Bosch公司于1979年首先推出，称为Motronic系统,该系统是一个集汽油喷射控制、点火控制和怠速控制等多项控制功能于一体的电控系统。
6、减少油膜凝聚和提高蒸发速率，都可以改善混合气浓度分配的均匀性。
7、合适的点火时间的选择，就是要使爆发压力的最高点在压缩上止点之后5~10度的曲轴转角，这样才能推动曲轴正向旋转。
8、由排气管向大气中排放的气体物质取决于三效催化转化器的转化效率，而混合气的浓度（空燃比）和温度是影响转化效率的主要因素。
9、多缸机各缸所得混合气量和混合气浓度的均匀性与进气管系设计、燃料供给系类型及供油组件设计都油关系。
10、稀混合气既可以省油，又可以得到比较少的CO和HC排放。
二、名词解释
1、点火提前角 -- 从火花塞跳火开始，活塞顶到上止点之间的行程反映在曲轴上的夹角，称为点火提前角。
2、无效喷油时间 -- 无效喷油脉宽所对应的时间，称为无效喷油时间。
3、爆震 -- 指在火焰传播到整个汽缸范围之前，在汽缸内出现了除点火之外的另外的发火点导致的燃烧。这种燃烧会产生较强的冲击波，作用在缸体上引起的震动，称为爆震。
4、失火 -- 汽缸内的混合气没有着火称为失火。
三、简答题
1、化油器式供油与喷射式供油（单点和多点）比较，在分配均匀性、雾化和响应性方面有何异同。
答：单点式喷射与化油器供油方式，在分配均匀性上基本相同。但雾化性和响应性要优于化油器。多点喷射供油在分配均匀性、雾化性尤其是响应性都要优于化油器和单点式喷射供油。
2、轴针式喷油器和孔式喷油器在结构上个有那些特点。
答：轴针式喷嘴的喷孔中有针阀头往复运动，不易堵塞，还可以通过针阀头部不同的锥角设计来获得不同大小的油束锥角，雾化也较细。孔式喷嘴有单孔的也有多孔的，喷孔开在阀坐上，或开在阀座下面的一块薄板上。单孔喷出的油束锥角小，雾化也差。轴针式喷嘴用针阀锥面与阀座密封。孔式喷嘴即可以用锥形针阀密封，也可以用球阀火片阀密封，球阀有自定位性，所以阀杆细而短、质量轻。
3、空燃比对汽油发动机性能的影响，尤其对排放的影响如何。
答：从最经济混合气浓度，和节气门全开时的最大功率混合气浓度曲线，可以看出：（1）、当转速一定时，最经济相对空燃比（计为Фa bmin）随着发动机单位时间吸气量（计为Ga）减小而减小。当节气门全开时，Фa bmin 可能在1.05~1.15。当Ga很小时，可能浓到0.8~0.9。这是因为，在定转速下，Ga减小，使每循环吸气量减少，残余废气量相对增多，使得燃料分子与氧分子接触的机会减少，燃烧速度降低。需要适当加浓混合气，才能改善燃料经济性能。（2）、在节气门全开时，使发动机发出最大功率的混合气，是较浓的混合气。Фa bmin约在0.8~0.9。（3）、从汽油机有害排放量与空燃比的关系曲线可以看出：如果Фa>1.1时CO排放量少。HC排放量在Фa≈1.2时最少。而NOX排放量在Фa≈1.1时最多。从三种排放都要减少考虑，汽油机应使用较稀的混合气。同时使用推迟点火和EGR来减少NOX。不过，这种方法将使燃烧速度降低，导致油耗和HC的排放增加。
4、试阐述三效催化转换器转换效率与空燃比的关系。
答：根据三效催化转化效率与空燃比的关系曲线可知。当过量空气系数在接近1的一个很窄的区间时，三种排放物质才能同时达到高效率地净化。
5、什么情况下电脑除了同步喷射控制外，还需要异步喷射控制，为什么。
答：有些系统的加速加浓的处理方法比较复杂。这种系统把加浓分成两个部分：一部分与节气门开度的变化率相关，在变化率达某一限值时引起异步喷射，在退出加速加浓时，该项异步喷射安指数规律衰减到零。另一部分是对同步喷射基本喷油脉宽的校正。
6、实现汽车降低尾气排放和降低油耗在技术上有什么矛盾，如何协调。
答：采用三效催化转化器，是治理排放污染的有效手段。但是必须提供化学计量比的均匀混合气。这就意味着，在相当好的燃油经济性，稀混合气的基础上。加浓到化学计量比。因此牺牲了燃油经济性。这个问题，可以通过改善雾化质量和各缸工作的均匀性，来达到排放和经济性的双重改善。
对于发动机来讲，保持功率、降底油耗的最佳办法是:提高充气量、采用稀燃技术。但是，在稀燃条件下，虽然油耗降低了，CO和HC降低了。但是NOX发生量不会降低，同时在富氧的条件下，NOX的还原就更为困难。通常采用EGR技术来降低NOX的发生量。
四、分析题
1、汽油机采用点空燃油喷射油那些优点？化油器供油与控制上的缺点主要表现油那些？
答：采用电控燃油喷射供油方式，电脑对喷油器喷油量的控制，可以达到随心所欲而极为精确的地步。使发动机始终能获得该工况下的最佳空燃比。并且安装位置也有极大的灵活性，对改进进气系统，并做到自然吸气增压也很有利。
化油器供油主要存在以下几个问题：（1）、存在喉管和较细长的进气管并加热，使发动机的充气系数降低。同时，细长的进气管，导致变工况时，响应性变差。（2）、由于进气管路结构的布置，导致分配到各个气缸内混合气的浓度不均匀。（3）、混合气的形成质量，受气流速度影响较大。特别在小负荷低速运转时，混合气的雾化质量较差。（4）、由于汽油的惯性作用，当节气门开度发生变化时，形成瞬间过浓或过稀的混合气。
2、我国制定了哪些有关汽车主要性能的法规标准，为什么说它们对汽车技术的发展既有约束又有促进？要达到我国轻型汽车排放法规第二阶段限值（国家强制性标准GB18352.2-2001）和第三阶段限值（GB18352.3-2005），在汽车技术要求上有什么差别，基本配置上有什么不同？。
答：我国制定的汽车性能法规较多，其中最主要的有：排放污染物控制法规、燃油经济性法规和安全性法规等。
由国内外汽油机汽车排放控制限值，与控制技术进程，可以看出，国家每制定出一个新的排放标准，都会导致一些新技术的诞生。汽车技术的发展历史告诉我们，只要明确了要求，就会催生新技术的诞生。所以，好的法规，显然是技术进步的促进剂。
第二阶段限值主要是，在机内净化的基础上，用三效催化剂取代氧化催化剂。其基本配置为：多点汽油喷射+三效催化转化器。而第三阶段限值主要是，采用新配方汽油、汽油清净剂、改进发动机、（包括缸内直喷式汽油机、VVT等）、更精确的电控喷射系统、车载诊断系统OBD。配置为：冷启动+多点顺序汽油喷射+三效催化转化器+EGR。
作业二
一、填空题
1、实现空燃比闭环控制的关键传感器是氧传感器。
2、氧化锆陶瓷材料是一种固体电解质，具有氧离子电导特性。氧化锆型传感器可以说是一个由氧浓度差驱动的微电池。
3、采用金属铂作电极是为了利用铂的氧化催化作用，使铂膜表面浓混合气燃烧生成物中的残存氧与一氧化碳、碳氢化合物发生反应而消除，形成阶跃型氧传感器输出特性。
4、在稀燃发动机上，可以利用空燃比仪作传感器。选择与所需的稀混合气空燃比对应的泵氧电流值作为控制目标，即可通过泵氧电流闭环反馈控制来控制稀混合气空燃比。
5、电磁式传感器所输出的感应电压信号的强弱，与其转速有关。
6、目前在车用进气岐管绝对压力传感器中采用最普遍的是半导体压敏电阻型。压力传感器。
7、作为车用冷却水温传感器和进气温度传感器的大多数是热敏电阻式传感器。
8、若保持喷嘴内和喷嘴外的压力差恒定，只需要改变喷嘴开启时间的长短就可以改变喷油流量。
9、点火提前角闭环控制的目标是以不发生持续的爆震作为点火提前角的闭环控制的目标值。
10、一般发动机的运行设计了至少3种有控制目标的闭环控制模式，他们是；一为以爆震为边界的点火提前角闭环控制；二为以固定的几个转速为目标的怠速转速闭环控制；三为以某一个空燃比值为目标的混合气浓度闭环控制。
二、名词解释
1、霍尔效应 -- 当有磁力线穿过霍尔半导体芯片，并有外加电流在垂直磁力线的方向通过该芯片时，就会在芯片与电流和磁力线都垂直的方向上，产生一个电压差。这种现象称为霍尔效应。
2、时间恒定的压力调节方式 -- 通过改变喷油器量孔内外的压力差来调节燃油流量，压力差大则燃油流量大；压力差小，则燃油流量小，这种调节方式称为时间恒定压力调节方式。
3、开环控制 -- 指在每一个工况必须事先设定好应该给出的各项执行器的动作指令。这种控制称为开环控制。
4、广义控制策略 -- 就是怎样去控制发动机的喷油量、怠速进气量等以使发动机性能相对最优的原则和方法。
三、判断题
1、当电磁是传感器所输出的感应电压太弱时，就会有丢失部分信号造成计算机误判的问题。利用强磁性的永久磁铁可以提高传感器的磁场强度，使其感应电压信号值提高。（ √ ）
2、霍尔式传感器磁隙是固定的，因此感应电压的大小也是固定的。（ √ ）
3、光电式传感器遮光板上刻有不同宽度的孔或槽，使光敏管接受光线和被遮光的时间长度不同，产生强弱和间隔时间不同的电压脉冲，可以提供不同的信息，如缸序、曲轴转角等。（ √ ）
4、热线式和热膜式空气流量计均是体积流量计。（ √ ）
5、近年来由于已能方便地采用软件滤波或进行平均值计算，对绝对压力传感器的安装才不加以限制，可以把它直接安装在进气管上，只是要求取压孔必须向上（倾斜30度以内）以免冷却水对传感器芯片造成损害。（ ? ）
6、对于四冲程发动机来说，当信号发生装置安装在曲轴上时，他只能提供每转一次的转角信号，无法区分第一缸到达上止点位置的信号是对应于进排气上止点还是压缩膨胀上止点。（ √ ）
7、在发动机尚未运转的情况下，不管安装在什么位置的绝对压力传感器测出的气压都是环境压力。（ √ ）
8、在汽油机性能的试验研究中，常用节气门开度表示负荷率，并且能够用于控制。（ √ ）
9、热敏电阻的电阻值随温度升高而升高。（ ? ）
10、怠速转速偏差有一定范围，四缸机最多取为50r/min，六缸以上的发动机可大一些。（ ? ）
四、简答题
1、氧传感器的结构中安排了一个及热器，为什么？
答：这是因为氧化锆的电导率和铂的催化作用都与温度有关。根据温度对氧传感器输出特性可知，随着温度的升高，实测输出特性是向着理论计算特性趋进的。设加热管的目的就是要保证氧化锆管的温度能在700度左右。
2、近年来的一些研究发现，闭环制空燃比时会发生空燃比随负荷升高而变稀的现象，为什么？解决的措施是什么？
答：原因在于氧传感器只能感受排气中的自由氧，不能感受存在于氮氧化物中的氧，而负荷升高时氮氧化物生成量增多，结果使得同一过量空气系数Фa在发动机负荷高时排气中的氧气分压低，氧传感器就会输出一个较高的电压，使正常的混合气被电脑误判为偏浓而减少喷油，导致实际空燃比偏稀，而催化剂对氮氧化物的转化率降低。对于这种现象，如果氧传感器输出特性呈陡直阶跃就无法纠正，而有一条斜线段的输出特性，就可以通过相应适当的改变闭环控制的比较电压值的办法加以解决。
3、为什么电控系统中一般至少把空燃比、点火时间和怠速三项控制作为主要控制对象。
答:这主要是为了保证，汽车尾气排放最大限度地得到控制。同时，又能充分发挥汽车发动机的性能潜力。并尽量减少人为的干涉。
4、控制系统要有节气门开度信号，原因是什么？
答：主要有以下用途：
（1）、用来判断发动机的工况是处于怠速控制区、部分负荷区还是节气门接近全开的加浓区，（或催化转化器的高温保护。）即用来界定开环、闭环控制区。对于有自动变速器控制功能的电子管理系统来说，节气门开度和车速是决定换挡时刻的条件参数。
（2）、用节气门开度转角变化率的大小作为加速、减速过程中修正喷油量的条件。它直接反映驾驶员的意图，比其它负荷传感器反应更快。
（3）、与空气流量计的信号对应互检，提供后者发生损坏的信息，并代替后者与转速配合，作为电脑控制喷油量的条件参数。
5、式阐述喷油量的闭环控制过程。
答：氧传感器不断地把与空燃比相关的输出电压信号传送给电脑，电脑把传来的电压信号与一个预设的电压值作比较。如果信号电压值高于中值电压（对应的闭环控制目标空燃比）时，说明空燃比小于闭环的目标空燃比，电脑就指令驱动器减小喷油脉宽；相反，如果氧传感器信号电压低于中值电压，说明空燃比值大于目标值，电脑就指令驱动器加大喷油脉宽；电脑控制喷油量的效果再由氧传感器反馈回来，作为下一步控制的依据。
6、温度传感器表达的信息在控制系统中如何利用？
答：冷却水温、进气温度等信号，都是电脑对喷油量和点火正时修正的条件参数。从而使发动机获得，该工况下的最佳空燃比和最佳点火时间。尤其是冷却水温，在启动和暖机过程中更是一个决定性的条件参数。
五、分析题
1、主教材《汽车发动机电控系统的结构与维修》P64图5-26为典型的电控系统图，请参照此图回答以下问题：
（1）、此发动机个缸的工作顺序是怎样的？
答：工作顺序为1-3-4-2。
（2）、汽油的喷射方式是单点喷射还是多点喷射？是顺序喷射还是分组喷射？
答：是多点分组喷射。
（3）、传感器和执行器各有哪些？
答：传感器有：转速转角传感器、节气门位置传感器、进气压力传感器、水温传感器、进气温度传感器和氧传感器。执行器有：点火线圈和火花塞、怠速空气调整阀、喷油器、燃油泵继电器、空调压缩机电磁离合器继电器、碳罐电磁阀、和发动机故障报警灯等。
（4）、怠速空气控制阀是那种类型的怠速执行器？
答：步进电动机型。
（5）、有多少继电器？各控制何器件？应该如何控制？
答：共有3个继电器。空调风扇控制继电器、空调压缩机继电器控制压缩机的运转、燃油泵继电器控制燃油泵工作。
2、结合点火提前角与混合气浓度之间的关系曲线，分析点火提前角与混合气浓度（控燃比）的关系。
答：一般来讲，随着混合气浓度的改变，最佳点火提前较也是变化的，稀混合气时点火延迟的时间长一些，既需要较大的点火提前角； 混合气较浓时，点火提前角应适当的小一些。从最大功率点火提前角来讲，混合气越浓、点火提前角越小，同时对点火提前角的变化也不敏感。当混合气浓度在理论空燃比时，往往点火提前角变化5-10度，对转矩的影响还没有超过1%。而在稀燃混合气区，点火提前角只要差1-2度，对转矩就可能产生较大的影响。也就是说：只有在稀混合气区才需要精确控制点或提前角。为了避免爆震阀声，不管什么浓度的混合气，都要选择比最大转矩校1%以内转矩的最小点火提前角。
作业3
一、 填空题
1、 双氧传感器最初是为判断三效催化转化器的故障而设计的。后来，利用其自动寻优做到精确控制空然比。
2、 在排气管中进行二次空气喷射是为了降低排出气缸的废气中的一氧化碳和碳氢化合物。
3、 在线检测（OBD）系统-Ⅱ的主要检测内容包括失火监测、燃油调整（闭环区的调整状态）、怠速空气控制、二次空气喷射和废气再循环系统、及双加热型氧传感器等。
4、 发动机燃烧过程生成的氮氧化物的生成量与混合气中氧的浓度、燃烧温度及高温持续时间有关，其中氧的浓度和燃烧温度是两个最重要的因素。
5、 废气再循环系统则是将少量废气送回到进气管中稀释新鲜空气，抑制燃烧，以降低氮氧化物的产生。
6、 怠速运行时混合气流速低，温度低，混合气中的燃料蒸发不完全，是有害排放物碳氢化合物和一氧化碳的高发工况。
7、 闭环控制燃油供?量的目的是保证三效催化转化器的正常高效工作。
8、够被点燃着火的混合气的浓和稀的界限，被称为着火界限（有着火浓限和着火稀限之分）。
9、喷油器计量喷孔积垢堵塞的程度可用堵塞率β来衡量，
β= ( Q - Q')/Q 。 Q和Q'各为新喷油器和使用后的喷油器的稳态喷油量 。
10、表征喷油器出油能力的基本参数有稳态喷油量和基于动态流量特性的一些参数。
二、名词解释
1、废气再循环控制--将一部分废气引入进气管与混合气一起进入燃烧室，由于废气中含有大量的二氧化碳，它不参加燃烧但是可以吸收热量，所以降低了燃烧温度抑制了氮氧化物的形成。
2、二次空气喷射控制--将一部分空气引入排气管内，使高温排气中的一氧化碳、碳氢化合物在排气管内再次燃烧，转变成无害的水蒸气和二氧化碳。
3、催化器的空然比特性-- 催化转化器的转化效率与混合气空然比的关系，称为催化期的空然比特性。
4、催化剂起燃温度特性--三效催化转化器的转化效率与排气温度的关系，称为催化剂起燃温度特性。
三、判断题
1、 化油器式供油方式已有百年历史，应该所以发展的相当完美，但其面对改善排气污染，存在的致命弱点是雾化、分配和响应问题，汽油喷射供油方式恰好是针对解决其存在的问题而发展出来的。（√）
2、 化油器式供油方式是依靠物理关系来进行供油量控制的，要做到精确和快速控制都比较困难，因此在排放限值不断加严需要快速精确控制空然比的情况下，难逃推出历史舞台的命运。（√）
3、 为了保证三效催化转化器对HC、CO和NO都具有最高的转化效率，又节省燃油，必须供?尽可能稀的混合气。（ × ）
4、 在现有的排放控制技术中，如果三效催化转化器失效，可以把催化器芯子偷偷敲掉，还可以得到节油的效果。（ × ）
5、 氧化性催化转化器既能通过催化氧化降低HC、和CO，也能降低NO。（ × ）
6、 三效催化转化器在稀燃的情况下，可以同时有效地降低HC、CO和NO。（ × ）
7、 空然比闭环控制的目标值是,服从于三效催化转化器能够发挥最大转化效率，有利降低排气中的有害成分的空然比"窗口"中心值的。（√）
8、 在催化转化器前后个安装一个氧传感器，称为双氧传感器，当催化转换器的转化能力很强时，两个氧传感器输出的信号非常接近。（ × ）
9、 我国第三阶段排放限制标准还没有要求配置车载诊断系统OBD。（ × ）
10、 空燃比浓稀交替波动就能使三效催化剂发挥其储/释氧能力而提高转化效率。（√）
四、简答题
1、 车载诊断系统OBD的功能和任务应该是什么？如何设置它才能真正完成它应该完成的任务？
答：车载故障诊断系统的主要任务就是，发现电路系统中出现的问题。为了能够发现问题，就必须有能够反映问题的信息，而这些信息必须是可以被计算机接受的模拟量或数字量。通常给这些信息设定一个边界值，工作中只要超过这个边界值，报警系统就可以发出报警信号，同时，把故障码以某种形式触存在电脑中。
2、 现代汽车上为什么使用双氧传感器？双氧传感器在判断催化器是否失效及精确控制空燃比方面又怎样的作用？
答：前氧传感器输出信号的幅值比较大，而后氧传感器输出信号的幅值与三效催化转化器转化的能力有密切的关系。一旦后氧传感器输出的信号电压幅值变大，说明三效催化转换器的转化能力变差了。
在发动机和催化器精确匹配中以及法规要求的使用寿命里程之内，电脑都会很好的利用双氧传感器的特性，随时微量改变空然比中值，寻找前后氧传感器输出信号的幅值差最大点，自由学习系统记录下来并予以实施。
3、 如何判断催化器是否性能下降或失效，有什么简单可行的办法吗？
4、氧化性催化转化器与三效催化转化器，有什么不同。各自的正确应用方法是什么。
答：氧化性催化转化器，只是用来氧化处理排气中尚存的CO、HC。在要求控制NOX以后，对于进入排气管中的NOX，只能在还原气氛下借助于还原催化剂的作用，使其还原为氮和氧。此时必须采用三效催化转化器。同时，要想充分发挥三效催化转化器对有害气体的转化效率，应使可燃气的空燃比处在理论空燃比附近。
5、如何通过电控系统催化转化器性能的适应性匹配，来发挥催化转化器的催化作用。？
答：主要有以下几点：（1）、通过实验，选择相对最佳空燃比闭环控制的波动频率和幅值。（2）、、使对排放最有利的预设空燃比目标值，处在氧传感器，输出特性的斜线段所对应的空燃比值范围之内。如果在催化器和氧传感器货源无法自由选择的情况下，只能在所用的氧传感器输出特性斜线段上，选一个中间电压值。即以该电压值对应的空燃比，作为闭环控制的目标空燃比。
6、为什么说发动机失火，对催化转换器是致命的伤害，应如何判断；如何防止？
答:发动机失火，将造成排气中含有过量的CO和HC。造成氧化反应过渡，导致催化剂涂层烧结损坏。判断的方法是，在催化器中安装温度传感器，当温度超过某一设定值时，电脑将停止发动机运转。同时将故障指示灯点亮。
五、分析题
1、 结合图3-1阐述三效催化转化效率与空燃比之间的关系。
（21页）
2、表3-1是美国典型的OBD-Ⅱ系统监督内容 （87页）
Misfire detection Fuel trim Idle air control system Secondary air injection 请把对应的中文名称写在对应的空格内（每空0.5分），并阐述失火监测（5分）和燃油调整（4分）的内容。
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