汽油机管理系统 控制、调节和监测PDF电子书下载

第1章 汽车发展历史 1

1.1 早期汽车史 1

1.2 汽车技术的先驱者 3

1.3 罗伯特·博世（Robert Bosch）的毕生事业 7

第2章 汽油机的基本原理 9

2.1 工作原理 9

2.1.1 四冲程循环 9

2.1.2 工作过程：换气和燃烧 10

2.1.3 过量空气系数和废气排放 11

2.1.4 混合气形成 13

2.1.5 点火和点燃 14

2.2 气缸充气 14

2.2.1 组成部分 14

2.2.2 充量更换 15

2.2.3 充气控制 16

2.2.4 充量数据采集和混合气调节 19

2.2.5 燃油 20

2.3 燃烧 22

2.3.1 紊流预混合燃烧 22

2.3.2 紊流预混合部分扩散燃烧 23

2.3.3 均质自行着火（均质压燃） 24

2.3.4 不规则燃烧 24

2.4 转矩、功率和燃油耗 26

2.4.1 动力总成的转矩 26

2.4.2 特性参数的定义 26

2.4.3 特性曲线 29

2.4.4 比燃油耗 30

2.5 热力学基本原理：分析和模拟计算 31

2.5.1 系统考察和定义 31

2.5.2 能量平衡 31

2.5.3 压力曲线分析 32

2.5.4 工作循环计算 35

2.5.5 一维（1D）模拟计算 35

2.5.6 三维（3D）模拟计算 36

2.6 效率 38

2.6.1 理想循环和损失分配 39

2.6.2 效率优化技术 42

2.7 内燃机测量技术 46

2.7.1 测量技术 46

2.7.2 压力指示 46

2.8 实际使用燃油耗 46

2.8.1 有利于降低燃油耗的因素 47

2.8.2 不利于降低燃油耗的因素 47

第3章 燃油供应 49

3.1 引言和概述 49

3.1.1 进气道喷射的燃油输送 49

3.1.2 汽油机缸内直接喷射的燃油输送 53

3.2 燃油输送部件 54

3.2.1 电动燃油泵 54

3.2.2 输油模块 57

3.2.3 汽油滤清器 57

3.2.4 燃油压力调节器 60

3.2.5 燃油压力阻尼器 60

3.3 燃油蒸气回收系统和燃油箱通风 61

3.3.1 燃油蒸气的产生 61

3.3.2 结构和工作原理 61

3.3.3 进一步的要求 62

3.4 汽油机燃料 63

3.4.1 概述 63

3.4.2 常规燃油 65

3.4.3 物理-化学特性 68

3.4.4 气体燃料 71

第4章 进气控制 73

4.1 发动机功率的电子控制 73

4.1.1 任务和工作原理 73

4.1.2 电子加速踏板系统的电动节气门总成 74

4.1.3 加速踏板模块 75

4.1.4 电子控制发动机功率的监测方案 76

4.2 动力学增压 77

4.2.1 振荡进气管增压 77

4.2.2 谐振增压 78

4.2.3 可变进气管参数 78

4.2.4 振荡进气管系统 79

4.2.5 谐振进气管系统 79

4.2.6 谐振与振荡进气管组合系统 79

4.3 可变气门控制 80

4.3.1 考察气门的可变性 80

4.3.2 可转换杯形挺柱 81

4.3.3 可转换支承挺柱 82

4.3.4 可转换摇臂 82

4.3.5 滑动凸轮系统 83

4.3.6 凸轮轴相位调节器 84

4.3.7 全可变气门机构 84

4.4 增压 85

4.4.1 机械增压 86

4.4.2 压力波增压 86

4.4.3 废气涡轮增压 88

4.4.4 增压发动机的优化 94

4.4.5 增压压力的调节 96

4.5 充量运动 96

4.5.1 优化充量运动的进气道设计 96

4.5.2 充量运动控制阀板 97

4.6 废气再循环 98

4.6.1 外部废气再循环的控制 98

4.6.2 降低燃油耗 99

4.6.3 降低NOx排放 99

第5章 燃油喷射 100

5.1 进气道喷射 101

5.1.1 概述 101

5.1.2 喷射模式 106

5.1.3 混合气形成 107

5.1.4 电磁式喷油器 111

5.1.5 燃油分配管 114

5.2 汽油机缸内直接喷射 116

5.2.1 优点 116

5.2.2 概述 116

5.2.3 燃烧过程和运行模式 119

5.2.4 混合气形成、点火和燃烧 125

5.2.5 高压喷油器 128

5.2.6 燃油分配管 133

5.2.7 汽油机缸内直接喷射的高压燃油泵 133

第6章 点火 137

6.1 磁电机点火 137

6.2 蓄电池点火 137

6.2.1 晶体管点火 138

6.2.2 电子点火 138

6.2.3 全电子点火 138

6.3 感应点火装置 138

6.3.1 结构 139

6.3.2 任务和工作原理 140

6.3.3 能量储存 140

6.3.4 高电压的产生 141

6.4 点火线圈 144

6.4.1 结构 145

6.4.2 要求 145

6.4.3 结构和工作原理 146

6.4.4 结构形式 150

6.4.5 点火线圈电子学 153

6.5 火花塞 155

6.5.1 任务 155

6.5.2 应用 156

6.5.3 要求 157

6.5.4 结构 157

6.5.5 火花塞方案 160

6.5.6 电极间距 161

6.5.7 火花位置 161

6.5.8 火花塞的热值 162

6.5.9 火花塞的标定 163

6.5.10 火花塞的运行性能 165

6.5.11 结构形式 166

6.5.12 火花塞型号 168

6.6 火花塞的模拟开发 168

6.6.1 温度场 168

6.6.2 电场 169

6.6.3 结构力学 169

6.7 火花塞的实际应用 169

6.7.1 火花塞的安装 169

6.7.2 错误选择火花塞的后果 170

6.7.3 火花塞外貌的评判 170

第7章 废气后处理 171

7.1 废气排放和有害物 171

7.1.1 可燃混合气的燃烧 172

7.1.2 废气的主要成分 172

7.1.3 有害物 173

7.2 对原始排放的影响 174

7.2.1 影响因素 174

7.2.2 HC原始排放 176

7.2.3 CO原始排放 177

7.2.4 NOx原始排放 178

7.2.5 炭烟排放 178

7.3 废气催化净化装置 179

7.3.1 概述 180

7.3.2 开发目标 180

7.3.3 催化转化器方案 181

7.3.4 催化转化器的配置 181

7.3.5 多路配置 182

7.3.6 催化转化器的加热方案 183

7.3.7 空燃比调节回路 185

7.3.8 吸附式NOx催化转化器的调节 188

7.3.9 三元催化转化器 190

7.3.10 吸附式NOx催化转化器的结构 195

7.4 可选用的废气后处理系统 199

7.4.1 电加热催化转化器 199

7.4.2 HC吸附器 200

7.4.3 HC吸附器与电加热催化转化器的组合 201

第8章 传感器 202

8.1 在汽车上的应用 202

8.2 温度传感器 203

8.2.1 应用 203

8.2.2 结构和工作原理 204

8.3 发动机转速传感器 204

8.3.1 应用 204

8.3.2 电感式转速传感器 205

8.3.3 主动式转速传感器 206

8.3.4 霍尔相位传感器 208

8.4 热膜空气质量流量计 209

8.4.1 应用 209

8.4.2 结构和工作原理 210

8.4.3 热膜空气质量流量计模块 212

8.5 压电爆燃传感器 212

8.5.1 应用 212

8.5.2 结构和工作原理 213

8.5.3 安装 213

8.6 微机械式压力传感器 214

8.6.1 应用 214

8.6.2 压力传感器的工作原理 214

8.6.3 压力传感器的结构 215

8.7 高压传感器 217

8.7.1 应用 217

8.7.2 结构和工作原理 217

8.8 氧传感器 218

8.8.1 基本原理 218

8.8.2 伦斯特（Nernst）电池 218

8.8.3 泵电池 218

8.9 两点式氧传感器 219

8.9.1 应用 219

8.9.2 工作原理 219

8.9.3 可靠性 221

8.9.4 电路布置 221

8.9.5 结构形式 222

8.10 宽带氧传感器 222

8.10.1 应用 222

8.10.2 结构和功能 223

8.10.3 单电池传感器 223

8.10.4 双电池传感器 224

8.11 NOx传感器 226

8.11.1 应用 226

8.11.2 结构和工作原理 226

第9章 电子控制和调节 229

9.1 概述 229

9.1.1 传感器和设定值传感器的运行数据采集 229

9.1.2 电控单元中的信号处理 231

9.2 运行数据的处理 231

9.2.1 转矩结构 232

9.2.2 监测方案 233

9.2.3 诊断 233

9.2.4 在汽车上的应用 233

9.3 系统实例 234

9.3.1 采用机械式节气门的发动机控制 234

9.3.2 采用电子节气门的发动机控制 235

9.3.3 用于缸内汽油直接喷射的发动机控制 236

9.3.4 用于天然气系统的发动机控制 237

9.4 系统结构 238

9.4.1 概述 238

9.4.2 子系统及其主要功能 242

9.5 软件结构 249

9.5.1 对发动机电控系统软件的要求 249

9.5.2 软件组织架构 250

9.5.3 AUTOSAR 256

9.6 电控单元的标定 259

9.6.1 标定流程 259

9.6.2 确定参数任务的分类 259

9.6.3 标定工具 261

9.6.4 软件标定的流程 263

9.6.5 发动机电控单元标定中的统计学试验规划 264

9.6.6 基于模型的标定 265

9.6.7 标定实例 265

9.6.8 其它方面的匹配 266

9.6.9 极端气候条件下的标定 268

第10章 电控单元 269

10.1 概述 269

10.2 电控单元构造 270

10.2.1 组织构架 270

10.2.2 结构 271

10.3 计算机核心 272

10.3.1 要求 272

10.3.2 微控制器 272

10.3.3 输出信号和控制信号 275

10.3.4 电控单元内部通信 275

10.3.5 装配流水线终端（EOL）的编程 275

10.4 传感器 276

10.4.1 传感器模拟接口 276

10.4.2 传感器数字接口 276

10.4.3 传感器信号处理 277

10.5 执行器控制 278

10.6 电控单元在汽车设计中的标定 279

10.7 与硬件密切相关的软件 280

10.8 机械结构 282

第11章 过去的发动机控制系统 285

11.1 概述 285

11.1.1 汽油喷射系统的发展 285

11.1.2 点火系统的发展 286

11.2 早期的混合气形成 288

11.3 汽油喷射系统的变迁 295

11.3.1 汽油机的充气采集 296

11.3.2 D-Jetronic喷油系统 298

11.3.3 K-Jetronic喷油系统 300

11.3.4 KE-Jetronic喷油系统 304

11.3.5 L-Jetronic喷油系统 304

11.3.6 L3-Jetronic喷油系统 307

11.3.7 LH-Jetronic喷油系统 307

11.3.8 Mono-Jetronic喷油系统 307

11.4 点火系统的变迁 312

11.4.1 内燃机点火的发展史 312

11.4.2 高压蜂鸣器点火 313

11.4.3 炽热管点火 314

11.4.4 磁电机低压摆动摇臂点火 315

11.4.5 磁电机点火 315

11.4.6 蓄电池点火 318

11.5 蓄电池点火系统的变迁 319

11.5.1 传统线圈点火系统 320

11.5.2 触点控制式晶体管点火系统 322

11.5.3 霍尔传感器晶体管点火系统 322

11.5.4 感应传感器晶体管点火系统 324

第12章 废气排放法规 325

12.1 概述 325

12.1.1 分类 326

12.1.2 有害物排放法规的目标 326

12.1.3 试验方法 327

12.1.4 型式认证试验 327

12.1.5 批量生产检验 327

12.1.6 现场监测 328

12.1.7 废气试验 328

12.2 欧盟和联合国／欧洲经济委员会法规 328

12.2.1 EU／ECE法规的演变 329

12.2.2 全球统一试验程序和试验循环 334

12.3 美国 335

12.3.1 CARB法规 335

12.3.2 EPA法规 344

12.4 日本 351

12.4.1 废气排放限值 351

12.4.2 蒸气排放 352

12.4.3 燃油耗 352

12.5 其它国家 352

12.5.1 巴西 352

12.5.2 俄罗斯联邦 353

12.5.3 印度 353

12.5.4 中国 354

12.5.5 韩国 354

12.5.6 其它国家展望 355

12.6 试验循环 355

12.6.1 欧盟试验循环 355

12.6.2 美国试验循环 356

12.6.3 日本试验循环 358

12.7 全球统一试验循环 359

12.8 废气测量技术 360

12.8.1 转鼓试验台废气检测 360

12.8.2 废气测量装置 363

第13章 诊断 367

13.1 汽车行驶中的监测——车载诊断 367

13.1.1 概况 367

13.1.2 输入信号的监测 367

13.1.3 输出信号的监测 368

13.1.4 电控单元内部功能的监测 368

13.1.5 电控单元通信的监测 369

13.1.6 故障处理 369

13.2 乘用车和轻型载货车的OBD系统 369

13.2.1 法规 370

13.2.2 对OBD系统的要求 372

13.3 OBD功能 374

13.3.1 催化转化器诊断 375

13.3.2 燃烧断火识别 377

13.3.3 燃油箱泄漏诊断 378

13.3.4 二次空气系统诊断 379

13.3.5 燃油系统诊断 381

13.3.6 氧传感器诊断 381

13.3.7 废气再循环系统诊断 382

13.3.8 曲轴箱通风系统诊断 383

13.3.9 发动机冷却系统诊断 383

13.3.10 加热措施监测诊断 383

13.3.11 可变气门机构诊断 384

13.3.12 综合性器件：传感器诊断 384

13.3.13 综合性器件：执行器诊断 386

13.4 维修车间中的诊断 386

13.4.1 故障检测指南 387

13.4.2 故障存储器记录的读出和清除 387

13.4.3 维修车间诊断模式 388

13.4.4 汽油缸内直接喷射系统的检测 388

13.4.5 压缩压力检测 389

13.4.6 点火故障与喷油量故障的区分 389

13.4.7 混合气故障与氧传感器故障的区分 389

13.4.8 执行机构诊断 390

13.4.9 外部检测装置和传感装置 390

第14章 代用燃料 391

14.1 天然气 391

14.1.1 天然气作为代用燃料 391

14.1.2 系统描述 395

14.1.3 用于天然气运行的部件 396

14.2 液化石油气 405

14.2.1 液化石油气作为代用燃料 405

14.2.2 系统描述 408

14.3 柔性燃料系统 411

14.3.1 乙醇作为代用燃料 411

14.3.2 系统描述 412

第15章 混合动力 417

15.1 特点 417

15.2 功能 418

15.2.1 起动-停车功能 418

15.2.2 再生制动 418

15.2.3 混合动力行驶 418

15.2.4 纯电动行驶 419

15.2.5 插座补充充电 419

15.3 功能和等级分类 419

15.3.1 起动-停车系统 419

15.3.2 中度混合动力 420

15.3.3 全混合动力 420

15.3.4 插电式混合动力 420

15.4 驱动装置结构 420

15.4.1 并联式混合动力装置 420

15.4.2 串联式混合动力装置 423

15.4.3 功率分流式混合动力装置 424

15.5 混合动力车的控制 426

15.5.1 混合动力车的运行策略 426

15.5.2 降低NOx的运行策略 426

15.5.3 降低CO2的运行策略 428

15.6 再生制动系统 428

15.6.1 牵引力矩平衡调整 429

15.6.2 再生制动系统 429

15.6.3 协同再生制动系统 429