2005/06/22NCSLAB1 結合即時控制系統架構之 3D 介面 VR 系統分析 電機系控制組 (D92921003) 黃雋博 (R93921067) 彭詩淵.
電子控制汽油噴射系統 — 控制系統(二)
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CHAPTER 05 電電電電電電電電電電—電電電電 ( 電 ) 5-1 電 電 5-2 電電電電 5-3 電電電電電電電電電 5-4 電電電電電電 5-5 OBD 電電電電電電 電 電
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大 綱. 電子控制汽油噴射系統 — 控制系統(二). 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) - PowerPoint PPT Presentation
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CHAPTER 05
電子控制汽油噴射系統—控制系統(二 )
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
大 綱
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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。
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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。
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「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。
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「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 。
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(1) A 點：為電瓶電壓。在正常運轉時約在 13 ～ 14.5V 左右。 (2) B 點：為電腦控制噴油嘴電路搭鐵瞬間。(3) C 點：為維持功率晶體導通的障壁電壓（約在 0.3V 左右）。(4) D 點：為切斷噴油嘴搭鐵回路瞬間。 (5) C-D 段：為噴油嘴通電時間，亦稱為「噴射脈衝寬度」。 (6) 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。
圖 5-3 電壓控制式噴油嘴標準波形
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(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。
圖 5-4 電流控制式噴油嘴標準波形
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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。
圖 5-5 怠速空氣控制方式
(a)直接驅動式 (b)旁通空氣式
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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 。
圖 5-14 週期與頻率 (a)週期 (b)頻率
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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」。
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」。
圖 5-15 脈波
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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%
圖 5-16 工作週期 (duty Cycle)
(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% 。
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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. 怠速控制閥（ idle speed control valve ，簡稱 ISC 閥）。 2. 旁通空氣閥（ bypass air control valve ，簡稱 BAC 閥）。 3. 電子空氣控制閥（ electronic air control valve ，簡稱 EAC 閥）。4. 輔助空氣閥（ auxiliary air control valve ，簡稱 AAC 閥）。
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「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)
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表 5-1 燃油泵繼電器動作條件
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
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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
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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
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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
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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」
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（一）基本噴射量 基本噴射時間＝ （ 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
K進氣量引擎轉數
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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）
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表 5-2 故障碼代表意義（ NISSAN ． Sentra 車系）
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）
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OBD-Ⅱ系統須具備的功能1. 可以顯示引擎目前資料。 2. 可以顯示故障碼。 3. 可以鎖定畫面資料。4. 故障資料儲存。 5. 可以顯示測試參數及結果。
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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. 三元觸媒轉化器是否劣化2. 廢氣再循環 (EGR) 系統是否正常3. 前、後含氧感知器是否正常4. 引擎熄火 (misfire) 監測5. 燃油修正／學習 (fuel trim) 監測6. 蒸發油氣控制系統 (EVAP) 監測7. 二次空氣噴射系統 (AIR) 監測8. 燃油噴射系統感知器及作動元件作用是否正常
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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 定 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
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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：
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」。
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第二位數字所代表的故障範圍（由 SAE 定義）：
表 5-4 代碼定義（第二位數字）
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
