电控发动机基础知识介绍

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怠速控制
怠速运转时，由于发电机、空调压缩机、动 力转向液压油泵等装置工作状态的变化将引起发 动机负荷的变化，从而导致转速的变化，控制系 统将通过反馈控制系统控制供油量，把怠速控制 在所设定的目标转速值上。
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各缸喷油量不均匀的修正(怠速颤振控制)
在多缸柴油机工作时，即使喷油量控制指令 值一定，但由于各缸喷油泵的性能差异将导致各 缸的喷油量的差异，从而引起转速的波动，即所 谓怠速颤振。柴油机电控系统通过各缸在作功冲 程时的曲轴转速变化判断各缸喷油量的差异，及 时修正各缸的喷油量，以降低柴油机转速的波动。
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速度与位置传感器
速度与位置传感器检测发动机运行速度与凸轮轴位置。有两 种不同形式的速度传感器: 磁绕组式（VR式）和霍尔效应式。
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速度与位置传感器
磁绕组式（VR式）速度与位置传感器内部有一电磁铁心和 磁线绕组，电磁铁心产生电磁场，速度信号轮在旋转时切割磁 场，在磁线绕组上产生交流信号，ECM通过计量交流信号的频 率即可计算出信号轮的转速。
精确地控制喷油提前角，并始终保持在最佳值
– 使柴油机动力性、经济性最好、排放最小的喷油提前角称为 最佳喷油提前角。 – 最佳喷油提前角受转速、负荷、冷却水温度、燃油温度、进 气温度及压力等多种因素的影响。电控系统能在不同的工况 及工作条件下精确地控制喷油提前角，并始终保持在最佳值
对供油量进行精确地控制
具备诊断和支撑功能
–系统自诊断功能，电控系统中的某点出现故障或检测到的某 些重要参数出现异常，系统马上报警显示。 –保证当发动机在某些非关键部位或环节出现故障时能在准正 常状态下运转，即所谓的失效保护和备用功能
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实现对发动机运行工况的实时高精度控制
电控系统是由微机对各种运行参数和控制信 息进行监测和处理，而微机对信息的处理速度一 般为毫秒级，其响应速度远高于机械控制装置， 因此一旦发动机及其系统的运行参数或状态偏离 目标值，电控系统就能立即进行调节和控制，从 而实现对发动机运行工况的实时高精度控制。
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压力传感器
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压力传感器
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压力传感器
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组合传感器
温度传感器有时会和压力传感器集成到一起形成 一个组合传感器，此时温度传感器的工作原理和检查 方式均没有变化。组合传感器的优点在于可以减少系 统的零件数量，使发动机线束更简单。比如测量进气 压力和温度的进气压力/温度组合传感器，测量机油 压力和温度的机油压力/温度组合传感器等。
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速度与位置传感器
霍尔效应式速度与位置传感器内部有一特殊的半导体，在 金属物体接近此半导体时其电阻会发生变化，通过传感器内部 的电路输出信号电压。和磁绕组式速度传感器输出的模拟信号 相比，霍尔效应式速度传感器输出的是更精确的数字信号。
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速度与位置传感器
在速度信号轮上做出一个异型的轮齿或其它的标 记，速度传感器即可以测量出曲轴或凸轮轴的位置， 所以速度传感器同时也是发动机位置传感器。通常我 们将安装在凸轮轴上的传感器叫位置传感器，安装在 曲轴上的传感器叫速度传感器。
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发动机电控系统的应用背景
日益紧迫的能源与环境问题迫使人们对越造越多的汽
车进行严格的排放控制和提出更高的节能要求； 每天频繁发生的交通事故，给人们的生命和财产带来 极大的威胁，这对汽车行驶的安全性能提出了更高要 求。 随着科技的进步和计算机、新材料及新工艺等在发动 机上的应用，已使发动机的结构和性能焕然一新。
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发动机电控系统的应用特点
电子装置运行精确 容易实现自动控制系统 电子装置能向车辆提供广泛的信息 电子部件比机械部件更容易装到发动机上 采用电子电路能够做到更高的集中程度 电子部件很少受原材料的限制，从长远看，电控发动
机的成本将降低
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发动机采用电控系统的优势
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提高发动机的经济性和降低排放
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温度传感器
康明斯发动机上使用的温度传感器为二线式热敏式温度传 感器。随着温度的升高，热敏电阻的阻值降低，正常情况下阻 值在500欧姆和40千欧之间变化
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压力传感器
主要有机油压力传感器、进气压力传感器，燃油压力
传感器、大气压力传感器，及某些情况下OEM安装 的压力传感器。 压力传感器有两种不同的工作原理，一种为电容式， 一种为压电晶体式。两种传感器均为三线式，两根电 源线向传感器提供5伏的工作电压，一根信号线向 ECM提供压力信号电压。 根据测量压力时参考压力的不同，压力传感器又可以 分为相对压力传感器和绝对压力传感器。相对压力传 感器测量压力时的参考压力为大气压，因此其测量大 气压时的测量值为零。绝对压力传感器测量压力时的 参考压力是真空，其测得的压力值为绝对压力。
发动机转速(工况) 进气歧管温度压力(工况) 水温/油压(状态/保护) 等等
通信
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电子控制模块（ECM）
ECM是整个控制系统的核心。ECM内部有存储器，
存储控制系统运行的程序。这些程序可以通过服务软 件擦除重写。 ECM接收传感器或其他装置的输入信息，给传感器提 供基准电压(一般为5V)；将输入的信息转变为微控制 器所能接受的信号。 ECM对输入的信息进行存储、计算、分析处理；存储 该车型的特点参数；存储运算中的数据(随存随取)、 存储故障信息。 ECM通过运算分析。根据信息参数求出执行命令数值； 将输出的信息与标准值对比，查出故障。
– 电控系统还必须对供油量进行精确的控制，并能在不同工况 及工作条件下对供油量进行校正补偿 – 对柴油机来讲还要对喷油压力进行精确的控制。以上两点是 传统的机械供油系统很难做到的
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提高发动机工作的可靠性
随时监测影响发动机工作可靠性的参数
–一旦某一项或几项参数异常，超出设定值，系统能够控制相 应的执行器进行相应的调整，直至有关参数或状态正常为止 –对于一些对发动机可靠性影响很大的重要参数，系统提供双 重或多重保护，以避免发生重大事故
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电控系统具有较强的适应性
对于不同用途、不同机型，电子控制系统具 有较强的适应性。对于各种不同的发动机，只要 通过改变电子控制模块ECM中的软件程序，就能 实现改型匹配。
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发动机电控系统的主要控制 内容及组成
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发动机电控系统的控制内容
ECM处在整个发动机控制系统的核心位置。各 种输入设备，包括传感器、开关和油门踏板向ECM提 供各种信息，ECM通过这些信息来判断发动机当前的 工况和操作者的指令。输出设备为执行元件，它们执 行ECM通过计算得出的各种控制指令。在所有的执行 元件中，最重要的执行元件是实现喷油量控制和喷油 时刻控制的元件。在不同的燃油系统中，实现喷油量 和喷油时刻控制的元件各有不同。比如共轨系统中实 现喷油量和喷油时刻控制的是喷油器中的电磁阀。 除控制喷油时刻和喷油量外，控制内容还包括：
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输入设备
输入设备向ECM输入各种参数，ECM通过这些参数
来判断发动机当前的运行工况、司机的操作指令和其 它的一些信号。只有基于输入设备输入的正确参数， ECM才能做出正确的判断，控制发动机的运行
按照输入设备功能的不同，可简单地将其分为三类，
传感器、开关和电源。 输入设备由ECM提供工作电源，大部分输入设备的工 作电压都为5伏。
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电子控制模块（ECM）
ECM输出执行命令。把弱信号变为强的执行命令；
ECM还可输出故障信息。 在控制系统中，ECM不仅用来控制燃油喷射系统，同 时还具有怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、 自诊断、失效保护和备用控制系统等多项控制功用。
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电子控制模块（ECM）
由于燃油系统多样性，康明斯有多种型号的ECM 用在不同型号发动机上。ECM零件号代表了ECM硬 件。对同一平台的发动机，由于应用场合的不同， ECM会有所不同。对车用和工程机械应用，通常 ECM的型号和零件号是一样的，但采用不同的标定软 件。对同一型号的发动机，在相同的应用场合，ECM 内的控制软件依然有所不同，这是由于发动机的功率， 适应的排放法规的不同等原因造成的。在重新标定 ECM时必须注意选择合适的标定软件，这些不同的标 定软件是通过ECM Code号来区分的。ECM Code代 表了ECM中的软件。
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增压控制
通过电控系统可以控制增压压力和进气量、空燃
比。 带VGT（可变截面涡轮增压器）的发动机，电控 系统通过控制涡轮增压器喷嘴环的开度，使发动 机在低于额定功率的情况下改善低速扭矩性能。
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起动预控制
冷起动性差是柴油机的固有缺点，在不同的 起动条件下，电控系统通过控制起动预热装置的 通电时间，以改善发动机的低温起动性能，并使 发动机低温怠速运转保持稳定。
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发动机电控系统的组成
电子控制系统是由信号输入装置、电子控制模块 (ECM)和执行输出装置三部分组成。
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发动机电控系统组成
准确控制喷油量和喷油正时。降低排放，优化性能 输入设备： 电源 输出设备：
执行ECM的控制命令
喷油器电磁阀 报警指示灯 等等
提供表明发动机的工作状 ECM： 态的信号，将操作者的输 入信号转换为相应的工况 处理各种输入信息。 根据处理器和内存中的程序 油门/开关等(司机命令) 决定输出信号
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油门踏板
在康明斯电控发动机上，传统的机械拉杆式油门被一个标
准的6线式电子油门所取代，油门踏板和发动机之间不再 有任何的机械连接，这样既提高了油门的响应速度和精度， 也有利于整车的布置。 油门内部由一个电位计（可变电阻）和一个单刀双掷开关 组成。单刀双掷开关的作用是向ECM提供怠速与非怠速信 号，此开关也叫怠速校验开关。在司机踩与不踩油门时， 此开关分别处在非怠速与怠速两个不同的接通位置，ECM 即可通过此开关的接通位置判断司机是否已经踩下油门。 司机踩下油门的深度，即油门踏板开启角度或油门信号， 是通过一个电位计来提供的。此电位计的工作电压为五伏， 油门信号电压在略大于0伏和小于5伏之间的电压变化。
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故障自诊断功能及故障保护功能
在轻微故障下，电控系统能控制发动机继续 工作，即“跛行回家”功能，系统还能够自动进 行故障诊断，当电控系统中出现故障或监测到的 某些重要参数出现异常时，系统能够自动报警显 示，以方便维修。
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巡航控制
巡航系统是一种自动恒速系统，在高速公路 长时间行驶时，电子自动行驶装置将给驾驶员带 来很大的方便，根据汽车行驶助力的变化，自动 地增减供油量，使行驶速度始终保持恒定，以提 高经济性和安全性。
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排气wenku.baidu.com循环（EGR）
将发动机排出的废气再引入到进气系统内， 能有效降低燃烧温度，从而减少NOx排放量。电 控系统控制参与再循环的排气量，即控制EGR率 使发动机在燃油经济性和排放之间取得平衡。
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选择性催化还原系统（SCR）控制
SCR 系统按照选择性催化还原的原理工作。系统
将发动机排气产生的氮氧化物转化成氮气和水。 SCR系统利用一个非常精确的加料器，将液体尿 素喷射到催化器上游的排气系统中。尿素加料器 喷出的尿素量根据排气温度和检测到的氮氧化物 含量等参数由ECM进行控制。
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电源（ECM供电电路）
三路组成：
– 不间断电源（蓄电池直接向ECM供电，中间没有开关） – 经过钥匙开关的开关电源（由钥匙开关控制是否向ECN供电） – ECM到电池负极的接地线
三路电源正常时， ECM即可自检工作。
– 钥匙开关打开时，四个报警灯同时亮起，然后顺序熄灭。
不间断电源对ECM的数据存储起重要作用
发动机电子控制介绍
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发动机电控系统概述
和传统机械控制的发动机相比，电控发动机通过 一个中央电子控制模块（ECM）来控制和协调发动机 的工作，ECM就像人的大脑一样，通过各种传感器和 开关实时监测发动机的各种运行参数和操作者的控制 指令，经过计算后发出命令给相应的执行元件，如喷 油器等，实现对发动机的优化控制。控制系统通过精 确控制喷油时刻和喷油量，以达到降低排放和提高燃 油经济性的目的。
– ECM断电30秒后才可断开不间断电源，否则会影响数据存储
钥匙开关有四个位置
– 附件/关闭/运行(点火)/起动(机)
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电源（ECM供电电路）
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传感器
发动机通过各种传感器来实时监测当前的运行参数，不同 的机型在传感器类型和数量上会有所不同，对柴油电控发动机， 这些传感器通常包括：机油压力和温度传感器，进气温度和压 力传感器，冷却液温传感器，柴油压力和温度传感器，发动机 转速传感器，发动机位置传感器，大气压力传感器等等。