发动机电控系统的组成与工作原理

• 通常将电子控制燃油喷射系统、电子控制点 通常将电子控制燃油喷射系统、 火系统以外的其它控制系统统称为辅助控制 系统。 系统。 • 发动机电子控制系统主要控制功能是燃油控 控制喷油量和喷油正时） 制（控制喷油量和喷油正时）和点火控制 控制点火提前角、闭合角和爆震控制）。 （控制点火提前角、闭合角和爆震控制）。
传感器 电子控制单元 （ECU） ） 执行器
1．传感器 ． （1）空气流量传感器 ） （2）进气（歧管绝对）压力传感器 ）进气（歧管绝对） （3）节气门位置传感器 ） （4）曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器 ） （5）冷却液温度传感器 5） （6）进气温度传感器 ） （7）氧传感器 ） （8）爆震传感器 ） （9）大气压力传感器 ） （10）车速传感器 ）
2．闭环控制：闭环控制实质上就是反馈控 ．闭环控制： 在开环控制的基础上， 制。在开环控制的基础上，控制系统根据 实际检测到的开环控制结果的反馈信号来 决定增减输出控制量的大小， 决定增减输出控制量的大小，而此时不再 根据其他输入信号进行控制。 根据其他输入信号进行控制。闭环控制的 特点是在控制器与被控对象之间， 特点是在控制器与被控对象之间，不仅存 在着正向作用，而且存在着反馈作用， 在着正向作用，而且存在着反馈作用，即 系统的输出量对控制量有直接影响。 系统的输出量对控制量有直接影响。
第1章 发动机电子控制系统的 章 组成与工作原理
• 学习目标 • 掌握发动机电子控制系统的控制内容及功 能。 • 掌握发动机电子控制系统的基本组成与控 制原理。 制原理。 • 了解发动机电子控制系统的控制方式。 了解发动机电子控制系统的控制方式。
Βιβλιοθήκη Baidu
1.1 发动机电子控制系统 的控制内容及功能
目前，汽车发动机上主要的电子控制系统有： 目前，汽车发动机上主要的电子控制系统有： •电子控制燃油喷射系统 电子控制燃油喷射系统 •电子控制点火系统 电子控制点火系统 •进气控制系统 进气控制系统 •怠速控制系统 怠速控制系统 •排放控制系统 排放控制系统 •自诊断系统 自诊断系统
2．怠速控制系统 ． • 怠速控制（ISC）系统能在发动机怠速工况 怠速控制（ ） 根据发动机冷却液温度、 下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是 否工作、变速器是否挂入挡位等， 否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速 控制阀对发动机的进气量进行控制， 控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动 机随时以最佳怠速转速运转。 机随时以最佳怠速转速运转。
1.1.2 电子控制点火系统
• 主要功能是点火提前角控制和通电时间（闭 主要功能是点火提前角控制和通电时间（ 控制与恒流控制。 角）控制与恒流控制。 • 系统可使发动机在不同转速、不同负荷条件 系统可使发动机在不同转速、 根据各相关传感器信号， 下，根据各相关传感器信号，判断发动机的 运行工况和运行条件， 运行工况和运行条件，选择最理想的点火提 前角点燃混合气， 前角点燃混合气，并根据蓄电池电压及转速 等信号控制点火线圈初级电路的通电时间， 等信号控制点火线圈初级电路的通电时间， 从而改善发动机的燃烧过程， 从而改善发动机的燃烧过程，使发动机输出 最大的功率和转矩， 最大的功率和转矩，而将油耗和排放降低到 最低限度。此外，系统还能进行爆震控制。 最低限度。此外，系统还能进行爆震控制。
1.1.3 辅助控制系统
1．进气控制系统 ． • 功用：根据发动机转速和负荷的变化，对 功用：根据发动机转速和负荷的变化， 发动机的进气进行控制， 发动机的进气进行控制，以提高发动机的 充气效率，从而改善发动机动力性。 充气效率，从而改善发动机动力性。 • 包括谐波进气增压系统（ACIS）、废气涡 包括谐波进气增压系统（ ）、废气涡 ）、 轮增压系统、可变气门正时系统、 轮增压系统、可变气门正时系统、电子控 制节气门系统（ 制节气门系统（ETCS）等。 ）
3．执行器 ． • 电动燃油泵：供给燃油喷射系统规定压力 电动燃油泵： 的燃油。 的燃油。 • 电磁喷油器：根据 电磁喷油器：根据ECU的喷油脉冲信号， 的喷油脉冲信号， 的喷油脉冲信号 精确计量燃油喷射量。 精确计量燃油喷射量。 • 冷起动喷油器及热限时开关：根据 冷起动喷油器及热限时开关：根据ECU的 的 喷油脉冲信号和冷却液温度信号， 喷油脉冲信号和冷却液温度信号，控制起 动时的喷油量和喷油持续时间。 动时的喷油量和喷油持续时间。
1.1.1 电子控制燃油喷射系统
• 包括喷油量控制、喷射正时控制。 包括喷油量控制、喷射正时控制。 • ECU主要根据空气流量传感器提供的进气量 主要根据空气流量传感器提供的进气量 信号确定基本的喷油量， 信号确定基本的喷油量，再根据其他传感器 如冷却液温度传感器、节气门位置传感器） （如冷却液温度传感器、节气门位置传感器） 信号对喷油量进行修正， 信号对喷油量进行修正，能有效控制混合气 空燃比， 空燃比，使发动机在各种工况下空燃比达到 较佳值、 较佳值、在各种运行工况下均能获得最佳浓 度的混合气，从而实现提高功率、降低油耗、 度的混合气，从而实现提高功率、降低油耗、 减少排气污染等功效。 减少排气污染等功效。
1.2.2 发动机电子控制系统的工作原理
• 在发动机运转过程中，ECU根据发动机控 在发动机运转过程中， 根据发动机控 制系统的各传感器送来的信号， 制系统的各传感器送来的信号，判断发动 机当前所处的运行工况和运行条件， 机当前所处的运行工况和运行条件，并从 ROM中查取相应的控制参数数据，经中央 中查取相应的控制参数数据， 中查取相应的控制参数数据 处理器（ 处理器（CPU）的计算和必要的修正后， ）的计算和必要的修正后， 输出相应的控制信号，控制发动机运转。 输出相应的控制信号，控制发动机运转。
• 点火控制器：又称为点火模块，是微机控 点火控制器：又称为点火模块， 制点火系统的功率输出级；它接受ECU输 制点火系统的功率输出级；它接受 输 出的点火控制信号并进行功率放大， 出的点火控制信号并进行功率放大，以便 驱动点火线圈工作。 驱动点火线圈工作。 • 怠速控制阀：根据发动机的负荷情况，控 怠速控制阀：根据发动机的负荷情况， 制发动机的怠速转速。 制发动机的怠速转速。 • 活性炭罐及其电磁阀：根据电控单元的控 活性炭罐及其电磁阀： 制指令信号，回收发动机内部的燃油蒸汽， 制指令信号，回收发动机内部的燃油蒸汽， 从便减少排气污染。 从便减少排气污染。
3．排放控制系统 ． • 对发动机排放控制装置的工作实行电子控 制。排放控制主要包括汽油蒸汽排放 （EVAP）控制系统、废气再循环（EGR） ）控制系统、废气再循环（ ） 控制系统， 控制系统，氧传感器及三元催化转化 （TWC）控制系统，二次空气喷射控制系 ）控制系统， 统等 。
4．自诊断系统 ． • 用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系 用来提示驾驶员发动机有故障；同时， 统将故障信息以设定的数码（故障码） 统将故障信息以设定的数码（故障码）形 式储存在存储器中， 式储存在存储器中，以便帮助维修人员确 定故障类型和范围。 定故障类型和范围。 • 当传感器或传感器线路发生故障时，控制 当传感器或传感器线路发生故障时， 系统自动按ECU中预先设定的参考信号值 系统自动按 中预先设定的参考信号值 工作， 工作，使发动机能继续运转以便能尽快送 到维修站检修，但发动机的性能有所下降。 到维修站检修，但发动机的性能有所下降。
（2）电子控制单元的硬件 ） • ECU主要由输入回路、A/D转换器、微机和 主要由输入回路、 转换器、 主要由输入回路 转换器 输出回路四部分组成。 输出回路四部分组成。
（3）电子控制单元的软件 ） • 软件包括控制程序和数据两部分。主控程 软件包括控制程序和数据两部分。 任务是整个系统初始化、 序，任务是整个系统初始化、实现系统的 工作时序、控制模式的设定， 工作时序、控制模式的设定，常用工况及 其他各工况模式下喷油信号和点火信号输 出程序。 出程序。 • 为实现发动机各种工况及运行条件下最佳 的综合性能， 的综合性能，电子控制系统必须以最佳的 相应控制参数（ 相应控制参数（如最佳喷油脉宽和最佳点 火提前角） 火提前角）控制发动机在最佳运行状况下 运转， 运转，这些控制参数的最佳数据预先全部 存储在微型计算机只读存储器中（ 存储在微型计算机只读存储器中（ROM）。 ）。
1.2 发动机电子控制系统的基本 组成与控制原理
1.2.1 发动机电子控制系统的基本组成
• 由传感器、电子控制单元（ECU）和执行 由传感器、电子控制单元（ ） 器三部分组成。 器三部分组成。 • 传感器的功用是采集各种信息。 传感器的功用是采集各种信息。 • 电子控制单元 电子控制单元ECU分析处理传感器采集得 分析处理传感器采集得 到的各种信号并向执行器发出控制指令。 到的各种信号并向执行器发出控制指令。 • 执行器的功用是根据控制器的指令完成具 体操作动作。 体操作动作。
发 动 机 电 子 控 制 系 统
1.2.2 发动机电子控制系统的控制方式
1．开环控制：发动机工作时，ECU根据传 ．开环控制：发动机工作时， 根据传 感器的信号对执行器进行控制， 感器的信号对执行器进行控制，而控制的 结果（如燃烧是否完全、怠速是否稳定、 结果（如燃烧是否完全、怠速是否稳定、 有否有爆震发生等） 有否有爆震发生等）是否达到预期目标无 法做出分析， 法做出分析，控制的结果对控制过程没有 影响，这种控制方式称为开环控制。 影响，这种控制方式称为开环控制。
2．电子控制单元（ECU） ．电子控制单元（ ） （1）功能 ） 给传感器提供参考（基准）电压（ 、 、 ①给传感器提供参考（基准）电压（2V、5V、 9V、12V）。 、 ）。 存储、计算、分析处理信息。 ②存储、计算、分析处理信息。 运算分析。 ③运算分析。 输出执行命令。 ④输出执行命令。 自我修正功能（自适应功能）。 ⑤自我修正功能（自适应功能）。