汽车发动机电子控制系统

汽车发动机电子控制系统

电控汽油喷射式发动机电子控制系统主要由传感器、电子控制装置ECU和执行机构三部分组成。

一.传感器

（1）传感器现状

早在20 世纪60 年代，汽车发动机上仅有机油压力传感器、水温传感器、油量传感器等，它们仅与仪表和指示灯相连。进入70 年代，为了解决发动机的节油和排气净化两大技术难题，又增加了一些传感器来帮助控制汽车发动机，以达到节油和减少废气污染；80 代以后，随着电子技术的迅猛发展，电子控制发动机系统也不断发展完善，逐步形成了当今性能卓越的电子集中控制系统，传感器在汽车发动机上得到了广泛应用。随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题，而被电子控制系统代替。传感器的作用就是根据规定的被测量的大小，定量提供有用的电输出信号的部件，亦即传感器把光、时间、电、温度、压力及气体等的物理、化学童转换成信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件，它直接影响汽车技术性能的发挥。目前，普通汽车上大约装有10 ～20只传感器，高级豪华轿车则更多，这些传感器主要分布在发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统中。汽车的传感器与市场上常见的通用的传感器不同，它是按照汽车电子系统的特殊要求而设计的。汽车上各种新的电气和电子系统需要更多的新型传感器，这就需要加大新型传感器的研发力度，满足市场需求。除了不断提出新的传感器任务外，现有各种传感器在使用一段时间后，将会被新的、更便宜的、性能更好的、用更新工艺制造的传感器所代替。如今，在汽车市场的激烈竞争中，关键部件的性能甚至可以影响整机的质量，因此，对汽车关键部件的研发应当加以重视，以提高整体效能。在汽车传感器的研发过程中，必须满足新的要求，符合新的发展趋势。

（2）传感器的应用

氧传感器有多种形式，接线有1 根、2 根或者3 根、4 根。后两种是装有加热元件的加热式氧传感器。使用时需要按照规定里程或时间间隔定期检测或更换。新型的能保证行驶8 ～11 万千米。检测时有的要求用扫描仪器来测量氧传感器的输出，有的可用数字电压表检测输出电压信号随混合气浓度变化的情况，以及ecu 对电压信号的反应。

底盘控制用传感器是指分布在变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、防抱制动系统中的传感器，在不同系统中作用不同，但工作原理与发动机中传感器是相同的，主要有：变速器控制传感器、悬架系统控制传感器、动力转向系统传感器、防抱制动传感器。

车身控制用传感器主要目的是提高汽车安全性、可靠性、舒适性等，主要有应用于自动空调系统中的多种温度传感器、风量传感器、日照传感器等；安全气囊系统中加速度传感器；

亮度自控中光传感器；死角报警系统中超声波传感器；图像传感器等。

（3）汽车发动机用传感器的发展

1．微型化：发动机控制系统的功能越来越强大，部件越来越多，要求各个部件体积尽可能的小。采用新的材料和加工工艺，使得微型传感器在发动机上得到广泛的应用。如：硅加速传感器，纳米磁敏传感器等。它们在降低汽车发动机电控系统成本以及提高其使用性能方面优势明显，以逐步取代传统机电技术的传感器。

2．高精度、高可靠性：随着汽车废气排放新法规的实施，全球石油资源日趋紧张，对汽车发动机的要求越来越高，追求低排放、低油耗、大功率的发动机是大势所趋，这必须具有高精度、高可靠性的传感器来保证发动机工作在最佳状况才能达到。研制高精度、高可靠性的传感器将是今后永恒的方向。

3．智能化：随着电子技术的发展，传感器的功能已不再是输出一个单一的模拟信号，而是经过微电脑处理好后的数字信号，有的甚至带有控制功能，具有智能作用，它将使汽车发动机控制系统简单可靠，并易实现系统的集成化。

二.电子控制装置ECU

（1）电子控制单元的发展现状

由于经济的快速发展,人们生活水平的进一步改善,对汽车安全、舒适等方面的要求不断提高。传统的机械装置与技术在汽车领域的应用已趋于成熟,有些甚至已达到其物理极限,要进一步发展具有局限性,在这些因素的影响下,使得汽车电子技术在汽车整车和零部件上的应用越来越广泛。现在,每一辆汽车几乎都是机械、电子和信息一体化装置,以至有人认为汽车正在由一个拥有大量电子技术与装置的机械系统向一个由一定机械装置支撑的电子电气系统转变。与五年前相比,如今车内增加了许多电子部件。除了收音机、播放机以及电动门窗和后视镜以外,还有、卫星收音机、视频屏幕、自动气候控制以及油耗里程监控等功能。由于电子控制、计算机、通信等技术的迅猛发展,使汽车电子产品技术和产品的开发日新月异。汽车的电子化程度是衡量一个国家汽车工业发展水平的重要标志。汽车电子可分为发动机电子、底盘电子、车身电子、信息通信与娱乐系统四大类。从汽车技术的发展现状看,汽车电子技术是支撑现代汽车发展的基础技术之一,已不是简单地对汽车的单个零部件进行电子控制,而是汽车进行优化综合控制。因此智能化、综合化、网络化控制是汽车电子控制的重要发展方向。电子技术已在车辆发动机控制、底盘控制,故障诊断以及音响、导航等各个方面得到广泛应用,显著提高了车辆的整体性能。因此近些年来,电子控制单元格外受到重视。所谓电子控制单元,实际上就是一部单片机,有自己的处理器、设备和简单的存储器。电子控制单元正向系统综合化、网络化、高度集成化方向发展。采用计算机网络技术,通过数据总线将各个连接在一起,产生综合电子控制系统,有些高档的轿车,往往拥有几十个甚至上百个,这些通过数字总线、、等结构连接在一起,形成一个控制系统。电子控制单元在汽车上的广泛应用,使得汽车的动力性、经济性、安全性、舒适性、可靠性都得到了显著的改善和提高。

电子控制单元是汽车电子中的核心器件,是中央控制单元,通过车内网络完成协调与连接,完成对发动机、车身、底盘、通信等系统的控制。本文设计一种通用型电子控制单元,采用流水线技术、优化了系统结构,利用现场总线作为通信、控制总线,减少了线束,避免了汽车因功能的增加而导致的电子装置数量膨胀,实现了对汽车各个部分的控制。

（2）电子控制装置原理