电控发动机原理

警告提示
ECU控制各种指示和警告装置，显示有关控制系统 的工作状况，当控制系统出现故障时能及时发出警 告信号。如氧传感器失效、催化剂过热、油箱油温 过高等。
自我诊断与报警系统
该系统利用ECU，对电子控制系统中的各部件进行
监测、诊断，根据发动机电子控制系统的工作情况， 能自行地及时地找出发动机电子控制系统出现的故 障。
第一章 发动机电控系统概述
第一节 电控系统的基本概念 第二节 发动机电子控制系统的发展过程 第三节 发动机电控系统的功能 第四节 发动机电控系统的基本组成及工作原理
第一节 电控系统的基本概念
1、自动控制 2、电子控制系统 3、开环控制与闭环控制 4、微机控制过程
1、自动控制
自动控制是采用控制装置使被控对象（如机器设 备的运行或生产过程的进行）自动地按照给定 的规律运行，使被控对象的一个或数个物理量 （如电压、电流、速度、位置、温度、流量、 浓度、化学成分等）能够在一定精度范围内按 照给定的规律变化。而系统是指为达到某一目 的，由相互制约的各个部分按一定规律组织成 的、具有一定功能的整体。
3．转速和曲轴位置传感器-- 检测曲轴（或活塞） 位置信号和曲轴转角信号（转速信号）输入ECU， 作为点火和燃油喷射的主控制信号。
4．凸轮轴位置传感器-- 也叫同步信号传感器，它 是一个气缸判别定位装置，向ECU输入凸轮轴位置 信号，是点火控制的主控制信号。
5．上止点位置传感器-- 向ECU提供一缸上止点位置 信号，作为点火控制主控信号。
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第四节 发动机电控系统的基本组成 及工作原理
发动机控制系统的组成如图所示，主要由信号输入 装置、电子控制单元（ECU）、执行器等组成。
一、信号输入装置及输入信号
发动机控制系统的信号输入主要是通过各种传感器 或其他控制装置将各种控制信号输入ECU的。发动 机控制系统用的传感器和输入信号主要有下列种类。
失效保护
当ECU检测到传感器或电路中出现故障时，仍然会 按 照 ECU 设 定 的 程 序 和 数 据 使 控 制 系 统 继 续 工 作 （此时性能会有所下降）或停机。
主电脑故障备用控制系统
后备系统也叫后备功能。它是当ECU内微机控制程 序出现故障时，ECU把燃油喷射和点火正时控制在 预定水平上，作为一种备用功能使车辆继续行驶。 该系统只能维持基本功能，而不能保持正常的运行 性能。当发动机进入后备系统工作时，也叫进入 “跛行”状态，还有的称其为“缓慢回家”状态。
进气控制
进气控制包括：动力阀控制、涡流控制阀、进气惯 性控制系统（ACIS）、VTEC可变气门正时和升程电 子控制技术、巡航与电控节气门等方面。
增压控制
ECU根据进气压力传感器（MAP）检测的进气压力信 号去控制释压电磁阀，以控制排气通路切换阀，改 变排气通路的走向，从而控制废气涡轮增压器进入 工作或停止工作。
15.发电机负荷信号 当发电机负荷因开启用电量 较大的电器设备而增大时，向ECU输入此信号，作 为喷油量与点火提前角的修正信号。
16．空调作用信号（A／C） 当空调开关打开， 空调压缩机进入工作，发动机负荷加大时，由空 调开关向ECU输入空调作用信号，作为对喷油量及 点火提前角控制的修正信号。
2、控制：对采集到的表征被控参数的状态量进行 分析，并按已定的控制规律，决定控制过程， 适时地对控制机构发出控制信号。
现代发动机电控系统基本上是计算机控制系统， 有开环控制，也有闭环控制。
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第二节 发动机电子控制系统的发展过程
一、发展过程 二、单独控制 三、集中控制
一、发展过程
始于20世纪60年代，分为三个阶段： ➢ 第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代中期，主要是 为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造，如在 车上装了晶体管收音机； ➢ 第二阶段，从20世纪70年代末期到90年代中期，为解决 安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系 统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统； ➢ 第三阶段，20世纪90年代中期以后，电子技术广泛的应 用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。
三、集中控制系统
随着电子技术的飞速发展，用于汽车电控系统的ECU
由于采用了数字电路及大规模集成电路，其集成度越
来越高，微处理机速度的不断提高和存储容量的增加
使其控制功能大大增加，并具有各种备用功能。另外，
与汽油喷射控制、点火控制及其他控制系统相关的各
种控制器，由于所用的传感器很多都可通用，如水温
9．节气门位置传感器 节气门位置传感器检测节 气门的开度状态，如怠速（全关）、全开及节气 门开、闭的速率信号，输入ECU，控制燃油喷射及 其他控制系统，如EGR，开、闭环控制等。
10．氧传感器 检测排气中氧的含量，向ECU输入 空燃比的反馈信号，进行喷油量的闭环控制。
11.爆震传感器 爆震传感器向ECU输入爆震信号， 经ECU处理后，控制点火提前角，抑制爆震产生。
电控点火（ESA）系统
该系统可使发动机在不同转速、进气量等因素下， 在最佳点火提前角工况下工作，使发动机输出最大 的功率和扭矩，而将油耗和排放降低到最低限度。 该系统分为开环和闭环两种控制。电控点火装置闭 环控制系统通过爆震传感器进行反馈控制，其点火 时刻的控制精度比开环高，但排气净化差些。点火 装置的控制主要包括点火提前角、通电时间及爆震 控制等方面。
6．缸序判别传感器-- 向ECU提供各缸工作顺序信号， 作为点火控制主控信号。
7．冷却水温度传感器--检测发动机冷却水温度，向 ECU输入温度信号，作为燃油喷射和点火正时的修 正信号，同时也是其他控制系统的控制信号。
8．进气温度传感器--检测进入进气歧管的空气温度， 向ECU输入进气温度信号，作为燃油喷射和点火正 时的修正信号。
怠速控制（ISC）系统
发动机在汽车运转、空调压缩机工作、变速器挂入 挡位、发电机负荷加大等不同怠速运转工况下，由 ECU控制怠速控制阀，使发动机都能处在最佳怠速 转速下运转。
（四）排放控制
排放控制项目主要有:排气再循环控（EGR），氧传 感器及三元催化转化器开环、闭环控制，二次空气 喷射控制，活性碳罐电磁阀控制等。
17．挡位开关信号和空挡位置开关信号 自动变 速器由P/N挡挂入其他挡位时，发动机负荷将有所 增加，挡位开关向ECU输入信号，作为对喷油量及 点火提前角的修正信号。当挂入P或N挡时，空挡 位置开关提供P/N挡位置信号，防止不在P或N挡时 发动机起动。
18．蓄电池电压信号 当ECU检测到蓄电池和电源 系的电压过低时，将对供油量进行修正，以补偿 由于电压过低，造成喷油持续时间短所带来的影 响。
二、电子控制单元（ECU）的功能与组成
➢ 1、传感器或其它装置输入的信息，给传感器提供参考（基准） 电压：2V（伏）、5V、9V、12V；将输入的信息转变为微机所 能接受的信号。
➢ 2、存储、计算、分析处理信息；计算输出值所用的程序；存 储该车型的特点参数；存储运算中的数据（随机存取）、存储 故障信息。
2、电子控制系统
采用电子设备（如计算机等）作为自动控制系统的 控制装置，就构成了电子控制系统。
3、开环控制与闭环控制。
开环控制是一种最简单的控制方式，其特点是，在 控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反 馈控制作用，即系统的输出量对控制量没有影响。
闭环控制的特点是：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，即系统 的输出量对控制量有直接影响。
12．大气压力传感器 检测大气压力，向ECU输入 大气压力信号，修正喷油和点火控制。
13.车速传感器 检测车速，向ECU输入车速信号， 控制发动机转速，实现超速断油控制。在发动机和 自动变速器共同控制时，也是自动变速器的主控制 信号。
14.起动信号 发动机起动时，由起动系向ECU提供 一个起动信号，作为喷油量、点火提前角的修正信 号。
l．空气流量计（MAF）-- 在L型EFI中，由空气流量 计测量发动机吸入空气量，并将信号输入ECU，作 为燃油喷射和点火控制的主控制信号。
2 、 进 气 （ 歧 管 绝 对 ） 压 力 传 感 器 （ MAP）-- 在 D 型 EFI中，由进气压力传感器测量进气管压力（真空 度），并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控 制的主控制信号。
传感器，进气温度传感器，负荷、车速（转速）传感
器等，因此利用控制功能集中化，就可以不必按功能
不同设置传感器和ECU，而是将多种控制功能集中到
一个ECU上，不同控制功能所共同需要的传感器也就
只设置一个。这种控制方式就叫做集中控制系统，也
就是汽车微机控制系统。
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第三节 发动机电子控制系统功能
一、电控发动机的优点 二、应用发动机上的电子控制系统及功能
二、单独控制
60年代后期到70年代，汽车电控系统多采用模拟电 路的ECU（电子控制单元），单独对汽车某一系统， 如燃油喷射系统、点火系统等进行控制。由于在采 用模拟电路的ECU控制系统中，如果要增加控制功 能，就必须增加与实现该项功能控制逻辑相应的电 路，这样必然会使ECU的尺寸增加很大，对于安装 空间有限的汽车来讲很不适用。所以这一时期的汽 车电控系统多采用一个ECU控制汽车的一个系统的 单独控制方式。
6、增压控制系统9、失效保护系统
10、应急备用系统
电控燃油喷射（EFI）系统
该系统根据各传感器输送来的信号，能有效控制混 合气空燃比，使发动机在各种工况下，空燃比达到 最佳值，从而实现提高功率、降低油耗、减少排气 污染等功效。该系统可分为开环和闭环两种控制。 电控燃油喷射主要包括喷油量、喷射正时、燃油停 供及燃油泵的控制。
4、微机控制过程
如果把图1—2中的控制器用微型计算机来代替，就组成了微型 计算机控制系统。在微型计算机控制系统中，只要运用各种指 令，就能编出符合某种控制规律的程序。微处理器执行这样的 程序，就能实现对被控参数的控制。