点火电子控制系统控制过程

暖车加浓
*进气温度修正。发动机进气密度随发动机的进气温度 而变化，因此为了保持较为精确的空燃比，ECU以20℃ 时的空气密度为标准，根据实测的进气温度信号，修正喷 油量。温度低时增加喷油量，温度高时减少喷油量。其最 大幅度约为10％。
进气温度修正
修 正 1.0 系 数
-20°
20°
进气温度
40°
第五章
发动机控制模块: 发动机电子控制系统的 核心部件，实际上是一 个微型计算机，一方面 从传感器接收发动机的 工作信号，另一方面完 成对这些信号的处理， 并发出相应指令来控制 执行器的正确动作。
ECU
一 、 发 动 机 控 制 模 块 （ ）
ECU
一、ECU（Electronic Control Unit）功能
二、 ECU的组成
(一)输入回路
输入回路的作用是对各个传感器和开关的输入信 号进行初步处理，例如整形、滤波等，以便发动 机控制电脑能准确识别发动机的运行状态。 一般情况下，输入发动机控制模块的传感器信号 有数字和模拟信号。
模拟信号 A(Analog)
数字信号 D(Digital)
(二)A／D转换器(模拟／数字转换器)
CMP(压缩上止点)信号
喷油器的控制
点火线
电源线
搭铁线
1 0
喷油正时的控制
同时喷射——几乎不采用
分组喷射——很少，如切诺基2.5L四缸、夏利8A-FE
顺序喷射——普遍采用
实现顺序喷射的一个关键问题？
1-3-4-2 ；1-5-3-6-2-4
即要知道哪个气缸的活塞达到排气上止点。四缸发 动机一般在排气上止点前BTDC60度，发出喷油控制指 令。
几种新的存储器 （1）可编程只读存储器（PROM）； （2）可擦除可编程只读存储器（EPROM），包括紫 外线擦除和电力擦除两种。
3．输入与输出接口(I／0)
输入和输出接口是发动机控制模块和信号输入装 置（传感器和信号开关）、信号输出装置（执行 元件）之间进行信息交流的控制电路。输入、输 出接口是微机控制系统不可缺少的部分，它起着 数据缓冲、电平匹配、时序匹配等多种功能。
=
+ +
发动机起动后喷油持续时间的控制
发动机转速超过规定值后，发动机ECU按下列公式确定喷油持 续时间： 喷油持续时间=基本喷油持续时间×喷油修正系数+电压修正值 ①基本喷油持续时间 基本喷油持续时间是ECU为了达到目标空燃比，由计算求得的喷 油持续时间，目标空燃比一般取14．7。 D型EFI系统的基本喷油持续时间由进气歧管绝对压力信号和发 动机转速信号来确定。ECU中存有各种转速和进气歧管压力时的基 本喷油持续时间(喷油特性脉谱)。（根据发动机转速和进气歧管绝 对压力确定喷油量，是以进气量与进气管压力成正比为前提的，这 一前提只在理论上成立，实际工作中，进气脉动使充气效率变化， EGR的波动也会影响进气量测量的准确度，故还须根据发动机转速 进行修正。） L型EFI系统的基本喷油持续时间由空气流量计信号和发动机转 速确定。
*电压修正。电源电压对喷油量有影响。电压低， 会使实际的喷油持续时间比正常的短，混合气变稀， 为此也需要修正。发动机ECU根据电源电压的高低 自动修正喷油量。
蓄电池电压修正
电 压 修 正 系 数
1.0
电压越低， 开启滞后时间 越长，在控制 占空比信号相 同的情况下， 喷油量就会减 少。
10V 11V 12V 13V 14V
A/D转换器的作用是将某些传感器的模拟信号转 变成数字信号输送给发动机控制电脑。
A/D转换电 路示意图
信号放大电路
(三)微型计算机


微型计算机是发动机运行的大脑，它采集各传 感器的信号，经过比对计算后，把结果输送给 执行元件的驱动电路，以便进行喷油器脉冲宽 度的控制、点火提前角的控制等等。 发动机控制用微型计算机主要组成部分有： 中央处理器（CPU）； 数据存储器（RAM、ROM）； 输入输出接口（I/O）。
闭环控制模式
闭环控制又叫反馈控 制，是指在开环控 制的基础上，增加 了反馈环节(设置某 些传感器检测控制 的结果)，把受控系 统的状态或执行结 果返送给施控系统， 以影响信号的改变， 用以调整未来执行 器的动作。反馈控 制系统是按偏差原 理进行控制的。
闭环控制的示意图
(二)发动机的运行模式

一般发动机的运行模式可分为点火开关接通、 起动、暖车（高怠速）、怠速、巡航、加速、 减速、大开节气门和点火开关关闭等八个运行 模式
*大负荷加浓。发动机在输出最大功率时，为保证其良好的工 作，发动机ECU根据节气门位置、发动机转速、空气流量计(或进气 歧管压力)、冷却液温度等信号，增加喷油量，以加浓混合气。加 浓量可达正常值的10％～30％。
*加速减速空燃比控制。发动机在加速时，为使其有良好的动 力性，需要适当加浓。电控单元根据进气量、发动机转速、车速、 节气门位置、冷却液温度等信号，增加喷油量。发动机在减速时， 节气门处于关闭状态，此时应减少喷油量。
修正喷油量
修正系数=修正后的喷油量/基本喷油量
起动加浓
1.8
修 正 系 数
温度升 高 -20°
80°
1.0 0
启动开关off后增量持续时间
*暖机加浓。冷车起动后，很快进入暖机过程。暖机时 燃油增加也是对发动机冷态时燃油雾化不良的一种补充措 施。起动后加浓在发动机起动后数十秒内即告结束，而暖 机加浓时间较长，在冷却液温度达到规定值以前一直持续 进行。
1．中央处理器(CPU)
中央处理器是整个控制系统的核心，所有的数据 都要在CPU内进行运算。CPU是按照一定的频率 进行工作，当驾驶员打开点火开关后，CPU和其 他电路一起工作。
2．存储器（RAM、ROM）


存储器主要是用来储存信息资料。 存储器一般分为两种： 一种是能读出也能写入的存储器叫随机存储器 RAM（Random Access Memory）； 另外一种是只能读出的存储器叫只读存储器 （Read Only Memory）。
蓄电池电压
*空燃比反馈控制。在装有氧传感器的喷油闭环控制系统 中，发动机ECU根据氧传感器的信号修正喷油量，将空燃 比控制在理论空燃比附近。但在发动机起动、起动后加浓、 大负荷、冷却液温度低于规定值和断油工况时，发动机 ECU不进行闭环控制。
三．总线
（1）数据总线

数据总线：主要用于传递数据和指令，担负中央 处理器与外部元件之间的数据传输。数据总线由 若干根导线组成，导线数与数据的位数是一一对 应的。
（2）地址总线 地址总线：用于传递地址码，中央处理器通过它 把二进制地址码存入寄存器。总线传输的信号能 够认出所需存储信息在寄存器中的确切位置。在 微机总线上，各器件之间的通讯主要是靠地址码 准确地进行联系。例如需要对存储器内某单元进 行存储或读出数据时，必须先将该单元的地址码 送到地址总线上，然后再送出写入或读出的指令， 才能完成操作。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
②起动后各工况喷油量的修正 在确定基本喷油持续时间的同时，发动机ECU通过各 种传感器获得发动机运行工况的信息，对基本喷油持续时 间进行修正。 *起动后加浓。发动机起动后，转速逐渐升高并稳定， 此时发动机温度还比较低，汽油仍雾化不良，因此需继续 供给较浓的混合气。于是ECU额外增加喷油量，使发动机 保持稳定运行。喷油量初始修正值根据冷却液温度确定， 后以一固定速度下降，逐步达到正常。
起动时ECU不是以空气流量传感器信号作为计算喷油 依据，按照预先设定的程序喷油。
启 动 100 时 基 本 喷 油 量 （
50
ms
）
0
20
40
60
80 100 120
发动机冷却液温度（℃）
冷启动
（2）启动后喷油量的控制
喷油器的喷油量取决于：
喷油器喷嘴流量 喷孔面积
燃油密度
燃油压力 喷油时间
加速修正
1.8
修 正 系 数
1.0
修 正 系 数
温度升 高 -20°
20 温度
80°
1.0
0
启动开关off后增量持续时间
*怠速稳定性补偿。对采用速度密度方式的电控喷射 系统，在过渡工况时，进气歧管绝对压力相对于发动机转 速将产生滞后。节气门以下进气管容积越大，怠速时发动 机转速越低，这种滞后时间越长，怠速越不稳定。为了提 高发动机怠速转动的稳定性，ECU根据节气门位置、发 动机转速、进气歧管压力等信号，增减喷油量。进气歧管 绝对压力升高或发动机转速下降时，增加喷油量；反之减 少喷油量。
电子控制单元ECU是发动机电控系统的核心。它所具备的基 本功能如下： 1）接受传感器或其他装置输入的信息，给传感器提供参考 电压。 2）存储、计算、分析处理信息；计算输出值所用的程序； 存储该车型的特征参数；存储运算中的数据（随存随取）、 存储故障信息。 3）运算分析。 4）输出执行命令。 5）自我修正功能（自适应功能或自学习功能）。 ECU不仅用来控制燃油喷射系统，同时还具有点火提前角控 制、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能。
燃油喷射方式
二.喷油持续时间（喷油量）控制 精确确定和控制喷油时间。 （1）发动机起动时喷油持续时间控制 起动时，由于发动机的转速低，吸入的空气量 少，进气管的压力也不稳定，所以不可能准确检测 吸入的空气量。因此起动时ECU一般不根据吸入的空 气质量计算喷油脉宽，而是根据当时的冷却液温度， 与ROM内存储的水温查出对应的基本喷油脉冲宽度。 然后，根据进气温度信号和蓄电池电压修正，得到 起动时的喷油脉宽。
举例：两种控制程序
起动模式
清除积油模式
喷油量和点火提前角脉谱图
点火提前角三 维脉谱图
喷油量三维脉 谱图
（四）故障自诊断系统
车用微机系统自诊断系统的工作原理
（五）安全保险功能和后备系统
第六章 发动机电子控制系统控制过程
第一节 喷油控制
第二节 怠速控制
第三节 微机控制点火系统
第一节 喷油控制
(2).分组喷射 所有喷油器分组控制，曲轴每转一周，只有一组喷射。即 一个工作循环，各缸喷油器喷射一次，一次喷完）
(3).顺序喷射
曲轴每转两周，即一个工作循环，各缸喷油器按工作顺序 轮流喷射一次，一次喷完）
顺序喷射必须具有正时 和缸序两个功能 曲轴位置传感器或 凸轮轴位置传感器 提供TDC(上止点)和
(四)输出回路

输出回路为微机与执行器 之间建立联系的一部分装 置。它将微机发出的决策 指令，转变成控制信号来 驱动执行器工作。输出回 路一般起着控制信号的生 成和放大等功能。微机输 出的是数字信号，而且输 出的电流很小，用这种信 号一般不能驱动执行器工 作，需要输出电路将其转 换成可以驱动执行器工作 的控制信号，如喷油器驱 动信号、点火控制信号、 燃油泵控制信号等。
（三）系统软件(Software) 软件在控制系统中起着控制决策的作用。 系统软件包括各种控制程序、喷油量脉谱 图及点时提前角脉谱图的查询及计算、各 种工况对喷油脉宽及点火提前角的修正等。 各种控制程序采用多模块化结构，即把一 个完整的控制程序分成若干个功能相对独 立的程序模块，每个程序模块相对独立、 又相互联系，共同完成控制功能。其优点 是便于设计、调试、修改及功能的扩充。
（3）控制总线

控制总线：CPU可以通过它随时掌握各器件的状态， 并根据需要随时向有关器件发出控制指令。
四、发动机控制模块的运行模式
(一)发动机开环和闭环控制状态
开环控制模式

开环控制，是指发动机控制模块将根据传感器 的信号控制执行器的工作，执行器对发动机的 控制结果不再送回发动机控制模块并形成反馈 控制的直链控制方式。即在发动机控制模块和 发动机两个系统之间没有反馈环节。在开环工 作状态下，汽油的喷射量和点火正时都是根据 实验优化程序而决定的，本身没有补偿损失和 失效补偿的能力，也不能根据执行结果对原先 的控制进行修正，所以它不能检测控制后是否 达到了真正的目标，也不能纠正自身控制产生 的相对误差。
一、喷油器与喷油正时的控制
O 2S
反 馈 参 数
最佳喷油时间
执行参数
AFS Ne
基本参数
ECU
修 正 参 数
喷油器
TPS CTS IATS UBAT
一.汽油喷射控制 喷油正时控制，喷油持续时间（喷油量）控制，断油控制 1.喷油正时控制（开始喷油时刻） (1).同时喷射 所有喷油器并联， 曲轴每转一周， 各缸同时喷油一次。 （即一个工作循环 喷油两次，每次一半）