第一章 汽车发动机电控技术概述.ppt

第一节第一节 发动机电发动机电控技术的发展控技术的发展第二节第二节 应用在发动机上的电子控制系统应用在发动机上的电子控制系统第三节第三节 发动机电控系统的基本组成发动机电控系统的基本组成第一章汽车发动机电控技术概述第一章汽车发动机电控技术概述一、一、发动机电控技术发展发动机电控技术发展 二、二、电控技术对发动机性能的影响电控技术对发动机性能的影响第一节第一节 发动机电控技术的发展发动机电控技术的发展一、一、发动机电控技术发展发动机电控技术发展始于始于20世纪世纪60年代，分为三个阶段：年代，分为三个阶段：第一阶段，从第一阶段，从20世纪世纪60年代中期到年代中期到70年代中期，主要是年代中期，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；车上装了晶体管收音机；第二阶段，从第二阶段，从20世纪世纪70年代末期到年代末期到90年代中期，为解决年代中期，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；统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统；第三阶段，第三阶段，20世纪世纪90年代中期以后，电子技术广泛的应年代中期以后，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。用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。二、二、电控技术对发动机性能的影响电控技术对发动机性能的影响1.1.提高发动机的动力性提高发动机的动力性 2.高发动机燃油经济性高发动机燃油经济性3.3.降低排放污染降低排放污染 4.4.发动机的加速和减速性能发动机的加速和减速性能 5.5.改善发动机的起动性能改善发动机的起动性能一、一、电子燃油喷射系统电子燃油喷射系统二、二、电控点火系统电控点火系统 三、三、怠速控制系统怠速控制系统四、四、排放控制系统排放控制系统 五、五、进气控制系统进气控制系统六、六、增压控制系统增压控制系统 七、七、巡航控制系统巡航控制系统八、八、警告系统警告系统 九、九、自诊断与报警系统自诊断与报警系统十、十、失效保护系统失效保护系统 十一、十一、应急备用系统应急备用系统 第二节应用发动机上的电子控制系统第二节应用发动机上的电子控制系统功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。经济性和排放性。一、电子燃油喷射系统（一、电子燃油喷射系统（EFI）功用：是点火提前角控制功用：是点火提前角控制。根据各相关传感器。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，选择最信号，判断发动机的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，从而改善发动机的理想的点火提前角点燃混合气，从而改善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。低排放污染的目的。二、二、电控点火系统电控点火系统（ESA）功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入却液温度、空调压缩机是否工作、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挡位等，通过怠速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。制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。三、怠速控制系统三、怠速控制系统（ISC）功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环（环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。四、排放控制系统四、排放控制系统功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而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。改善发动机动力性。五、进气控制系统五、进气控制系统功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据根据检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而控制增压装置对进气增压的强度。控制增压装置对进气增压的强度。六、增压控制系统六、增压控制系统功用：设定巡航控制模式后，功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。汽车自动维持一定车速行驶。七、巡航控制系统七、巡航控制系统 功用：由功用：由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制各种指示和报警装置，一旦控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告提示提示。八、警告提示八、警告提示 功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时，功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围围。九、自诊断与报各系统九、自诊断与报各系统功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值工作，以便发动机能继续运转。工作，以便发动机能继续运转。十、失效保护系统十、失效保护系统功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。十一、应急备用系统十一、应急备用系统 一、电控系统的一、电控系统的基本组成基本组成与与类型类型二、二、传感器的类型及功用传感器的类型及功用 三、三、电子控制单元（电子控制单元（ECU）的基本功能的基本功能四、四、执行元件的类型执行元件的类型 第三节第三节 发动机电控系统的基本组成发动机电控系统的基本组成电控系统的基本组成电控系统的基本组成 基本组成基本组成 任任何何一一种种电电子子控控制制系系统统，其其主主要要组组成成都都可可分分为为信信号号输输入入装装置、电子控制单元（置、电子控制单元（ECU）和和执行元件三部分。执行元件三部分。一、电控系统的一、电控系统的基本组成与类型基本组成与类型下一页信号输入装置信号输入装置各种传感器，采集控制系统的信号，并各种传感器，采集控制系统的信号，并转换成电信号输送给转换成电信号输送给ECU；电子控制单元电子控制单元ECU，给各传感器提供参考电压，接受给各传感器提供参考电压，接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令；传感器信号，进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令；执行元件执行元件由由ECU控制，执行某项控制功能的装置。控制，执行某项控制功能的装置。类型：类型：开环控制系统的控制方式比较简单，开环控制系统的控制方式比较简单，ECUECU只根据传感只根据传感器信号对执行元件进行控制，而控制的结果是否达到预期器信号对执行元件进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。目标对其控制过程没有影响。开环控制（开环控制（如图如图 ）ECUECU根据传感器的信号对执行根据传感器的信号对执行器进行控制，但不去检测控制结果；器进行控制，但不去检测控制结果；闭环控制系统除具有开环控制的功能外，还对其控制闭环控制系统除具有开环控制的功能外，还对其控制结果进行检测，并将检测结果（即反馈信号）输入结果进行检测，并将检测结果（即反馈信号）输入ECUECU，ECUECU则根据反馈信号对其控制误差进行修正，所以闭环控则根据反馈信号对其控制误差进行修正，所以闭环控制系统的控制精度比开环控制系统高。制系统的控制精度比开环控制系统高。闭闭环环控控制制（如如图图）也也叫叫反反馈馈控控制制，在在开开环环的的基基础础上，它对控制结果进行检测，并反馈给上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU。下一页开环控制示意图开环控制示意图闭环控制示意图闭环控制示意图上一页1 1空气流量计空气流量计测量发动机的进气量，将信号输入测量发动机的进气量，将信号输入ECU。2 2进气绝对压力传感器进气绝对压力传感器测量进气管内气体的绝对压力，测量进气管内气体的绝对压力，将信号输入将信号输入ECU。3 3节气门位置传感器节气门位置传感器检测节气门的开度及开度变化，信检测节气门的开度及开度变化，信号输入号输入ECU。4 4凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器提供曲轴转角基准位置信号。提供曲轴转角基准位置信号。5 5曲轴位置传感器曲轴位置传感器检测曲轴转角位移，给检测曲轴转角位移，给ECU提供发动提供发动机转速信号和曲轴转角信号。机转速信号和曲轴转角信号。6 6进气温度传感器进气温度传感器检测进气温度信号。检测进气温度信号。7 7冷却液温度传感器冷却液温度传感器给给ECU提供冷却液温度信号。提供冷却液温度信号。8 8车速传感器车速传感器检测汽车的行驶速度，给检测汽车的行驶速度，给ECUECU提供车速信提供车速信号（号（SPDSPD信号）。信号）。下一页二、传感器的类型及功用二、传感器的类型及功用：9 氧传感器氧传感器检测排气中的氧含量。检测排气中的氧含量。10爆燃传感器爆燃传感器检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。11空调开关空调开关当空调开关打开，空调压缩机工作，发动机负当空调开关打开，空调压缩机工作，发动机负荷加大时，由空调开关向荷加大时，由空调开关向ECU输入信号。输入信号。12档位开关档位开关自动变速器由空档挂入其他档时，向自动变速器由空档挂入其他档时，向ECU输入输入信号。信号。13启动开关启动开关发动机启动时，给发动机启动时，给ECU提供一个启动信号。提供一个启动信号。14制动灯开关制动灯开关制动时，向制动时，向ECU提供制动信号。提供制动信号。15动力转向开关动力转向开关当方向盘由中间位置向左右转动时，由于当方向盘由中间位置向左右转动时，由于动力转向油泵工作而使发动机负荷加大，此时向动力转向油泵工作而使发动机负荷加大，此时向ECU输入信号。输入信号。1616巡航控制开关巡航控制开关当进入巡航控制状态时，向当进入巡航控制状态时，向ECU输入巡航输入巡航控制状态信号。控制状态信号。给传感器提供电压，接受传感器和其他装置的输入信号，给传感器提供电压，接受传感器和其他装置的输入信号，并转换成数字信号；并转换成数字信号；储存该车型的特征参数和运算所需的有关数据信号；储存该车型的特征参数和运算所需的有关数据信号；确定计算输出指令所需的程序，并根据输入信号和相关程确定计算输出指令所需的程序，并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值；序计算输出指令数值；将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并存将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并存储故障信息。储故障信息。向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息；向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息；自我修正功能（学习功能）。自我修正功能（学习功能）。三、三、电子控制单元（电子控制单元（ECU）的基本功能的基本功能喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、节气门控制电动机、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷阀、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器空调压缩继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等等。四、四、执行元件的类型执行元件的类型