发动机电控系统的组成与工作原理.ppt

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1、第第1章章 发动机电子控制系统的发动机电子控制系统的组成与工作原理组成与工作原理 学习目标学习目标掌握发动机电子控制系统的控制内容及功掌握发动机电子控制系统的控制内容及功能。能。掌握发动机电子控制系统的基本组成与控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。1.1 发动机电子控制系统发动机电子控制系统的控制内容及功能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

2、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、电子控制点火系统以外的其它控制系统统称为辅助控制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发动机电子控制系统主要控制功能是燃油控制（控制喷油量和喷油正时）和点火控制制（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）。1.1.1 电子控制燃油喷射系统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

3、据空气流量传感器提供的进气量信号确定基本的喷油量，再根据其他传感器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，能有效控制混合气信号对喷油量进行修正，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空燃比，使发动机在各种工况下空燃比达到较佳值、在各种运行工况下均能获得最佳浓较佳值、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。1.1.2 电子控制点火系统电子控制点火系统主要功能是点火提前角控制

4、和通电时间（闭主要功能是点火提前角控制和通电时间（闭角）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、不同负荷条件下，根据各相关传感器信号，判断发动机的下，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，选择最理想的点火提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，并根据蓄电池电压及转速前角点燃混合气，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，使发动机输出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，而将油耗和排放降低到最大的功率和转

5、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 辅助控制系统辅助控制系统 1进气控制系统进气控制系统功用：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，对发动机的进气进行控制，以提高发动机的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（包括谐波进气增压系统（ACIS）、废气涡）、废气涡轮增压系统、可变气门正时系统、电子控轮增压系统、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。）等。2怠速控制系统怠速控制系统怠速控制（

6、怠速控制（ISC）系统能在发动机怠速工况）系统能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，通过怠速否工作、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，使发动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。3排放控制系统排放控制系统对发动机排放控制装置的工作实行电子控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（）控制系统、废气再循环（EGR）控制系统，氧传感器及三元催化

7、转化控制系统，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，二次空气喷射控制系统等统等。4自诊断系统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，系统将故障信息以设定的数码（故障码）形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，控制系统自动按系统自动按ECU中预先设定的参考信号值中预先设定的参考信号值工作，使发动机能继续运转以便能尽快送工作，使发动机能继续运转以便能尽快

8、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。1.2 发动机电子控制系统的基本发动机电子控制系统的基本组成与控制原理组成与控制原理1.2.1 发动机电子控制系统的基本组成发动机电子控制系统的基本组成传感器传感器电子控制单元电子控制单元（ECU）执行器执行器由传感器、电子控制单元（由传感器、电子控制单元（ECU）和执行）和执行器三部分组成。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

9、据控制器的指令完成具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。1传感器传感器（1）空气流量传感器）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）压力传感器（3）节气门位置传感器）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）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）冷却液温度传感器（6）进气温度传感器）进气温度传感器（7）氧传感器）氧传感器（8）爆震传感器）爆震传感器（9）大气压力传感器）大气压力传感器（10）车速传感器）车速传感器2电子控制单元（电子控制单元（ECU）（1）功能）功能给传感器提供参考（基准）电压（给传感器提供参考（基

10、准）电压（2V、5V、9V、12V）。）。存储、计算、分析处理信息。存储、计算、分析处理信息。运算分析。运算分析。输出执行命令。输出执行命令。自我修正功能（自适应功能）。自我修正功能（自适应功能）。（2）电子控制单元的硬件）电子控制单元的硬件ECU主要由输入回路、主要由输入回路、A/D转换器、微机和转换器、微机和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）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。主控程序，任务是整个系统初始化、实现系统的序，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，常用工况及工作时序、控制模式的设

11、定，常用工况及其他各工况模式下喷油信号和点火信号输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为实现发动机各种工况及运行条件下最佳的综合性能，电子控制系统必须以最佳的的综合性能，电子控制系统必须以最佳的相应控制参数（如最佳喷油脉宽和最佳点相应控制参数（如最佳喷油脉宽和最佳点火提前角）控制发动机在最佳运行状况下火提前角）控制发动机在最佳运行状况下运转，这些控制参数的最佳数据预先全部运转，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）。）。3执行器执行器电动燃油泵：供给燃油喷射系统规定压力电动燃油泵：供

12、给燃油喷射系统规定压力的燃油。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，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，控制起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。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，是微机控制点火系统的功率输出级；它接受制点火系统的功率输出级；它接受ECU输输出的点火控制信号并进行功率放大，以便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

13、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，控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：根据电控单元的控制指令信号，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。1.2.2 发动机电子控制系统的工作原理发动机电子控制系统的工作原理在发动机运转过程中，在发动机运转过程中，ECU根据发动机控根据发动机控制系统的各传感器送来的信号，判断发动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，并从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

14、数据，经中央中查取相应的控制参数数据，经中央处理器（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。发发动动机机电电子子控控制制系系统统1.2.2 发动机电子控制系统的控制方式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，开环控制：发动机工作时，ECU根据传根据传感器的信号对执行器进行控制，而控制的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）是否达到预期目标无有否有爆震发生等）是否达到预期目标无法做出分析，控制的结果对

15、控制过程没有法做出分析，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闭环控制：闭环控制实质上就是反馈控闭环控制：闭环控制实质上就是反馈控制。在开环控制的基础上，控制系统根据制。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，而此时不再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。闭环控制的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，不仅存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。