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汽车电子控制系统基础发动机电控原理前言•汽油喷射技术始于是20世纪30年代，最初是为航空发动机设计的。•.50年代开始用于汽车发动机；•·60年代前，大多采用机械式柱塞喷射泵；·60年代，欧美日制定严格的汽车排放法规；·70年代，各国制定汽车燃油经济性法规；·1967年，Bosch公司K-Jetronic机械式汽油喷射系统，后改进为KE-Jetronic机电混合控制式；•·0~70年代，电控汽油喷射经历了晶体管、集成电路和微机控制；·90年代后，电控汽油喷射已占统治地位。发动机控制电脑的控制目的：•1.提高发动机的动力性•2.高发动机燃油经济性•3.降低排放污染•4.发动机的加速和减速性能•5.改善发动机的起动性能手段：发动机电脑系统为了达到动力、经济与排放的综全要求，采取了喷油控制（喷油量及喷油时刻）、怠速控制、点火控制及排放控制等措施。但其中最重要的控制就是喷油量控制，以向不同工况下工作的发动机提供最佳空燃比的可燃混合气一、电子燃油喷射系统二、电控点火系统三、怠速控制系统四、排放控制系统五、进气控制系统六、增压控制系统七、巡航控制系统八、警告系统九、自诊断与报警系统十、失效保护系统十一、应急备用系统应用发动机上的电子控制系统应用发动机上的电子控制系统一、电子燃油喷射系统（EFI）：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、经济性和排放性。二、电控点火系统（ESA）：功用：是点火提前角控制。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、经济性和降低排放污染的目的。应用发动机上的电子控制系统三、怠速控制系统（ISC）：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四、排放控制系统：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：废气再循环（EGR）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。应用发动机上的电子控制系统五、进气控制系统：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，从而改善发动机动力性。六、增压控制系统：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，ECU根据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。应用发动机上的电子控制系统七、巡航控制系统：功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使汽车自动维持一定车速行驶。八、警告提示：功用：由ECU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提示。应用发动机上的电子控制系统九、自诊断与报各系统：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）形式储存在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范围。十、失效保护系统：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工作，以便发动机能继续运转。应用发动机上的电子控制系统十一、应急备用系统：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），按设定的信号控制发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中电控系统的一般原理电子控制可分为模拟式电子控制和数字式电子控制，现代汽车电子控制一般是指以微处理器（如单片机、可编程控制器等）为系统大脑、以传感器为系统感官、并通过电动执行器对被控对象实施的数字式电子自动控制。电控系统一般都可分为:1)传感器2)控制器3)执行器信号输入装置（各种传感器）电子控制单元（ECU）执行元件电控系统的基本组成电控系统的一般原理•传感器：将装置的物理参数转换为电信号(数字式或模拟式)，用以监测装置的运行情况和环境条件，并将这些信号输送到控制器。换言之，传感器用各种电信号将一个虚拟的、与实际装置相同的“模拟装置”反映到控制系统中。视装置的复杂程度与控制需要的不同，传感器的数目也不同，一般可有几个至上百个。传感器可认为是控制系统的神经。•控制器：接收和处理传感器发出的各种信息，并对这些信息进行分析，以了解装置的情况；利用事先制定的控制策略，决定在当前的状态下该如何控制这个装置；最后将这种决定转换成一条或多条指令输送到执行器。控制器含有一个微处理器，并在内存中贮存着设计者事先编制的程序或控制软件。控制器可认为是控制系统的大脑。•执行器：接收控制器发来的各种指令，通过本身的设计，将电信号转变为执行元件的动作(可为电气的动作，也可为某种机械运动)。这些元件的动作将改变装置的运行条件，决定装置的运行和输出。执行器可认为是控制系统的肌肉。电控系统的一般原理控制器ECU在系统中的作用控制器ECU：根据传感器信号对控制过程作出决策，并驱动执行器对被控对象实施最优控制，其控制过程可归纳为三个步骤：1)实时数据采集：检测传感器信号的瞬时值，将模拟量转换为数字量，并将所有的数字量转换为与微处理器兼容的逻辑电平。2)实时决策：分析来自传感器的关于被控对象的状态信号，按预定的控制策略，决定下一步的控制过程，产生目标控制量。3)实时控制：将实时决策产生的目标控制量转化为一组指令，并适时地输送到执行器。因实时决策产生的都是数字量，故实时控制过程就是适时地将这些数字量转化为模拟量提供给执行器，同时实现满足驱动执行器需求电平的转换。电控系统的一般原理•整个控制系统中一直贯穿着大量信息的流动。电控系统正是从传感器的信息中了解装置的运行情况，用输入信息与自身贮存信息来决定控制的方式和指令，并将所产生的关于指令的信息输送到执行器来完成整个控制过程。•一个电控系统应该具有的基本特征：–准确地执行它应有的功能。装置的输出准确地接近在一定输入条件下的理想输出；–足够快的反应。对输入的变化引起足够快的反应，且准确地追随这种变化；–稳定性好。在输入信号改变、特别是突然变化时控制系统的运作要稳定，而不是发散、振荡。要减少不稳定操作的变化幅度；–只根据有效的输入来反应(抗干扰能力强)。•电控系统的目的是将装置按与输入有关的方式来控制，并与运行特点和控制器本身协调。装置的特性常受执行器的电磁特性影响，简言之，执行器是从控制器接收电功率的电终端，然后经内部的能量转换。得到一个机械的输出来控制装置。传统汽油机中的调节或控制在传统的汽油机中，存在着对空燃比、点火提前角以及怠速的控制或调节：•(1)空燃比──由化油器控制。其中的主量孔提供了稳定条件下大部份时间处于部份负荷运行时所需要的空燃比(通常是经济空燃比)；机械省油器与真空省油器则提供加浓燃油量以获得在高速高负荷时所需要的功率空燃比；加速泵则在突加速等过程中提供瞬态加浓燃油量；在很冷的环境下作冷起动时，还利用阻风门来进一步加浓空燃比。•(2)点火提前角──由断电-分电器中断电白金触点的闭合位置来决定点火提前角的基本量，并有真空提前器与离心提前器使得提前角可随负荷和转速进行校正。•(3)怠速──通过怠速调节螺钉改变节气门的极限位置(最小开度)，以调节怠速空气量，并通过化油器怠速系统调节空燃比。•在现代电控汽油机中，以上三种控制，即空燃比、点火提前角、怠速仍然是电控系统的基本控制功能和任务。当然，其控制的方式和元件是完全不同了。类型：开环控制系统的控制方式比较简单，ECU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目标对其控制过程没有影响。开环控制——ECU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；闭环控制——也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检测，并反馈给ECU。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；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；自我修正功能（学习功能）。电子控制单元（ECU）的基本功能第一节燃油供给系汽油喷射是喷油器将一定数量和压力的汽油直接喷射到气缸或进气歧管中，与进入的空气混合而形成可燃混合气。其目的是提高汽油雾化质量，改进燃烧，改善汽油机的性能。传统的燃油供给系一、汽油喷射的优点（1）克服化油器机械控制的缺点，可以精确地控制空燃比，改善排放。（2）可以提高动力性。（3）在起动、怠速及加减速的过渡运转阶段，电子控制单元（ECU）可以很迅速地将适时、适量的燃油供给发动机，使发动机怠速稳定，起动及加减速反映灵敏，排放好。（4）当汽车在各个季节和不同地区行驶时，因气温和气压的变化引起空气密度变化时，电子控制单元（ECU）可以对外界环境的变化进行自适应。（5）减速断油功能：减速时，节气门关闭，汽油机仍以高速运转，造成进气管内真空度增大。在化油器供油系统中此时会大量供油使混合气变浓而造成不完全燃烧，这样将使废气中CO和HC增加，与此同时油耗也会增加。而采用电子控制燃油喷射后，电子控制单元（ECU）可以根据相应的转速和节气门信号采取断油措施，可降低排放，节省燃油。当发动机转速降到一定程度或踏下油门踏板后恢复供油二、汽油喷射的分类按汽油喷射方式分：间歇喷射、持续喷射；按喷油器的布置方式分：单点喷射、多点喷射；按喷射控制装置型式分：机械式汽油喷射、电子控制汽油喷射；机电结合式喷射按进气量的检测方式分：流量型（L型）、压力型（D型）。按喷射位置分类：缸外喷射(0.2~0.35MPa)、缸内直接喷射(3~5MPa)0.1Mpa=1公斤燃油喷射部位分缸内喷射进气岐管喷射节气门体喷射acb顺序喷射：按发动机的工作顺序喷油，发动机曲轴转动两周，每缸喷油器各喷一次油。分组喷射：不考虑发动机的工作顺序，在发动机的一个工作循环中，每一组喷油器喷一油。同时喷射：不考虑发动机的工作顺序，发动机曲轴转两周（即每缸完成一个工作循环），每缸的喷油器喷两次油。a)b)c)现代燃油喷射系统的主要类型D-Jetronic电控燃油喷射系统L型EFI电控燃油喷射系统LH型电子燃油喷射系统缸外喷射与缸外喷射电控燃油喷射系统示意图燃油供给系统燃油供给系示意图1811761234210951315141617燃油供给系1、粗滤器2、汽油泵3、限压阀4、止回阀5、汽油滤清器6、供油管7、油压脉冲衰减器8、油压调节器9、调压弹簧10、膜片11、节气门12、喷油器13、进气岐管14、气缸15进气门16汽油箱燃油分配管功用：将汽油均匀等压输送给各缸喷油器。燃油分配管燃油分配管与其他元件的连接关系：单油路燃油供油系统1－供油管2－燃油脉冲减振器3－燃油总管4－燃油压力调节器5－电动燃油泵6－燃油滤清器7－燃油箱油压脉冲衰减器油压脉冲衰减器功用：衰减喷油器喷油时引起的燃油压力脉动，使燃油系统保持压力稳定油压脉冲衰减器原理：油压脉动时膜片弹簧被压缩或膨胀，膜片下方的容积略有增大或减小以稳定油压。电动汽油泵电动汽油泵结构与工作原理转子偏心地安装在泵体内，滚柱装在转子的凹槽中。当转子旋转时，滚柱在离心力的作用下紧压在泵体的内表面上；同时在惯性力的作用下，滚柱总是与转子凹槽的一个侧面贴紧，从而形成若干个工作腔。随着转子的转动，汽油经进油口被吸入工作腔内。在出油口一侧的工作腔容积减小，成为高压油腔，高压汽油从压油腔经出油口流出。电动燃油泵滚柱式油泵滚子泵的工作原理：2.齿轮式油泵油泵：包括粗滤器，内有限压阀和止回阀，粗滤器过滤掉较大的杂质。限压阀：当供油管路发生堵塞时，为了保护供油管路的安全，当压力达到一定值时，该阀门打开。止回阀：当油泵不工作时，它不让供油管路内的燃油回流，以便保持供油管路内有足够的静态油压，以便于发动机的再次起动。该阀密封