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汽车发动机电控技术 Auto-motive engine electrically controlled technology. 第一章 汽车发动机电控技术概述. 本章主要内容： 发动机电控技术的发展 电控技术对发动机性能的影响 应用在发动机上的电子控制系统 发动机电控系统的基本组成. 学习目标：. 了解电控发动机的优点； 了解电控发动机各控制系统的功能及主要控制内容； 了解电控发动机控制系统主要的输入信号和执行器。. 一、发动机电控技术的发展. 始于 20 世纪 60 年代，分为三个阶段： 第一阶段： 20 世纪 60 年代中期到 70 年代中期
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汽车发动机电控技术 Auto-motive engine electrically controlled technology
第一章 汽车发动机电控技术概述 本章主要内容： • 发动机电控技术的发展 • 电控技术对发动机性能的影响 • 应用在发动机上的电子控制系统 • 发动机电控系统的基本组成
学习目标： • 了解电控发动机的优点； • 了解电控发动机各控制系统的功能及主要控制内容； • 了解电控发动机控制系统主要的输入信号和执行器。
一、发动机电控技术的发展 始于20世纪60年代，分为三个阶段： • 第一阶段：20世纪60年代中期到70年代中期 主要是为改善部分性能而对汽车电器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：20世纪70年代末期到90年代中期 为解决汽车安全、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 电子技术从发动机扩展到底盘、车身及柴油机多个领域，各种电控系统日趋完善，汽车电子化已达到相当高的程度 电控系统控制：独立控制→集中控制→整车控制技术
二、电控技术对发动机性能的影响 • 提高发动机的动力性； • 提高发动机的燃油经济性； • 降低排放污染； • 改善发动机的加速和减速性能； • 改善发动机的起动性能； • 发动机故障发生率大大降低，自诊断与报警系统的应用，提高了故障诊断的速度和准确性，缩短汽车因发动机故障而停驶的时间。
电控燃油喷射系统（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。 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。
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。 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。
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。 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。
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。 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 。
自诊断与报警系统 • 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 。（如X-431） 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。
执行器 传感器 ECU 信号输入装置 （各种传感器） 电子控制单元 (ECU) 执行元件 四、发动机电控系统的基本组成 • 任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行元件三部分。 电控系统的基本组成
信号输入装置：各种传感器，用于采集控制系统所需的信息，并将其转换成电信号通过线路输送给ECU。信号输入装置：各种传感器，用于采集控制系统所需的信息，并将其转换成电信号通过线路输送给ECU。 常用的传感器有：空气流量计、进气管绝对压力传感器、节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、车速传感器、爆燃传感器、起动开关、空调开关、档位开关、制动灯开关等。 • 电子控制单元（ECU）：给传感器提供参考电压，接受传感器或其他装置输入的电信号，并对所接受的信号进行存储、计算和分析处理，根据计算和分析的结果向执行元件发出指令。 • 执行元件：受ECU控制，具体执行某项控制功能的装置。 常用的执行元件有：喷油器、点火器、怠速控制阀、EGR阀、炭罐电磁阀、油泵继电器、节气门控制电机、二次空气喷射阀、仪表显示器等。
氧传感器 传感器 电子控制单元 执行器 发动机 电子控制单元 传感器 执行器 发动机 闭环控制 类型： • 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。
传感器 1.概念：传感器是指能感受规定的物理量，并按一定规律转换成可用输入信号的器件或装置。 特点：非电量—电量 2.组成 (1)敏感元件—直接感受（或响应）被测量的部分，把被测量转换成与被测量有确定关系的非电量或其他量。 (2)转换元件—将敏感元件输入的非电量转换成电参量。 (3)测量电路—将转换元件输入的电参量转换成电压、电流或频率等可测电量，以便进行显示、记录、控制和处理。 • 测量电路较多使用电桥电路
3.类型 • 空气流量计MAFS：测量发动机的进气量，将信号输入ECU。 • 进气管绝对压力传感器MAPS：测量进气管内气体的绝对压力，将信号输入ECU。 • 节气门位置传感器TPS：检测节气门的开度及开度变化，信号输入ECU。 • 凸轮轴位置传感器CMPS：提供曲轴转角基准位置信号。 • 曲轴位置传感器CKPS：检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号。 • 进气温度传感器IATS：检测进气温度信号。 • 冷却液温度传感器ECTS：给ECU提供冷却液温度信号。 • 车速传感器VSS：检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号（SPD信号）。
氧传感器O2S：检测排气中的氧含量。 • 爆燃传感器KS：检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。 • 空调开关A/C：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ECU输入信号。 • 档位开关：自动变速器由空档挂入其他档时，向ECU输入信号。 • 起动开关STA：发动机起动时，给ECU提供一个起动信号。 • 制动灯开关：制动时，向ECU提供制动信号。 • 动力转向开关：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ECU输入信号。 • 巡航控制开关：当进入巡航控制状态时，向ECU输入巡航控制状态信号。
4. 实例： 线性节气门位置传感器 (1)结构：采用线性电位计，由节气门轴带动电位计滑动触点，在不同的节气门开度下，接入回路的电阻值不同。 (2)过程：采用线性电位计，由节气门轴带动电位计滑动触点运动，在不同的节气门开度下，接入回路的电阻值不同。ECU通常给传感器提供5V电压，从而将节气门开度量转换成电压信号，ECU根据节气门开度信号和开启速率判断发动机运行工况。这个节气门开度的输出信号还是自动变速器换档条件的主要依据。 (3) 节气门开度在全闭与50%开度之间时，动触点空置。ECU即可据此判断节气门位置来控制发动机和自动变速器。 特点：结构简单，但输出量非连续。
