1、第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)概述第一節(jié) 電控系統(tǒng)的基本概念第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展過程第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的功能 第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理 第一節(jié) 電控系統(tǒng)的基本概念 1、自動(dòng)控制 2、電子控制系統(tǒng)3、開環(huán)控制與閉環(huán)控制4、微機(jī)控制過程1、自動(dòng)控制 自動(dòng)控制是采用控制裝置使被控對(duì)象（如機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行或生產(chǎn)過程的進(jìn)行）自動(dòng)地按照給定的規(guī)律運(yùn)行，使被控對(duì)象的一個(gè)或數(shù)個(gè)物理量（如電壓、電流、速度、位置、溫度、流量、濃度、化學(xué)成分等）能夠在一定精度范圍內(nèi)按照給定的規(guī)律變化。而系統(tǒng)是指為達(dá)到某一目的，由相互制約的各個(gè)部分按一定規(guī)律組織成的、具有一定功能的整體。 2、電子控制系統(tǒng) o

2、采用電子設(shè)備（如計(jì)算機(jī)等）作為自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制裝置，就構(gòu)成了電子控制系統(tǒng)。3、開環(huán)控制與閉環(huán)控制。 o開環(huán)控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式，其特點(diǎn)是，在控制器與被控對(duì)象之間只有正向控制作用而沒有反饋控制作用，即系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制量沒有影響。 o閉環(huán)控制的特點(diǎn)是：在控制器與被控對(duì)象之間，不僅存在著正向作用，而且存在著反饋?zhàn)饔?，即系統(tǒng)的輸出量對(duì)控制量有直接影響。 4、微機(jī)控制過程o如果把圖12中的控制器用微型計(jì)算機(jī)來代替，就組成了微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，只要運(yùn)用各種指令，就能編出符合某種控制規(guī)律的程序。微處理器執(zhí)行這樣的程序，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)被控參數(shù)的控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程通?？?/p>

3、歸結(jié)為以下二個(gè)步驟：1、數(shù)據(jù)采集：對(duì)被控參數(shù)的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，并輸給計(jì)算機(jī)；2、控制：對(duì)采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定控制過程，適時(shí)地對(duì)控制機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)基本上是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，有開環(huán)控制，也有閉環(huán)控制。 返回第二節(jié)第二節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展過程發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的發(fā)展過程o一、發(fā)展過程o二、單獨(dú)控制o三、集中控制一、發(fā)展過程一、發(fā)展過程始于始于2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代，分為三個(gè)階段：年代，分為三個(gè)階段：第一階段，從第一階段，從2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代中期到年代中期到7070年代中期，主要是年代中期，主要是為了改善部分性能而對(duì)

4、汽車產(chǎn)品進(jìn)行的技術(shù)改造，如在為了改善部分性能而對(duì)汽車產(chǎn)品進(jìn)行的技術(shù)改造，如在車上裝了晶體管收音機(jī)；車上裝了晶體管收音機(jī)；第二階段，從第二階段，從2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代末期到年代末期到9090年代中期，為解決年代中期，為解決安全、污染、和節(jié)能三大問題，研制出電控汽油噴射系安全、污染、和節(jié)能三大問題，研制出電控汽油噴射系統(tǒng)、電子控制防滑制動(dòng)裝置和電控點(diǎn)火系統(tǒng)；統(tǒng)、電子控制防滑制動(dòng)裝置和電控點(diǎn)火系統(tǒng)；第三階段，第三階段，2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代中期以后，電子技術(shù)廣泛的應(yīng)年代中期以后，電子技術(shù)廣泛的應(yīng)用在底盤、車身、和車用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)多個(gè)領(lǐng)域。用在底盤、車身、和車用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)多個(gè)領(lǐng)域。二、單獨(dú)

5、控制o60年代后期到70年代，汽車電控系統(tǒng)多采用模擬電路的ECU（電子控制單元），單獨(dú)對(duì)汽車某一系統(tǒng)，如燃油噴射系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)等進(jìn)行控制。由于在采用模擬電路的ECU控制系統(tǒng)中，如果要增加控制功能，就必須增加與實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)功能控制邏輯相應(yīng)的電路，這樣必然會(huì)使ECU的尺寸增加很大，對(duì)于安裝空間有限的汽車來講很不適用。所以這一時(shí)期的汽車電控系統(tǒng)多采用一個(gè)ECU控制汽車的一個(gè)系統(tǒng)的單獨(dú)控制方式。 o隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，用于汽車電控系統(tǒng)的ECU由于采用了數(shù)字電路及大規(guī)模集成電路，其集成度越來越高，微處理機(jī)速度的不斷提高和存儲(chǔ)容量的增加使其控制功能大大增加，并具有各種備用功能。另外，與汽油噴射控制、點(diǎn)火控

6、制及其他控制系統(tǒng)相關(guān)的各種控制器，由于所用的傳感器很多都可通用，如水溫傳感器，進(jìn)氣溫度傳感器，負(fù)荷、車速（轉(zhuǎn)速）傳感器等，因此利用控制功能集中化，就可以不必按功能不同設(shè)置傳感器和ECU，而是將多種控制功能集中到一個(gè)ECU上，不同控制功能所共同需要的傳感器也就只設(shè)置一個(gè)。這種控制方式就叫做集中控制系統(tǒng)，也就是汽車微機(jī)控制系統(tǒng)。 三、集中控制系統(tǒng)返回第三節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)功能o一、電控發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)o二、一、電控發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)o1.1.提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性 o2.2.高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性高發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性o3.3.降低排放污染降低排放污染 o4.4.發(fā)動(dòng)機(jī)的加速和減速性能發(fā)動(dòng)機(jī)的加速

7、和減速性能 o5.5.改善發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能改善發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能1 1、電控燃油噴射（、電控燃油噴射（EFIEFI）系統(tǒng)系統(tǒng)2 2、電控點(diǎn)火系統(tǒng)（、電控點(diǎn)火系統(tǒng)（ESAESA）3 3、怠速控制系統(tǒng)（、怠速控制系統(tǒng)（ISCISC） 4 4、排放控制系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng) 5 5、進(jìn)氣控制系統(tǒng)、進(jìn)氣控制系統(tǒng) 6 6、增壓控制系統(tǒng)、增壓控制系統(tǒng) 7 7、警告系統(tǒng)、警告系統(tǒng) 8 8、自診斷與報(bào)警系統(tǒng)、自診斷與報(bào)警系統(tǒng) 9 9、失效保護(hù)系統(tǒng)、失效保護(hù)系統(tǒng) 1010、應(yīng)急備用系統(tǒng)、應(yīng)急備用系統(tǒng) 電控燃油噴射（EFI）系統(tǒng)o該系統(tǒng)根據(jù)各傳感器輸送來的信號(hào)，能有效控制混合氣空燃比，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下，空燃比達(dá)到最

8、佳值，從而實(shí)現(xiàn)提高功率、降低油耗、減少排氣污染等功效。該系統(tǒng)可分為開環(huán)和閉環(huán)兩種控制。電控燃油噴射主要包括噴油量、噴射正時(shí)、燃油停供及燃油泵的控制。 電控點(diǎn)火（ESA）系統(tǒng)o 該系統(tǒng)可使發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣量等因素下，在最佳點(diǎn)火提前角工況下工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大的功率和扭矩，而將油耗和排放降低到最低限度。該系統(tǒng)分為開環(huán)和閉環(huán)兩種控制。電控點(diǎn)火裝置閉環(huán)控制系統(tǒng)通過爆震傳感器進(jìn)行反饋控制，其點(diǎn)火時(shí)刻的控制精度比開環(huán)高，但排氣凈化差些。點(diǎn)火裝置的控制主要包括點(diǎn)火提前角、通電時(shí)間及爆震控制等方面。怠速控制（ISC）系統(tǒng) o發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車運(yùn)轉(zhuǎn)、空調(diào)壓縮機(jī)工作、變速器掛入擋位、發(fā)電機(jī)負(fù)荷加大等不同怠速運(yùn)轉(zhuǎn)

9、工況下，由ECU控制怠速控制閥，使發(fā)動(dòng)機(jī)都能處在最佳怠速轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。（四）排放控制o排放控制項(xiàng)目主要有:排氣再循環(huán)控（EGR），氧傳感器及三元催化轉(zhuǎn)化器開環(huán)、閉環(huán)控制，二次空氣噴射控制，活性碳罐電磁閥控制等。 進(jìn)氣控制o進(jìn)氣控制包括：動(dòng)力閥控制、渦流控制閥、進(jìn)氣慣性控制系統(tǒng)（ACIS）、VTEC可變氣門正時(shí)和升程電子控制技術(shù)、巡航與電控節(jié)氣門等方面。 增壓控制oECU根據(jù)進(jìn)氣壓力傳感器（MAP）檢測(cè)的進(jìn)氣壓力信號(hào)去控制釋壓電磁閥，以控制排氣通路切換閥，改變排氣通路的走向，從而控制廢氣渦輪增壓器進(jìn)入工作或停止工作。 警告提示 oECU控制各種指示和警告裝置，顯示有關(guān)控制系統(tǒng)的工作狀況，當(dāng)控制系統(tǒng)

10、出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)發(fā)出警告信號(hào)。如氧傳感器失效、催化劑過熱、油箱油溫過高等。 自我診斷與報(bào)警系統(tǒng) o 該系統(tǒng)利用ECU，對(duì)電子控制系統(tǒng)中的各部件進(jìn)行監(jiān)測(cè)、診斷，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的工作情況，能自行地及時(shí)地找出發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。 失效保護(hù)o當(dāng)ECU檢測(cè)到傳感器或電路中出現(xiàn)故障時(shí)，仍然會(huì)按照ECU設(shè)定的程序和數(shù)據(jù)使控制系統(tǒng)繼續(xù)工作（此時(shí)性能會(huì)有所下降）或停機(jī)。主電腦故障備用控制系統(tǒng) o后備系統(tǒng)也叫后備功能。它是當(dāng)ECU內(nèi)微機(jī)控制程序出現(xiàn)故障時(shí)，ECU把燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)控制在預(yù)定水平上，作為一種備用功能使車輛繼續(xù)行駛。該系統(tǒng)只能維持基本功能，而不能保持正常的運(yùn)行性能。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入后備

11、系統(tǒng)工作時(shí)，也叫進(jìn)入“跛行”狀態(tài)，還有的稱其為“緩慢回家”狀態(tài)。返回第四節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成 及工作原理o發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的組成如圖所示，主要由信號(hào)輸入裝置、電子控制單元（ECU）、執(zhí)行器等組成。 一、信號(hào)輸入裝置及輸入信號(hào)信號(hào)輸入裝置及輸入信號(hào)o發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸入主要是通過各種傳感器或其他控制裝置將各種控制信號(hào)輸入ECU的。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)用的傳感器和輸入信號(hào)主要有下列種類。 l空氣流量計(jì)（MAF）- 在L型EFI中，由空氣流量計(jì)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)吸入空氣量，并將信號(hào)輸入ECU，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)。2、進(jìn)氣（歧管絕對(duì)）壓力傳感器（MAP）-在D型EFI中，由進(jìn)氣壓力傳感器測(cè)

12、量進(jìn)氣管壓力（真空度），并將信號(hào)輸入ECU，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)。3轉(zhuǎn)速和曲軸位置傳感器- 檢測(cè)曲軸（或活塞）位置信號(hào)和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)（轉(zhuǎn)速信號(hào)）輸入ECU，作為點(diǎn)火和燃油噴射的主控制信號(hào)。4凸輪軸位置傳感器- 也叫同步信號(hào)傳感器，它是一個(gè)氣缸判別定位裝置，向ECU輸入凸輪軸位置信號(hào)，是點(diǎn)火控制的主控制信號(hào)。 5上止點(diǎn)位置傳感器- 向ECU提供一缸上止點(diǎn)位置信號(hào)，作為點(diǎn)火控制主控信號(hào)。6缸序判別傳感器- 向ECU提供各缸工作順序信號(hào)，作為點(diǎn)火控制主控信號(hào)。7冷卻水溫度傳感器-檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度，向ECU輸入溫度信號(hào)，作為燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號(hào)，同時(shí)也是其他控制系統(tǒng)的控制信號(hào)

13、。 8進(jìn)氣溫度傳感器-檢測(cè)進(jìn)入進(jìn)氣歧管的空氣溫度，向ECU輸入進(jìn)氣溫度信號(hào)，作為燃油噴射和點(diǎn)火正時(shí)的修正信號(hào)。o9節(jié)氣門位置傳感器 節(jié)氣門位置傳感器檢測(cè)節(jié)氣門的開度狀態(tài)，如怠速（全關(guān)）、全開及節(jié)氣門開、閉的速率信號(hào)，輸入ECU，控制燃油噴射及其他控制系統(tǒng)，如EGR，開、閉環(huán)控制等。o10氧傳感器 檢測(cè)排氣中氧的含量，向ECU輸入空燃比的反饋信號(hào)，進(jìn)行噴油量的閉環(huán)控制。o11.爆震傳感器 爆震傳感器向ECU輸入爆震信號(hào)，經(jīng)ECU處理后，控制點(diǎn)火提前角，抑制爆震產(chǎn)生。o12大氣壓力傳感器 檢測(cè)大氣壓力，向ECU輸入大氣壓力信號(hào)，修正噴油和點(diǎn)火控制。 o13.車速傳感器 檢測(cè)車速，向ECU輸入車速信

14、號(hào)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)超速斷油控制。在發(fā)動(dòng)機(jī)和自動(dòng)變速器共同控制時(shí)，也是自動(dòng)變速器的主控制信號(hào)。o14.起動(dòng)信號(hào) 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，由起動(dòng)系向ECU提供一個(gè)起動(dòng)信號(hào)，作為噴油量、點(diǎn)火提前角的修正信號(hào)。o15.發(fā)電機(jī)負(fù)荷信號(hào) 當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷因開啟用電量較大的電器設(shè)備而增大時(shí)，向ECU輸入此信號(hào)，作為噴油量與點(diǎn)火提前角的修正信號(hào)。 o16空調(diào)作用信號(hào)（AC） 當(dāng)空調(diào)開關(guān)打開，空調(diào)壓縮機(jī)進(jìn)入工作，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷加大時(shí)，由空調(diào)開關(guān)向ECU輸入空調(diào)作用信號(hào)，作為對(duì)噴油量及點(diǎn)火提前角控制的修正信號(hào)。o17擋位開關(guān)信號(hào)和空擋位置開關(guān)信號(hào) 自動(dòng)變速器由P/N擋掛入其他擋位時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷將有所增加，擋位開關(guān)向ECU輸入

15、信號(hào)，作為對(duì)噴油量及點(diǎn)火提前角的修正信號(hào)。當(dāng)掛入P或N擋時(shí)，空擋位置開關(guān)提供P/N擋位置信號(hào)，防止不在P或N擋時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。o18蓄電池電壓信號(hào) 當(dāng)ECU檢測(cè)到蓄電池和電源系的電壓過低時(shí)，將對(duì)供油量進(jìn)行修正，以補(bǔ)償由于電壓過低，造成噴油持續(xù)時(shí)間短所帶來的影響。 o19離合器開關(guān)信號(hào) 在離合器接合和分離過程中，由離合器開關(guān)向ECU輸入離合器工作狀態(tài)信號(hào)，作為噴油量及點(diǎn)火提前角控制的修正信號(hào)。o20剎車開關(guān)信號(hào) 在制動(dòng)時(shí)，由剎車開關(guān)向ECU提供制動(dòng)信號(hào)，作為對(duì)噴油量、點(diǎn)火提前角、自動(dòng)變速器等的控制信號(hào)。 o21動(dòng)力轉(zhuǎn)向開關(guān)信號(hào) 采用動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置的汽車，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤由中間位置向左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于動(dòng)力轉(zhuǎn)向油

16、泵工作而使發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷加大，此時(shí)動(dòng)力轉(zhuǎn)向開關(guān)向ECU輸入修正信號(hào)，調(diào)整噴油量及點(diǎn)火提前角。o22EGR閥位置傳感器 EGR閥位置傳感器向ECU提供EGR閥的位置信號(hào)。o23巡行（定速）控制開關(guān)信號(hào) 當(dāng)進(jìn)入巡行控制狀態(tài)時(shí)，由巡行控制開關(guān)向ECU輸入巡行控制狀態(tài)信號(hào)，由ECU對(duì)車速進(jìn)行自動(dòng)控制。o隨著控制功能的擴(kuò)展，輸入信號(hào)也將不斷增加。從上述所列傳感器及輸入信號(hào)中可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)所用的傳感器及輸入信號(hào)有很多都是相同的。這就意味著，在發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)中，可以減少大量的傳感器數(shù)目，一個(gè)傳感器或一個(gè)輸入信號(hào)，可以多次重復(fù)使用，作為幾個(gè)控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)。二、電子控制單元（二、電子控制單元（

17、ECU）的功能與組成的功能與組成 1 1、傳感器或其它裝置輸入的信息，給傳感器提供參考（基準(zhǔn)）、傳感器或其它裝置輸入的信息，給傳感器提供參考（基準(zhǔn)）電壓：電壓：2 2V V（伏）、伏）、5 5V V、9V9V、12V12V；將輸入的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)所將輸入的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)所能接受的信號(hào)。能接受的信號(hào)。2 2、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析處理信息；計(jì)算輸出值所用的程序；存、存儲(chǔ)、計(jì)算、分析處理信息；計(jì)算輸出值所用的程序；存儲(chǔ)該車型的特點(diǎn)參數(shù)；存儲(chǔ)運(yùn)算中的數(shù)據(jù)（隨機(jī)存?。⒋鎯?chǔ)儲(chǔ)該車型的特點(diǎn)參數(shù)；存儲(chǔ)運(yùn)算中的數(shù)據(jù)（隨機(jī)存?。?、存儲(chǔ)故障信息。故障信息。3 3、運(yùn)算分析。根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令數(shù)值；將輸出的信、運(yùn)

18、算分析。根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令數(shù)值；將輸出的信息與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，查出故障。息與標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)比，查出故障。4 4、輸出執(zhí)行命令。把弱信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)的執(zhí)行命令；輸出故障信、輸出執(zhí)行命令。把弱信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)的執(zhí)行命令；輸出故障信息。息。5 5、自我修正功能（自適應(yīng)功能）。、自我修正功能（自適應(yīng)功能）。 ECU主要由輸入回路、A/D轉(zhuǎn)換器（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、微型計(jì)算機(jī)（微機(jī)）和輸出回路四部分組成。三、執(zhí)行器三、執(zhí)行器o 執(zhí)行器是受ECU控制，具體執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。一般是由ECU控制執(zhí)行器電磁線圈的搭鐵回路，也有的是由ECU控制的某些電子控制電路，如電子點(diǎn)火控制器等。o1、電磁式噴油器；2、點(diǎn)火控制器（點(diǎn)火模塊）；3、怠速控制閥、怠速電機(jī)；4、EGR閥；5、進(jìn)氣控制閥；6、二次空氣噴射閥；7、活性碳罐排泄電磁閥；8、車速控制電磁閥；9、