发动机电控系统概述

1发动机电控系统概述,SchoolofEnergyScienceandEngineering,1发动机电控系统概述,本章主要内容：（3节）汽车电子技术的发展发动机电控系统的控制内容与方式发动机电控系统的功能与组成,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、汽车电子技术的发展阶段,电控系统控制：独立控制集中控制整车控制技术,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。,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,ABS,ABS是常规制动装置基础上的改进型技术。它的工作原理是，依靠装在各车轮上高灵敏度的车轮转速传感器以及车身上的车速传感器，通过计算机控制。紧急制动时，一旦发现某个车轮抱死，计算机立即指令压力调节器使该轮的制动分泵泄(减)压，使车轮恢复转动。ABS的工作过程实际上是抱死-松开-抱死-松开的循环工作过程，使车辆始终处于临界抱死的间隙滚动状态，有效地克服紧急制动时的跑偏、侧滑、甩尾，防止车身失控等情况的发生。,一、汽车电子技术的发展阶段,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,ABS,一、汽车电子技术的发展阶段,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,ABS,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,ABS,有无ABS的比较,一、汽车电子技术的发展阶段,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,ABS,一、汽车电子技术的发展阶段,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、汽车电子技术的发展阶段,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,EBD：电子制动力分配系统,一、汽车电子技术的发展阶段,1.1汽车电子技术的发展,SchoolofEnergyScienceandEngineering,EBD：电子制动力分配系统,ABS+EBD,SchoolofEnergyScienceandEngineering,二、电控技术对发动机性能的影响,1.1汽车电子技术的发展,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。,SchoolofEnergyScienceandEngineering,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,电控燃油喷射（EFI）,一、发动机电控系统的控制内容,电控点火装置（ESA）,怠速控制（ISC）系统,排放控制系统,进气控制系统,增压控制系统,应急备用系统,警告提示,巡航控制系统,自诊断与报警系统,失效保护系统,SchoolofEnergyScienceandEngineering,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,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。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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,电子燃油喷射系统（EFI）,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,电子燃油喷射系统（EFI）,汽油喷射系统的控制系统组成1一燃油箱2一电动燃油泵3燃油滤清器4ECU5喷油器6一燃油分配器7一压力调节器8一进气总管9一节气门位置传感器10一空气流量计11一氧传感器12一冷却水温度传感器13一分电器14一怠速执行器15一蓄电池16一点火开关,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,电控点火系统（ESA）,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,怠速控制系统（ISC）,发动机怠速控制方法如图所示，采用怠速控制阀（ISCV）控制节气门旁路中的空气流量，使发动机怠速运转总是处于最佳的转速下。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,怠速控制系统（ISC）,怠速发动机空转时称为怠速。在发动机运转时，如果完全放松油门踏板，这时发动机就处于怠速状态。发动机怠速时的转速被称为怠速转速。怠速转速可以通过调整风门大小等来调整其高低。怠速即是发动机“出工不出力”。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,怠速控制系统（ISC）,关于电喷车空档滑行是否省油的问题？很多专家都说电喷车空档滑行不省油。可很多人就是想不通，空档时，发动机进油量是维持怠速的进油量，这应该是最小给油量了吧。带档位运行，发动机转速怎么也比怠速高啊，怎么可能比空档还省油呢？,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,怠速控制系统（ISC）,关于电喷车空档滑行是否省油的问题？原因很简单，当带档不给油的时候，如果此时发动机转速高过怠速时的转速，发动机停止供油，直至发动机转速跌至怠速以下时，才重新供油；若摘空档，发动机一下子就失去了来自驱动轮的动力（发动机与驱动轮之间的动力是双向的），转速跌落的非常快，这个时候为了保证发动机不熄火，就必须供油以维持最基本的怠速。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,可变进气歧管技术,一、发动机电控系统的控制内容,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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,变长度,一、发动机电控系统的控制内容,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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,变界面,一、发动机电控系统的控制内容,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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,重叠角技术,一、发动机电控系统的控制内容,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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,可变气门技术本田i-VTEC,一、发动机电控系统的控制内容,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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、汽车电子技术的发展阶段,ACC,ACC系统主要由测距传感器（雷达）、ECU和作动器组成。测距传感器即雷达，用于测量自车与前车的相对距离、相对速度、相对加速度；中央控制单元ECU进行控制计算，负责计算设定速度、实现车头净距控制的加速度，并发出控制指令，控制汽车速度和加速度的执行机构；作动器包括节气门作动器和制动作动器，用于调节汽车的加速度，以满足控制的要求。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、汽车电子技术的发展阶段,ACC,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、汽车电子技术的发展阶段,ACC：环车感应系统-调频连续波(FMCM)雷达系统,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、汽车电子技术的发展阶段,车道偏离预警系统,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、汽车电子技术的发展阶段,车道偏离预警系统,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,车道偏离预警系统主要由HUD抬头显示器、摄像头、控制器以及传感器组成，当车道偏离系统开启时，摄像头（一般安置在车身侧面或后视镜位置）会时刻采集行驶车道的标识线，通过图像处理获得汽车在当前车道中的位置参数，当检测到汽车偏离车道时，传感器会及时收集车辆数据和驾驶员的操作状态，之后由控制器发出警报信号，整个过程大约在0.5秒完成，为驾驶者提供更多的反应时间。而如果驾驶者打开转向灯，正常进行变线行驶，那么车道偏离预警系统不会做出任何提示。,奔驰车型车道偏离预警系统靠方向盘震动来提示驾驶者。,一、发动机电控系统的控制内容,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。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。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,智能行车服务系统,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,一、发动机电控系统的控制内容,智能行车服务系统,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,目前主流智能行车服务系统，主要是通过无线网络连接车载终端机（多数为GPS)与服务中心，来构成提供信息服务的通信平台，通过安装车内的终端系统，分析汽车与车外发生的各种状况，同时收集驾驶和行车所必须的各种信息，并将相应信息传达给服务中心，借助话务员来为用户提供相应服务。,二、电控系统的控制方式,开环控制,闭环控制,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,在控制系统中，如果输出端与输入端之间不存在反馈回路，输出量对系统的控制作用没有影响，该系统称为开环控制系统。,二、电控系统的控制方式,在控制系统中，如果输出端与输入端之间存在反馈回路，输出量对系统的控制作用有直接影响的系统，称为闭环控制系统。,开环控制,闭环控制,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,三、电控系统的控制过程,微机控制系统的控制过程（1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入；（2）实时控制决策：对采集到的被控量进行分析和处理，并按已定的控制规律，决定将要采取的控制行为。（3）实时控制输出：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。上述过程不断重复，使整个系统能够按照一定的控制指标进行工作，并对被控参数和设备本身出现的异常状态及时监督、迅速处理。,1.2发动机电控系统的控制内容与方式,SchoolofEnergyScienceandEngineering,1.3发动机电控系统的功能与组成,一、电控系统的基本组成,发动机电控系统主要由传感器、电控单元和执行器三大部分组成,图电控系统的基本组成,SchoolofEnergyScienceandEngineering,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,1.3发动机电控系统的功能与组成,SchoolofEnergyScienceandEngineering,1.3发动机电控系统的功能与组成,SchoolofEnergyScienceandEngineering,1.3发动机电控系统的功能与组成,SchoolofEnergyScienceandEngineering,例：CAMRYETCS-I节气门控制系统,发动机ECU,节气门传感器,加速踏板位置传感器,节气门马达,点火线圈,喷油嘴,回位弹簧,ThrottleValve,加速踏板,节气门体,空气流量计,主,辅,M,制动控制ECU*,CAN,1.3发动机电控系统的功能与组成,SchoolofEnergyScienceandEngineering,1.3发动机电控系统的功能与组