发动机电控技术

1、1发动机电控技术发动机电控技术automobile engine发动机电控技术发动机电控技术田有为2发动机电控技术发动机电控技术automobile engine传统观念：汽车是一个传统观念：汽车是一个“机械机械”产品，汽车制造业属于产品，汽车制造业属于“机械机械”工业。工业。 随着社会发展，人类对汽车的运行、环保、舒适性等方面提出了越来越随着社会发展，人类对汽车的运行、环保、舒适性等方面提出了越来越高的要求，这使得传统的机械装置（化油器、自动变速器等）即使越做越复高的要求，这使得传统的机械装置（化油器、自动变速器等）即使越做越复杂，仍无法满足对其性能和功能的需要。杂，仍无法满足对其性能和功能

2、的需要。3发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 新兴的电子技术、尤其是计算机技术以其强大的功能和卓越的性能新兴的电子技术、尤其是计算机技术以其强大的功能和卓越的性能迅速渗透到汽车领域，被广泛地应用到汽车各个方面，使汽车已经由一迅速渗透到汽车领域，被广泛地应用到汽车各个方面，使汽车已经由一个传统的机械装置逐渐演变为一个集机械、电子、计算机、控制、通信个传统的机械装置逐渐演变为一个集机械、电子、计算机、控制、通信等技术于一体的复杂系统，这一演变过程被称为汽车电子化，相关的技等技术于一体的复杂系统，这一演变过程被称为汽车电子化，相关的技术被通称为汽车电子技术。术被通称为汽车

3、电子技术。4发动机电控技术发动机电控技术automobile engine汽车电子技术的应用大体上可以分为两大类：汽车电子技术的应用大体上可以分为两大类：汽车电子控制装置汽车电子控制装置车载电子装置车载电子装置5发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 汽车电子控制装置：与车上的机械部件进行配合使用，形成机电一汽车电子控制装置：与车上的机械部件进行配合使用，形成机电一体化系统，直接用于控制汽车的运行并改善其性能。汽车电子控制技术体化系统，直接用于控制汽车的运行并改善其性能。汽车电子控制技术主要指这一类。主要指这一类。比如：比如：发动机电子控制（燃油控制发动机电子控制（燃油

4、控制EFIEFI、点火控制、点火控制ESAESA、怠速控制、怠速控制ISCISC、废气、废气 循环控制循环控制EGREGR等）；等）；底盘电子控制（底盘电子控制（ATAT、ABSABS、ASRASR、EPSEPS等）；等）；车身电子控制（车身电子控制（A/CA/C、SRSSRS、中央门锁及门窗、座椅、车灯等）、中央门锁及门窗、座椅、车灯等）6发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 车载电子装置：是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，和汽车本车载电子装置：是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，和汽车本身的性能并无直接关系，主要用于提高汽车的娱乐性、提供各类信息或附身的性能

5、并无直接关系，主要用于提高汽车的娱乐性、提供各类信息或附属功能。包括车载信息系统、导航系统、车载电话、汽车音响及电视娱乐属功能。包括车载信息系统、导航系统、车载电话、汽车音响及电视娱乐系统等。系统等。7发动机电控技术发动机电控技术automobile engine汽车电子控制系统的基本组成汽车电子控制系统的基本组成信号输入部分：传感器、放大电路、开关器件；信号输入部分：传感器、放大电路、开关器件；电子控制单元（电子控制单元（ECUECU）：核心是微控制器，负责）：核心是微控制器，负责对输入信号进行分析处理计算以及发出相应的操作指令；对输入信号进行分析处理计算以及发出相应的操作指令；信号输出部分

6、：输出驱动电路、各类继电器、电动机、电磁阀等执行信号输出部分：输出驱动电路、各类继电器、电动机、电磁阀等执行器件，用于将器件，用于将ECUECU发出的命令转变为相应的操作。发出的命令转变为相应的操作。8发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 汽车电子控制系统很多部件不能使用蓄电池供电，而是使用专用的汽车电子控制系统很多部件不能使用蓄电池供电，而是使用专用的稳定电源（一般稳定电源（一般5V5V），所以还需要专门的电源电路。），所以还需要专门的电源电路。9发动机电控技术发动机电控技术automobile engine传感器传感器 传感器是将某种变化的物理量（绝大部分是非电量

7、）转化成对应传感器是将某种变化的物理量（绝大部分是非电量）转化成对应的电信号的元件。在汽车上，传感器用来感受诸如温度、压力、转速、的电信号的元件。在汽车上，传感器用来感受诸如温度、压力、转速、位置、空气流量、气体浓度等物理量的状态及变化情况，并送到控制位置、空气流量、气体浓度等物理量的状态及变化情况，并送到控制器或仪表。传感器提供的状态信息，是汽车电子控制的基本依据。器或仪表。传感器提供的状态信息，是汽车电子控制的基本依据。10发动机电控技术发动机电控技术automobile engine水温传感器空气流量计节气门位置传感器曲轴位置传感器氧传感器爆震传感器11发动机电控技术发动机电控技术aut

8、omobile engine12发动机电控技术发动机电控技术automobile engine13发动机电控技术发动机电控技术automobile engine可变电阻式传感器可变电阻式传感器电位计式传感器电位计式传感器开关式传感器开关式传感器电压产生器式传感器电压产生器式传感器磁电式传感器磁电式传感器14发动机电控技术发动机电控技术automobile engine温度传感器温度传感器核心部件是一个封装在核心部件是一个封装在铜制导热保护套中的负温铜制导热保护套中的负温度系数度系数(NTC)(NTC)电阻。电阻。如果由于外部热量使其如果由于外部热量使其温度升高，它的电阻值会温度升高，它的电阻值

9、会明显下降，导致输入电压明显下降，导致输入电压恒定时电流迅速上升，这恒定时电流迅速上升，这一特性可用来进行温度测一特性可用来进行温度测量。量。15发动机电控技术发动机电控技术automobile engine水温传感器水温传感器1 1、电子接头、电子接头 2 2、壳体、壳体 3 3、NTCNTC电阻电阻 4 4、冷却液、冷却液原理：原理：高灵敏度高灵敏度NTCNTC（负温度系数热敏电阻）电阻阻值随温度下降而增大。（负温度系数热敏电阻）电阻阻值随温度下降而增大。16发动机电控技术发动机电控技术automobile engine17发动机电控技术发动机电控技术automobile engine曲轴

10、位置传感器曲轴位置传感器 检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号，并将其输入计检测上止点信号、曲轴转角信号和发动机转速信号，并将其输入计算机，从而使计算机能按气缸的喷油顺序发出最佳喷油时刻指令。算机，从而使计算机能按气缸的喷油顺序发出最佳喷油时刻指令。 18发动机电控技术发动机电控技术automobile engine曲轴位置传感器曲轴位置传感器转速传感器转速传感器19发动机电控技术发动机电控技术automobile engine凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器本传感器可用于向电控单元本传感器可用于向电控单元提供发动机凸轮轴相位信息，提供发动机凸轮轴相位信息，结合速度传感器信号，可区分结

11、合速度传感器信号，可区分曲轴压缩上止点和排气上止点。曲轴压缩上止点和排气上止点。20发动机电控技术发动机电控技术automobile engine霍尔效应原理霍尔效应原理当一电流当一电流IsIs流过处于强度为流过处于强度为B B的磁场中的半导体薄片时，在垂的磁场中的半导体薄片时，在垂直于电流与磁场的方向上会产生直于电流与磁场的方向上会产生电压电压U UH H( (霍尔电压霍尔电压) )，当磁场消失，当磁场消失时电压立即消失。且时电压立即消失。且U UH H与与B B和和IsIs的的大小成正比。这种现象称为霍尔大小成正比。这种现象称为霍尔效应。效应。21发动机电控技术发动机电控技术automob

12、ile engine22发动机电控技术发动机电控技术automobile engine当发动机凸轮轴带动触发当发动机凸轮轴带动触发钢制转子旋转，叶片周期性钢制转子旋转，叶片周期性通过空气隙引起磁路变化的通过空气隙引起磁路变化的开关状态。由此产生相应的开关状态。由此产生相应的霍尔电压霍尔电压U UH H以及输出电平以及输出电平U UA A脉脉冲信号。冲信号。由于本传感器只在凸轮轴由于本传感器只在凸轮轴的半周有输出信号，另半周的半周有输出信号，另半周无输出，而两个半周合起来无输出，而两个半周合起来相当于曲轴两整周，由此就相当于曲轴两整周，由此就可区分曲轴压缩上止点和排可区分曲轴压缩上止点和排气上止

13、点。气上止点。 23发动机电控技术发动机电控技术automobile engine加速踏板传感器24发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 加速踏板位置传加速踏板位置传感器的作用是把油门感器的作用是把油门踏板的位置转换成电踏板的位置转换成电压信号发送给压信号发送给ECU，作为判定发动机工况作为判定发动机工况的依据，实现不同节的依据，实现不同节气门开度下的喷油量气门开度下的喷油量控制。控制。25发动机电控技术发动机电控技术automobile engine进气压力传感器进气压力传感器26发动机电控技术发动机电控技术automobile engine27发动机电控技术发动机

14、电控技术automobile engine 在底盘和车身的控制方面，包括在自动变速器、转向器、悬在底盘和车身的控制方面，包括在自动变速器、转向器、悬架、架、ABSABS、安全气囊等部件上需要用到的传感器也很多，例如车速、安全气囊等部件上需要用到的传感器也很多，例如车速传感器、转角传感器、转矩传感器、加速度传感器、车身高度传传感器、转角传感器、转矩传感器、加速度传感器、车身高度传感器、车轮速度传感器等。感器、车轮速度传感器等。28发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 电子控制单元（电子控制单元（Electronic Control UnitElectronic Cont

15、rol Unit）即汽车的微机控制系统，）即汽车的微机控制系统，是整个电子控制系统的核心部分。是整个电子控制系统的核心部分。ECUECU主要是一块结构复杂的电路板，电路主要是一块结构复杂的电路板，电路包括控制器和输入包括控制器和输入/ /输出接口电路部分，电路板装在金属盒内，以起到保护输出接口电路部分，电路板装在金属盒内，以起到保护和抗干扰的作用。和抗干扰的作用。29发动机电控技术发动机电控技术automobile engine执行器执行器 执行器是执行器是ECUECU动作命令的执行者，主要是各类机械式继电器、直流动作命令的执行者，主要是各类机械式继电器、直流电动机、步进电动机、电磁阀或控制阀

16、等执行器件。电动机、步进电动机、电磁阀或控制阀等执行器件。30发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 继电器和开关电路主要用于控制开关信号，如数字信息显示、点火线圈初继电器和开关电路主要用于控制开关信号，如数字信息显示、点火线圈初级的通断、空调的启动停止等。级的通断、空调的启动停止等。 而直流电动机和步进电动机则多是驱动与之相连的执行机构，从而控制执而直流电动机和步进电动机则多是驱动与之相连的执行机构，从而控制执行机构动作，例如电动油泵的转速控制，怠速转速的步进电动机控制等。电磁行机构动作，例如电动油泵的转速控制，怠速转速的步进电动机控制等。电磁阀或控制阀类执行器件在汽

17、车中用的非常多，例如喷油器、废气再循环电磁阀、阀或控制阀类执行器件在汽车中用的非常多，例如喷油器、废气再循环电磁阀、怠速控制阀、怠速控制阀、ABSABS压力调节阀、换挡电磁阀等。压力调节阀、换挡电磁阀等。31发动机电控技术发动机电控技术automobile engine32发动机电控技术发动机电控技术automobile engine解码器解码器汽车解码器汽车解码器( (故障诊断仪故障诊断仪) )是利用配套连接线和车上电脑数据输出是利用配套连接线和车上电脑数据输出DLC(DLC(检测接头检测接头) )相连，从而达到与各种电控系统控制单元相连，从而达到与各种电控系统控制单元ECUECU进行数据交

18、流的专用仪器。进行数据交流的专用仪器。数据交流数据交流33发动机电控技术发动机电控技术automobile engine汽车电控系统自诊断原理：汽车电控系统自诊断原理： 汽车运行过程当中汽车运行过程当中ECUECU监测输入信息，当某一信息超出预设的范围监测输入信息，当某一信息超出预设的范围值，并且持续一定时间，自诊断模块便判断为出现故障，并把该故障值，并且持续一定时间，自诊断模块便判断为出现故障，并把该故障以代码的形式存储，同时点亮故障指示灯。以代码的形式存储，同时点亮故障指示灯。34发动机电控技术发动机电控技术automobile engine“跛行跛行”功能功能 当某一传感器或电路产生了故

19、障，该信号就不再被汽车电脑所采当某一传感器或电路产生了故障，该信号就不再被汽车电脑所采用，为了维持汽车的运行，汽车电脑便从其程序存储器中调出预先用，为了维持汽车的运行，汽车电脑便从其程序存储器中调出预先设定的经验值，作为该传感器的应急输入信号，使汽车可以开到修设定的经验值，作为该传感器的应急输入信号，使汽车可以开到修理厂维修，这种应急功能就叫故障运行，又称理厂维修，这种应急功能就叫故障运行，又称“跛行跛行”功能。功能。 35发动机电控技术发动机电控技术automobile engine自诊断的发展自诊断的发展第一代：人工读码，采用跳线的方法，从故障指示灯、第一代：人工读码，采用跳线的方法，从故

20、障指示灯、LED灯或万用表指针读灯或万用表指针读出故障码出故障码 。故障码 2336发动机电控技术发动机电控技术automobile engine第二代：读码器，具有读取、清除故障码的功能。第二代：读码器，具有读取、清除故障码的功能。37发动机电控技术发动机电控技术automobile engine第三代第三代 ：一般解码器：一般解码器 读取故障码读取故障码 清除故障码清除故障码 读取数据流读取数据流 执行元件测试执行元件测试38发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 第四代：具有特殊功能的解码器（原厂），汽车制造厂家提供或第四代：具有特殊功能的解码器（原厂），汽车制造

21、厂家提供或指定的解码器指定的解码器 ，功能完善、价格昂贵、可测车型单一、维护升级不，功能完善、价格昂贵、可测车型单一、维护升级不方便；方便；39发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 大众大众VAS5052 宝马宝马GTI40发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 通用通用 TECH 丰田丰田 IT- 41发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 本田本田HDS 保时捷保时捷PWIS 日产日产CONSULT-II42发动机电控技术发动机电控技术automobile engine联合电子日立西门子电装德尔福摩托罗拉玛瑞利43发

22、动机电控技术发动机电控技术automobile engine诊断接口定义诊断接口定义 针脚针脚 定义定义 2、10号号 美国统一标准（美国统一标准（ SAEJ1850） 4号号 车身搭铁车身搭铁 5号号 信号回路搭铁信号回路搭铁 6、14号号 高速高速CAN和低速和低速CAN 7、15号号 欧洲统一标准（欧洲统一标准（ ISO9141） 16号号 蓄电池正极（蓄电池正极（B+）1、3、8、9、11、12、13号号 由各厂家自行定义由各厂家自行定义44发动机电控技术发动机电控技术automobile engine45发动机电控技术发动机电控技术automobile engine汽车电脑对故障的认

23、定方法汽车电脑对故障的认定方法值域判定法值域判定法 当控制单元（当控制单元（ECUECU）收到的输入信号超出规定的数值范围时，自诊断）收到的输入信号超出规定的数值范围时，自诊断系统就确认该输入信号故障；系统就确认该输入信号故障；例如：例如： 水温传感器水温传感器 温度范围温度范围-30-30度度120120度、电压度、电压 0.3V4.7V0.3V4.7V。当小于。当小于0.15V 0.15V 大于大于4.85V 4.85V 故障指示灯点亮故障指示灯点亮46发动机电控技术发动机电控技术automobile engine时域判定法时域判定法 当控制单元（当控制单元（ECUECU）收到的输入信号在

24、一定时间内没有发生变化或）收到的输入信号在一定时间内没有发生变化或没有达到预先规定的次数时，自诊断系统就确认该输入信号故障；没有达到预先规定的次数时，自诊断系统就确认该输入信号故障；例如例如: :氧传感器氧传感器 发动机达到一定温度，闭环，超过一段时间无信号或氧传感器信号发动机达到一定温度，闭环，超过一段时间无信号或氧传感器信号在在0.45v0.45v无变化。故障灯点亮，报氧传感器故障码。无变化。故障灯点亮，报氧传感器故障码。47发动机电控技术发动机电控技术automobile engine功能判定法功能判定法 当控制单元（当控制单元（ECUECU）给执行器发出动作指令后，检测相应传感器）给执

25、行器发出动作指令后，检测相应传感器或反馈信号的输出参数变化，若输出信号没有按程序规定的变化，或反馈信号的输出参数变化，若输出信号没有按程序规定的变化，就确认执行器或电路出现故障；就确认执行器或电路出现故障；例如：例如： 废气再循环阀（废气再循环阀（EGREGR）开启，电脑监测进气压力）开启，电脑监测进气压力MAPMAP信号。判断信号。判断EGREGR有无动作。有无动作。48发动机电控技术发动机电控技术automobile engine逻辑判定法逻辑判定法 控制单元（控制单元（ECUECU）对两个或两个以上具有相互联系的传感器进行比较，）对两个或两个以上具有相互联系的传感器进行比较，当发现两个传

26、感器信号间的逻辑关系违反设定条件时，就判定其一或两者当发现两个传感器信号间的逻辑关系违反设定条件时，就判定其一或两者有故障；有故障；例如：例如： 发动机转速大于某个转速，节气门位置发动机转速大于某个转速，节气门位置TPSTPS输出信号小于某一值，判输出信号小于某一值，判定节气门位置传感器故障。定节气门位置传感器故障。49发动机电控技术发动机电控技术automobile engine故障码的分析步骤故障码的分析步骤A A：读取并记录所有故障码：读取并记录所有故障码B B：清除所有故障码：清除所有故障码C C：确认故障码已经被清除：确认故障码已经被清除D D：模拟故障产生的条件并进行路试：模拟故障

27、产生的条件并进行路试E E：再读取并记录此时的故障码：再读取并记录此时的故障码F F：区分间歇性故障码（软故障码：区分间歇性故障码（软故障码比较麻烦）和持续性故障码（硬故障码）比较麻烦）和持续性故障码（硬故障码）50发动机电控技术发动机电控技术automobile engineG G：区分与故障症状相关的故障码和无关的故障码：区分与故障症状相关的故障码和无关的故障码H H：区分诸多故障码或相关故障码中的主要故障码（它可能是导致其他故障：区分诸多故障码或相关故障码中的主要故障码（它可能是导致其他故障码产生的原因）码产生的原因）I I：按照上述分析，进一步精确地检查测量故障码所代表的传感器、执行元

28、：按照上述分析，进一步精确地检查测量故障码所代表的传感器、执行元件或控制电脑及相关的电路状态，以便确定故障点发生的准确位置。件或控制电脑及相关的电路状态，以便确定故障点发生的准确位置。51发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 自诊断系统一般只能监测电控系自诊断系统一般只能监测电控系统的电路信号，并且只能监测信号的统的电路信号，并且只能监测信号的范围，并不能监测传感器特性的变化。范围，并不能监测传感器特性的变化。52发动机电控技术发动机电控技术automobile engine 例如：线性节气门位置传感器要例如：线性节气门位置传感器要输出与节气门开度成比例的电压信号，输出与节气门开度成比例的电压信号，控制系统根据其输入的电压信号来判控制系统根据其输入的电压信号来判断节气门的开度即负荷的大小，从而断节气门的开度即负荷的大小，从而决定喷油量等其他控制。决定喷油量等其他控制。 如果传感器的特性发生了变化，传感器输出的电压信号虽然在规如果传感器的特性发生了变化，传感器输出的电压信号虽然在规定的范围