第一章-电控发动机概述3-汽油机电控系统的控制功能及方式课件

第一章电控发动机概述§1－1汽油机电控技术及其发展§1－2汽油机电控系统的组成实训任务发动机电控系统总体认识

§1－3汽油机电控系统的控制功能与方式§1－4

电控发动机的发展趋势§1－5

汽油机电控燃油喷射系统的组成与分类§1－#

思考题第一章电控发动机概述§1－1汽油机电控技术及其发展1§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式

掌握现代汽油机电控系统的控制功能。本节内容：

一、发动机管理系统的控制项目

二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式2§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式一、发动机管理系统的控制项目

汽油机电控始于燃油喷射，但不止于燃油喷射。

电控汽油喷射系统EFI（electronicfuelinjection），常常简称为电喷系统，只涉及与空燃比的电控。

除了空燃比外，还有许多因素对汽油机性能有十分重要的影响，

其中，最重要的是点火提前角控制。

早期，空燃比和点火提前角分别控制，称作发动机电子单独控制系统；

直到上世纪70年代后期，各大汽车公司纷纷推出将电喷和电子点火集中由一个电控单元控制的系统，

称为发动机电子集中控制系统，也称为发动机管理系统，见表1-3-1（P18）。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式一、发动机管理3§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式一、发动机管理系统的控制项目控制系统类别子系统名称所用主要传感器种类

主要控制

辅助控制喷油控制点火控制喷油量控制喷油定时控制点火时刻控制闭合角控制爆震控制怠速控制燃油泵控制燃油蒸发排放控制可变气门正时控制可变进气系统控制冷却风扇控制发电机励磁控制空调压缩机控制废气再循环控制(EGR)废气涡轮增压压力控制二次空气喷射控制§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式一、发动机管理4ElectronicFuelInjectionExhaustGasRecirculation二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能1、燃油喷射(EFI)控制(1)油量控制§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式(2)喷油正时控制(3)断油控制(包括减速和超速断油)(4)燃油泵控制2、点火

(ESA)控制(1)点火提前角控制(2)闭合角控制(3)爆震控制

ElectronicSparkAdvance3、怠速控制(ISC)

IdleSpeedControl4、排放控制(1)汽车尾气排放污染控制(2)废气再循环(EGR)控制(3)活性炭罐清污电磁阀控制(4)二次空气喷射控制ElectronicFuelInjectionExhau5下面详细讲述各种功能的特点二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能进气系统控制§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式5、(1)可变配气相位控制(2)可变进气系统控制(可变进气管、可变进气道节流技术和废气涡轮增压控制)6、辅助控制(1)散热器风扇控制(2)发电机励磁控制7、车载自诊断功能(1)故障监测(2)故障报警(3)备用运行功能(即“跛脚回家”)下面详细讲述各种功能的特点二、汽车发动机电控单元(ECU)主6§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

1、燃油喷射(EFI：ElectronicFuelInjection)控制。

(1)油量控制

发动机控制器(ECU)将发动机转速和负荷作为主控信号，确定喷油脉冲宽度(即基本喷油量)，

并根据冷却液温度、进气温度、进气压力、尾气氧含量等信号，对基本喷油量加以修正，

最后确定总喷油量。

(2)喷油正时控制

采用多点、顺序燃油喷射系统的发动机，

ECU除了控制喷油量外，还要根据发动机各缸的点火顺序，将喷油时刻控制在一个最佳的位置，以使燃油与空气充分混合燃烧。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机7§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

1、燃油喷射(EFI：ElectronicFuelInjection)控制。

(3)断油控制

①减速断油

汽车在正常行驶中，驾驶员突然松开油门踏板时，

ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低减速时HC及CO的排放量，

直到发动机转速降低到设定的低转速时，再恢复喷油。

当发动机转速超过安全转速(飞车)，或车速超过设限时速时，

②超速断油控制

ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，

直到发动机转速降低到设定的安全转速，或车速低于设定的最高限速时，再恢复喷油。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机8§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

1、燃油喷射(EFI：ElectronicFuelInjection)控制。

(4)燃油泵控制

当点火开关打开后，ECU将控制燃油泵工作3S，用于燃油泵自检，并建立必要的油压。

此时，若不启动发动机，ECU将切断电动燃油泵的控制电路，电动燃油泵停止工作。

在发动机启动和运行过程中，ECU控制电动燃油泵正常运转。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机9§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

2、点火(ESA：ElectronicSparkAdvance)控制。

(1)点火提前角控制

发动机运转时，ECU根据发动机转速和负荷信号，计算相应工况下的喷油提前角，

并根据冷却液温度、进气温度、节气门位置、爆震信号等，对基本点火提前角进行修正，

最后确定最佳点火提前角(最佳点火正时)。

(2)通电时间(闭合角)控制

为了保证高速时点火线圈初级电路在断开时刻，

保证有足够大电流，以使次级线圈产生足够高的点火电压；同时为防止低速是通电时间过长，而使点火线圈过热损坏，ECU根据发动机转速和蓄电池电压等信号，控制点火线圈初级电路的通电时间(即闭合角)。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机10§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

2、点火(ESA：ElectronicSparkAdvance)控制。

(3)爆震控制

当ECU接收到爆震传感器输入的信号后，将对该信号进行处理，

并判断爆震有无及强弱。

当检测到发动机发生爆震时，ECU立即根据爆震的强弱，计算控制参数，

然后通过点火系统推迟发动机点火提前角，以消除爆震。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机11§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

3、怠速控制(ISC：IdleSpeedControl)。

ECU根据节气门位置传感器与车速传感器信息，判断发动机是否处于怠速工况(节气门全关，车速为零)。

当发动机处于怠速工况时，ECU根据两传感器输入的信号，确定发动机目标转速，

并与发动机转速传感器反馈的实际转速进行比较。

ECU将根据比较得出的差值，计算控制参数，

然后通过控制怠速控制阀或节气门开度，来改变进气量，以使发动机转速趋于目标转速，从而保证发动机的最佳怠速转速及怠速的稳定性。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机12§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

4、排放控制。

(1)尾气排放污染控制

ECU通过排气管中安装的氧传感器，检测尾气中氧的含量，来判断混合气空燃比的高低，

并对油量进行修正，实现对空燃比的反馈控制(闭环控制)，使混合气的空燃比接近理想空燃比，

从而保证三无催化罐能有效净化尾气，以使有害气体排放量降到最低。

(2)废气再循环(EGR)控制

ECU根据发动机转速、节气门开度、冷却液温度等信号，计算最佳再循环排气率，

然后通过真空调节将ECU输出的电信号转换为气压变化，控制EGR阀的开度，

使一定量的废气再循环，以降低NOX的排放量。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机13§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

4、排放控制。

(3)活性炭罐清污电磁阀控制

ECU根据发动机水温、转速和负荷等信号，灰罐清污电磁阀的开启工作，

将活性炭罐吸附的汽油蒸气吸入进气管，

进入发动机燃烧，降低汽油蒸气的排放。

(4)二次空气喷射控制

在发动机冷起动时，ECU根据发动机温度，控制来自空气泵的新鲜空气喷入排气歧管或三无催化罐中，使废气中的CO和HC进一步氧化或燃烧，

以减少排气污染，同时加快三元催化罐的升温速度。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机14§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

5、进气体系统控制。

(1)可变配气相位控制

ECU发动机曲轴位置传感器、进气歧管绝对压力传感器、节气门位置传感器和水温传感器等信息，计算最佳气门正时，并与曲轴及凸轮轴位置位置传感器信号进行反馈的实际位置进行比较，

以此计算控制参数，然后控制液压电磁阀动作，来控制配气正时的提前、保持或迟滞。

从而使进入气缸的空气量达到最佳，以便提高燃烧效率。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机15§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

5、进气体系统控制。

(2)可变进气系统控制

①可变进气管。

ECU根据发动机转速、负荷、水温、进气温度和车速等信号，

控制进气管的通道长度，以利用进气动态效应(谐振)来提高充气效率，

从而获得更大的输出功率和扭矩。

②可变进气道节流技术。

ECU根据发动机转速、负荷、水温、进气温度和车速等信号，

控制进气管节流阀的旋转角度，引导气流偏转产生涡流，并调节涡流比，

实现涡流控制，以促进发动机在高、低转速时燃油蒸发充分、混合均匀，提高燃烧效率。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机16§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

5、进气体系统控制。

(2)可变进气系统控制

③废气涡轮增压控制。

ECU根据发动机转速、节气门位置、水温、进气温度和爆震等信号，

计算最佳增压压力，经与进气压力反馈信号比较后，确定控制参数，

然后，ECU通过控制废气涡轮增压器的废气旁通阀或喷嘴环叶片的开度，来控制涡轮转速和增压压力。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机17§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

6、辅助控制。

(1)散热器风扇控制

ECU根据车速、水温和空调系统的工作状态，来综合调节电动冷却风扇的冷却能力，

以降低冷却风扇的能耗、噪声和振动，

延长风扇电机的使用寿命。

(2)发电机控制

ECU根据发电机输出电压的变化，调节发电机励磁电流，

使发电机输出电压保持稳定。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机18§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

7、车载自诊断功能。

(1)故障监测

ECU通过监测发动机电控系统的工作状况，

确保发动机控制系统内部的各元(部)件在适当的时机，以最佳的方式参与工作，

以便将油耗、排放控制在最低水平。

(2)故障报警与记录

当发动机电控系统出现故障时，ECU将点亮仪表板上的发动机检查(CheckEngineSoon)指示灯，以提醒驾驶员，

发动机已出现故障，应立即停车，检查修理。

并且，ECU将发动机故障以代码形式，储存在ECU的存储器中，供维修人员进行分析。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机19§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

7、车载自诊断功能。

(3)备用运行(“跛脚回家”)功能

“跛脚回家”功能是指汽车在行驶中，若发动机系统出现故障，

在大多数情况下，发动机ECU只关闭正常功能，却并不立即会立即关闭整个电控系统，而是用存储器中预先设定的参数代替传感器检测的信息，

以此来控制发动机，使其进入功能受限的应急保护模式，让发动机继续运行，以确保能将车辆开到最近的维修站。

该功能是某些特种车辆发动机的必备功能。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机20第一章电控发动机概述§1－1汽油机电控技术及其发展§1－2汽油机电控系统的组成实训任务发动机电控系统总体认识

§1－3汽油机电控系统的控制功能与方式§1－4

电控发动机的发展趋势§1－5

汽油机电控燃油喷射系统的组成与分类§1－#

思考题第一章电控发动机概述§1－1汽油机电控技术及其发展21§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式

掌握现代汽油机电控系统的控制功能。本节内容：

一、发动机管理系统的控制项目

二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式22§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式一、发动机管理系统的控制项目

汽油机电控始于燃油喷射，但不止于燃油喷射。

电控汽油喷射系统EFI（electronicfuelinjection），常常简称为电喷系统，只涉及与空燃比的电控。

除了空燃比外，还有许多因素对汽油机性能有十分重要的影响，

其中，最重要的是点火提前角控制。

早期，空燃比和点火提前角分别控制，称作发动机电子单独控制系统；

直到上世纪70年代后期，各大汽车公司纷纷推出将电喷和电子点火集中由一个电控单元控制的系统，

称为发动机电子集中控制系统，也称为发动机管理系统，见表1-3-1（P18）。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式一、发动机管理23§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式一、发动机管理系统的控制项目控制系统类别子系统名称所用主要传感器种类

主要控制

辅助控制喷油控制点火控制喷油量控制喷油定时控制点火时刻控制闭合角控制爆震控制怠速控制燃油泵控制燃油蒸发排放控制可变气门正时控制可变进气系统控制冷却风扇控制发电机励磁控制空调压缩机控制废气再循环控制(EGR)废气涡轮增压压力控制二次空气喷射控制§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式一、发动机管理24ElectronicFuelInjectionExhaustGasRecirculation二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能1、燃油喷射(EFI)控制(1)油量控制§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式(2)喷油正时控制(3)断油控制(包括减速和超速断油)(4)燃油泵控制2、点火

(ESA)控制(1)点火提前角控制(2)闭合角控制(3)爆震控制

ElectronicSparkAdvance3、怠速控制(ISC)

IdleSpeedControl4、排放控制(1)汽车尾气排放污染控制(2)废气再循环(EGR)控制(3)活性炭罐清污电磁阀控制(4)二次空气喷射控制ElectronicFuelInjectionExhau25下面详细讲述各种功能的特点二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能进气系统控制§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式5、(1)可变配气相位控制(2)可变进气系统控制(可变进气管、可变进气道节流技术和废气涡轮增压控制)6、辅助控制(1)散热器风扇控制(2)发电机励磁控制7、车载自诊断功能(1)故障监测(2)故障报警(3)备用运行功能(即“跛脚回家”)下面详细讲述各种功能的特点二、汽车发动机电控单元(ECU)主26§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

1、燃油喷射(EFI：ElectronicFuelInjection)控制。

(1)油量控制

发动机控制器(ECU)将发动机转速和负荷作为主控信号，确定喷油脉冲宽度(即基本喷油量)，

并根据冷却液温度、进气温度、进气压力、尾气氧含量等信号，对基本喷油量加以修正，

最后确定总喷油量。

(2)喷油正时控制

采用多点、顺序燃油喷射系统的发动机，

ECU除了控制喷油量外，还要根据发动机各缸的点火顺序，将喷油时刻控制在一个最佳的位置，以使燃油与空气充分混合燃烧。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机27§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

1、燃油喷射(EFI：ElectronicFuelInjection)控制。

(3)断油控制

①减速断油

汽车在正常行驶中，驾驶员突然松开油门踏板时，

ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，以降低减速时HC及CO的排放量，

直到发动机转速降低到设定的低转速时，再恢复喷油。

当发动机转速超过安全转速(飞车)，或车速超过设限时速时，

②超速断油控制

ECU将会切断燃油喷射控制电路，停止喷油，

直到发动机转速降低到设定的安全转速，或车速低于设定的最高限速时，再恢复喷油。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机28§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

1、燃油喷射(EFI：ElectronicFuelInjection)控制。

(4)燃油泵控制

当点火开关打开后，ECU将控制燃油泵工作3S，用于燃油泵自检，并建立必要的油压。

此时，若不启动发动机，ECU将切断电动燃油泵的控制电路，电动燃油泵停止工作。

在发动机启动和运行过程中，ECU控制电动燃油泵正常运转。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机29§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

2、点火(ESA：ElectronicSparkAdvance)控制。

(1)点火提前角控制

发动机运转时，ECU根据发动机转速和负荷信号，计算相应工况下的喷油提前角，

并根据冷却液温度、进气温度、节气门位置、爆震信号等，对基本点火提前角进行修正，

最后确定最佳点火提前角(最佳点火正时)。

(2)通电时间(闭合角)控制

为了保证高速时点火线圈初级电路在断开时刻，

保证有足够大电流，以使次级线圈产生足够高的点火电压；同时为防止低速是通电时间过长，而使点火线圈过热损坏，ECU根据发动机转速和蓄电池电压等信号，控制点火线圈初级电路的通电时间(即闭合角)。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机30§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

2、点火(ESA：ElectronicSparkAdvance)控制。

(3)爆震控制

当ECU接收到爆震传感器输入的信号后，将对该信号进行处理，

并判断爆震有无及强弱。

当检测到发动机发生爆震时，ECU立即根据爆震的强弱，计算控制参数，

然后通过点火系统推迟发动机点火提前角，以消除爆震。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机31§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

3、怠速控制(ISC：IdleSpeedControl)。

ECU根据节气门位置传感器与车速传感器信息，判断发动机是否处于怠速工况(节气门全关，车速为零)。

当发动机处于怠速工况时，ECU根据两传感器输入的信号，确定发动机目标转速，

并与发动机转速传感器反馈的实际转速进行比较。

ECU将根据比较得出的差值，计算控制参数，

然后通过控制怠速控制阀或节气门开度，来改变进气量，以使发动机转速趋于目标转速，从而保证发动机的最佳怠速转速及怠速的稳定性。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机32§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

4、排放控制。

(1)尾气排放污染控制

ECU通过排气管中安装的氧传感器，检测尾气中氧的含量，来判断混合气空燃比的高低，

并对油量进行修正，实现对空燃比的反馈控制(闭环控制)，使混合气的空燃比接近理想空燃比，

从而保证三无催化罐能有效净化尾气，以使有害气体排放量降到最低。

(2)废气再循环(EGR)控制

ECU根据发动机转速、节气门开度、冷却液温度等信号，计算最佳再循环排气率，

然后通过真空调节将ECU输出的电信号转换为气压变化，控制EGR阀的开度，

使一定量的废气再循环，以降低NOX的排放量。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机33§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

4、排放控制。

(3)活性炭罐清污电磁阀控制

ECU根据发动机水温、转速和负荷等信号，灰罐清污电磁阀的开启工作，

将活性炭罐吸附的汽油蒸气吸入进气管，

进入发动机燃烧，降低汽油蒸气的排放。

(4)二次空气喷射控制

在发动机冷起动时，ECU根据发动机温度，控制来自空气泵的新鲜空气喷入排气歧管或三无催化罐中，使废气中的CO和HC进一步氧化或燃烧，

以减少排气污染，同时加快三元催化罐的升温速度。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机34§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

5、进气体系统控制。

(1)可变配气相位控制

ECU发动机曲轴位置传感器、进气歧管绝对压力传感器、节气门位置传感器和水温传感器等信息，计算最佳气门正时，并与曲轴及凸轮轴位置位置传感器信号进行反馈的实际位置进行比较，

以此计算控制参数，然后控制液压电磁阀动作，来控制配气正时的提前、保持或迟滞。

从而使进入气缸的空气量达到最佳，以便提高燃烧效率。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机35§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机电控单元(ECU)主要功能

5、进气体系统控制。

(2)可变进气系统控制

①可变进气管。

ECU根据发动机转速、负荷、水温、进气温度和车速等信号，

控制进气管的通道长度，以利用进气动态效应(谐振)来提高充气效率，

从而获得更大的输出功率和扭矩。

②可变进气道节流技术。

ECU根据发动机转速、负荷、水温、进气温度和车速等信号，

控制进气管节流阀的旋转角度，引导气流偏转产生涡流，并调节涡流比，

实现涡流控制，以促进发动机在高、低转速时燃油蒸发充分、混合均匀，提高燃烧效率。§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车发动机36§1－3汽油机电控系统的控制功能及方式二、汽车