电控内燃机原理chap1

湖北职业技术学院机电工程系第一章发动机电控系统概述11、自动控制的定义:自动控制是采用控制装置使被控制对象(如机器设备的运行或生产过程的进行)自动地按照给定的规律运行,使被控制对象的一个或数个物理量(如电压、电流、速度、位置、温度、流量等)能够在一定的精度范围内按照给定的规律变化。2、电子控制系统:采用电子设备(如计算机)作为自动控制系统的控制装置。3、电子控制系统的基本形式:①开环控制②闭环控制4、开环控制的组成与特点（1）开环控制的组成:

1.1电控系统的基本概念

1.1.1自动控制系统概述

（2）开环控制的特点:在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用。5、闭环控制的组成与特点:（1）闭环控制的组成

1.1电控系统的基本概念

1.1.1自动控制系统概述

（2）闭环控制的特点:在控制器与被控对象之间,不仅存在着正向作用,而且存在着反馈作用,即系统的输出量对控制量有直接影响。（3）各部分的功能:测量元件对被控对象的被控参数进行测量;变换发送单元将被测参数变成电压(或电流)信号,并反馈给控制器;控制器将反馈回来的信号与给定值进行比较。

输入量测量元件变换发送单元执行机构控制器被控对象被控参数1、微机控制系统的组成如果把闭环控制中的控制器用微机来代替,就组成了微机控制系统。2、微机控制系统的控制过程①数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测,并输送给计算机②控制:对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律确定控制过程，适时地对执行机构发出控制信号。③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。现代发动机电控系统属于微机控制系统,早期采用开环控制,现在大部分采用闭环控制。

1.1电控系统的基本概念

1.1.2微机闭环控制汽车电子技术发展始于20世纪60年代，分为三个阶段。目前发动机上常用的电控系统有：电控燃油喷射系统、电控点火系统、怠速控制系统、排放控制系统、增压控制系统、警告提示系统、自我诊断与报警系统、失效保护系统和应急备用系统。1.2发动机电控系统的发展过程

1.2.1发动机电控技术发展1.2.2现代汽车电子控制系统的发展趋势1、单独控制:早期的汽车电控系统多采用一个ECU控制汽车的某一个系统,如果有多个系统就要采用多个ECU控制。2、集中控制系统:利用微处理器使控制功能集中化,将多种控制功能集中到一个ECU上,就可以不必设置多个传感器和ECU。现代汽车都采用集中控制系统。

ECU主要根据进气量确定基本的喷油量，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）信号对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气。电控燃油喷射主要包括喷油量、喷射正时、燃油停供和燃油泵的控制。1.3.2电控点火装置(ESA)

ESA的功能是点火提前角控制。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。1.3.3怠速控制系统

发动机辅助控制系统。1.3.4排放控制系统

对发动机控制装置的工作实行电子控制。

1.3发动机电控系统的功能

1.3.1电控燃油喷射(EFI)系统

1.3.6增压控制系统1.3.7巡航控制系统1.3.8警告系统1.3.9自诊断与报警系统1.3.10失效保护系统1.3.11应急备用系统

1.3发动机电控系统的功能

1.3.5进气控制系统

1、组成

1.4发动机电控系统的基本组成及工作原理

1.4.1电控系统的基本组成与类型

有三部分组成：-信号输入装置——各种传感器，采集控制系统的信号，并转换成电信号输送给ECU。-电子控制单元——ECU，给各传感器提供参考电压，接受传感器信号，进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令。-执行元件——由ECU控制，执行某项控制功能的装置。2、类型-开环控制——ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，而控制的结果是否达到预期目标对其控制过程没有影响。-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，进行原先的控制修正。

1、空气流量计（MAF）:测量发动机吸入空气量，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。

2、进气(歧管绝对)压力传感器（MAP）：测量进气管压力，并将信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。

3、发动机转速与曲轴位置传感器：检测曲轴位置信号和曲轴转角信号，并输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。

4、凸轮轴位置传感器：也叫同步信号传感器，是一个气缸判别定位装置，是点火控制的主控制信号。

5、上止点位置传感器：向ECU提供1缸上止点位置信号，作为点火控制的主控制信号。

6、缸序判别传感器：向ECU提供各缸工作顺序，作为点火控制的主控制信号。7、冷却液温度传感器:给ECU提供冷却液温度信号，作为燃油喷射和点火控制的修正信号。8、进气温度传感器：检测进气温度信号（修正信号）。

1.4发动机电控系统的基本组成及工作原理

1.4.2信号输入装置及输入信号

9、节气门位置传感器：检测节气门的开度及开度变化，信号输入ECU。10、氧传感器：检测排气中的氧含量，向ECU输入反馈信号。11、爆震传感器：检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。12、大气压力传感器：检测大气压力，修正喷油和点火控制。13、车速传感器：控制发动机转速，实现超速断油控制，也是自动变速器的主控制信号。14、起动信号：发动机起动时，给ECU提供一个起动信号。作为喷油量和点火提前角的修正信号。15、发电机负荷信号：发电机负荷增大时,作为喷油量和点火提前角的修正信号。16、空调作用信号：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。17、挡位开关信号和空挡位置开关信号：自动变速器由P/N挡挂入其他档时，发动机负荷增加,向ECU输入信号。当挂入P/N挡时向ECU提供P/N挡信号才能启动发动机。1.4发动机电控系统的基本组成及工作原理

1.4.2信号输入装置及输入信号

19、离合器开关信号：在离合器接合和分离时,由离合器开关向ECU输入离合器工作状态信号,修正喷油量和点火提前角。20、制动开关信号：在制动时,由制动开关向ECU提供制动信号,作为对喷油量、点火提前角、自动变速器等的控制信号。21、动力转向开关信号：由于动力转向液压泵工作使发动机负荷加大,动力转向开关向ECU输入修正信号。20、EGR阀位置传感器：向ECU提供EGR阀的位置信号。22、巡航(定速)控制开关：ECU输入巡航控制状态信号,由ECU对车速进行自动控制。1.4发动机电控系统的基本组成及工作原理

1.4.2信号输入装置及输入信号

（一）电子控制单元的功能

①接收传感器或其他装置输入的信息；给传感器提供参考电压；将输入的信息转变为微机所能接受的信号。②存储、计算、分析处理信息；计算输出值所用的程序；存储该车型的特点参数；存储运算中的数据、存储故障信息。③运算分析。根据信息参数求出执行命令数值;将输出的信息与标准值对比，查出故障。④输出执行命令。把弱信号变成强的执行命令信号；输出故障信息。⑤自我修正功能(自适应功能)1.4发动机电控系统的基本组成及工作原理

1.4.3电子控制单元(ECU)的功能与组成（二）发动机集中控制系统ECU的构成

ECU主要由输入回路、A/D转换器、微机和输出回路四部分组成。1、输入回路从传感器来的信号,首先进入输入回路。在输入回路里,对输入信号进行预处理,一般是在去除杂波和把正弦波变为矩形波后,在转换成输入电平。2、A/D转换器微机不能直接处理模拟信号,A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号后再输入微机。如果传感器输出的是脉冲(数字)信号,经过输入回路处理后可以直接进入微机。1.4发动机电控系统的基本组成及工作原理

1.4.3电子控制单元(ECU)的功能与组成（二）发动机集中控制系统ECU的构成

3、微型计算机是发动机电控系统的核心。它能根据需要，把各种传感器送来的信号，按内存的程序对数据进行运算处理，并把处理结果送往输出回路。由以下几部分组成部分组成：①中央处理器：中央处理器常叫CPU,主要由运算器,寄存器,控制器等构成。②存储器：主要功能是存储信息资料。存储器一般分为随机存储器和只读存储器。③输入/输出口：是CPU与输入装置(传感器)、输出装置(执行器)间进行信息交流的控制电路。④总线：是一束传递信息的内部连线,按传递信息的类别可分为数据总线、地址总线和控制总线。4、输出回路将微机发出的指令，转变成控制信号来驱动执行器工作。输出回路一般起着控制信号的生成和放大等功能。1.4发动机电控系统的基本组成及工作原理

1.4.3电子控制单元(ECU)的功能与组成执行器是受ECU控制,具体执行某项控制功能的装置。常见的执行器有:电磁式喷油器、点火控制器、怠速控制阀、进气控制阀、EGR阀等等。1.4发动机电控系统的基本组成及工作原理

1.4.4执行器1.4.5电子控制系统的简要工作过程

1、发动机起动时,ECU进入工作状态,某些程序从ROM中取出,进入CPU。这些程序可以用来控制点火时刻、燃油喷射、怠速等。2、通过CPU的控制,一个个指令逐个地进行循环执行。执行程序中所需要的发动机信息,来自各个传感器。3、从传感器来的信号,首先进入输入回路进行处理。如果是数字信号直接经I/O接口进入微机；如果是模拟信号经A/D转换器转换成数字信号后才