第一模块 发动机电控系统结构认识

发动机电控技术之电控发动机技术先讨论三个问题：1.为什么变？思考方向：故障率、环境温度变化、能源危机2.变了什么？（机械控制—电子控制）点火控制、怠速控制、喷油控制3.还能变什么？思考方向：环保、安全、舒适、节能附1：汽车不易发动的故障分析三大原因：机械故障；点火故障；供油故障1.机械故障：（气缸压缩压力）气缸磨损②配气相位不正确③气缸垫漏气④发动机转速2.点火故障：（点火能量、点火提前角）传统：①蓄电池②分电器③点火线圈④火花塞⑤大火头现代：⑥转速传感器⑦温度传感器⑧节气门位置传感器⑨点火电脑⑩点火模块3.供油故障：（空燃比、供油量）传统：①燃油泵②化油器现代：③电动燃油泵④空气流量计⑤转速传感器⑥温度传感器⑦节气门位置传感器⑧喷油电脑⑨喷油器

电控发动机技术课程内容第一模块发动机电控系统结构认识第二模块汽油机点火系统的控制第三模块汽油机燃油喷射系统的控制第四模块汽油机辅助系统的控制第五模块典型汽油机电控系统的整体分析第六模块汽油机电控系统常见故障诊断与检修第七模块柴油机电控技术的介绍电控发动机技术课程教学思想1.教学方法：采用一体化教学模式。2.教学实施流程：解决三大问题：目标问题、执行问题、控制问题（主控与精度控制―控制思想和传感器作用）。完成三类检测：目标检测、执行器检测、传感器检测实现一个总结：课程任务书（资料查询＋实际记录＋分析思考）。3.考核方式：技能考核。电控发动机技术课程学习思想1.学习方法标准问题：实用原则+提高原则方法问题：理论+实践（自我）2.学习内容基础性（重点）+完整性（概念）+思维（发展）第一模块发动机电控系统结构认识第一节电控发动机的发展第二节典型车系的系统认知与分类第一节电控发动机的发展一、电控发动机的发展阶段二、世界各国研制的汽油喷射系统三、电控发动机的发展方向四、中国汽车电子技术发展一、电控发动机的发展阶段1.第一阶段（74年以前）（模拟控制）交流发电机、电子点火装置2.第二阶段（74～82年）（独立控制）电子燃油喷射系统、电控定速/加速/怠速控制、电子正时、闭环排气控制、进气控制、故障自诊断系统3.第三阶段（82～90年）（集成安全舒适）集成线束、牵引力控制、电控悬架装置4.第四阶段（90年以后）（自动控制）自动防撞装置、动力最优化系统、自动驾驶与电子地图5.

发展简图:ESA→EFI,ECT→(ESA﹑EFI﹑ISC)→(ESA﹑EFI﹑ISC﹑ECT﹑TRC)→动力最优思考原则：替代＋寿命＋精度＋安全＋环保二、世界各国研制的汽油喷射系统喷射系统名称研究公司名称开始应用时间／年系统特点

D—Jetronic德国波许公司

(Bosch)

1967测量进气压力计算喷油量

K—Jetronic

1973机械式连续多点喷射

L-Jetronic

1973测量进气流量计算喷油量

Metronic

1979进行喷油与点火综合控制

LH—Jetronic

1981采用热线式流量计的L型

KE—Jetronic

1982机电混合控制连续多点喷射

Moto—Jetronic

1986单点燃油喷射

EFI美国通电公司（GM）

1979电子控制多点燃油喷射

DEFI(TBI)

1980·电子控制节气门喷射(单点)

CFI福特公司（Ford）

1980电子控制集中喷射(单点)

EEC-IV

1982电子集中控制

EFI美国克莱斯勒公司

(Chrysker)

1980电子控制多点燃油喷射

ECCS日本日产公司

1979电子集中控制系统

TCCS日本丰田公司

1980集中控制(含自动变速控制)

EC)日本三菱公司

1980单点喷射，涡流式流量计三、电控发动机的发展方向提高控制精度采集信号的精确度；处理信号的精确度。探索新材料减少运动副间的摩擦，提高发动机效率。使用代用燃料使用清洁能源液化气、乙醇、H2等。CAN

BUS总线应用总线控制不仅可以提高发动机及车辆的可靠性而且可以解决大量的有色金属材料。四、中国汽车电子技术发展传感器方面：将朝着多功能化、集成化、智能化、微型化方向发展。ECU方面：16位和32位将成为设计人员的首选。执行器方面：电磁和电动执行器将逐渐取代气动/液动执行器。控制策略方面：目前采用的是PID控制理论，今后将更多的采用最优控制、自适应控制和模糊控制未来5到10年内。电源方面：现有的12V电源系统供电能力已无法满足下一代汽车设计中新增电子设备的需求，采用新型42V电源成为必然。安全方面：自动避撞系统，轮胎综合检测系统、自适应自动驾驶系统，驾驶员身份识别系统、车身动态控制系统。第二节典型车系的系统认知与分类一、控制系统的基本组成二、典型车系结构三、控制思想框架（目标问题）四、主要传感器的类型及功用一、控制系统的基本组成1.电子控制系统的基本概念2.电子控制系统的基本工作原理3.电控系统的类型(开环控制和闭环控制)1.电子控制系统的基本概念控制：按照预先给定的目标，改变系统行为或性能的方法学。控制系统：依靠调节能量的方法使某些物理量受到控制的系统。电子控制系统：指采用计算机等电子设备作为控制装置的自动控制系统。主要组成：信号输入装置、电子控制单元(ECU)和执行元件三大部分。2.电子控制系统的基本工作原理传感器的功用

采集控制系统所需的信息，并将其转换成电信号通过线路输送给ECU。电子控制单元(ECU)的功用

给各传感器提供参考(基准)电压；接受传感器或其他装置输入的电信号；并对所接受的信号进行存储、计算和分析处理；根据计算和分析的结果向执行元件发出指令。执行元件

具体执行某项控制功能的装置。3.电控系统的类型(开环控制和闭环控制)两种基本类型：即开环控制系统和闭环控制系统。开环控制：ECU根据各传感器信号对执行元件进行控制，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：对其控制结果进行检测，并将检测结果（即反馈信号）输入给ECU，ECU则根据反馈信号对其控制误差进行修正，所以闭环控制系统的控制精度比开环控制系统高，适应性强。二、典型车系结构1.L-Jetronic汽油喷射系统结构及说明2.Motronic汽油喷射系统结构及说明3.丰田2JZ汽油喷射系统结构1.L-Jetronic汽油喷射系统结构及说明特点多点燃油喷射、空气体积测量、供油闭环控制子系统空气供给系统、燃油供给系统、控制系统空气供给系统（多少、浓度）空气流量计（叶片式、进气温度传感器、油泵控制、旁通道/CO调整）、节气门体（节气门位置传感器、附加空气阀、怠速旁通调整道）、进气总管（冷喷嘴）、进气歧管燃油供给系统燃油箱、电动汽油泵、汽油过滤器、主油压调节器、喷油器、燃油分配管、回油管、冷启动喷油器/热定时器控制系统（传感器、电控单元、执行器）传感器：水温、氧、节气门位置、进气温度、点火分电器、空气流量计执行器：喷油器、电动汽油泵、怠速空气阀2.Motronic汽油喷射系统结构及说明特点多点燃油喷射、点火与供油工况同步控制、供油闭环控制子系统空气供给系统、燃油供给系统、控制系统、点火系统空气供给系统空气流量计（叶片式、进气温度传感器、油泵控制、旁通道/CO调整）、节气门体（节气门位置传感器、附加空气阀、怠速旁通调整道）、进气总管、进气歧管燃油供给系统燃油箱、电动汽油泵、汽油过滤器、主油压调节器、喷油器、燃油分配管、回油管、减振器（位置）控制系统（传感器、电控单元、执行器）传感器：水温、氧、节气门位置、进气温度、空气流量计、曲轴转角/转速点火系统：曲轴转角/转速、电脑/点火模块、点火线圈、分电器、火花塞3.丰田2JZ汽油喷射系统结构

三、控制思想框架（目标问题）1.控制思想框架2.主要控制目标3.主要控制目标控制量1.控制思想框架汽车发动机电控燃油分配喷射系统方框图2.主要控制目标电控燃油喷射、电控点火装置、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、警告提示、自我诊断、备用功能。3.主要控制目标控制量电控燃油喷射喷油量、喷射定时、燃料停供、然油泵电控点火装置点火时刻、通电时间、爆震防止怠速控制稳定、提升、起动、暖机排放控制

EGR废气再循环、氧传感器及三元催化、稀薄燃烧、二次空气喷射、活性碳罐电磁阀控制进气控制：动力控制阀（长度，温度）、旋涡控制阀（气室）气门正时增压控制：涡轮增压警告提示：仪表指示和报警系统自我诊断：故障指示、故障码存储与输出、数据传输、信号模拟等备用功能：元件失效保护、系统失效保护、安全保护四、主要传感器的类型及功用

1.空气流量计(MAF)2.进气管绝对压力传感器(MAP)3.节气门位置传感器(TPS)4.凸轮轴位置传感器(CMP)5.曲轴位置传感器(CKP)6.车速传感器(SPD)7.发动机冷却液温度传感器(THW)8.进气温度传感器(THA)9.氧传感器(02S)10.爆燃传感器(KS)11.起动开关(STA)12.空调开关(A/C)13.挡位开关（P、L、2）ECT14.制动灯开关

（STP）ABS15.动力转向开关（PS）16.巡航(定速)控制开关(CCS)1.空气流量计(MAF)

在L型电控燃油喷射系统中，由空气流量计测量发动机的进气量，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.进气管绝对压力传感器(MAP)

在D型电控燃油喷射系统中，由进气管绝对压力传感器测量进气管内气体的绝对压力，并将该信号输入ECU，作为燃油喷射和点火控制的主控制信号。3.节气门位置传感器(TPS)

节气门位置传感器检测节气门的开度及开度变化，如全关(怠速)、全开及节气门开闭的速率信号，此信号输入ECU，用于燃油喷射控制及其他辅助控制

(如EGR、开闭环控制等)。4.凸轮轴位置传感器(CMP)

凸轮轴位置传感器给ECU提供曲轴转角基准位置信号(G信号)，作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号。5.曲轴位置传感器(CKP)

曲轴位置位置传感器有时称为转速传感器，用来检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号作为喷油正时控制和点火正时控制的主控制信号。6.车速传感器(SPD)

车速传感器检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号，用于巡航控制和限速断油控制，也是自动变速器的主控制信号。7.发动机冷却液温度传感器(THW)

冷却液温度传感器给ECU提供发动机冷却液温度信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。冷却液温度传感器信号也是其他控制系统(如怠速控制和废气再循环控制等)的控制信号。8.进气温度传感器(THA)

进气温度传感器的功用是给ECU提供进气温度信号，作为燃油喷射控制和点火控制的修正信号。9.氧传感器(02S)

氧传感器用来检测排气中的氧含量，向ECU输送空燃比的反馈信号，进行喷油量的闭环控制。10.爆燃传感器(KS)

爆燃传感器用来检测汽油机是否爆燃及爆燃强度，将此信号输入ECU，作为点火正时控制的修正