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1、第六章 发动机电子控制系统控制过程,本章主要内容： 喷油器与喷油正时的控制 喷油量的控制 断油控制 怠速控制 点火控制 爆震控制,第一节 喷油器与喷油正时的控制,一、燃油喷射系统的组成,“L”型燃油喷射系统的组成如图6-1所示。曲轴位置传感器CPS向ECU提供反映发动机曲轴转速，转角的信号，凸轮轴位置传感器CIS向ECU提供反映活塞上止点位置的信号，以便计算喷油量和确定喷油提前角；空气流量传感器AFS向 ECU提供反映进气量多少的信号，以便计算喷油量；节气门位置传感TPS向ECU提供反映发动机负荷大小的信号，ECU根据TPS信号确定增加或减少喷油量；水温传感器CTS向ECU提供发动机冷却液温度
2、信号，以便计算确定喷油量和点火提前角的修正值；氧传感器EGO向ECU提供反映发动机可燃混合气浓度的信号，以便确定增减喷油量的大小，实现空燃比反馈控制，降低废气排放量；车速传感器VSS向ECU提供汽车车速信号，以便判断发动机运行在怠速状态（节气门关闭、车速为零）还是运行在减速状态（节气门关闭、车速不为零），从而确定是否停止供油；点火启动开关信号包括点火开关接通信号IGN和启动开关接通信号STA，用于ECU判断发动机工作状态（启动状态或正常工作状态）并运行相应的控制程序。,二、喷油器的控制,各种传感器的信号输入ECU后，ECU根据数学计算和逻辑判断结果，发出脉冲信号指令控制喷油器喷油。当脉冲信号的
3、高电平“1”加到驱动三极管VT基极时，VT导通，喷油器线圈电流接通，产生电磁吸力将阀门吸开,喷油器线器开始喷油；当脉冲信号的低电平“0”加到驱动三极管VT基极时,VT截止，喷油器线圈电流切断，在复位弹簧弹力作用下阀门关闭，喷油器停止喷油。由于控制信号为脉冲信号,因此阀门不断地开闭使喷出燃油雾化很好。雾化燃油喷射在进气门附近，与吸入空气混合形成可燃混合气。当进气门打开时，再吸入气缸燃烧做功。,在采用间歇喷射方式的电控燃油喷射系统中，电脑必须控制喷油器喷油的开始时刻，这就是喷油正时控制。其控制目标一般是在进气行程开始前，喷油结束。 同步喷油正时控制 顺序喷射正时控制 分组喷射正时控制 同时喷射正时
4、控制 异步喷油正时控制 起动时异步喷油正时控制 加速时异步喷油正时控制,三、喷油正时控制,同步喷油正时控制：顺序喷射正时控制,特点：喷油器驱动回路数与气缸数目相等。 工作原理：ECU根据凸轮轴位置传感器（G信号）、曲轴位置传感器（Ne信号）和发动机的作功顺序，确定各气缸工作位置。当确定各缸活塞运行至排气行程上止点某一位置时，ECU输出喷油控制信号，接通喷油器电磁线圈电路，该缸开始喷油。,同步喷油正时控制：分组喷射正时控制,特点：把所有喷油器分成24组，由ECU分组控制喷油器。 工作原理： 以各组最先进入作功的缸为基准，在该气缸排气行程上止点前某一位置，ECU输出指令信号，接通该组喷油器电磁线圈
5、电路，该组喷油器开始喷油。,同步喷油正时控制：同时喷射正时控制,特点：所有各缸喷油器由ECU控制同时喷油和停油。 工作原理：喷油正时控制是以发动机最先进入作功行程的缸为基准，在该缸排气行程上止点前某一位置，ECU输出指令信号，接通该组喷油器电磁线圈电路，该组喷油器开始喷油。,起动时异步喷油正时控制 在同步喷油基础上，为改善发动机的起动性能，在增加一次异步喷油。 在起动开关处于接通状态时，ECU接受到第一个凸轮轴位置传感器信号（Ne信号）后，接收到第一个曲轴位置传感器信号（G信号）时，开始进行起动时的异步喷油。 加速时异步喷油正时控制 为了改善加速性能，ECU根据节气门位置传感器中怠速信号从接通
6、到断开时，增加依次固定量的喷油。,异步喷油正时控制,目的：使发动机在各种运行工况下，都能获得最佳的喷油量，以提高发动机的经济性和降低排放污染。 喷油量的控制是通过对喷油器喷油时间的控制来实现的。 起动时的同步喷油量控制 起动后的同步喷油量控制 异步喷油量控制,第二节 喷油量控制,在发动机转速低于规定值或点火开关接通位于STA（起动）档时： ECU根据水温确定基本喷油时间，再根据进气温度和蓄电池电压进行修正，得到起动时的喷油持续时间。,起动时的基本喷油时间,一、发动机启动时喷油量的控制,喷油持续时间 = 基本喷油持续时间喷油修正系数 + 电压修正 基本喷油持续时间：根据传感器信号，由电脑查表确定
7、。 D型：根据发动机转速信号和进气管绝对压力信号确定基本喷油时间； L型：根据发动机转速信号和空气流量计信号确定基本喷油时间。 喷油修正系数：包括起动后加浓修正、暖机加浓修正、进气温度修正、大负荷工况喷油量修正、过渡工况喷油量修正、怠速稳定性修正等。 电压修正：考虑蓄电池电压变化的修正。,二、发动机启动后喷油量的控制,发动机起动和加速时的异步喷油量是固定，各气缸喷油器以一个固定的喷油持续时间，同时向各气缸增加一次喷油。,异步喷油量控制,喷油修正系数总图,减速断油控制：当驾驶员快速松开油门踏板使汽车减速时，ECU控制喷油器停止喷油，以降低HC和CO含量。当转速降至规定值时又恢复正常。 限速断油控
8、制：发动机转速超过安全转速或汽车超过设定的最高车速时，ECU控制喷油器停止喷油，以防超速。 清除溢流控制：清除溢以功能就是将发动机加速踏板踩到底，接通启动开关启动发动机时，ECU自动控制喷油器中断喷油，以便排除气缸内的燃油蒸汤汽，使火花塞干燥，从而能够跳火。 减扭矩断油控制：在配装电子控自动变速器的汽车上，当行驶中变速器自动升档时，变速器ECU会向燃油喷油射系统ECU发出一个减速扭矩信号。燃油喷射ECU接收到这一信号后，将立即发出控制指令，暂时中断个别气缸喷油，降低发动机转速，以便减轻换档冲击，这种控制功能称为减扭矩断控制。,第三节 断油控制,第四节 怠速控制,一、怠速控制系统组成,怠速控制系
9、统的组成如图6-1所示，由各种传感器、信号控制开关、电子控制器、怠速控制阀和节气门旁通空气道等组成。车速传感器提供车速信号，节气门位置传感器提供怠速触电开闭信号，这两个信号来判断发动机是否处于怠速状态。发动机怠速时，节气门关闭，节气门位置传感器的怠速触电IDL闭合，传感器输出端子IDL输出低电平信号。冷却液温度信号用于修正怠速转速。空调开关、动力转向开关、空挡启动开关信号和电源信号等等向ECU提供发动机负荷变化的状态信息。,图6-1 怠速控制系统组成,二、怠速控制的实质,怠速控制内容主要是发动机负荷变化控制和电器负荷变化控制。怠速控制的实质是控制怠速时的充气量（进气量）。当发动机怠速负荷增大时
10、，ECU控制怠速控制阀使进气量增大，从而使怠速转速提高，防止发动机运转不稳定或熄火；当发动机怠速负荷减小时，ECU控制怠速控制阀使进气量减少。从而使怠速转速降低，以免怠速转速过高。怠速时的喷油量则由ECU根据预先设定的怠速空燃比和实际充气量计算确定。,三、怠速控制过程,怠速转速控制过程如图6-2所示。ECU首先根据怠速触点IDL信号和车速信号，判断发动机是否处于怠速状态。当判定为怠速工况时，再根据发动机冷却液温度传感器信号、空调开关、动力转向开关等信号，从存储器存储的怠速转速数据中查询相应的目标转速ng,然后 目标转速与曲轴位置传感器检测的发动机实际转速n进行比较。 当发动机负荷增大，需要发动
11、机快怠速运转，目标转速高于实际转速（ngn）时，ECU将控制怠速控制阀（增大比例电磁阀式怠速控制阀的占空比，或增加步进电机步进的步数）增大旁通进气量来实现快怠速；反之，当发动机负荷减小，目标转速低于实际转速，ECU将控制怠速控制阀减小旁通进气量来调节怠速转速。,图6-2 怠速转速控制过程,四、怠速控制电路,采用进步电机式怠速控制阀的怠速控制线路如图6-3所示。当发动机怠速负荷变化时，在怠速转速变化之前，ECU将按照一定顺序，控制驱动电路中的三极管VT1、VT2、VT3、VT4适时导通，分别接通步进电机定子绕组电流，使电机转子旋转，带动控制阀的阀芯移动，从而调节进气量，是发动机怠速转速达到目标转
12、速。,图6-3 步进电机式怠速控制阀控制电路,第五节 点火控制,一、微机控制点火的组成,微机控制点火系统主要由凸轮轴位置（上止点位置）传感器CIS、曲轴位置（曲轴转速与转角）传感器CPS、空气流量（负荷）传感器AFS、节气门位置（负荷）传感器TPS、冷却液温度传感器CTS、进气温度传感器IATS、车速传感器VSS。爆震传感器DS。各种控制开关。电控单元ECU、点火控制器。点火线圈以及火花塞等组成，如图6-4所示。,图6-4 微机控制点火系统的组成,传感器-传感器用来检测与点火有关的发动机工作和状况信息，并将检测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。 电子控制器-电子控制器（ECU）既是
13、燃油喷射控制系统的控制核心，也是点火控制系统的控制核心。 点火控制器-点火控制又称为点火电子组件、点火器或功率放大器，是微机控制点火系统的功率输出级，它接受ECU输出的点火控制信号并进行功率放大，以便驱动点火线圈工作。,二、微机控制点火系统的控制原理,（一）控制原理-发动机工作时，CPU通过传感器把发动机的工况信息采集到随机存储RAM中，并不断检测凸轮轴位置传感器信号（即标志位信号），判定是哪一缸即将到达压缩上止点。当接收到标志信号后，CPU立即开始对曲轴转角信号进行计数，以便控制点火提前角。与此同时，CPU根据反映发动机工况的转速信号、负荷信号以及与点火提前有关的传感器信号，从只读存储器中查
14、询出相应工况下的最佳点火提前角。在此期间，CPU一直在对曲轴转角信号进行计数，判断点火时刻是否到来。当曲轴转角等于最佳点火提前角时，CPU立即向点火控制器发出控制指令，使功率三极管截止，点火线圈初级电流切断，次级绕组产生高压，并按发动机点火顺序分配到各缸火花塞跳火点着可燃混合气。 上述控制过程是指发动机在正常状态下点火时刻的控制过程。当发动机启动、怠速或汽车滑行工况时，设有专门的控制程序和控制方式进行控制。,（二）控制软件-微机控制点火系统采用实时控制，其控制精度高、运算速度快，因此一般都采用汇编语言编程。为了便于程序编制与调试，一般采用模化结构，将程序分成若干个程序进行编制与调试。点火控制软
15、件的流程简图如图6-5所示，主要由主程序、自检程序、故障报警程序、启动子程序、滑行子程序和怠速子程序等组成。主程序的主要功用是检测判定发动机工作状态，计算或从点火脉谱图中查询确定点火时间、点火提前时间（提前角），并发出点火指令、控制点火线圈初级电流接通与切断。,图6-5 微机控制点火的 控制流程简图,三、微机控制点火系统点火时刻的控制过程,（一）点火提前角的确定 微机控制的点火提前角由初始点提前角i、基本点火提前角b和修正点火提前角c三部分组成，即 =i+b+c 1、初始点火提前角i 初始点火提前角又称为固定点火提前角，其值大小取决于发动机型式，并由曲轴位置传感器的初始位置决定，一般为上止点前
16、BTDC6-BTDC12。 2、基本点火提前角b 基本点火提前角是发动机最主要的点火提前角，是设计微机控制点火系统时确定的点火提前角。,综合考虑发动机油耗、扭矩、排放和爆震等因素，对试验结果进行优化处理后，即可获得如图6-6所示的以转速和负荷为变量的三维点火特性脉谱图。将脉谱图以数据形式存储在ECU的只读存储器ROM中，汽车行驶时，微机根据发动机转速信号和负荷信号（由空气流量和节气门位置传感器确定），即可从ROM中查询出相应的基本点火提前角来控制点火。 3、修正点火提前角c 为使实际点火提前角适应发动机的运转情况，以便得到良好的动力性、经济性和排放性能，必须根据相关因素（冷却液温度、进气温度、开关信号等等）适当增大或减小点火提前角，即对点火提前角进行必要的修正，修正点火提前角的项目有多有少，主要有暖机修正怠速修正。,图6-6 三位点火特性脉谱图,（二）点火提前角的控制 （三）点火导通角的控制 点火导通角是指点火线圈初级电路的功率三极管导通期间，发动机曲轴转过的角度。导通角的控制方法是：ECU首先
