发动机电子控制

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1、汽车电子控制技术1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

2、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。汽车电子控制技术2二、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，

3、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。汽车电子控制技术3u 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 同时喷射正时控制 异步喷油正时控制 起动时异

4、步喷油正时控制 加速时异步喷油正时控制三、喷油正时控制汽车电子控制技术4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。 汽车电子控制技术5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。汽车电子控制技术6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。 汽车电子控制技术7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

6、节气门位置传感器中怠速信号从接通到断开 时，增加依次固定量的喷油。异步喷油正时控制汽车电子控制技术8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 异步喷油量控制起步和暖机等速行驶高负荷行驶第二节 喷油量控制汽车电子控制技术9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。喷油时间（ms）冷却液温度（）起动时的基本喷油时间一、发动机启动时喷油量的控制

7、汽车电子控制技术10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。 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汽车电子控制技术11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。异步喷油量控制汽车电子控制技术1

8、2喷油量蓄电池电压修正由冷却液 温度确定 基本喷油 量起动后加浓修正暖机加浓修正加速增量(暖机时)蓄电池电压修正大气压力修正进气温度修正基本喷油量大负荷工况修正减速 断油发动机状态起动 (500rpm以下)起动节气门全闭怠速行驶(暖机)加速正常行驶节气门关闭 (4188rpm以上)全负荷发动机制动节气门全开 (减速时)喷油修正系数总图汽车电子控制技术13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

9、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 断油控制汽车电子控制技术14第四节 怠速控制一、怠速控制系统组成怠速控制系统的组成如图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

10、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。 汽车电子控制技术15图6-1 怠速控制 系统组成汽车电子控制技术16二、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，ECU控制怠速控制

11、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。汽车电子控制技术17三、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

12、增大，需要发动机快怠速运转，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。汽车电子控制技术18图6-2 怠速转速控制过程汽车电子控制技术19四、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

13、，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速。汽车电子控制技术20图6-3 步进电机式怠速控制阀控制电路汽车电子控制技术21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。汽车电子控制技术22图6-4 微机控制点火系统的组成汽车电子控制技术23

14、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。 汽车电子控制技术24二、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

15、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

16、控制。汽车电子控制技术25（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。汽车电子控制技术26图6-5 微机控制点火的 控制流程简图汽车电子控制技术27三、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BTDC6-BTDC12。 2、基本点火提前