汽车电子控制系统详细图文教程

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1、汽车电子控制系统,发动机电控技术发展,始于20世纪60年代，分为三个阶段： 第一阶段，从20世纪60年代中期到70年代中期，主要是为了改善部分性能而对汽车产品进行的技术改造，如在车上装了晶体管收音机； 第二阶段，从20世纪70年代末期到90年代中期，为解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统； 第三阶段，20世纪90年代中期以后，电子技术广泛的应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。,电控技术对发动机性能的影响,1.提高发动机的动力性 2.高发动机燃油经济性 3.降低排放污染 4.发动机的加速和减速性能 5.改善发动机的起动性能,应用发动机

2、上的电子控制系统,一、电子燃油喷射系统 二、电控点火系统 三、怠速控制系统 四、排放控制系统 五、进气控制系统 六、增压控制系统 七、巡航控制系统 八、警告系统 九、自诊断与报警系统 十、失效保护系统 十一、应急备用系统,电子燃油喷射系统（EFI）,功用：根据进气量确定基本喷油量，再根据其他传感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信号等对喷油量进行修正，使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性。,电控点火系统（ESA）,功用：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

3、善发动机的燃烧过程，以实现提高发动机动力性、经济性和降低排放污染的目的。,怠速控制系统（ISC）,功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。,排放控制系统,功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实行电子控制。排放控制的项目主要包括：废气再循环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。,电控系统的基本组成与类型,基本组成任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号输入装置、电子控制单元（ECU）和执行元件三部分。,信号输入装置各种传感器

4、，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。,类型：开环控制系统的控制方式比较简单，ECU只根据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。开环控制（如图 ）ECU根据传感器的信号对执行器进行控制，但不去检测控制结果；闭环控制系统除具有开环控制的功能外，还对其控制结果进行检测，并将检测结果（即反馈信号）输入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。 闭

5、环控制（如图 ）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。,传感器的类型及功用,1空气流量计测量发动机的进气量，将信号输入ECU。 2进气绝对压力传感器测量进气管内气体的绝对压力，将信号输入ECU。 3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。 4凸轮轴位置传感器提供曲轴转角基准位置信号。 5曲轴位置传感器检测曲轴转角位移，给ECU提供发动机转速信号和曲轴转角信号。 6进气温度传感器检测进气温度信号。 7冷却液温度传感器给ECU提供冷却液温度信号。 8车速传感器检测汽车的行驶速度，给ECU提供车速信号（SPD信号）。,9 氧传感器检测排气中的氧含量。

6、 10爆燃传感器检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。 11空调开关当空调开关打开，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。 12档位开关自动变速器由空档挂入其他档时，向ECU输入信号。 13启动开关发动机启动时，给ECU提供一个启动信号。 14制动灯开关制动时，向ECU提供制动信号。 15动力转向开关当方向盘由中间位置向左右转动时，由于动力转向油泵工作而使发动机负荷加大，此时向ECU输入信号。 16巡航控制开关当进入巡航控制状态时，向ECU输入巡航控制状态信号。,电子控制单元（ECU）的基本功能,1、给传感器提供电压，接受传感器和其他装置的输入信号，并转换成数字信号； 2、储存

7、该车型的特征参数和运算所需的有关数据信号； 3、确定计算输出指令所需的程序，并根据输入信号和相关程序计算输出指令数值； 4、将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并存储故障信息。 5、向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息； 6、自我修正功能（学习功能）。,执行元件的类型,喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷射阀、活性炭罐排泄电磁阀、油泵继电器、风扇继电器、空调压缩继电器、自诊断显示与报警装置、仪表显示器等 。,电子控制系统简单工作过程,发动机起动时，某些程序从ROM中取出并进入CPU，这些程序可以是控制点火时刻、控

8、制燃油喷射、控制怠速等，通过CPU的处理，一个个指令逐个地进行运算。执行程序过程中所需的发动机信息来自各个传感器。从传感器来的信号首先进入输入回路，对其信号进行处理：数字信号根据CPU的安排，经IO接口直接进入微机；模拟信号还要经过AD转换成数字信号后，才能经IO接口进人微机。大多数信息暂时存储在RAM内，根据指令再从RAM送至CPU。下一步是将存储在ROM及PROM中参考数据引入CPU，使传感器输入信息与之进行比较。CPU对这些信息比较运算后，作出决定并发出输出指令信号，经IO接口(有些信号还经DA转换器转为模拟信号)，最后经输出回路控制执行器的动作。,控制模块通讯,CAN-BUS总线是一种

9、现场总线，是德国Bosch公司为解决现代汽车中众多的电控模块(ECU)之间的数据交换而开发的一种串行通信协议，利用CAN-BUS数据总线将各个控制单元连接形成车载网络系统，是计算机网络技术在汽车技术上的应用。CAN-BUS总线的设计充分考虑了汽车上恶劣工作环境，可靠性高。因此CAN-BUS总线在诸多现场总线中独占鳌头，成为汽车总线的代名词。,电子控制汽油喷射系统,可燃混合气成分即可燃混合气浓度，一般用空燃比或过量空气系数来表示：空燃比A/F=空气质量流量/燃料质量流量（欧美国家）,过量空气系数=,燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量,完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量,工作原理,通过传感器检测

10、发动机进气量、发动机转速及曲轴转角等信号，由电子控制单元根据发动机运行工况，计算出每循环的基本供油量；同时通过节气门位置、冷却水温、空气温度和氧含量等发动机运行工况，对供油量进行修正；修正后的供油量转换为喷油时间并放大输出。实现对喷油器的喷油量的控制，从而使发动机始终具有一个最佳的空燃比。,电控单元的组成（硬件）,硬件是指装置于ECU内的有形元器件。 （1）输入回路 （2）A/D转换器（模拟/数字转换器） （3）微型计算机中央处理器存储器输入和输出接口输出回路,电控单元的组成（软件）,软件是指贮存于微机芯片（如ROM）内的程序和数据。 汽车上的主要软件有： （1）常规稳定工况下的最佳空燃比（最

11、佳喷油量）脉谱图最佳空燃比与发动机的转速和负荷有关，该脉谱图含有15个转速和15个节气门开度（负荷），共组合成225个发动机常用工况数据，ECU只要控制喷油量便可确定最佳的空燃比。 （2）常规稳定工况下的最佳点火提前角脉谱图,（3）进气温度变化校正曲线。ECU根据该线自动地调整喷油量和点火提前角，（标准为20，当低于20时，加浓混合气和适当提前点火提前角） （4）水温变化校正曲线标准为80 ，水温80，自动调整如加浓混合气和提前点火。 （5）蓄电池电压变化校正曲线蓄电池电压对喷油的起止时间和点火时导通的脉宽都有一定影响，ECU便根据检测到的蓄电池电压对喷油时间和点火提前角进行自动调整。 （6）

12、海拔高度校正曲线高原地区，空气稀薄，喷油量应当减少，点火应当推迟。,控制喷油器的喷射持续时间实际上是控制喷油量，即喷油脉宽。,（1）对于质量流量式的电控燃油喷射系统,（2）采用热式空气流量传感器：,输出反映就是质量流量，直接用上式求得基本燃油喷射时间。,（3）采用叶片式和卡门涡流式空气流量传感器：,测得是进气的体积流量，需要进行密度修正。,基本喷油量,喷油持续时间的控制,（4）对于速度密度方式的电子控制燃油喷射系统：,采用三维图形将数据按一定形式存储在电子控制单元中，根据发动机转速和进气管绝对压力确定吸入的空气质量，确定基本燃油喷射时间。,点火系统,#5-2,概述,分电器点火系统,输入,功率晶

13、体管,点火线圈,分电器,发动机ECU,火花塞,怠速开关,节气门位置传感器,水温传感器,进气温度传感器,大气压力传感器,爆震传感器,曲轴角传感器,凸轮轴转角传感器,#5-3,无分电器点火系统,输入,功率晶体管,点火线圈,点火线圈,功率晶体管,火花塞1,火花塞4,火花塞3,火花塞2,怠速开关,节气门位置传感器,水温传感器,进气温度传感器,大气压力传感器,爆震传感器,凸轮轴转角传感器,曲轴角传感器,#5-4,系统操作 分电器点火系统,初级线圈,发动机ECU,MPI继电器,次级线圈,分电器,功率晶体管,点火线圈,点火开关（IG1）,曲轴角传感器,凸轮轴转角传感器,#5-5,无分电器点火系统,发动机EC

14、U,MPI继电器,功率晶体管总成,点火线圈总成,点火开关（IG1）,曲轴角传感器,凸轮轴转角 传感器,#5-6,部件操作 曲轴转角传感器,功能 向发动机 - ECU提供曲轴转角信息，以控制点火正时(和燃油输送),#5-7,凸轮轴转角传感器的诊断,仅在起动期间使用发动机 - ECU 提供无分电器点火系统的点火线圈控制信息 起动之后的间歇性故障不会造成跳火 与曲轴转角传感器采用相同的电子诊断程序,#5-8,爆震传感器(若装备),发动机ECU,爆震传感器,接地,#5-9,发动机 - ECU输出 电器型点火 功率晶体管,发动机ECU,来自初级线圈,功率晶体管,集电极,基极,发射极,#5-10,功率晶体

15、管控制信号特点,波形增加,#5-11,点火线圈,端子,初级线圈,次级线圈,铁芯,#5-12,点火线圈磁场,次级线圈,初级线圈,初级线圈,初级线圈,初级线圈,次级线圈,次级线圈,次级线圈,无电压或电流,产生电压,产生高电压,无电压或电流,开关开启（功率晶体管截止），无电压，无电流,开关开启 （功率晶体管截止），无电压，无电流,开关关闭（功率晶体管导通），产生电压，电流一直保持,开关关闭 （功率晶体管导通），产生电压从而电流开始流过,磁场逐渐产生,磁场快速衰弱,#5-13,分电器,火花塞,盖,转子（分火头）,分电器,点火线圈,至功率晶体管,IG 1,#5-14,火花塞,#5-15,无分电器型点火系

16、统,点火开关,点火线圈总成,功率晶体管总成,发动机ECU,功率晶体管总成,#5-16,点火线圈,点火开关,点火线圈总成,功率晶体管总成,发动机ECU,电流回路,#5-17,点火系统输出故障的诊断,使用点火分析仪可检测到的典型故障点火线圈次级线圈电压不足间歇性跳火火花塞状况点火线圈初级线圈或次级线圈断路或短路分电器盖或转子出现故障或损坏(若装备),#5-18,点火分析仪波形,点火线,火花线,中间部分,闭合部分,零线,千伏,时间,#5-19,波形问题,高点火线 火花塞间隙过大 火花塞电极过度磨损 异常高的压缩压力 稀空燃混合气 次级电路中电阻过大低点火线 火花塞间隙过小 火花塞脏污 异常低的压缩压力 浓空燃混合气 次级电路漏电,#5-20,火花线,火花线高且短,火花塞间隙太大,火花线低、长并倾斜，而且火花线几乎没有弯曲,火花塞间隙污损,火花线高且短，很难分辨出的过大火花塞间隙,