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1、,第七章 发动机电子控制系统,汽车电子技术发展始于20世纪60年代，分为（K,KE,EFI)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 发动机电控系统的发展过程,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
2、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
3、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）发动机转速 发动机转速的升高点火提前角均应增大。采用ESA控制系统相对于机械离心式点火提前系统，更接近理想的点火提前角。 （2）发动机负荷 歧管压力高（真空度小、负荷大），点火提前角小，反之点火提前角大。 （3）燃油辛烷值 辛烷值越高，抗爆性越好，点火提前角可增大，反之应减小。 （4）
4、其他因素 燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度。,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.1 影响点火提前角的因素,（一）点火提前角控制系统的组成(3-1) 电子点火提前控制系统的组成主要由监测发动机运行状态的传感器、处理信号、发出指令的ECU、响应指令的点火器以及点火线圈等组成。 （二）点火提前角控制系统的基本工作原理 以丰田皇冠3.0轿车点火控制电路为例，维修时用万用表检测“B”端子和点火线圈的“”端子与搭铁之间的电压，应为蓄电池电压。怠速时检查点火器“IGT”端子与搭铁之间应有脉冲信号，检查ECU的“IGF”端子与搭铁之间应有脉冲信号。,3. 1 计算机控
5、制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理,（三）点火提前角的控制方式 1、点火提前角的计算 对丰田汽车计算机控制系统（TCCS）而言，其实际点火提前=初始点火提前+基本点火提前+修正点火提前（或延迟角）。ECT根据进气歧管压力或进气量和发动机转速，从存储器存储的数据中找到相应的基本点火提前角，再根据有关传感器信号值加以修正，得出实际点火提前角。 （1）初始点火提前角：初始点火提前角也称固定点火提前角。如：丰田汽车的ICGEL发动机，其值为上止点前10，在下列情况下，IGGEL发动机的实际点火提前角为固定点火提前角。 当发动机起动时，以动机的转速变化大，无法正
6、确计算点火提前角； 当发动机的转速低于400r/min； 当车速在2km/h时，或节气门位置传感器怠速（IDL）触点闭合时； 当ECU由后备系统控制工作时。 （2）基本点火提前角：ECU根据发动机转速信号和进气歧压力信号(或进气量信号)等，从存储器中获得。 （3）修正点火提前角：初始点火提前角和基本点火相加得到的点火提前必须根据相关因素加以修正。修正项目因发动机而异,且应根据发动机各自的特性曲线进行修正。,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理,（三）点火提前角的控制方式 2.点火提前角的控制 点火提前的控制包括起动期间的点火时间控制和起
7、动后以动机正常运行期间的点火时间控制。 （1）起动期间的点火时间控制 在起动期间，其实际点火提前角等于初始点火提前（因发动机而异）。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne）和起动开关信号(STA). （2）起动后点火时间控制 基本点火提前角的控制：怠速时的基本点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，ECU根据发动机转速和空调开关是否接通而确定的基本点火提前角。 在空调工作时,其基本点火提前角要大一些,以防因空调负荷使发动机工作不稳。 在怠速工况下运转时，节气门位置传感器的怠速(IDL)触点断开,ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角。 在正常运行工况下运转时，节气门位置传感器的怠速（
8、IDL）触点断开，ECU根据存储器的数据确定基本点火提前角。 在正常运行工况运行时，控制信号主要有：进气歧管压力或进气量信号、发动机转速信号（Ne）、节气门位置信号（IDL）、燃油选择开关或插头（RP）、爆震信号（KNK）等。 在某些发动机中，按燃油辛烷值不同，在存储器中存放着两张基本点火提前角的数据表格。驾驶员可根据使用燃油的辛烷值，通过燃油选择开关或插头进行选择,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理,（2）起动后点火时间控制 点火提前角的修正 a)暖机修正：暖机点火提前角是指节气门位置传感器怠速触点闭合时，ECU根据水温传感器进行修
9、正的点火提前角。当发动机冷却水温度较低时，应增大点火提前角，以促使发动机尽快暖机，当水温较高时，超过90，为避免发动机过热，其点火提前角必须减小。 暖机过程中，控制信号主要有，冷却水温度信号（THW）进气歧管压力或进气量信号。节气门位置信号（IDL）等。 b)怠速稳定性的修正：稳定怠速点火提前控制是指为了使怠速稳定运转而对点火提前角进行修正。由于发动机负荷变化等原因引起发动机转速变化时，ECU根据转速信号和规定的怠速转速进行比较，相应地增加或减小点火提前角，以保证发动机怠速时稳定运转，防止发动机怠速熄火。,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工
10、作原理,（三）点火提前角的控制方式 3.点火提前角的控制方法 发动机工作中，点火时刻的控制要求用1曲轴角的指令精度进行控制。当发动机转速为6000r/min时，若将1曲轴转角换算成时间为36ms。为了进行这样精确的计时控制，需要具有能够准确检测曲轴转角位置的曲轴位置传感器和高速运算的微机，另外还需要有能够巧妙运用它们的控制方式。,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.2 电子点火提前控制系统的组成和工作原理,1无分电器点火系统的方式： （1）同时点火方式。指两个气缸合用一个点火线圈，即一个点火线圈有两个高压输出端，分别与一个火花塞相连，负责对两个气缸点火。 （2）单独点火方式（
11、3-3）。指导每个气缸的火花塞上配用一个点火线圈，单独对本缸进行点火。 丰田皇冠汽车所采用的无分电器点火系统：如下图所示,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3 无分电器点火系统的工作原理,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3 无分电器点火系统的工作原理,（1）来自曲轴位置传感器的信号：曲轴位置传感器由G1、G2及Ne三个线圈组成，其功能是判别气缸，检测曲轴的转角，以决定点火时期的原始设定位置。 G1信号：利用G1信号可判别出第6缸在压缩上止点的附近。G1传感线圈产生电压波形，是设定在第6缸压缩上止点附近时产生的，因此只要G1线圈产生指导，就表示第6缸处于
12、压缩上止点附近，其点火提前角和闭合角由ECU根据Ne信号决定。 G2信号：G2信号与G1信号波形相同，G1信号与G2信号相隔180(曲轴转角360)。当G2信号产生时，即表示第1缸活塞处于压缩上止点的附近。应完成其点火准备，点火正时也由Ne信号决定。 Ne信号正时转子有24个齿，它每转一转，产生24个信号波形，其波形与G1、G2信号波形相似，每个波形表示Ne正时转子角度为15或发动机曲轴转角30。这个数值在点火控制中会引起较大误差，为了保持一定的精度，需将这些脉冲电压信号整形，再通过转角脉冲发生器，把24个脉冲转变为曲轴一转产生720个脉冲，即转变为每0.5曲轴转角发生1个脉冲。,3. 1 计
13、算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3 无分电器点火系统的工作原理,（2）ECU的输出信号：ECU通过曲轴位置传感器接收到G1、G2、Ne信号，向点火器输出IGT、IGdA、IGdB三个信号。 1）IGT信号：IGT信号就是点火正时信号。 当G1或G2信号产生时，ECU以此信号为基准，根据Ne信号控制其后的三次点火信号，即每4个Ne信号产生一次点火信号（4个Ne信号为60，相当于曲轴转角为120），而每产生三次点火信号后，再经G信号重新设定其后的三次点火信号。 点火提前角的控制仍然由ECU利用各传感器检测到的发动机转速、进气压力（真空度）、节气门位置、水温等信号进行控制。闭合角由点火器中
14、的闭合角控制电路进行控制。 2）IGdA、IGdB信号：IGdA、IGdB信号是ECU输送给点火器的判缸信号，它存于ECU的存储器中，ECU根据G1、G2及Ne信号查表选择IGdA、IGdB信号状态，以确定各缸的点火顺序。,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3 无分电器点火系统的工作原理,（2）ECU的输出信号：ECU通过曲轴位置传感器接收到G1、G2、Ne信号，向点火器输出IGT、IGdA、IGdB三个信号。 3）点火器：点火器内有气缸判别、闭合角控制、恒流控制、安全信号等电路，其主要功能是接收ECU发出的IGT、IGdA、IGdB信号，并依次驱动各个点火线圈工作。另外它
15、还向ECU输入安全信号（IGF）。其具体工作过程如下： 4）安全信号IGF：将点火器继续点火线圈的初级电流的信号反馈给ECU的信号，使点火器具有安全功能。 5）点火线圈：一般传统点火线圈的二次线圈的一端通过配电器接火花塞，一端与一次线圈相接。无分电器点火系统采用小型闭磁路的点火线圈，二次线圈的两端分别与两个气缸上的火花塞相联接。,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.3 无分电器点火系统的工作原理,1通电时间对发动机性能的影响 初级电路被断开的瞬间，初始电流能达到的值与初级电路接通的时间长短有关，只有通电时间一定值时，初级电流才可能达到饱和。由于断开电流影响次级电压的最大值，次
16、级电压的高低又直接影响点火系工作的可靠性。所以，发动机工作时，必须保证点火线圈的初级电路有足够的通电时间。 2通电时间的控制方法 现代电控点火系统和传统的分电器不同，传统的点火线圈初级电路的通电时间取决于断电器触点的闭合角和发动机转速；而现代点火线圈初级电路的通电时间由ECU控制，根据发动机的转速信号和电源电压信号确定最佳的闭合角（通电时间），并控制点火器输出指令信号（IGt信号），以控制点火器中晶体管的导通时间。,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.4 通电时间的控制,3点火线圈的恒流控制 由于现代车采用了高能点火线圈，改善点火性能。为了防止初级电流过大烧坏点火线圈，在部分电控点火系统的点火控制电路中增加了恒流控制电路。 恒流的基本方法是：在点火器功率晶体管的输出回路中增设一个电流检测电阻，用电流在该电阻上形成的电压降反馈控制晶体管的基极电流，只要这种反馈为负反馈，就可使晶体管的集电极电流稳定，从而实现恒流控制。,3. 1 计算机控制点火系统的组成及工作原理 3.1.4 通电时间的控制,1爆震与
