第一章发动机电控系统概述

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1、2021-6-23 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 1 项目1，项目1。 发动机电控系统概述发动机电控系统概述 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 2 2021-6-23 项目1，项目1。 发动机电控系统概述发动机电控系统概述 1.概述自动控制系统；概述自动控制系统； 2.控制系统的组成；控制系统的组成； 3.微机闭环控制微机闭环控制 4.发动机电控系统功能发动机电控系统功能 5.电控系统和类型电控系统的组成和类型 6.信号输入信号输入 7.控制单元控制单元 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 3 2021-6-23 1. 概述自动控制系统 n自动控制自动控制：使用控制装置使被控对象：使用控制装置使被控对象（如机器）。

2.设置如机器设置 准备的操作或生产过程的准备操作或生产过程的准备)自动按照给定的自动按照给定的 规律运行，使被控对象的一个或多个物理量定期运行，使被控对象的一个或多个物理量(如 电压、电流、速度、位置、温度、流量等。 按照给定的规律在一定的精度范围内变化。按照给定的规律在一定的精度范围内变化。按照给定的规律在一定的精度范围内变化。 n系统系统：指为达到某一目的而相互限制的各个部分：指为达到某一目的而相互限制的各个部分 具有一定功能的整体按一定规律组成。具有一定功能的整体按一定规律组成。 n自动控制系统自动控制系统：电子设备：电子设备（如计算机等） 自。

3.动态控制系统的控制装置构成电子控制系统自动控制系统的控制装置和电子控制系统 系统(简称电控系统)。 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 4 2021-6-23 分类分类 开环控制开环控制 和和 闭环控制。闭环控制。 开环控制：是一种最简单的控制方式，其特开环控制：是一种最简单的控制方式，其特 点是:控制器和被控对象之间只有正点:控制器和被控对象之间只有正点 没有反馈控制，即系统的控制而没有反馈控制，即系统 输出对控制量没有影响。输出对控制量没有影响。 开环控制系统的示意框图如图11所示。所示。 图图11 开环控制系统开环控制。

4、制系统 1. 控制系统的组成 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 5 2021-6-23 在开环控制系统中，在开环控制系统中，对于每个参考输入， 都有相应的工作状态和输出。所有系统都有相应的工作状态和输出。系统的 精度取决于元件的精度和特性调节的精度。当系精度取决于元件的精度和特性调节的精度。当系 内扰和外扰影响不大，控制精度要求不高，控制精度要求不高 开环控制可用于。开环控制可用于。 开环控制的特点： : 只有控制器和被控对象之间的正向控制，而不是反馈。

5.没有反馈 控制作用。控制作用。 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 6 2021-6-23 闭环控制的特点是：控制器和被控对象的闭环控制是：控制器和被控对象 间，不仅有积极作用，还有反馈作用，间，不仅有积极作用，还有反馈作用， 也就是说，系统的输出响控制量。将检测出来即系统的输出量对控制量有直接影响。将检测出来 输出量返回系统的输入端，输出量返回系统的输入端与输入信号进行比较 过程称为反馈。如果反馈信号与输入信号减少，则称为过程称为反馈。如果反馈信号和输入信号减少，则称为 负反馈；若相加，则称为正反馈。输入信号和则称为正反馈。。

输入信号和反馈 信号差称为偏差信号。偏差信号作用于控制器信号的差异，称为偏差信号。偏差信号作用于控制器 使系统的输出趋于给定值。在闭环控制中，系统的输出趋于给定值。闭环控制 本质是利用负反馈来减少系统错误的本质，即利用负反馈来减少系统错误 因此，当精度要求较高时，可采用闭环控制。因此，当精度要求较高时，可采用闭环控制。 示意框图如图12所示。所示。 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 7 2021-6-23 图图12 闭环控制系统闭环控制系统 以交通灯的控制为例，无论结果和实际情况如何及时点亮，都以交通灯的控制为例。

7.如何按时点亮交通灯？ 开环控制；闭环控制可根据实际交通量控制时间和工作时间进入城市；闭环控制可根据实际交通量控制时间和工作时间进入城市 大，下班时间出城交通流量大，闭环控制可控制相应时间或车道宽度，下班时间出城交通流量大，闭环控制可控制相应时间或车道宽度 度。(提问？)度。(提问？) 以图1-2为基础，以燃油控制为例。以燃油控制为例。 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 8 2021-6-23 如何控制 如果把图如果把图12中的控制器用微机来代替，就组中的控制器用微机来代替，就组 成为微机控制系统。在微机控制系统中，只要使用成微机控制系统。在微。

8.只要在机器控制系统中使用， 符合某种控制规律的程序可以编制各种指令。符合某种控制规律的程序可以通过微各种指令编制。微 如果处理器执行此类程序，就可以实现对被控参数的控制处理器的执行，控制被控参数 制。如图所示，微机闭环控制框图。如图13所示，微机闭环控制框图。所示。 图图13 微机控制系统微机控制系统 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 9 2021-6-23 第二节 发动机电控系统的发展过程 20世纪50年代 晶体管(晶体管(提高零部件的可靠性提高零部件的可靠性) 1973年年 集成电路集成电路(IC) (体积小，体积小) 1974年年 一体一体 (体积小，体积小) 1976年年 模拟计算机。

9.控制模拟计算机 (智能化达到精确控制的目的)(智能化达到精确控制的目的) 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 10 2021-6-23 进一步发展 随着计算机技术的快速发展，发动机进气控制随着计算机技术的快速发展，发动机进气控制 电子控制、排放控制、后备电路、自诊断系统等 开发和成熟功能。现代汽车电子控制已经从单一功能开发和成熟。现代汽车电子控制已经从单一功能开发和成熟。现代汽车电子控制已经从单一功能开始 项目控制已发展到多项内容复合的集中控制。项目控制已发展到多项内容复合的集中控制。 单独控制集制单独控制 如如CANBUS系统系统 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 11 。

10、2021-6-23 结论结论 1.看到差距；差距巨大，西方发达国家看到了差距；差距巨大，西方发达国家已经发展起来 展览时间长；展览时间长； 2.看到希望，有发展的机会；看到希望，有发展的机会； 一方面，电控系统本身也有发展，比如进气系统的控制，另一方面，电控系统本身也有发展，如进气系统的控制 现在的发展方向是可变气门，另一方面可以跨制现在的发展方向是可变气门，另一方面可以跨制 随着越式的发展，电动汽车是把大家拉到越式发展的机会，电动汽车是把大家拉到越式发展的机会 在同一起跑线上。在同一起跑线上。在同一起跑线上。 电控化油器的发展是典型电控化油器的发展 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 12 2021-6-23。

11、 第三节第三节 发动机电控系统的功能 发动机电子控制的应用非常普遍，可以实现低发动机电子控制的应用，可以实现低发动机电子控制 油耗低污染，减少动力传输系统的冲击，减少驾驶油耗低污染，减少动力传输系统的冲击，减少驾驶 驾驶员的疲劳提高了汽车的动力、经济性和舒适性。驾驶员的疲劳提高了汽车的动力、经济性和舒适性。 柴油机电子控制的内容将在相关章节中详细介绍，柴油机电子控制的内容将在相关章节中详细介绍。 前汽油机常用的电子控制装置主要包括：前汽油机常用的电子控制装置主要包括： 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 13 2021-6-23 n(1)电控燃油喷射电控燃油喷射(EFl)系统系统 n(。

12、2(ESA) n(3)怠速控制(ISC) n(4)排放控制和排放控制 n(5)进气控制进气控制 n(6)增压控制增压控制 n (7)警告提示和警告提示 n(8)自我诊断和报警系统 n(9)失效保护 n(10)微机故障备用控制系统 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 14 2021-6-23 第四节第四节 发动机电控系统的基本组成和工作原理 发动机电控系统的组成如图14所示，主要由所示，主要由 信号输入装置，信号输入装置，ECU、执行器等。、执行器等。、执行器等。 信号信号 处。

13、理处理 执行执行 被控对象被控对象 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 15 2021-6-23 一、信号输入装置及输入信号一、信号输入装置及输入信号 发动机电控系统的信号输入主要是通过各种发动机电控系统的信号输入 将各种控制信号输入传感器或其他控制装置ECU的。的。的。 发动机电控系统中使用的传感器和输入信号主要包括以下传感器和输入信号 几种。几种。 n(1)空气流量计(MAF) n(2)压力传感器压力传感器进气(歧管绝对歧管绝对歧管)(MAP) n(3)发动机转速和曲轴位置传感器发动机转速和曲轴位置传感器 n(4)凸轮轴。

14位置传感器凸轮轴位置传感器 n(5)上止点传感器上止点传感器 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 16 2021-6-23 n(6)缸序识别传感器缸序识别传感器 n(7)水温传感器水温传感器 n(8)进气温度传感器进气温度传感器 n(9)节气门位置传感器节气门位置传感器 n(10)氧传感器氧传感器 n(11)爆震传感器爆震传感器 n(12)大气压力传感器大气压力传感器 n(13)速度传感器速度传感器 n(14)启动信号启动信号 n(15)发电机负载信号发电机负载信号 n(16)空调功能信号空调功能信号(AC) 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 17 2021-6-23 n(17)打开档位开关信号和空档位置。

15.关闭信号档位开关信号和空档位开关信号 n(18)电池电压信号电池电压信号 n(19)离合器开关信号离合器开关信号 n(20)制动开关信号 n(21)动力转向开关信号，动力转向开关信号 n(22)EGR传感器阀位置 n(23)巡航巡航(定速定速)控制开关信号控制开关信号 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 18 2021-6-23 ECU 广东轻庭汽车广东轻庭汽车 19 2021-6-23 二、电子控制单元二。(ECU)功能和组成的功能和组成 ECU是一种电子综合控制装置，实际使用是电子综合控制装置，实际使用 也常被称为计算机等。它所。

16.基本功能等。它的基本功能 如如 下：下： n1)接收传感器或其他传感器置输入的信息；接收传感器或其他装置输入的信息； n2)存储、计算、分析处理信息；存储、计算、分析处理信息； n3)运算分析。运算分析。 n4)输出执行命令。输出执行命令。 n5)自我修正功能自我修正功能(自适应功能自适应功能)。 一句话就是电脑一句话就是电脑 广东轻院汽车广东轻院汽车 20 2021-6-23 广东轻院汽车广东轻院汽车 21 2021-6-23 三、执行器三、执行器 执行器是受执行器是受ECU控制，具体执行某项控制功能控制，具体执行某项控制功能 的装置。一般是由的装置。一般是由ECU控制执行器电磁线圈。

17、的搭铁控制执行器电磁线圈的搭铁 回路也有的是由回路也有的是由ECU控制的某些电子控制电路，控制的某些电子控制电路， 如电子点火控制器等。如电子点火控制器等。 在发动机控制系统中，执行器主要有下列各种在发动机控制系统中，执行器主要有下列各种 形式：形式：电磁式喷油器；电磁式喷油器；点火控制器点火控制器(点火模点火模 块块)；怠速控制阀、怠速电动机；怠速控制阀、怠速电动机；EGR阀；阀；进进 气控制阀；气控制阀；二次空气喷射阀；二次空气喷射阀；活性炭罐排泄电活性炭罐排泄电 磁阀；磁阀；车速控制电磁阀；车速控制电磁阀；燃油泵继电器；燃油泵继电器；冷冷 却风扇继电器；却风扇继电器；11空调压缩机继电器。

18、；空调压缩机继电器；12自动变速自动变速 器挡位电磁阀；器挡位电磁阀；13增压器释压电磁阀；增压器释压电磁阀；14自诊断显自诊断显 示与报警装置；示与报警装置；15故障备用程序启动装置；故障备用程序启动装置；16仪表仪表 显示器。显示器。 广东轻院汽车广东轻院汽车 22 2021-6-23 喷油控制喷油控制 点火控制点火控制 怠速控制怠速控制 ECU 广东轻院汽车广东轻院汽车 23 2021-6-23 气门气门 喷油器喷油器 输油管输油管 进气支管进气支管 调压器调压器 喷油器喷油器 节气门体节气门体 位置传感器位置传感器 节气门节气门 广东轻院汽车广东轻院汽车 24 2021-6-23 EG。

19、R 阀 排气温度传感器 曲轴位置传感器上止点传感器 冷却水温度传感器 氧传感器 爆震传感器 油箱 燃油虑清器 燃油泵 节气门体 进气温度传感器 高压输油管 诊断器 制动助力器压力传感器 氧传感器 进气歧管绝对压力传感器 燃油压力传感 器 油压调 整器 点火线圈 喷油嘴 其他控制模 块 传感器 ECU 执行器 广东轻院汽车广东轻院汽车 25 2021-6-23 上海桑塔纳上海桑塔纳20002000轿车发动机电子控制汽油喷射系统轿车发动机电子控制汽油喷射系统 油箱油箱 汽油泵汽油泵 滤清器滤清器 压力调节器压力调节器 电控电控 单元单元 冷起动阀冷起动阀 节气门节气门 开关开关 怠速调整螺钉怠速调。

20、整螺钉 节气门节气门 空气流量空气流量 传感器传感器 辅助空气阀辅助空气阀 油压油压 调节器调节器 喷油器喷油器 燃油分配器燃油分配器 空气温度空气温度 传感器传感器 氧传氧传 感器感器 曲轴转角曲轴转角 传感器传感器 转速传感器转速传感器 广东轻院汽车广东轻院汽车 26 2021-6-23 上海上海- -通用别克轿车电子控制汽油喷射系统通用别克轿车电子控制汽油喷射系统 广东轻院汽车广东轻院汽车 27 2021-6-23 四、电子控制系统的简要工作过程四、电子控制系统的简要工作过程 发动机起动时，发动机起动时，ECU进入工作状态，某些程序或步骤进入工作状态，某些程序或步骤 从从ROM中取出，进。

21、入中取出，进入CPU。这些程序可以用来控制点火时。这些程序可以用来控制点火时 刻、燃油喷射、怠速等。通过刻、燃油喷射、怠速等。通过CPU的控制，一个个指令逐个的控制，一个个指令逐个 地进行循环执行。执行程序过程中所需的发动机信息，来自地进行循环执行。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，首先进入输入回路进行处各个传感器。从传感器来的信号，首先进入输入回路进行处 理。如是数字信号，根据理。如是数字信号，根据CPU的安排，经的安排，经IO接口直接进入接口直接进入 微机；如是模拟信号，还要经过微机；如是模拟信号，还要经过AD转换器转换成数字转换器转换成数字 信号后，才能。

22、经信号后，才能经IO接口进入微机。大多数信息暂时存储在接口进入微机。大多数信息暂时存储在 RAM内，根据指令再从内，根据指令再从RAM送至送至CPU。有时需将存储在。有时需将存储在 ROM中的参考数据引入中的参考数据引入CPU，使输入传感器的信息与之进，使输入传感器的信息与之进 行比较。对来自有关传感器的每一个信号依次取样并与参考行比较。对来自有关传感器的每一个信号依次取样并与参考 数据进行比较。数据进行比较。CPU对这些数据进行比较运算后，作出决定对这些数据进行比较运算后，作出决定 并发出输出指令信号，经并发出输出指令信号，经IO接口，必要的信号还经接口，必要的信号还经DA 转换器转变成模拟信号，最后经输出回路去控制执行器动作转换器转变成模拟信号，最后经输出回路去控制执行器动作 如果是喷油器驱动信号，则控制喷油正时和喷油脉宽，完成如果是喷油器驱动信号，则控制喷油正时和喷油脉宽，完成 控制喷油的功能。控制喷油的功能。 广东轻院汽车广东轻院汽车 28 2021-6-23。