电控系统说明书.doc

汽车电器与电子技术课程设计说明书题目：捷达5V汽车电器与电子设备总线路说明书模块三发动机电控系统线路设计与分析学院：交通与车辆工程学院班级：交通运输08级学号：0812207390姓名：吴萍 指导教师：邵金菊二零一一年七月七日捷达5V汽车电器与电子设备总线路说明书模块三发动机电控系统线路设计与分析1. 发动机电控系统电路组成发动机电控系统又称发动机管理系统 EMS(Engine Management System),可分为汽油机管理系统和柴油机管理系统。 捷达5V发动机电控系统，采用汽油机电子控制系统，其有电子控制单元，发动机点火时刻、怠速和排放。发动机工作时，电控单元根据控制程序和各传感器输入的信号控制发动机的燃油喷射、点火时刻、怠速、燃油箱燃油蒸汽控制和排气再循环等。该电子控制电路根据发动机工作时的转速、进气压力、节气门位置、进气温度、氧传感器及冷却液温度等各个传感器送来的模拟和脉冲信号，经其计算处理后，输出各种驱动控制信号，去控制各执行器（如喷油器、步进电机、电动喷油泵等）的工作。该系统各控制项目共用传感器所提供的信息，可以设置协调各控制单项的综合控制程序，因而其控制的协调性和精度比各单项独立控制高。电子控制器(ECU)的作用是对各传感器输入的电信号进行综合的处理，作出实时的判断，并输出控制信号。电子控制器是电子控制系统的大脑。传感器的作用是将发动机的工况及状态、汽车的行驶工况和状态等物理参量转变为电信号，输送给电子控制器。执行器则是根据控制器的控制信号作出相应的控制动作，将控制参量迅速调整到设定的信息，使控制对象工作在设定的状态。2. 各主要传感器、电控单元、执行元件的作用及工作原理传感器主要有发动机转速传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气压力传感器、冷却液温度传感器、进气温度传感器、爆燃传感器、节气门位置传感器、氧传感器、车速传感器等。发动机转速与曲轴位置传感器：用于向电子控制器提供发动机转速和曲轴转角电信号，电子控制器根据此信号确定点火正时和喷油正时、产生点火和喷油控制脉冲、控制燃油泵工作等。在无分电器的燃油喷射系统中，曲轴位置传感器还用于识别气缸。主要有磁感应式、光电式/霍尔效应式三种。空气流量传感器：向电子控制器提供进气量的电信号，在电子控制汽油喷射系统中是电子控制器计算喷油时间的重要参数，而在微机控制点火系统中是作为发动机负荷的间接参数，用于确定最佳的基本点火提前角。进气管压力传感器：用于检测发动机负荷状况的另一种形式，其作用如同空气流量传感器，是发动机电子控制系统计算基本喷油时间和确定最佳喷油提前角的重要参数之一。冷却液温度传感器：它是利用负温度系数的热敏电阻阻值随温度变化的特性，即阻值随温度升高而降低的特性，在实际应用中，传感器能感知冷却液温度的变化，并将这种变化由电路转化为电信号输送给 ECU，ECU 根据输入的信号来修正喷油时间及喷油量，同时调整空燃比，使混合气能稳定在较好的状态燃烧，并使发动机发挥较好的动力及经济性。 进气温度传感器：其作用是检测发动机进气温度，也是采用负温度系数的热敏电阻组成，即 温度高时传感器的电阻降低，用来检测发动机的进气温度，并将这个信号通过电路连接以信号的形式传给 ECU,ECU 则根据输入的电信号对喷油量进行修正。节气门位置传感器：采用的是电位计式节气门位置传感器，特点是动触点作为检测信号，其检测输出电压信号与节气门开度线性增加，电脑能够根据发动机负荷和温度来控制节气门体的开闭，保证发动机维持在最佳怠速转动。爆燃传感器：非共振型压电式爆燃传感器，每两缸共用一个传感器。当发动机产生爆燃时，安装在缸体上的爆燃传感器内部平衡中因受震动的影响而产生加速度，平衡中将此加速惯性力变为作用在压电晶体上的压力，压电晶体受到此加速度惯性压力后产生压电信号输出，送到识别爆燃的滤波中，以判别是否具有爆燃产生的信号。氧传感器：采用的是二氧化锆式氧传感器，它的基本元件是锆管，管内的陶瓷是多孔的，渗入其中的氧气在温度较高时发生电离，只要内、外侧氧的浓度不一致，存在浓度差,氧离子从大气侧向排气侧扩散，从而使锆管成为一个微电波，在两波极间产生电压。车速传感器：通过检测变速器输出轴转速，向电子控制器提供汽车行驶速度电信号。车速传感器信号在自动变速器、悬架、巡航、点火、燃油喷射等电子控制系统中是重要的控制参数或辅助控制参数。按产生信号的原理不同分，有磁感应式、光电式、霍尔效应式、阻磁式等多种。车轮转速传感器向电子控制器提供反映车轮转速信号，在防抱死控制系统和防滑转控制系统中，电子控制器根据此信号计算车轮角加速度或滑移率。电子控制燃油喷射系统由供油系统、空气供给系统和电子控制系统三部分组成。执行器的作用是严格按照控制器输出的控制信号来动作，将控制参量调整到设定的值，使控制对象在设定的状态下工作。执行器按照执行机构的电动部分的机构原理不同分，主要有电动机 、电磁阀两大类。废气再循环电子控制系统：ECU根据各传感器的信号判断发动机的工况与状态，已确定是否需要废气再循环与再循环量的大小，并输出占空比可变的控制脉冲，通过控制EGR电磁阀的占空比来调节EGR阀的开度，以实现最佳的EGR率控制。为实现非线性的最佳EGR再循环控制，在EGR电子控制系统的存储器中储存各工况下的最佳废气再循环量值，通常以电磁阀占空比参数的方式储存，ECU根据各传感器信号，直接查找并计算得到最佳EGR电磁阀占空比值，并输出相应的占空比脉冲信号。怠速控制系统：满足发动机怠速时暖车运转、空调运行、起步等发动机负荷变化和降低燃油消耗率。主要由传感器、电控单元、怠速执行机构组成。发动机怠速运行时，电控单元根据冷却液温度传感器、空调开关、档位开关和怠速控制程序，向怠速执行机构输出控制信号，改变怠速进气量，实现怠速控制。 进气增压系统：为了改善发动机的动力及经济性，汽油机常采用废气涡轮增压和谐波增压 等方式进行进气增压，这里采用废气涡轮增压系统。发动机排出的高温、高压废气，驱动涡轮增压器的废气涡轮高速旋转,并驱动动力涡轮一起旋转，将空气加压后吸入气缸。发动机工作时，电控单元根据传感器输入的信号，将确定的实际进气压力与存储器的理论压力进行比较。可变气门正时与气门升程控制系统：随进气门正时与升程的不同而不同，使发动机在低速时具有较高的燃烧效率和较低的燃油消耗,而在高速时可以较好的发挥其动力，从而改善汽车的动力及经济性。故障自诊断系统：作用是检测、诊断电子控制系统中各传感器、执行器以及电子控制单元的工作是否正常，当电子控制系统某一电路中出现超出范围的信号时，故障自诊断系统就判断该电路及相关传感器及执行器发生故障，并使故障指示灯闪烁。电气与电子设备线路设计电子控制单元ECU是发动机电子控制系统的核心部件，实际上是一个微型计算机，分为硬件和软件两个部分，包括输入回路、微处理器、输出回路、电源电路等部分。一方面从传感器接收发动机的工作信号，另一方面完成对这些信号的处理，并发出相应指令来控制执行器的正确动作。3.电路工作原理：（1） 电源供电线路：ECU的1引脚为供电电源输入端，当点火开关接通后，蓄电池正极电流一路经易熔线加到ECU的1引脚，为ECU供电。（2） 燃油泵控制电路：当点火开关接通ECU工作后，其4号引脚根据内部预定的程序将输入低电平信号，使燃油泵继电器内线圈电路形成，使其内的常开触点闭合，由此又接通燃油泵和喷油器的供电。当燃油泵供电后，将为系统输送燃油，为点火作准备。发动机工作后，ECU接收到发动机转速传感器的电信号，并通过内部控制电路使燃油泵继电线圈通电，燃油泵正常工作；发动机熄火时，发动机无信号输入，ECU内部电路立即使燃油泵停止工作。（3） 喷油器电路:ECU的73引脚接1号喷油器，80号引脚接2号喷油器，58号引脚接3号喷油器，65号引脚接4号喷油器。喷油器的工作状态受ECU控制。ECU内存储有发动机各种转速和压力歧管的压力的基本喷油持续时间，在将基本喷油持续时间从储蓄器镇南关读取出来后，再按照各种传感器传来的信号对持续时间作进一步修正，获得最佳喷油持续时间从73、80、58、65引脚输出，控制四只喷油器的工作状态。（4） 点火系统电路：ECU的71、72引脚内电路及其外接的电子点火组件构成了电子点火系统电路（双点火线圈）。ECU根据各个传感器送来的信号，计算出最佳正时信号，控制1、4、缸或2.、3缸的点火提前角，使得电子点火组件进行点火。电子点火控制系统工作时的实际点火提前角包含初始点火提前角、基本点火提前角、修正点火提前角。其中ECU根据水温传感器信号和进气温度传感器信号，对点火提前角进行修正。（5） ECU其他主要引脚外接的说明;2号引脚为电源接地端。53、54号引脚为水温和进气温度传感器，56、59号引脚为节气门位置传感器怠速控制点极端，74号引脚为节气门位置传感器怠速电机信号端，75号引脚为节气门位置传感器端，62号引脚为节气门电位器正电源，其余引脚未标出。（6）ECU各引脚功能一览表：引脚功能引脚功能1ECU电源58三缸喷嘴2ECU电源搭铁59怠速电机控制14燃油泵继电器控制60爆震传感器2信号6输出发动机转速信号62节气门电位器正电源8双向空调压缩机信号65四缸喷嘴10输入空调A/C66爆震传感器1信号13空气流量计69怠速开关信号15碳罐阀711、4缸点火控制19双向自诊断信号722、3缸点火控制20输入车速信号73一缸喷嘴23氧传感器信号74节气门电位器信号53水温传感器信号75节气门位置传感器54进气温度传感器信号76霍尔传感器信号56怠速电机控制280二缸喷嘴57点火时间/转速信号主要参考文献：1吴扬 Protel DXP 电设计教程 北京：中国铁道出版社 2