第八章发动机综合控制系统-第二节

1、2021-6-241 汽车电器与电子技术汽车电器与电子技术 第八章第八章 发动机综合控制系统发动机综合控制系统 天津科技大学天津科技大学 机械工程学院汽车系机械工程学院汽车系 谈炳发谈炳发 2021-6-242 第八章第八章 发动机综合控制系统发动机综合控制系统 概述概述 第一节第一节 电控汽油喷射系统的分类电控汽油喷射系统的分类 第二节第二节 发动机电控汽油喷射系统组成和发动机电控汽油喷射系统组成和 工作原理工作原理 第三节第三节 发动机怠速控制发动机怠速控制 第四节第四节 发动机排放控制发动机排放控制 第五节第五节 燃油喷射系统实例燃油喷射系统实例 2021-6-243 概述概述 一、空气

2、供给系统一、空气供给系统 二、燃油供给系统二、燃油供给系统 三、控制系统三、控制系统 四、汽油喷射控制四、汽油喷射控制 第二节第二节 发动机电控汽油喷射系发动机电控汽油喷射系 统组成和工作原理统组成和工作原理 2021-6-244 以电控单元(ECU)为控制核心，以空气 流量和发动机转速为控制基础，以喷油器、 怠速空气调整器等为控制对象，保证获得与 发动机各种工况相匹配的最佳混合气成分。 相同的控制原则决定了各类电控汽油喷 射系统具有相同的组成和类似的结构。 它主要包括它主要包括空气供给系统、燃油供给系统空气供给系统、燃油供给系统和和 控制系统控制系统三个部分。三个部分。 概概 述述 2021

3、-6-245 空气供给系统又称进气系统，其功能是空气供给系统又称进气系统，其功能是提供、提供、 测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量，为发动机测量和控制汽油燃烧时所需要的空气量，为发动机 可燃混合气的形成提供必需的空气可燃混合气的形成提供必需的空气。 在进气支管内，喷油器喷出的汽油与空气混合在进气支管内，喷油器喷出的汽油与空气混合 形成混合气后被吸入气缸。形成混合气后被吸入气缸。 行驶时，空气量由节气门来控制行驶时，空气量由节气门来控制。 怠速时，节气门关闭，空气量由旁通气道或节怠速时，节气门关闭，空气量由旁通气道或节 气门间隙控制。气门间隙控制。 1. 1. 空气供给系统的功能空气供给系统的功

4、能 一、空气供给系统一、空气供给系统 2021-6-246 2.空气供给系统的组成空气供给系统的组成 空气供给系统主要由空气供给系统主要由空气滤清器、空气流量空气滤清器、空气流量 计计(进气压力传感器进气压力传感器)、进气温度传感器、节气门、进气温度传感器、节气门 体及节气门位置传感器、进气总管、进气支管等体及节气门位置传感器、进气总管、进气支管等 组成组成。(如图如图) 进入气缸内的空气量由节气门的开度控制，进入气缸内的空气量由节气门的开度控制， 并由空气流量计进行计量。并由空气流量计进行计量。ECU把空气流量信号把空气流量信号 作为控制喷油量和点火的主要依据之一。作为控制喷油量和点火的主要

5、依据之一。 （1）空气流量计）空气流量计 （2）进气压力传感器）进气压力传感器 （3）节气门体）节气门体 （4）节气门位置传感器）节气门位置传感器 2021-6-247 外界空气经空气滤清器过滤后流经空气流量计、节气门、外界空气经空气滤清器过滤后流经空气流量计、节气门、 进气总管和进气歧管，当某缸进气门打开时进入该气缸。进气总管和进气歧管，当某缸进气门打开时进入该气缸。 返返 回回 2.空气供给系统的组成空气供给系统的组成 2021-6-248 空气流量计的作用是计量进入发动机的空空气流量计的作用是计量进入发动机的空 气量，气量，用于用于L型型EFI系统系统。 空气流量计有许多类型，流量型电控

6、汽油空气流量计有许多类型，流量型电控汽油 喷射系统采用喷射系统采用叶片式叶片式、卡门涡旋式卡门涡旋式、热线式热线式和和 热膜式热膜式空气计量器，直接检测空气质量流量；空气计量器，直接检测空气质量流量； D型电控汽油喷射系统根据进气管绝对压力型电控汽油喷射系统根据进气管绝对压力 间接测量空气流量。间接测量空气流量。 （1）空气流量计）空气流量计 2021-6-249 1）叶片式空气流量计）叶片式空气流量计 叶片式空气流量计又称活门式或翼片式空气流量叶片式空气流量计又称活门式或翼片式空气流量 计。它由叶片、电位计和接线插头三部分组成。计。它由叶片、电位计和接线插头三部分组成。 工作原理：工作原理：

7、 空气通过流量计主通空气通过流量计主通 道时，叶片被推开；空气道时，叶片被推开；空气 流量增大，则气流压力增流量增大，则气流压力增 大，使转角增大。同时，大，使转角增大。同时， 电位计中的滑臂与叶片转电位计中的滑臂与叶片转 轴同轴偏转，插头间电阻轴同轴偏转，插头间电阻 减小，输出电压降低，减小，输出电压降低， ECU感知空气量的大小。感知空气量的大小。 返返 回回 2021-6-2410 2）卡门涡旋）卡门涡旋式空气流量计式空气流量计 卡门涡旋式空气流量计，它由在空气通道中的锥状涡旋发卡门涡旋式空气流量计，它由在空气通道中的锥状涡旋发 生器、涡旋频率检测器和接线插头三部分组成。生器、涡旋频率检

8、测器和接线插头三部分组成。 工作原理：工作原理： 当空气流过卡门涡旋当空气流过卡门涡旋 发生器时，在涡旋发生器发生器时，在涡旋发生器 的后部产生卡门涡旋，测的后部产生卡门涡旋，测 出卡门涡旋的频率而感知出卡门涡旋的频率而感知 空气流量的大小。空气流量的大小。 有有反光镜检测反光镜检测和和超声波检超声波检 测。测。 返返 回回 2021-6-2411 3）热线）热线式空气流量计式空气流量计 热线式空气流量计，主要由感知空气流量的铂金热线和对热线式空气流量计，主要由感知空气流量的铂金热线和对 空气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）以及接线插头空气温度进行修正的温度补偿电阻（冷线）以及接线插头 三部

9、分组成。三部分组成。 工作原理：工作原理： 利用热线与空利用热线与空 气的热传递进行空气的热传递进行空 气流量测定。当空气流量测定。当空 气质量流量增大时，气质量流量增大时， 空气带走的热量增空气带走的热量增 多，为保持热线温多，为保持热线温 度，控制电路使通度，控制电路使通 过热线过热线RH的电流增的电流增 大，反之减小。大，反之减小。 返返 回回 2021-6-2412 热线电流热线电流IH随空气质量流量增随空气质量流量增 大而增大，随空气质量流量减小而大而增大，随空气质量流量减小而 减小。减小。输出信号是单臂电桥中电阻输出信号是单臂电桥中电阻 R1上的电压降上的电压降。 R2是温度补偿电

10、阻，是温度补偿电阻，R3是电桥是电桥 电阻，电阻，RH是热线是热线。 控制器设有稳压电路，控制热控制器设有稳压电路，控制热 线两端电压保持恒定，而不受外部线两端电压保持恒定，而不受外部 电源变动的影响；热线电流电源变动的影响；热线电流IH是空是空 气质量流量的单一函数，在气质量流量的单一函数，在测量中测量中 不需要对进气密度进行修正不需要对进气密度进行修正。 返回返回 3）热线）热线式空气流量计式空气流量计 2021-6-2413 4）热膜）热膜式空气流量计式空气流量计 热膜式空气流量计与热线式空气流量计的结构和工热膜式空气流量计与热线式空气流量计的结构和工 作原理基本相同，只是将发热体由作原

11、理基本相同，只是将发热体由热线改为热膜热线改为热膜，即将，即将 热线、补偿电阻、精密电阻等镀在一块陶瓷片上热线、补偿电阻、精密电阻等镀在一块陶瓷片上，或将，或将 发热金属铂固定在薄的树脂膜上发热金属铂固定在薄的树脂膜上。 发热体不直接发热体不直接 承受空气流动产生承受空气流动产生 的作用力的作用力，增加了，增加了 强度，提高了流量强度，提高了流量 计的可靠性和使用计的可靠性和使用 寿命，同时降低了寿命，同时降低了 制造成本。制造成本。 返返 回回 2021-6-2414 （2）进气压力传感器）进气压力传感器 进气压力传感器是一种进气压力传感器是一种间接检测空气流量间接检测空气流量是传是传 感器

12、，用于感器，用于D型型EFI系统中。系统中。 ECU根据进气管的负压值推算空气密度，然后根据进气管的负压值推算空气密度，然后 再根据空气密度和转速计算发动机的进气量。再根据空气密度和转速计算发动机的进气量。 常用的有常用的有半导体压敏电阻式半导体压敏电阻式和和真空膜合式真空膜合式。 主要由硅膜片、主要由硅膜片、 集成电路、滤清器、集成电路、滤清器、 真空室和壳体组成。真空室和壳体组成。 2021-6-2415 （3）节气门体）节气门体 节气门体装在空气流量计与发动机进气总管之间节气门体装在空气流量计与发动机进气总管之间 的进气管上。的进气管上。 它由它由节气门、节气门、怠怠 速旁通气道、怠速调

13、速旁通气道、怠速调 节螺钉、节螺钉、附加空气阀附加空气阀 组成。组成。 节气门与加速踏节气门与加速踏 板联动，由加速踏板板联动，由加速踏板 控制节气门开度，对控制节气门开度，对 发动机的输出功率进发动机的输出功率进 行控制。行控制。 2021-6-2416 怠速旁通气道和调节螺钉怠速旁通气道和调节螺钉 发动机怠速时，节气发动机怠速时，节气 门处于关闭位置。门处于关闭位置。怠速运转怠速运转 所需要的空气量由旁通气道所需要的空气量由旁通气道 或节气门间隙提供或节气门间隙提供。 在旁通气道中，安装有在旁通气道中，安装有 能改变通道截面积的能改变通道截面积的怠速调怠速调 节螺钉，调节发动机的怠速节螺钉

14、，调节发动机的怠速 转速。转速。 返返 回回 怠速旁通气道怠速旁通气道 2021-6-2417 附加空气阀附加空气阀 附加空气阀常用的有附加空气阀常用的有双金属片式双金属片式和和石蜡式石蜡式两种。两种。 它们都是它们都是根据发动机的温度变化根据发动机的温度变化，自动改变旁通自动改变旁通 阀的流通截面大小阀的流通截面大小，调节旁通道的附加空气流量。，调节旁通道的附加空气流量。 返返 回回 2021-6-2418 双金属片式是双金属片式是根据发动机温度根据发动机温度和电热丝加热使双和电热丝加热使双 金属片弯曲的程度金属片弯曲的程度改变阀板孔位置改变阀板孔位置。 返返 回回 2021-6-2419

15、石蜡式是石蜡式是根据冷却液温度根据冷却液温度使恒温石蜡热胀冷缩的使恒温石蜡热胀冷缩的 程度程度改变锥阀的开度改变锥阀的开度。 返返 回回 2021-6-2420 (4)节气门位置传感器（节气门位置传感器（TPS） 安装在节气门体上，是安装在节气门体上，是检测节气门开度检测节气门开度的传感器。的传感器。 将节气门不同开度下的角度信号转换成电信号由将节气门不同开度下的角度信号转换成电信号由 ECU控制喷油量。控制喷油量。 怠速触点（怠速触点（IDL）信号用于断油控制和点火提前）信号用于断油控制和点火提前 角的修正。角的修正。 有有线性输出型线性输出型和和开关量输出型开关量输出型两种。两种。 202

16、1-6-2421 1）线性输出型节气门位置传感器）线性输出型节气门位置传感器 测量与节气门开度相对应的线性输测量与节气门开度相对应的线性输 出电压，判断节气门开度大小。出电压，判断节气门开度大小。 怠速触点，全闭时怠速触点，全闭时 接通，输出高电压。接通，输出高电压。 返返 回回 2021-6-2422 2）开关量输出型节气门位置传感器）开关量输出型节气门位置传感器 节气门关闭，可动触点与怠节气门关闭，可动触点与怠 速触点接通，输出低电压。速触点接通，输出低电压。 节气门全开，可动触点与全节气门全开，可动触点与全 开触点接通，输出高电压。开触点接通，输出高电压。 返返 回回 2021-6-24

17、23 二、燃油供给系统二、燃油供给系统 1.燃油供给系统的功能燃油供给系统的功能 燃油供给系统的功能燃油供给系统的功能是向发动机精确提供各是向发动机精确提供各 种工况下所需要的燃油量。种工况下所需要的燃油量。 燃油由燃油泵从油箱中泵出，经过过滤器，燃油由燃油泵从油箱中泵出，经过过滤器， 除去杂质及水分后，再送至燃油脉动阻尼器，以除去杂质及水分后，再送至燃油脉动阻尼器，以 减少其脉动，由压力调节器调压。具有一定压力减少其脉动，由压力调节器调压。具有一定压力 的燃油流至供油总管，再经各供油歧管送至各缸的燃油流至供油总管，再经各供油歧管送至各缸 喷油器。喷油器。 2021-6-2424 2.燃油供给

18、系统的组成燃油供给系统的组成 燃油系统由燃油系统由燃燃 油泵油泵、燃油滤清、燃油滤清 器、燃油缓冲器、器、燃油缓冲器、 燃油压力调节器燃油压力调节器、 喷油器喷油器、冷起动冷起动 喷油器喷油器和温度和温度- -时时 间开关及燃油分间开关及燃油分 配管等组成配管等组成。 返返 回回 2021-6-2425 燃油泵的功用是从燃油箱吸出燃油，加压后供给燃油泵的功用是从燃油箱吸出燃油，加压后供给 喷油器。目前普遍使用湿式电动燃油泵。喷油器。目前普遍使用湿式电动燃油泵。 （1 1）电动汽油泵）电动汽油泵 溢流阀溢流阀可避免因油管路阻可避免因油管路阻 塞时压力过高造成油管破裂或塞时压力过高造成油管破裂或

19、燃油泵损坏。燃油泵损坏。 单向阀单向阀可防止燃油倒流，可防止燃油倒流， 使发动机熄火后管路内仍能保使发动机熄火后管路内仍能保 持油压力，减少气阻现象，使持油压力，减少气阻现象，使 发动机高温起动容易。发动机高温起动容易。 电动汽油泵有滚柱泵、齿电动汽油泵有滚柱泵、齿 轮泵、涡轮泵和侧槽泵等形式。轮泵、涡轮泵和侧槽泵等形式。 返返 回回 2021-6-2426 （2 2）压力调节器）压力调节器 燃油压力调节器作用是使燃油燃油压力调节器作用是使燃油 分配油管的油压与进气支管压力之分配油管的油压与进气支管压力之 差为恒定值。差为恒定值。 当进气压力恒定时，喷油量的多当进气压力恒定时，喷油量的多 少主

20、要与喷油持续时间和喷油压力少主要与喷油持续时间和喷油压力 有关，喷射时间越长、喷油压力越有关，喷射时间越长、喷油压力越 大，喷油量就越多。大，喷油量就越多。 返返 回回 现代的电控燃油喷射系统中，一般通过燃油压力调节现代的电控燃油喷射系统中，一般通过燃油压力调节 器的控制作用使喷油压力与进气管内的压力差为恒定值。器的控制作用使喷油压力与进气管内的压力差为恒定值。 这样，这样，喷油器的喷油量便只与喷油时间有关，喷油器的喷油量便只与喷油时间有关，ECUECU就通过就通过 控制喷油器的喷油时间来控制喷油量的多少。控制喷油器的喷油时间来控制喷油量的多少。 2021-6-2427 弹簧室弹簧室1由真空软

21、管与进气由真空软管与进气 支管连接弹簧力作用在膜片上。支管连接弹簧力作用在膜片上。 燃油室燃油室4有两个管口分别与有两个管口分别与 燃油分配管及回油管连接。燃油分配管及回油管连接。 当燃油压力超过预定的数值当燃油压力超过预定的数值 时，燃油将推动膜片，打开回时，燃油将推动膜片，打开回 油孔，流回油箱，保持喷油压油孔，流回油箱，保持喷油压 力恒定。力恒定。 电动燃油泵停止工作时，电动燃油泵停止工作时， 膜片在弹簧力作用下将回油孔膜片在弹簧力作用下将回油孔 关闭，使油泵单向阀和燃油压关闭，使油泵单向阀和燃油压 力调节器之间的油管路内保持力调节器之间的油管路内保持 一定的油压力。一定的油压力。 返返

22、 回回 2021-6-2428 (3)喷油器喷油器 喷油器是一种电磁式执行器，受喷油器是一种电磁式执行器，受ECU的指令，将的指令，将 燃油喷入进气歧管使其雾化，并与空气混合形成可燃燃油喷入进气歧管使其雾化，并与空气混合形成可燃 混合气。混合气。基本结构如下图基本结构如下图 工作原理工作原理 分类分类 返返 回回 2021-6-2429 发动机工作时，发动机工作时，ECU根据传感器的输入信号发出控根据传感器的输入信号发出控 制信号，使控制电路中的大功率管导通，喷油器电磁线制信号，使控制电路中的大功率管导通，喷油器电磁线 圈电路接通产生电磁吸力。圈电路接通产生电磁吸力。 当电磁吸力超过阀的弹簧力

23、和燃油压力的合力时，当电磁吸力超过阀的弹簧力和燃油压力的合力时， 铁心被吸起，喷油器阀打开并开始喷油，当大功率管截铁心被吸起，喷油器阀打开并开始喷油，当大功率管截 止时，电磁线圈断电，停止喷油止时，电磁线圈断电，停止喷油。 返返 回回 喷油器工作原理喷油器工作原理 2021-6-2430 喷油器的分类喷油器的分类 1）按用途可分为：）按用途可分为：SPI用喷油器和用喷油器和MPI用喷油器用喷油器 2）按燃油送入位置分：上部给料式和下部给料式）按燃油送入位置分：上部给料式和下部给料式 3）按喷口的形式分：轴针式和孔式（球阀、片阀）按喷口的形式分：轴针式和孔式（球阀、片阀） 4）按电磁线圈阻值分：

24、低阻式和高阻式）按电磁线圈阻值分：低阻式和高阻式 返返 回回 2021-6-2431 （4）冷起动喷油器）冷起动喷油器 冷起动喷油器也是一种电磁式喷油器，安装在进气总冷起动喷油器也是一种电磁式喷油器，安装在进气总 管中部节气门前，只在管中部节气门前，只在发动机低温起动时工作发动机低温起动时工作，一般根据，一般根据 发动机冷却液温度由冷起动喷油器发动机冷却液温度由冷起动喷油器温度时间开关控制温度时间开关控制。 由于冷起动喷油器安装在进气总管上，对各缸的供油由于冷起动喷油器安装在进气总管上，对各缸的供油 均匀性较差，因而，有的车已均匀性较差，因而，有的车已取消了冷起动喷油器取消了冷起动喷油器，冷起

25、，冷起 动的喷油任务动的喷油任务改由各缸的喷油器完成改由各缸的喷油器完成。 冷车起动时，在冷车起动时，在点火开关和点火开关和 温度时间开关均接通温度时间开关均接通后，电磁线后，电磁线 圈通电，阀打开而喷油。燃油在圈通电，阀打开而喷油。燃油在 喷出时具有喷出时具有较大的喷射锥角较大的喷射锥角，且，且 在喷嘴处形成在喷嘴处形成旋转运动旋转运动，改善了，改善了 燃油的雾化性能。燃油的雾化性能。 返返 回回 2021-6-2432 功能：是根据发动机工况和车辆运行状况确定汽功能：是根据发动机工况和车辆运行状况确定汽 油的最佳喷射量，使发动机既可获得较大的动力，油的最佳喷射量，使发动机既可获得较大的动力

26、， 又可具备良好的经济性，同时又能满足对排放的又可具备良好的经济性，同时又能满足对排放的 要求。要求。 结构组成：由结构组成：由传感器传感器、执行器执行器、 ECU组成。组成。 ECU是电控汽油喷射系统的核心。是电控汽油喷射系统的核心。 总体结构示意图总体结构示意图 三、控制系统三、控制系统 工作原理图工作原理图 返返 回回 2021-6-2433 返返 回回 2021-6-2434 ECU是电子控制的中心，具有空燃比控制、点火正是电子控制的中心，具有空燃比控制、点火正 时控制、加减速控制、下坡断油控制、超速控制、怠速时控制、加减速控制、下坡断油控制、超速控制、怠速 控制、空调控制等功能。控制

27、、空调控制等功能。 返返 回回 2021-6-2435 1.传感器传感器 （1）温度传感器）温度传感器 （2）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 （3）爆燃传感器）爆燃传感器 （4）大气压力传感器）大气压力传感器 返返 回回 2021-6-2436 冷却液温度传感器冷却液温度传感器的功能是检测发动机冷却的功能是检测发动机冷却 液温度，将信号输入给液温度，将信号输入给ECU。 进气温度传感器进气温度传感器的功能是检测发动机吸入空的功能是检测发动机吸入空 气的温度，将信号输入给气的温度，将信号输入给ECU。一般安装在空气。一般安装在空气 测量部位。测量部位。 温度传感器主要有温

28、度传感器主要有绕线电阻式绕线电阻式、热敏电阻式热敏电阻式、 热电偶式热电偶式等。等。 返返 回回 （1）温度传感器）温度传感器 2021-6-2437 热敏电阻式温度热敏电阻式温度 传感器是利用半导体传感器是利用半导体 的电阻随温度变化而的电阻随温度变化而 改变的特性制成的。改变的特性制成的。 有有NTC（负温度系数）（负温度系数） 和和PTC（正温度系数）（正温度系数） 两种。两种。 使用温度一般限使用温度一般限 于于300度以内。度以内。 返返 回回 热敏电阻式温度传感器热敏电阻式温度传感器 2021-6-2438 （2）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 其功能是其功

29、能是检测发动机转速和曲轴转角位置检测发动机转速和曲轴转角位置。 可分为电磁式、光电式、霍尔式三大类。可分为电磁式、光电式、霍尔式三大类。 安装位置有：曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上、分电器内。安装位置有：曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上、分电器内。 （3）爆燃传感器）爆燃传感器 功能是功能是检测发动机的工作状态检测发动机的工作状态，将信号传给，将信号传给ECU，判断，判断 发动机有无爆燃现象。用于点火闭环控制。发动机有无爆燃现象。用于点火闭环控制。 检测方法有：检测方法有：气缸压力、气缸压力、发动机机体振动发动机机体振动、燃烧噪声、燃烧噪声。 （4）大气压力传感器）大气压力传感器 功能是检测大气压力

30、，将信号输给功能是检测大气压力，将信号输给ECU，对燃油喷射量，对燃油喷射量 进行修正。进行修正。 当采用叶片式和卡门涡旋式空气流量计时，因吸入空气当采用叶片式和卡门涡旋式空气流量计时，因吸入空气 的密度随大气压力变化，会影响空燃比。的密度随大气压力变化，会影响空燃比。 返返 回回 2021-6-2439 2.执行器执行器 执行器主要使用继电器。接受执行器主要使用继电器。接受ECU的的 指令，执行具体动作，完成控制功能。指令，执行具体动作，完成控制功能。 包括包括主继电器主继电器 和和 断路继电器断路继电器 返返 回回 2021-6-2440 （1）主继电器）主继电器 主继电器一般采用滑阀型。

31、当点火开关主继电器一般采用滑阀型。当点火开关ON，电流通过，电流通过 主继电器线圈，滑阀被吸引，触点闭合，电源向主继电器线圈，滑阀被吸引，触点闭合，电源向EFI供电。供电。 当点火开关当点火开关OFF，主继电器断开，主继电器断开，EFI的供电电源被切断。的供电电源被切断。 返返 回回 2021-6-2441 （2）断路继电器）断路继电器 功能是控制电动汽油泵的电源。通常仅在发功能是控制电动汽油泵的电源。通常仅在发 动机运转时接通电路。动机运转时接通电路。 接汽油泵接汽油泵 发动机运转信号发动机运转信号 点火开关点火开关STA，线圈，线圈W2 通电，触点闭合，汽油泵通通电，触点闭合，汽油泵通 电

32、泵油。电泵油。 发动机正常运转时发动机正常运转时,W2失失 电电,FC接通接通,W1通电通电,触点处触点处 于闭合状态于闭合状态,汽油泵正常供油汽油泵正常供油。 返返 回回 电源供给回路电源供给回路 分析分析 2021-6-2442 返返 回回 电动汽油泵电源供给回路分析电动汽油泵电源供给回路分析 2021-6-2443 3.电子控制单元电子控制单元 电子控制单元（电子控制单元（ECU）是电子控制系统的核心）是电子控制系统的核心 部件，部件，基本功能基本功能有：有： （1）接收传感器或其他装置输入的信息）接收传感器或其他装置输入的信息 给传感器提供参给传感器提供参 考（基准）电压，将输入的信息

33、转变为考（基准）电压，将输入的信息转变为ECU能接受的信号。能接受的信号。 （2）存储、计算和分析处理信息）存储、计算和分析处理信息 存储车型的特点参数、运存储车型的特点参数、运 算数据、故障信息。算数据、故障信息。 （3）运算分析）运算分析 根据输入信息计算执行命令的数值，同时与根据输入信息计算执行命令的数值，同时与 标准值进行比较，判断故障。标准值进行比较，判断故障。 （4）输出执行命令）输出执行命令 向执行器输出执行命令、输出故障信息。向执行器输出执行命令、输出故障信息。 （5）自我修正功能）自我修正功能 返返 回回 2021-6-2444 ECU的基本结构的基本结构 ECU主要由主要由

34、 输入回路输入回路、 A/D转换器转换器、 微型计算机微型计算机 输出回路输出回路 四部分组成。四部分组成。 2021-6-2445 输入回路输入回路 输入回路的作用是将系统中各输入回路的作用是将系统中各传感器检测到传感器检测到 的信号经过的信号经过I/O接口送入微型计算机接口送入微型计算机，对汽油，对汽油 机运行工况进行实时检测和控制。机运行工况进行实时检测和控制。 根据输入信号的类型不同，输入根据输入信号的类型不同，输入ECU后的处后的处 理方法也不一样。理方法也不一样。 输入信号有输入信号有模拟信号模拟信号和和数字信号数字信号。 返返 回回 2021-6-2446 输入模拟信号输入模拟信

35、号 输入的模拟信号有：输入的模拟信号有：空气流量空气流量、空气温度空气温度、 冷却液温度冷却液温度、发动机负荷发动机负荷、电源电压电源电压、氧传氧传 感器电压感器电压等。等。 模拟信号通常是随时间缓慢变化的连续信号，模拟信号通常是随时间缓慢变化的连续信号， 需要需要先转换为数字信号后，才能输入先转换为数字信号后，才能输入ECU进进 行处理行处理。 返返 回回 2021-6-2447 输入数字信号输入数字信号 输入的数字信号有：输入的数字信号有：曲轴位置传感器曲轴位置传感器、车速传车速传 感器等脉冲信号感器等脉冲信号。 传感器的脉冲信号经过输入回路传感器的脉冲信号经过输入回路整形成有规则整形成有

36、规则 的脉冲，通过的脉冲，通过I/O接口直接送入微机接口直接送入微机。 当发动机转速升高时，输出电压的幅值就增大；当发动机转速升高时，输出电压的幅值就增大； 当发动机低速时，电压信号显得较弱，通过整当发动机低速时，电压信号显得较弱，通过整 形电路，将其放大和整形成规则的脉冲，再送形电路，将其放大和整形成规则的脉冲，再送 入微机。入微机。 返返 回回 2021-6-2448 A/D转换器的作用是：将微机不能直接处理的转换器的作用是：将微机不能直接处理的模模 拟信号转换成数字信号拟信号转换成数字信号，再送入微机。，再送入微机。 微机的作用是：根据汽车运行工况，微机的作用是：根据汽车运行工况，对传感

37、器送对传感器送 来的信号进行运算处理，并把处理的结果送往输来的信号进行运算处理，并把处理的结果送往输 出回路。出回路。 输出回路的作用是：把电压较低的输出回路的作用是：把电压较低的微机输出信号微机输出信号 转换成可以驱动转换成可以驱动执行元件按要求工作的信号执行元件按要求工作的信号。如：。如： 喷油器驱动信号、点火控制信号、电动汽油泵驱喷油器驱动信号、点火控制信号、电动汽油泵驱 动信号动信号。 返返 回回 2021-6-2449 ECU根据发动机的根据发动机的进气量和转速计算出基本喷油脉宽进气量和转速计算出基本喷油脉宽（喷（喷 油持续时间）；再根据油持续时间）；再根据冷却液温度、进气温度、节气

38、门开冷却液温度、进气温度、节气门开 度等度等与发动机工况有关的参数，对基本喷油脉宽与发动机工况有关的参数，对基本喷油脉宽进行修正进行修正， 确定最佳喷油脉宽，获得该工况下的最佳空燃比。确定最佳喷油脉宽，获得该工况下的最佳空燃比。 喷油定时喷油定时则是由则是由ECU根据根据发动机转速发动机转速和曲轴位置传感器检和曲轴位置传感器检 测到的测到的上止点位置曲轴转角和判缸等信号上止点位置曲轴转角和判缸等信号确定的。确定的。 汽油喷射控制包括三个方面汽油喷射控制包括三个方面 ： 四、汽油喷射控制四、汽油喷射控制 返返 回回 喷油正时喷油正时、 喷油持续时间喷油持续时间（喷油量）（喷油量） 断油控制断油控

39、制 2021-6-2450 （一）喷油正时控制（一）喷油正时控制 喷油正时喷油正时是喷油器喷油的开始时刻。是喷油器喷油的开始时刻。 异步喷射异步喷射是是ECU根据传感器输入信号控制开始喷根据传感器输入信号控制开始喷 油时间，与油时间，与曲轴转角位置无关曲轴转角位置无关。 同步喷射同步喷射是指汽油的喷射与是指汽油的喷射与发动机旋转同步发动机旋转同步， ECU根据曲轴转角位置控制开始喷油时间。根据曲轴转角位置控制开始喷油时间。 连续喷射连续喷射：燃油喷射的时间占有全循环的时间。：燃油喷射的时间占有全循环的时间。 连续喷射仅连续喷射仅限于进气管喷射限于进气管喷射的情况。的情况。 间歇喷射间歇喷射：也

40、叫脉冲喷射，进一步可分为：也叫脉冲喷射，进一步可分为： 同时喷射同时喷射、分组喷射分组喷射、顺序喷射顺序喷射三种。三种。 返返 回回 2021-6-2451 1.同时喷射同时喷射 所有喷油器在所有喷油器在ECU的同一指令下同时开始喷的同一指令下同时开始喷 射和停止，其喷油脉宽相等。射和停止，其喷油脉宽相等。 在同时喷射方式中，又有单循环双喷油（即在同时喷射方式中，又有单循环双喷油（即 曲轴每转一圈喷油一次）和单循环四喷油曲轴每转一圈喷油一次）和单循环四喷油 （即曲轴每转一圈喷油两次）两种。（即曲轴每转一圈喷油两次）两种。 返返 回回 同时喷射正时图同时喷射正时图同时喷射电路图同时喷射电路图 2

41、021-6-2452 返返 回回 各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸各喷油器电磁线圈电路同时接通和切断，使各缸 喷油器同时喷油。喷油器同时喷油。 图中曲轴每转一周，各缸喷油器同时喷一次油，图中曲轴每转一周，各缸喷油器同时喷一次油， 即在发动机的一个工作循环中喷油两次。两次喷射即在发动机的一个工作循环中喷油两次。两次喷射 的燃油在进气门打开时一起进入气缸。的燃油在进气门打开时一起进入气缸。 多缸同时喷射正时图多缸同时喷射正时图 2021-6-2453 多缸同时喷射电路图多缸同时喷射电路图 所有的喷油器并联，所有的喷油器并联，ECU根据曲轴位置传感器输根据曲轴位置传感器输 入的基准信号，输

42、出喷油器控制信号，控制功率三极管入的基准信号，输出喷油器控制信号，控制功率三极管 的导通和截止。的导通和截止。 同时喷射的方式控制电路简单，但是各气缸对应的同时喷射的方式控制电路简单，但是各气缸对应的 喷射时间不可能最佳，致使各缸混合气成分略有不同。喷射时间不可能最佳，致使各缸混合气成分略有不同。 返返 回回 2021-6-2454 2.多缸多缸分组喷射分组喷射 将一台发动机的全部气缸根据气缸总数的多少分将一台发动机的全部气缸根据气缸总数的多少分 为为24组（一般四缸分组（一般四缸分2组，六缸分组，六缸分2或或3组，八组，八 缸分缸分4组），同一组喷油器采用同时喷射方式，组），同一组喷油器采用

43、同时喷射方式， 不同组的喷油器进行交替喷射。不同组的喷油器进行交替喷射。 每个工作循环每组喷射一次或二次。每个工作循环每组喷射一次或二次。 分组喷射正时图分组喷射正时图 分组喷射电路图分组喷射电路图 返返 回回 2021-6-2455 ECU分别控制两组喷油器交替喷射在每一工作分别控制两组喷油器交替喷射在每一工作 循环中，各喷油器均喷油一次。循环中，各喷油器均喷油一次。 多缸分组喷射正时图多缸分组喷射正时图 2021-6-2456 多缸分组喷射电路图多缸分组喷射电路图 2021-6-2457 3.各缸顺序喷射各缸顺序喷射 在发动机的一个工作循环内，各喷油器按照发动在发动机的一个工作循环内，各喷

44、油器按照发动 机的工作顺序，依次在本气缸排气行程上止点前机的工作顺序，依次在本气缸排气行程上止点前 喷油一次。喷油一次。 比如，在发动机转速为比如，在发动机转速为4600r/min时，相应喷油时，相应喷油 间隔时间仅为间隔时间仅为0.0065s，所以说，顺序喷射方式，所以说，顺序喷射方式 控制精度高，各缸混合气均匀性好，提高了发动控制精度高，各缸混合气均匀性好，提高了发动 机的动力性、经济性及排放净化程度。机的动力性、经济性及排放净化程度。 返返 回回 顺序喷射正时图顺序喷射正时图 顺序喷射电路图顺序喷射电路图 2021-6-2458 返返 回回 喷油正时大多在排气行程上止点前喷油正时大多在排

45、气行程上止点前60 70。 顺序喷射可以根据发动机工况设定最佳的喷油时刻，顺序喷射可以根据发动机工况设定最佳的喷油时刻， 对混合气形成有利。对混合气形成有利。 各缸顺序喷射正时图各缸顺序喷射正时图 2021-6-2459 各喷油路受各喷油路受ECU的单独控制，且要具有精确的喷的单独控制，且要具有精确的喷 油正时，一般需要正时和缸序两个信号。油正时，一般需要正时和缸序两个信号。 由于进、排气存在气门重叠角问题，如果喷油过由于进、排气存在气门重叠角问题，如果喷油过 早，容易和上一循环的废气相混而排出；过晚将会使早，容易和上一循环的废气相混而排出；过晚将会使 喷射的燃油不能全部进缸，影响发动机的输出

46、功率。喷射的燃油不能全部进缸，影响发动机的输出功率。 返返 回回 各缸顺序喷射电路图各缸顺序喷射电路图 2021-6-2460 （二）喷油持续时间（喷油量）控制（二）喷油持续时间（喷油量）控制 汽油喷射持续时间实际上就是由汽油喷射持续时间实际上就是由ECU运算后输送运算后输送 给喷油器的喷油脉冲信号的宽度。给喷油器的喷油脉冲信号的宽度。 EFI系统对喷油量控制的核心是精确地确定和控系统对喷油量控制的核心是精确地确定和控 制喷油的持续时间。制喷油的持续时间。 根据发动机工况，喷油持续时间有三类：根据发动机工况，喷油持续时间有三类： 返返 回回 1. 起动时喷油持续时间起动时喷油持续时间 2. 起

47、动后喷油持续时间起动后喷油持续时间 3. 起动后异步喷射起动后异步喷射 2021-6-2461 发动机起动时，转速波动大，无论发动机起动时，转速波动大，无论D系统、系统、L系统系统 都不能精确地确定进气量，无法计算喷油时间。都不能精确地确定进气量，无法计算喷油时间。 ECU根据起动工况，依据存储的冷却液温度根据起动工况，依据存储的冷却液温度-喷喷 油时间图中找出相应的基本喷油时间，再用进气油时间图中找出相应的基本喷油时间，再用进气 温度和蓄电池电压进行修正，得到起动时的喷油温度和蓄电池电压进行修正，得到起动时的喷油 持续时间。持续时间。 有的有的EFI系统，在起动工况，系统，在起动工况，ECU根据冷却液温根据冷却液温 度控制喷油器或冷起动喷油器进行异步喷射。度控制喷油器或冷起动喷油器进行异步喷射。 1. 起动时喷油持续时间起动时喷油持续时间 返返 回回 2021-6-2462 （1）基本喷射持续时间）基本喷射持续时间 根据空气流量和曲轴位置信号确定，对于体积根据空气流量和曲轴位置信号确定，对于体积 流量，用进气温度和大气压力修正。流量，用进气温度和大气压力修正。 （2）温度修正系数）温度修正系数 冷起动、低温起动、夏天高温行驶后熄火冷起动、低温起动、夏天高温行驶后熄火1030 分钟后起动，需要增量修正。分钟后起动，需要增量修正。 （3）加减速运转