第一章 发动机电控系统综述

1、河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电控发动机统原理与检修 赵树朋赵树朋 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 第一章第一章 发动机电控系统综述发动机电控系统综述 第一节汽油喷射系统综述第一节汽油喷射系统综述 第二节电控单元控制原理第二节电控单元控制原理 第三节第三节 汽油喷射系统分类汽油喷射系统分类 第四节第四节 汽油喷射系统维修注意汽油喷射系统维修注意事项事项 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 目前，在许多汽车发动机上都装用了电子控制燃目前，在许多汽车发动机上都装用了电子控制燃 油喷射（简称电控燃油喷射）系统。如图油喷射（简称电控燃油喷射）系统。如图1-1所示，它所示，它

2、 以一个电控单元（以一个电控单元（ECU,又称电脑、微机）为控制中心，又称电脑、微机）为控制中心， 利用安装在发动机上不同部位的传感器，测的发动机利用安装在发动机上不同部位的传感器，测的发动机 的各种参数，按照预先设置的程序，精确的计算进入的各种参数，按照预先设置的程序，精确的计算进入 气缸的空气量，使发动机在各种工况下都能获得最佳气缸的空气量，使发动机在各种工况下都能获得最佳 浓度的混合气，以求得最佳的动力性、经济性及排放浓度的混合气，以求得最佳的动力性、经济性及排放 性。性。 传感器传感器 ECU 执行器执行器 图图1-1 发动机电控系统示意图发动机电控系统示意图 第一节第一节 汽油喷射系

3、统概述汽油喷射系统概述 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 Motronic发动机管理系统简化构成发动机管理系统简化构成 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 一、汽油喷射系统与化油器供油系统的区别一、汽油喷射系统与化油器供油系统的区别 * 化油器供油是利用空气流动时在喉管处产生负压，把汽化油器供油是利用空气流动时在喉管处产生负压，把汽 油吸入喉管中，再随气流流向各缸进气歧管。油吸入喉管中，再随气流流向各缸进气歧管。 * 汽油喷射系统由电控装置根据检测到的空气流量和转速汽油喷射系统由电控装置根据检测到的空气流量和转速 信号算出基本喷油量，然后依据各类传感器的信号对基本喷油信号算出基本

4、喷油量，然后依据各类传感器的信号对基本喷油 量进行校正，并按计算出的最佳喷油时间向喷油器发出喷油信量进行校正，并按计算出的最佳喷油时间向喷油器发出喷油信 号，喷油器向进气歧管中喷射雾状汽油。号，喷油器向进气歧管中喷射雾状汽油。 * 图图1-9为化油器结构及两系统的比较。为化油器结构及两系统的比较。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 影响汽油机性能的主要因素影响汽油机性能的主要因素 1.压缩比对发动机性能的影响：压缩比对发动机性能的影响： 随着压缩比的提高，循环热效率增大，同时还可使功率略有随着压缩比的提高，循环热效率增大，同时还可使功率略有 增

5、加，并使混合气成分的可用范围加宽。但其缺点是发动机要求增加，并使混合气成分的可用范围加宽。但其缺点是发动机要求 使用辛烷值高的汽油，否则易产生爆燃。使用辛烷值高的汽油，否则易产生爆燃。 2.空燃比对发动机性能的影响：空燃比对发动机性能的影响： * 通常把进入发动机的空气质量与燃油质量之比称作空燃比，一通常把进入发动机的空气质量与燃油质量之比称作空燃比，一 般用般用A/F表示。表示。 * 汽油完全燃烧并生成汽油完全燃烧并生成CO2和和H2O时的空燃比，成为理论空燃比，时的空燃比，成为理论空燃比， 约约14.7。 * 实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数实际空气量与理论空气量的比值称为过量

6、空气系数。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 图图1-8为排气有害成分随空燃比的变化曲线。为排气有害成分随空燃比的变化曲线。 的变化曲线。的变化曲线。 图图1-7为火焰温度为火焰温度tf、输出功率、输出功率Pe与燃油消耗率与燃油消耗率ge随空燃比随空燃比 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 3. 点火正时对发动机性能的影响：点火正时对发动机性能的影响： 发动机正常燃烧都需要有点火提前角。其最佳点火提前角是发动机正常燃烧都需要有点火提前角。其最佳点火提前角是 变化的，发动机转速增加，诱导期所占曲轴转角增大，为保持变化的，发动机转速增加，诱导期所占曲轴转角增大，为保持 最大功率，应加

7、大提前角。发动机负荷降低，节气门开度减小最大功率，应加大提前角。发动机负荷降低，节气门开度减小 时，进气管内压力下降，充气量减小，残余废气对新鲜气体稀时，进气管内压力下降，充气量减小，残余废气对新鲜气体稀 释加大，混合气燃烧慢，也需加大提前角。释加大，混合气燃烧慢，也需加大提前角。 汽油机各种工况对混合气的要求汽油机各种工况对混合气的要求 * 混合气形成方式有两种混合气形成方式有两种化油器式和汽油喷射式。化油器式和汽油喷射式。 * 混合气形成装置必须满足以下要求：混合气形成装置必须满足以下要求： （1）供入汽缸内的燃油与空气的混合气的量与质要符合）供入汽缸内的燃油与空气的混合气的量与质要符合

8、要求，以实现发动机的工况匹配，获得发动机的最佳运行工况。要求，以实现发动机的工况匹配，获得发动机的最佳运行工况。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 （2）在所使用条件下，保证燃油在空气中分布均匀，以实现）在所使用条件下，保证燃油在空气中分布均匀，以实现 供入各缸的混合气成分一致，实现各缸的混合气数量分配均匀。供入各缸的混合气成分一致，实现各缸的混合气数量分配均匀。 （3）在寒冷气候、低温条件下能可靠的起动，在低怠速下运）在寒冷气候、低温条件下能可靠的起动，在低怠速下运 行稳定。行稳定。 （4）能够根据发动机技术状况与使用条件来改变供油量。）能够根据发动机技术状况与使用条件来改变供油量。

9、 （5）在发动机长期使用过程中，燃油供给系统的既定调节应）在发动机长期使用过程中，燃油供给系统的既定调节应 保持不变。保持不变。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 * 汽油机各种工况对混合气的要求汽油机各种工况对混合气的要求 （1）稳定工况对混合气的要求：怠速工况要求浓的混合气，）稳定工况对混合气的要求：怠速工况要求浓的混合气， 小负荷要求稍浓的混合气，中负荷要求稀的混合气，大负荷要小负荷要求稍浓的混合气，中负荷要求稀的混合气，大负荷要 求稍浓的混合气，全负荷要求极浓的混合气。求稍浓的混合气，全负荷要求极浓的混合气。 （2）过渡工况对混合气的要求：过渡工况的负荷和转速随）过渡工况对混合

10、气的要求：过渡工况的负荷和转速随 时间在不断变化。例如时间在不断变化。例如,冷起动要求很浓的混合气，暖车是要冷起动要求很浓的混合气，暖车是要 求加浓逐渐减少的混合气，加速是要求加浓的混合气。求加浓逐渐减少的混合气，加速是要求加浓的混合气。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 二、电子控制汽油喷射发动机的优点与发展二、电子控制汽油喷射发动机的优点与发展 1. 优点：优点： （1）可以提高发动机的充气效率，使各缸混合气分配比较）可以提高发动机的充气效率，使各缸混合气分配比较 均匀均匀;可实现燃料的分层燃烧。动力性、经济性均提高。可实现燃料的分层燃烧。动力性、经济性均提高。 （2）排气污染低，

11、同标准排污成本低。）排气污染低，同标准排污成本低。 （3）适合全车控制电子化的要求。）适合全车控制电子化的要求。 （4）发动机故障易于诊断。）发动机故障易于诊断。 1.提高发动机的动力性提高发动机的动力性 2.高发动机燃油经济性高发动机燃油经济性 3.降低排放污染降低排放污染 4.发动机的加速和减速性能发动机的加速和减速性能 5.改善发动机的起动性能改善发动机的起动性能 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 EGI 系统的定义系统的定义 EGI(Electronic Gasoline Injection)系统就是系统就是 代替化油器向发动机提供燃烧时所需要的燃代替化油器向发动机提供燃烧时所

12、需要的燃 料的装置料的装置.它是由传感器（检测发动机工作状它是由传感器（检测发动机工作状 况），控制装置和执行器来组成况），控制装置和执行器来组成. 控制装置根控制装置根 据传感器信号，调节不同工况下的燃料喷射据传感器信号，调节不同工况下的燃料喷射 量，以达到最佳空燃比的状态量，以达到最佳空燃比的状态. 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 1 减少有害气体的排放减少有害气体的排放. 可以配置稀薄混合气并燃烧可以配置稀薄混合气并燃烧. 减速时可以切断燃油减速时可以切断燃油. 可以提供在发动机不同工况时所需要的燃料可以提供在发动机不同工况时所需要的燃料. 2降低油耗量降低油耗量. 稀薄混合气

13、，可以工作稀薄混合气，可以工作. 减速时可以切断燃油减速时可以切断燃油. 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 3 提高发动机功率提高发动机功率. 无进气阻力无进气阻力. 燃料分配均匀燃料分配均匀. 可以改变进气通道可以改变进气通道. 4 提高行使性能提高行使性能. 加速时的响应性快加速时的响应性快. 在冷却水温或进气恶化条件下，可以稳定运转在冷却水温或进气恶化条件下，可以稳定运转. 5 提高低温起动性能提高低温起动性能. 低温起动时增加燃料低温起动时增加燃料. 低温起动时冷起动喷油嘴工作，同时空气阀也工作低温起动时冷起动喷油嘴工作，同时空气阀也工作. 河北农大机电工程学院河北农大机电工程

14、学院 2. 发展与现状发展与现状 汽油发动机燃油喷射技术最早是在航空发动机上使用。由汽油发动机燃油喷射技术最早是在航空发动机上使用。由 于传统的化油器结构原理本身的原因，使得化油器式发动于传统的化油器结构原理本身的原因，使得化油器式发动 机的油耗降低和排污控制水平进一步提高受到了限制。因机的油耗降低和排污控制水平进一步提高受到了限制。因 此被性能更高的燃油喷射装置取代是必然的。此被性能更高的燃油喷射装置取代是必然的。 三、电子控制汽油喷射系统的控制功能三、电子控制汽油喷射系统的控制功能 1.电子控制汽油喷射电子控制汽油喷射 2.电子点火提前角（电子点火提前角（ESA） 3.怠速控制（怠速控制（

15、ISC） 4.诊断功能诊断功能 5. 安全保险功能安全保险功能 6.发动机其他辅助控制装置发动机其他辅助控制装置 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 一、发动机电控技术发展一、发动机电控技术发展 始于始于20世纪世纪60年代，分为三个阶段：年代，分为三个阶段： 第一阶段，从第一阶段，从20世纪世纪60年代中期到年代中期到70年代中期年代中期，主要是，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；车上装了晶体管收音机； 第二阶段，从第二阶段，从2020世纪世纪7070年代末期到年代末期到9090年代中期年代中

16、期，为解，为解 决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射决安全、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；系统、电子控制防滑制动装置和电控点火系统； 第三阶段，第三阶段，2020世纪世纪9090年代中期以后年代中期以后，电子技术广泛的，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。应用在底盘、车身、和车用柴油发动机多个领域。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 一、一、电子燃油喷射系统电子燃油喷射系统二、二、电控点火系统电控点火系统 三、三、怠速控制系统怠速控制系统四、四、排放控制系统排放控制系统 五、五、进气控制系统进气控

17、制系统六、六、增压控制系统增压控制系统 七、七、巡航控制系统巡航控制系统八、八、警告系统警告系统 九、九、自诊断与报警系统自诊断与报警系统十、十、失效保护系统失效保护系统 十一、十一、应急备用系统应急备用系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：根据进气量确定基本功用：根据进气量确定基本喷油量喷油量，再根据其他，再根据其他传传 感器感器（如冷却液温度传感器、节气门位置传感器等）信（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，从而提高发动机的能获得最佳浓度的混合气

18、，从而提高发动机的动力性、动力性、 经济性经济性和和排放性排放性。 一、电子燃油喷射系统（一、电子燃油喷射系统（EFI） 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：是功用：是点火提前角点火提前角控制控制 。根据各。根据各相关传感器相关传感器 信号信号，判断发动机的，判断发动机的运行工况运行工况和和运行条件运行条件，选择最，选择最 理想的点火提前角点燃混合气，从而理想的点火提前角点燃混合气，从而改善改善发动机的发动机的 燃烧过程燃烧过程，以实现提高发动机，以实现提高发动机动力性、经济性动力性、经济性和降和降 低低排放污染排放污染的目的。的目的。 二、二、电控点火系统电控点火系统（ESA）

19、河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机功用：是在发动机怠速工况下，根据发动机冷冷 却液温度、空调压缩机是否工作却液温度、空调压缩机是否工作、变速器是否挂入变速器是否挂入 挡位挡位等，通过怠速控制阀对发动机的进气量进行控等，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。制，使发动机随时以最佳怠速转速运转。 三、怠速控制系统三、怠速控制系统（ISC） 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：主要是对发动机排放控制装置的工作实功用：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：废气再循行电子控制。

20、排放控制的项目主要包括：废气再循 环（环（EGR）控制，活性炭罐电磁阀控制，氧传感器）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。和空燃比闭环控制，二次空气喷射控制等。 四、排放控制系统四、排放控制系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发功用：主要是根据发动机转速和负荷的变化，对发 动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而动机的进气进行控制，以提高发动机的充气效率，从而 改善发动机动力性。改善发动机动力性。 五、进气控制系统五、进气控制系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：是对发动机进气增

21、压装置的工作进行控功用：是对发动机进气增压装置的工作进行控 制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，制。在装有废气涡轮增压装置的汽车上，ECU根据根据 检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而检测到的进气管压力，对增加装置进行控制，从而 控制增压装置对进气增压的强度。控制增压装置对进气增压的强度。 六、增压控制系统六、增压控制系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：设定巡航控制模式后，功用：设定巡航控制模式后，ECU根据汽车运根据汽车运 行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使行工况和运行环境信息，自动控制发动机工作，使 汽车自动维持一定车速行驶。汽车自动维持一定车速行驶。

22、七、巡航控制系统七、巡航控制系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：由功用：由ECU控制各种指示和报警装置，一旦控制各种指示和报警装置，一旦 控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告控制系统出现故障，该系统能及时发出信号以警告 提示提示 。 八、警告提示八、警告提示 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时，功用：用来提示驾驶员发动机有故障；同时， 系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存系统将故障信息以设定的数码（故障码）形式储存 在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范在存储器中，以便帮助维修人员确定故障类型和范 围围 。

23、九、自诊断与报各系统九、自诊断与报各系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障功用：主要是当传感器或传感器线路发生故障 时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值时，控制系统自动按电脑中预先设定的参考信号值 工作，以便发动机能继续运转。工作，以便发动机能继续运转。 十、失效保护系统十、失效保护系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启功用：是当控制系统电脑发生故障时，自动启 用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制用备用系统（备用集成电路），按设定的信号控制 发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在

24、路途中。发动机转入强制运转状态，以防车辆停驶在路途中。 十一、应急备用系统十一、应急备用系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电控系统的基本组成电控系统的基本组成 基本组成基本组成 任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号任何一种电子控制系统，其主要组成都可分为信号输入装输入装 置、电子控制单元（置、电子控制单元（ECU）和和执行元件执行元件三部分。三部分。 电控系统的基本组成与类型电控系统的基本组成与类型 下一页 信号输入装置信号输入装置 （各种传感器）（各种传感器） 电子控制单元电子控制单元 （ECU） 执行元件执行元件 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 信号输入装置

25、信号输入装置各种传感器，采集控制系统的信号，并各种传感器，采集控制系统的信号，并 转换成电信号输送给转换成电信号输送给ECU； 电子控制单元电子控制单元ECU，给各传感器提供参考电压，接受，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；传感器信号，进行存储、计算和分析处理后执行器发出指令； 执行元件执行元件由由ECU控制，执行某项控制功能的装置。控制，执行某项控制功能的装置。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 类型：类型： 开环控制系统的控制方式比较简单，开环控制系统的控制方式比较简单，ECUECU只根据传感只根据传感 器信号对执行元件进行控制，而

26、控制的结果是否达到预期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。目标对其控制过程没有影响。 开环控制开环控制ECUECU根据传感器的信号对执行器进行控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；制，但不去检测控制结果； 闭环控制闭环控制也叫反馈控制，在开环的基础上，它对也叫反馈控制，在开环的基础上，它对 控制结果进行检测，并反馈给控制结果进行检测，并反馈给ECU。 下一页 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 1 1空气流量计空气流量计测量发动机的进气量，将信号输入测量发动机的进气量，将信号输入ECU。 2 2进气绝对压力传感器进气绝对压力传

27、感器测量进气管内气体的绝对压力，测量进气管内气体的绝对压力， 将信号输入将信号输入ECU。 3 3节气门位置传感器节气门位置传感器检测节气门的开度及开度变化，信检测节气门的开度及开度变化，信 号输入号输入ECU。 4 4凸轮轴位置传感器凸轮轴位置传感器提供曲轴转角基准位置信号。提供曲轴转角基准位置信号。 5 5曲轴位置传感器曲轴位置传感器检测曲轴转角位移，给检测曲轴转角位移，给ECU提供发动提供发动 机转速信号和曲轴转角信号。机转速信号和曲轴转角信号。 6 6进气温度传感器进气温度传感器检测进气温度信号。检测进气温度信号。 7 7冷却液温度传感器冷却液温度传感器给给ECU提供冷却液温度信号。提

28、供冷却液温度信号。 8 8车速传感器车速传感器检测汽车的行驶速度，给检测汽车的行驶速度，给ECUECU提供车速信提供车速信 号（号（SPDSPD信号）。信号）。 下一页 二、传感器的类型及功用二、传感器的类型及功用 ： 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 9 氧传感器氧传感器检测排气中的氧含量。检测排气中的氧含量。 10爆燃传感器爆燃传感器检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。检测汽油机是否爆燃及爆燃强度。 11空调开关空调开关当空调开关打开，空调压缩机工作，发动机负当空调开关打开，空调压缩机工作，发动机负 荷加大时，由空调开关向荷加大时，由空调开关向ECU输入信号。输入信号。 12档位开关档位

29、开关自动变速器由空档挂入其他档时，向自动变速器由空档挂入其他档时，向ECU输入输入 信号。信号。 13启动开关启动开关发动机启动时，给发动机启动时，给ECU提供一个启动信号。提供一个启动信号。 14制动灯开关制动灯开关制动时，向制动时，向ECU提供制动信号。提供制动信号。 15动力转向开关动力转向开关当方向盘由中间位置向左右转动时，由于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。输入信号。 1616巡航控制开关巡航控制开关当进入巡航控制状态时，向当进入巡航控制状态时，向ECU输入巡航输入巡航 控制状态

30、信号。控制状态信号。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 给传感器提供电压，接受传感器和其他装置的输入信号，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；并转换成数字信号； 储存该车型的特征参数和运算所需的有关数据信号；储存该车型的特征参数和运算所需的有关数据信号； 确定计算输出指令所需的程序，并根据输入信号和相关程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；序计算输出指令数值； 将输入信号和输出指令信号与标准值进行比较，确定并存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。储故障信息。 向执行元件输出指令，或根据指令

31、输出自身已储存的信息；向执行元件输出指令，或根据指令输出自身已储存的信息； 自我修正功能（学习功能）。自我修正功能（学习功能）。 三、三、电子控制单元（电子控制单元（ECU）的基本功能）的基本功能 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 喷油器、点火器、怠速控制阀、巡航控制电磁阀、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、节气门控制电动机、EGR阀、进气控制阀、二次空气喷阀、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、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、仪表显示器空调压缩继电器、自诊断显

32、示与报警装置、仪表显示器 等等 。 四、四、执行元件的类型执行元件的类型 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 第二节第二节 电控单元控制原理电控单元控制原理 一、电控单元（一、电控单元（ECU)的组成和工作原理的组成和工作原理 1.功能功能 （1）给传感器提供参考（基准）电压：有）给传感器提供参考（基准）电压：有5V、8V、12V等几种电压。等几种电压。 （2）接受信息：接受传感器的信号，将输入信息转变为微机所能接受的信）接受信息：接受传感器的信号，将输入信息转变为微机所能接受的信 号。号。 （3）存储信息：存储该车型的特征参数，存储运算中的数据，存储故障信）存储信息：存储该车型的特征参

33、数，存储运算中的数据，存储故障信 息。息。 （4）运算分析：计算输出值，根据信息参数求出执行命令数值，将输入输）运算分析：计算输出值，根据信息参数求出执行命令数值，将输入输 出信息与标准值对比，检查出故障。出信息与标准值对比，检查出故障。 （5）输出执行命令：把弱信号变为强信号的执行命令，输出故障信息。）输出执行命令：把弱信号变为强信号的执行命令，输出故障信息。 发动机控制系统中发动机控制系统中ECU不仅用来控制燃油喷射系统，同时还具有点火提前不仅用来控制燃油喷射系统，同时还具有点火提前 角控制、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、自诊断、失效角控制、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制

34、、自诊断、失效 保护和备用控制系统等多项功能。保护和备用控制系统等多项功能。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 ECU ECUECU 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 2. 工作原理工作原理 电控单元包括硬件和软件。硬件包括专用控制微机、输入输出电控单元包括硬件和软件。硬件包括专用控制微机、输入输出 接口电路和电子线路，主要是集成电路、电子元件与印制电路接口电路和电子线路，主要是集成电路、电子元件与印制电路 板。板。 电控单元的微处理机作为中央处理单元，实际上是一个计算中电控单元的微处理机作为中央处理单元，实际上是一个计算中 心，处理来自发动机上各传感器的输入信号，随之计算出喷

35、射心，处理来自发动机上各传感器的输入信号，随之计算出喷射 时间作为喷油量的计量，计算出闭合角与点火提前角。时间作为喷油量的计量，计算出闭合角与点火提前角。 3. 微机的组成微机的组成 图图1-2为电控燃油喷射系统的组成框图。为电控燃油喷射系统的组成框图。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 其主要组成：其主要组成： （1）中央处理器（）中央处理器（CPU)：它是整个系统的核心。它通过接口：它是整个系统的核心。它通过接口 向系统各个部分发出指令，同时又可对系统需要的各个参数进向系统各个部分发出指令，同时又可对系统需要的各个参数进 行检测、数据处理、控制运算与逻辑判断。行检测、数据处理、控制

36、运算与逻辑判断。CPU有以下几部分：有以下几部分： 1）算术逻辑运算器（）算术逻辑运算器（ALU)：主要用来对输入的数据进行加减：主要用来对输入的数据进行加减 乘除等算术运算及与、或、非等逻辑运算。乘除等算术运算及与、或、非等逻辑运算。 2）累加器）累加器AKKU: 用于存放算术和逻辑运算的结果。用于存放算术和逻辑运算的结果。 3）控制器：用于安置工作流程与工作步骤的节拍，索取指令）控制器：用于安置工作流程与工作步骤的节拍，索取指令 与进行译码，调用所需数据与输入输出等。与进行译码，调用所需数据与输入输出等。 幻灯片幻灯片 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 （2）程序和数据存储器（）程

37、序和数据存储器（ROM)： ROM是只读存储器。在汽是只读存储器。在汽 油喷射系统的发动机中，油喷射系统的发动机中， ROM用来存储一系列控制程序、点用来存储一系列控制程序、点 火脉谱、喷油脉谱的特性曲线及特性数据等预定的控制参数。火脉谱、喷油脉谱的特性曲线及特性数据等预定的控制参数。 （3）运行数据存储器（）运行数据存储器（RAM）：）： RAM又称读写存储器或随又称读写存储器或随 机存储器，在汽油喷射系统中是将各传感器输入的数据信息存机存储器，在汽油喷射系统中是将各传感器输入的数据信息存 储起来，直到被微处理机调用，或被以后输入的后续的实际运储起来，直到被微处理机调用，或被以后输入的后续的

38、实际运 行数据所代替。行数据所代替。 （4）时钟脉冲发生器：产生具有一定频率与宽度的脉冲送入）时钟脉冲发生器：产生具有一定频率与宽度的脉冲送入 CPU以对计算机工作过程进行随时控制。以对计算机工作过程进行随时控制。 幻灯片幻灯片 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 （5）输入与输出接口（）输入与输出接口（I/O）：是微机与被控对象进行信息交）：是微机与被控对象进行信息交 换的纽带。起着数据缓冲、时序匹配等多种功能。换的纽带。起着数据缓冲、时序匹配等多种功能。 （6）总线：它有数据总线、地址总线、与控制总线共三根总）总线：它有数据总线、地址总线、与控制总线共三根总 线。线。 1)数据总线：

39、主要用于传送数据与指令。数据总线：主要用于传送数据与指令。 2）地址总线：用于传送地址码。）地址总线：用于传送地址码。 3）控制总线：微机系统中其它器件也都要接到控制总线上，）控制总线：微机系统中其它器件也都要接到控制总线上， 其中其中CPU可通过控制总线随时掌握各个器件的状态，并根据需可通过控制总线随时掌握各个器件的状态，并根据需 要随时向有关的器件发出控制指令。要随时向有关的器件发出控制指令。 幻灯片幻灯片 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 ME7-Motronic 发动机管理系统构成发动机管理系统构成 河北农大机电工程学院河北农大机电工程

40、学院 二、微机的输入级与输出级二、微机的输入级与输出级 在微机控制系统中，除了微机之外，还需一定的外围设备，在微机控制系统中，除了微机之外，还需一定的外围设备， 由此组成输入级与输出级（由此组成输入级与输出级（图图1-2）。）。 1. 输入级：输入级：其作用是将系统中各传感器检测到的信号经过其作用是将系统中各传感器检测到的信号经过 I/O接口送入微机，完成在发动机运行过程中对其工况状接口送入微机，完成在发动机运行过程中对其工况状 态的实时检测。在控制过程中，需要区别输入的是模拟信态的实时检测。在控制过程中，需要区别输入的是模拟信 号还是数字信号。号还是数字信号。 （1）模拟信号：包括吸入空气量

41、、空气温度、发动机冷）模拟信号：包括吸入空气量、空气温度、发动机冷 却液温度、节气门位置、电源电压等多个信号。在闭环控却液温度、节气门位置、电源电压等多个信号。在闭环控 制系统中还有来自氧传感器的电压信号。制系统中还有来自氧传感器的电压信号。 (2) 数字信号：主要是来自转速传感器的转速信号与上数字信号：主要是来自转速传感器的转速信号与上 止点参考信号，它们都是脉冲信号。止点参考信号，它们都是脉冲信号。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 2.输出级：输出级：它为微机与喷油器等执行元件之间建立了联系。它为微机与喷油器等执行元件之间建立了联系。 它将微机做出的决策指令，转变为控制信号来驱动

42、执行它将微机做出的决策指令，转变为控制信号来驱动执行 器进行工作。它起着控制信号的生成与放大的功能。由器进行工作。它起着控制信号的生成与放大的功能。由 此输出的有：喷油器驱动信号、点火控制信号、燃油泵此输出的有：喷油器驱动信号、点火控制信号、燃油泵 驱动信号等。驱动信号等。 （1）喷油信号的输出：在供油压力不变的情况下，每一）喷油信号的输出：在供油压力不变的情况下，每一 活塞在行程的喷油量是通过喷油器开启喷油持续时间，活塞在行程的喷油量是通过喷油器开启喷油持续时间， 并由此脉冲信号来控制喷油器工作。并由此脉冲信号来控制喷油器工作。 （2）点火信号的输出：电控单元中的微机在接受转速、）点火信号的

43、输出：电控单元中的微机在接受转速、 负荷和不同校正参数的输入之后，就计算出一个合理的负荷和不同校正参数的输入之后，就计算出一个合理的 点火提前角。这个角度应该与曲轴的瞬间位置转角同步，点火提前角。这个角度应该与曲轴的瞬间位置转角同步， 把它作为点火信号的下降边（即后沿）。同时，微机按把它作为点火信号的下降边（即后沿）。同时，微机按 发动机当时的工况数据，查明它所需要的点火闭合角，发动机当时的工况数据，查明它所需要的点火闭合角， 作为点火信号的上升边（即前沿）。点火信号的持续期作为点火信号的上升边（即前沿）。点火信号的持续期 即相应为闭合时间。即相应为闭合时间。 河北农大机电工程学院河北农大机电

44、工程学院 （3）燃油泵的控制燃油泵的控制：微机的输出级随发动机运行工况的不：微机的输出级随发动机运行工况的不 同，控制着电动燃油泵的接通与断开。在点火开关打开，同，控制着电动燃油泵的接通与断开。在点火开关打开， 而发动机不运转时，燃油泵继电器在电脑控制下中断对而发动机不运转时，燃油泵继电器在电脑控制下中断对 燃油泵供电，使其停止供油。有的车型在空气流量计中燃油泵供电，使其停止供油。有的车型在空气流量计中 装有微动触点，流量板打开油泵就通电，流量板不打开装有微动触点，流量板打开油泵就通电，流量板不打开 油泵就不通电，使发动机不运转而点火开关打开时，油油泵就不通电，使发动机不运转而点火开关打开时，

45、油 泵不工作。泵不工作。 （4）其他输出：如对用于调节怠速转速的怠速通道进行控）其他输出：如对用于调节怠速转速的怠速通道进行控 制。当需要时，此微机控制系统还可进一步扩展输出级，制。当需要时，此微机控制系统还可进一步扩展输出级， 以获得更多应用。以获得更多应用。 三、微机系统软件三、微机系统软件 软件在控制系统中起着控制决策的作用，它还可完成硬软件在控制系统中起着控制决策的作用，它还可完成硬 件的某些功能，因此微机软件的设置是必不可少的。软件的某些功能，因此微机软件的设置是必不可少的。软 件包括各种控制程序、喷油量脉谱、点火角脉谱的数据件包括各种控制程序、喷油量脉谱、点火角脉谱的数据 及一些工

46、况修正参数的数据存储等。另外，控制软件中及一些工况修正参数的数据存储等。另外，控制软件中 还包括转速与负荷的处理程序，中断处理程序及查表程还包括转速与负荷的处理程序，中断处理程序及查表程 序等。序等。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 四、控制系统的抗干扰四、控制系统的抗干扰 1. 由于汽车发动机的使用条件相当严酷，电控系统经常受到车由于汽车发动机的使用条件相当严酷，电控系统经常受到车 内外电磁波的干扰。内外电磁波的干扰。 2. 干扰源包括外部干扰源和内部干扰源。系统内部干扰主要是干扰源包括外部干扰源和内部干扰源。系统内部干扰主要是 由各电路之间的公共阻抗耦合所引起的。汽车上的用电器是

47、控制由各电路之间的公共阻抗耦合所引起的。汽车上的用电器是控制 系统的外部干扰源，其干扰主要是在这些电器设备中的感性负载系统的外部干扰源，其干扰主要是在这些电器设备中的感性负载 在切换过程中产生的。在切换过程中产生的。 3. 抗干扰的措施主要是从控制系统的硬件与电路着手，尽量把抗干扰的措施主要是从控制系统的硬件与电路着手，尽量把 干扰的信号在进入微机之前加以消除，以减少系统软件的负担。干扰的信号在进入微机之前加以消除，以减少系统软件的负担。 这些措施包括对微机使用稳压电源，防止电源电压的波动；在电这些措施包括对微机使用稳压电源，防止电源电压的波动；在电 源输入端与接地之间分别并联去耦电容源输入端

48、与接地之间分别并联去耦电容;各供电回路同一点接地；各供电回路同一点接地； 避免其间共用地线产生的公共阻抗；电路接地尽量缩短长度，并避免其间共用地线产生的公共阻抗；电路接地尽量缩短长度，并 用较粗的导线；信号线要采用屏蔽措施，以免接受干扰信号；在用较粗的导线；信号线要采用屏蔽措施，以免接受干扰信号；在 数字量的信息传递中采用光耦合器作为传递的连接。此外，还要数字量的信息传递中采用光耦合器作为传递的连接。此外，还要 注意对整个系统的屏蔽与系统软件的抗干扰措施。注意对整个系统的屏蔽与系统软件的抗干扰措施。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 第三节 汽油喷射系统分类 一、按汽油喷射系统控制方式

49、分类：一、按汽油喷射系统控制方式分类： 目前汽车用喷射系统控制方式可分为机械控制式和电目前汽车用喷射系统控制方式可分为机械控制式和电 子控制式两大类。子控制式两大类。 （一）机械控制式汽油喷射系统：（一）机械控制式汽油喷射系统： 其基本特点是汽油和空气的配济是通过机械方式达到的。其基本特点是汽油和空气的配济是通过机械方式达到的。 分为：分为：1. 机械式汽油喷射系统（机械式汽油喷射系统（K型）型） AUDI 100 2.2E 2. 机电混合控制的汽油喷射系统（机电混合控制的汽油喷射系统（KE型）型） Mercedes-Benz 500SL 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 第三节 汽油

50、喷射系统分类 （二）电子控制式汽油喷射系统：（二）电子控制式汽油喷射系统： 其基本特点是汽油和空气的配济是由电控单元（其基本特点是汽油和空气的配济是由电控单元（ECU） 来控制的。来控制的。 分为：分为：1. 压力感应式电控多点汽油喷射系统（压力感应式电控多点汽油喷射系统（D型）型） 2. 流量感应式电控多点汽油喷射系统流量感应式电控多点汽油喷射系统 （L型）型） 3. 电控单点喷射系统电控单点喷射系统 其中：其中：L型又包括型又包括翼板式、热线式、热模式、卡门旋涡翼板式、热线式、热模式、卡门旋涡 式式 四种。四种。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 空气量检测方式 型式控制方式 喷射

51、方式 燃料调节方式 机械式 电子式 连续喷射 定期（间歇） 喷 射 MASS FLOW (进气量检测） SPEED DENSITY (速度-密度方式） MASS FLOW (进气量检测） 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 P.K.H 燃料供给方式 型式燃料供给方式进气量监测方法系统图 MPI (多点喷射） SPI （单点喷射） 各气缸各设 一个喷油嘴， 进行燃料喷射 在节气门前 设一个或两个喷油嘴 进行燃料喷射 直接测量进气量 （L-Jetronic) 检测进气岐管压力， 间接测量进气量 空气流量计 喷油嘴 发动机微机 压力传感器 微机 喷油嘴 发动机 压力传感器 喷油嘴 微机发动机

52、河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 20世纪世纪30年代由于军用飞机上，年代由于军用飞机上，1954年德年德 国奔驰公司在奔驰国奔驰公司在奔驰300SL上装了机械式汽油上装了机械式汽油 喷射系统（喷射系统（K型）；型）； 20世纪世纪60年代在年代在K型的基础上发展了机电型的基础上发展了机电 组合式汽油喷射系统（组合式汽油喷射系统（KE型）；型）； 20世纪世纪60年代后期，随着电子技术的发年代后期，随着电子技术的发 展，德国展，德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射公司研制出电控燃油喷射 系统（系统（EFI）。）。 一、汽油喷射系统的发展一、汽油喷射系统的发展 下一页 河北农大机电工程学

53、院河北农大机电工程学院 Bosch公司燃油喷射系统的发展过程公司燃油喷射系统的发展过程 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 1.1.能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度；能提供发动机在各种工况下最合适的混合气浓度； 2.2.用排放物控制系统后，降低了用排放物控制系统后，降低了HC、CO和和NOX三种有三种有 害气体的排放；害气体的排放； 3.3.增大了燃油的喷射压力，因此雾化比较好；增大了燃油的喷射压力，因此雾化比较好； 4.4.在不同地区行驶时，发动机控制在不同地区行驶时，发动机控制ECU能及时准确地作能及时准确地作 出补偿；出补偿； 二、电控燃油喷射系统的优点二、电控燃油喷射系

54、统的优点 下一页 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 5.5.在汽车加减速行驶的过渡运转阶段，燃油控制系在汽车加减速行驶的过渡运转阶段，燃油控制系 统能迅速的作出反应；统能迅速的作出反应； 6.6.具有减速断油功能，既能降低排放，也能节省燃油；具有减速断油功能，既能降低排放，也能节省燃油； 7.7.在进气系统中，由于没有像化油器那样的喉管部位，在进气系统中，由于没有像化油器那样的喉管部位， 因而进气阻力小；因而进气阻力小； 8.8.发动机起动容易，暖机性能提高。发动机起动容易，暖机性能提高。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 1.1.按喷射方式分类：按喷射方式分类： 同时喷射同时

55、喷射分组喷射分组喷射顺序喷射顺序喷射 2 . .按空气量的计量方式分类按空气量的计量方式分类 ： D D型电控燃油喷射系统型电控燃油喷射系统 L L型电控燃油喷射系统型电控燃油喷射系统 3 . .按喷射位置分类按喷射位置分类 多点喷射系统多点喷射系统单点喷射系统单点喷射系统 4 . .按有无信号分类按有无信号分类 开环控制系统开环控制系统闭环控制系统闭环控制系统 三、电控喷射系统的类型三、电控喷射系统的类型 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 将各气缸的喷油器并联，所有喷油器有电脑将各气缸的喷油器并联，所有喷油器有电脑 的同一个指令控制，同时喷油，同时断油。的同一个指令控制，同时喷油，同

56、时断油。 同时喷射：同时喷射： 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 将各气缸的喷油器分成几组，同一组喷油器同时喷将各气缸的喷油器分成几组，同一组喷油器同时喷 油或断油。油或断油。 分组喷射分组喷射 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 喷油器由电脑分别控制，按发动机各气缸的工作顺喷油器由电脑分别控制，按发动机各气缸的工作顺 序喷油。序喷油。 顺序喷射顺序喷射 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 在根据进气量和发动机转速确定基本喷油量（比在根据进气量和发动机转速确定基本喷油量（比L L型型 更精确）。更精确）。 插图 D型电控燃油喷射系统型电控燃油喷射系统 河北农大机电工程学院河

57、北农大机电工程学院 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不利用空气流量计直接测量发动机的进气量，电脑不 必进行推算，可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的必进行推算，可根据空气流量计信号计算与该空气量相应的 喷油量。喷油量。 L型电控燃油喷射系统型电控燃油喷射系统 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 每缸进气门处装有一个中央喷射装置，由每缸进气门处装有一个中央喷射装置，由ECU控制喷射。其燃油控制喷射。其燃油 分配均匀性好，但控制系统复杂，成本高。主要用与中、高级轿车分配均匀性好，但控制系统复杂，

58、成本高。主要用与中、高级轿车 。 多点喷射系统多点喷射系统 气门气门 喷油器喷油器 输油管输油管 进气支管进气支管 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 在节气门上方装一个中央喷射装置，由在节气门上方装一个中央喷射装置，由12个喷油器集中喷油。个喷油器集中喷油。 采用顺序喷射方式。结构简单，故障少、维修调整方便。广泛的应用于采用顺序喷射方式。结构简单，故障少、维修调整方便。广泛的应用于 普通轿车和货车。普通轿车和货车。 单点喷射系统单点喷射系统 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 节气节气 门门 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 ECU根据传感器的信

59、号对执行器进行控制，但不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；去检测控制结果； 开环控制系统开环控制系统 传感器传感器电子控制单元电子控制单元执行器执行器发动机发动机 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检也叫反馈控制，在开环的基础上，它对控制结果进行检 测，并反馈给测，并反馈给ECU。 闭环控制系统闭环控制系统 传感器传感器电子控制单元电子控制单元执行器执行器发动机发动机 闭环控制闭环控制 氧传感器氧传感器 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 电子燃油喷射系统示意图电子燃油喷射系统示意图 河北农大机电工程学院河北农大

60、机电工程学院 电控汽油喷射系统分类电控汽油喷射系统分类 （二）、电子控制式燃油喷射系统（二）、电子控制式燃油喷射系统 1、压力感应式多点汽油喷射系统（、压力感应式多点汽油喷射系统（D型）型） 原理：以进气管压力控制喷油量。原理：以进气管压力控制喷油量。 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 D型喷射系统工作原理型喷射系统工作原理 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 L型喷射系统工作原理型喷射系统工作原理 河北农大机电工程学院河北农大机电工程学院 2、流量感应式多点汽油喷射系统、流量感应式多点汽油喷射系统 原理：以吸入的空气量作为控制喷油量的主要原理：以吸入的空气量作为控制喷油量的主要