第一章电控技术概论

内燃机电控技术主讲郑清平

电子控制技术：控制对象的电子控制装置ＥＣＵ根据传感器输入信号进行控制，使一个或数个参数(如电压、电流、速度、位置、温度、流量等)能够按照一定的规律变化。

内燃机什么是内燃机电子控制技术？控制对象控制参数一定的规律ＥＣＵ传感器输入信号控制信号执行器+？？？？？传感器是一种能把物理量或化学量转变成计算机能识别的电信号的器件。汽油机油、气、火动力性经济性排放性空气点火燃油燃油量，喷油时刻空气量混合气浓度+燃烧过程时刻内燃机电控系统中必须控制的参数？柴油机气燃油燃油量喷油时刻喷油规律空气量空气燃烧过程要素油动力性经济性排放性＋混合气形成内燃机电控系统中必须控制的参数？内燃机什么是内燃机电子控制技术？控制对象控制参数一定的规律ＥＣＵ传感器输入信号控制信号执行器？？？？喷油量（喷油时刻，喷油规律）、空气量、混合气浓度、点火时刻等内燃机+？第一章内燃机电子控制技术概论第二章内燃机控制基础第三章内燃机电控系统的传感器第四章内燃机电控系统的电控单元（略讲）第五章汽油机电控系统和执行器第六章柴油机电控系统和执行器第七章汽油机电控系统的控制方法与策略

第八章柴油机电控系统的控制方法与策略第九章内燃机电控系统的故障自诊断系统（略讲）第十章车用内燃机集中控制系统实例（自学）内燃机电控技术课程内容掌握常用传感器、执行器以及电子控制单元ＥＣＵ的结构和工作原理；掌握汽油机电控系统组成和工作原理：－电控燃油喷射控制、点火控制、怠速控制、进气控制、排气控制；掌握柴油机电控燃油喷射系统的类型、组成和工作原理；

了解电控系统的故障自诊断功能和工作原理；课程要求相关书籍１、汽车内燃机电子控制技术主编：郑清平，中国水利水电出版社2、汽车电控系统结构与维修作者：舒华//姚国平出版社：北京理工大学出版社

3、车用发动机电子控制技术作者：林学东主编出版社：机械工业出版社成绩考评出勤（20%）期末笔试（半开卷）（80%第一章内燃机电子控制技术概论

第一节汽车电控技术第二节汽油机电子控制系统概述第三节柴油机电子控制系统概述内燃机电控技术第四节内燃机电控系统国内外发展和应用现状第一节汽车电子控制技术动力传动电子控制系统内燃机电子控制自动变速器控制(ＡＴ，ＡＭＴ、CVT，ＤＣＴ等)

保证汽车在不同的工况下均能处在最佳状态下运行，并简化驾驶员的有关操作，从而降低油耗和排放，减少动力传动系统的冲击，减轻驾驶人员的劳动强度，提高汽车的动力性、经济性和舒适性。汽车电控系统组成底盘电子控制系统底盘电子控制系统制动防滑动态车身控制系统(ABS/ASR、ESP)、悬架及车高控制系统、轮胎监测系统(TPMS)、巡航控制系统(CCS)、转向控制系统(如4WS)、驱动控制系统(如4WD)用于提高汽车的安全性、舒适性和动力性等。

第一节汽车电子控制技术汽车电控系统组成车身电子控制：改善乘坐安全性和舒适性，提高汽车档次，增加享受型功能

电子控制安全带、安全气囊、电子防盗系统、遥控门锁、电动座椅、电动后视镜、电子仪表板、灯光控制、轮胎压力监测、车载防撞雷达控制、自动空调控制；车载汽车电子装置汽车信息系统（汽车行驶的自身信息系统，车载通信系统、语音信息系统、上网设备和行车电脑等）、导航系统、汽车音响及电视娱乐系统（数字式收音机、音响、冰箱、电视、CD／DAT等）

车载故障自诊断系统ＯＢＤ：汽车电控系统存储故障

第一节汽车电子控制技术汽车电控系统组成第一章发动机电子控制技术概论第一节汽车电控系统第二节汽油机电子控制系统概述

第三节柴油机电子控制系统概述发动机电控技术第四节中国发动机电控系统自主开发现状汽油机电控系统的组成汽油机电控系统的控制内容汽油机电控系统的工作过程汽油机电控系统的优点第二节汽油机电子控制系统概述控制信号汽油机控制对象控制参数：混合气浓度（喷油量、空气量)、点火时刻、怠速、进气系统、排放等ＥＣＵ一定的规律变化汽油机电子控制技术传感器执行器输入信号执行器接收控制器指令并执行某项控制功能从发动机中获取信号，并将信号传输至控制器ECU发动机控制器ECU（含硬件和软件）执行器内燃机电子控制技术系统组成信号指令传感器和开关ＥＣＵ接收并分析得到的信息，根据预先设定的程序发出指令至执行器信号参数控制第二节汽油机电子控制系统概述发动机电控系统组成

凸轮轴位置传感器节气门位置传感器进气压力、温度传感器水温传感器氧传感器爆震传感器曲轴位置传感器空气流量传感器燃油泵喷油嘴碳罐电磁阀怠速电机点火线圈信号输入装置＝传感器＋开关电子控制器执行器信号指令ECU起动开关发电机开关巡航(定速)控制开关档位开关离合器开关制动开关动力转向开关空调开关第一章发动机电子控制技术概论第一节汽车电控技术第二节汽油机电子控制系统概述

第三节柴油机电子控制系统概述发动机电控技术第四节发动机电控系统应用现状汽油机电控系统汽油机电控系统的组成汽油机电控系统的控制内容汽油机电控系统的工作过程

ECU首先根据各传感器信号判断发动机的工况，然后给喷油器发出喷油量指令和喷油正时指令．电控燃油喷射主要包括喷油量、喷射正时和燃油泵的控制。2)点火时刻控制(ESA)

ＥＣＵ首先根据各传感器信号判断发动机的运行工况和运行条件，然后给点火器输出最理想的点火提前角指令．1)燃油喷射控制(EFI)

第二节汽油机电子控制系统概述汽油机电控系统的控制内容3)怠速控制：根据传感器信号，由ECU控制怠速阀控制怠速工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。４)爆震控制：通过调节点火提前角控制发动机在正常状态或微弱爆震状态．５)排放控制：汽油蒸汽排放控制系统、废气再循环控制系统EGR、三元催化转换器与空燃比反馈控制系统６)进气量控制：进气管长度控制、进气管截面控制、进气涡流控制、VVT７)增压控制：废气涡轮增压器的控制第二节汽油机电子控制系统概述汽油机电控系统的控制内容８)巡航控制：按司机所要求的速度闭合开关之后，不用踩油门踏板就可以自动地保持车速，使车辆以固定的速度行驶。

９)自诊断与报警控制：在发动机运行过程中随时监测各个传感器和执行器的工作状况，并在发现故障时自动报警。１０)失效保护控制：发生故障时电控系统为保持发动机运转而采取的应急措施。汽油机电控系统的控制内容第二节汽油机电子控制系统概述

燃油喷射控制系统、点火控制系统、怠速控制系统、排放控制系统（ＥＧＲ、燃油蒸汽等）、进气控制系统、增压控制系统、自诊断与报警控制系统、失效保护控制系统、巡航控制系统。集中控制系统:将多种控制功能集中到一个ECU上汽油机电控系统的控制内容第二节汽油机电子控制系统概述发动机管理系统(Engine

Management

System，

EMS)发动机电控燃油喷射系统及电控点火系统

凸轮轴位置传感器节气门位置传感器进气压力、温度传感器水温传感器氧传感器爆震传感器曲轴位置传感器空气流量传感器燃油泵喷油嘴点火线圈信号输入装置＝传感器＋开关电子控制器执行器信号指令ECU发动机电控系统

凸轮轴位置传感器节气门位置传感器进气压力、温度传感器水温传感器氧传感器爆震传感器曲轴位置传感器空气流量传感器燃油泵喷油嘴碳罐电磁阀怠速电机点火线圈传感器电子控制器执行器信号指令ECU……第一章发动机电子控制技术概论第一节汽车电子技术第二节汽油机电子控制系统概述

第三节柴油机电子控制系统概述发动机电控技术第四节中国发动机电控系统自主开发现状汽油机电控系统的组成汽油机电控系统的控制内容汽油机电控系统的工作过程汽油机电控系统的优点发动机电控系统

凸轮轴位置传感器节气门位置传感器进气压力、温度传感器水温传感器氧传感器爆震传感器曲轴位置传感器空气流量传感器燃油泵喷油嘴碳罐电磁阀怠速电机点火线圈传感器电子控制器执行器信号指令ECU……发动机电控系统的工作过程第二节汽油机电子控制系统概述第一章发动机电子控制技术概论第一节汽车电子技术第二节汽油机电子控制系统概述

第三节柴油机电子控制系统概述发动机电控技术第四节中国发动机电控系统自主开发现状汽油机电控系统的组成汽油机电控系统的控制内容汽油机电控系统的工作过程汽油机电控系统的优点1、精确控制喷油量和混合气浓度，燃油雾化效果好，可获得好的动力性、经济性、排放性。

发动机为什么采用电控技术？（电控燃油喷射）第二节汽油机电子控制系统概述两种发动机燃油供给系统对比化油器——真空吸入燃油喷射——压力雾化１—汽油２—喉管３—空气４—化油器５—节气门６—浮子室７—发动机８—控制器９—压力汽油１０—喷油器第二节汽油机电子控制系统概述ECU基本工作原理：利用喉管处的真空度从浮子室中吸油，吸出的汽油与空气混合形成可燃混合气。化油器式燃料供给系真空吸入压力雾化1、精确控制喷油量和混合气浓度，燃油雾化效果好，可获得好的动力性、经济性、排放性。

发动机为什么采用电控技术？（电控燃油喷射）第二节汽油机电子控制系统概述排放标准实施年份汽油车柴油车欧洲中国COHCNOxCOHCNOxPM欧1199220002.720.972.720.970.14欧2199520032.20.52.21.00.5/0.90.080.1欧3200020072.3³0.20.150.640.560.50.05欧4200520101.00.100.080.50.30.250.025（轻型车）排放限值（g/km）汽油机要满足欧1排放标准的要求汽油机要满足欧２排放标准的要求闭环电控燃油喷射系统＋三元催化转化器

汽油机要满足欧3排放标准的要求：

闭环电控燃油喷射系统＋汽油机要满足欧４排放标准的要求：紧耦合型三元催化转换器或两级催化转化器或低起燃温度的三元催化转化器或三效催化转化器辅以强制加热汽油机排放常见治理方案闭环电控燃油喷射系统1、精确控制喷油量和混合气浓度，燃油雾化效果好，可获得好的动力性、经济性、排放性。

２、可以提高发动机的充气效率

发动机为什么采用电控技术？（电控燃油喷射）第二节汽油机电子控制系统概述两种发动机燃油供给系统对比化油器——真空吸入燃油喷射——压力雾化１—汽油２—喉管３—空气４—化油器５—节气门６—浮子室７—发动机８—控制器９—压力汽油１０—喷油器电控燃油喷射系统化油器燃料供给系统第二节汽油机电子控制系统概述1、精确控制喷油量，动力性、经济性、排放性好；２、可以提高发动机的充气效率；３、发动机故障率低；发动机电子控制的优点第二节汽油机电子控制系统概述化油器的工作原理化油器结构图1、精确控制喷油量，动力性、经济性、排放性好；２、可以提高发动机的充气效率；３、发动机故障率低；４、喷油雾化好，冷起动性好；５、电子控制系统响应迅速，加、减速灵敏性好。第二节汽油机电子控制系统概述发动机电子控制的优点汽油机两种燃油供给系统对比化油器——真空吸入燃油喷射——压力雾化１—汽油２—喉管３—空气４—化油器５—节气门６—浮子室７—发动机８—控制器９—压力汽油１０—喷油器第一章内燃机电子控制技术概论第一节汽车电子控制技术第二节汽油机电子控制系统概述第三节柴油机电子控制系统概述

第四节内燃机电控系统发展及应用现状内燃机电控技术柴油机电控系统的控制内容柴油机电控系统的组成柴油机电控系统的工作过程柴油机电控燃料供给系统类型柴油机电控燃料供给系统优点柴油机电子控制系统内容1.燃油控制（1）喷油量控制（2）喷油正时控制（3）喷油速率和喷油规律的控制4.增压控制5.排放控制6.起动控制7.巡航控制8.故障自诊断和失效保护2.怠速控制3.进气控制（1）可变进气长度、涡流控制（2）可变配气正时控制第三节柴油机电子控制系统概述发动机管理系统(Engine

Management

System，

EMS)柴油机电控燃油供给系统传统机械供油系统－机械供油系统柴油机问题：噪声、冒黑烟、NOX排放。第三节柴油机电子控制系统概述-喷油量和喷油时刻控制精确低；-喷油规律不可控制。-喷油压力低；欧3最佳的喷油规律，即先缓后急型燃油喷射压力，喷射压力达到170-180Ｍ帕。第三节柴油机电子控制系统概述为满足欧III排放法规，采用电控燃油喷射系统第一章内燃机电子控制技术概论第一节汽车电子控制技术第二节汽油机电子控制系统概述第三节柴油机电子控制系统概述

第四节内燃机电控系统发展及应用现状内燃机电控技术柴油机电控系统的控制内容柴油机电控系统的组成柴油机电控系统的工作过程柴油机电控燃料供给系统类型柴油机电控燃料供给系统优点第二节柴油机电子控制系统概述控制信号柴油机控制对象喷油量、喷油时刻、喷油压力、喷油规律、怠速、进气系统、排放等ＥＣＵ一定的规律变化柴油机电子控制系统组成传感器执行器输入信号凸轮轴位置传感器:上止点信号水温传感器曲轴位置传感器:转速和曲轴转角信号燃油泵喷油嘴信号输入装置电子控制器执行器信号指令各种开关ECU柴油电控系统组成油门踏板位置传感器：负荷信号进气温度传感器起动开关、发电机开关、巡航(定速)控制开关、档位开关、离合器开关、制动开关、动力转向开关、空调开关…….第一章内燃机电子控制技术概论第一节汽车电子控制技术第二节汽油机电子控制系统概述第三节柴油机电子控制系统概述

第四节内燃机电控系统发展及应用现状内燃机电控技术柴油机电控系统的控制内容柴油机电控系统的组成柴油机电控系统的工作过程柴油机电控燃料供给系统类型柴油机电控燃料供给系统优点柴油机电控系统的工作过程第三节柴油机电子控制系统概述输入回路输出回路传感器执行器单片机ECU第一章内燃机电子控制技术概论第一节汽车电子控制技术第二节汽油机电子控制系统概述第三节柴油机电子控制系统概述

第四节内燃机电控系统发展及应用现状内燃机电控技术柴油机电控系统的组成柴油机电控系统的控制内容柴油机电控系统的工作过程柴油机电控燃料供给系统类型柴油机电控燃料供给系统优点

第一代柴油机电控燃油喷射系统称位置控制系统

（８０年代）（在原机械直列泵、分配泵上改装实现）柴油机电控燃料供给系统类型（在原机械直列泵、分配泵、泵喷嘴、单体泵上改装实现）

第二代系统称时间控制系统（９０年代）

第三代称为压力-时间控制系统(电控共轨式系统）（重新设计系统）（２０００年左右）位置控制式电控直列喷油泵供油系统共轨式电控燃油供给系统（喷射系统)

高压油泵油箱输油泵第一章内燃机电子控制技术概论第一节汽车电子控制技术第二节汽油机电子控制系统概述第三节柴油机电子控制系统概述

第四节内燃机电控系统应用现状内燃机电控技术柴油机电控系统的控制内容柴油机电控系统的组成柴油机电控系统的工作过程柴油机电控燃料供给系统发展历程柴油机电控燃料供给系统优点柴油机电控燃油喷射系统的优点喷油量和时刻控制精确，提高发动机的动力性和经济性。喷射压力高（120MPa～200MPa），

减少微粒排放喷油规律控制灵活（多次喷射），降低噪声和排放

目前柴油机电子控制燃料喷射技术在国外达到60%--90%。最佳的喷油规律，即前期缓慢，中期急速，后期快断

第三节柴油机电子控制系统概述

欧洲重型车用柴油机的排放限值

排放标准实施年份排放限值

[单位：g/(kW·h)]欧洲中国COHCNOxPM欧1199220004.51.18.00.36欧2199620044.01.17.00.25欧3200020082.10.665.00.1欧4200520101.50.463.50.02欧52008201２1.50.462.00.02欧2排放标准：

采用涡轮增压中冷技术来减少微粒和NOx排放。欧3排放标准：以涡轮增压中冷技术为基础

+电控高压喷射系统，提高喷油压力→微粒；

+通过喷油时刻的优化，推迟喷油→

NOx排放。

或电控EGR→NOx排放

1、选择性催化还原（SCR）技术路线：通过强化燃烧降低微粒的生成，SCR技术处理氮氧化物（欧洲主导）

；或2、EGR+DPF技术路线：是采用EGR减少氮氧化物生成，再利用DPF(微粒捕集器)对生成的微粒进行后处理（美国主导）

欧4排放标准：以电控高压燃料喷射系统+增压技术为基础+柴油机排放控制方案：第一章内燃机电子控制技术概论第一节汽车电子控制技术第二节汽油机电子控制系统概述第三节柴油机电子控制系统概述

第四节内燃机电控系统发展及应用现状内燃机电控技术柴油机电控系统的控制内容柴油机电控系统的组成柴油机电控系统的工作过程柴油机电控燃料供给系统类型柴油机电控燃料供给系统优点内燃机电子控制系统内燃机电子控制系统主要包括：

-燃油喷射控制；(喷油量、喷油时刻、喷油速率、燃油压力）

-点火控制；（汽油机）

-怠速控制；

-排放控制；

-进气控制；

-增压控制；

-诊断系统等功能。发动机电子控制系统或发动机管理系统（ＥＭＳ）通过电子控制手段对发动机（点火）、喷油、怠速、排放废气等优化控制，使发动机工作在最佳工况，达到节能、降低废气排放的目的。柴油机柴油机电控燃油供给系统与汽油机电控燃油喷射系统对比

柴油机电控燃油供给系统除了控制喷油量外，对喷油正时、喷油的压力和喷油规律都有很高的控制要求。技术难点：执行器技术难度大

系统的多样化－直列泵、分配泵、泵喷嘴、单体泵柴油机喷射压力一般高达30～200MPa，而在汽油机上则是使用低压喷射，喷油压力一般只需0．3MPa左右就已足够第四节内燃机电控系统发展及应用现状确定系统的功能和要求；系统的组成设计和硬件配置：传感器、ＥＣＵ、执行器；软件设计；系统调试（发动机试验、系统标定、仿真等）；汽车发动机电子控制系统的开发一般步骤：发动机管理系统开发技术涉及到计算机技术、自动控制、发动机技术等多个领域，是汽车控制系统中最复杂的系统

。

第四节内燃机电控系统发展和应用现状国际汽车发动机电子控制系统产品开发形式

其他参与汽车发动机电子控制系统部分产品开发与应用的厂商主要有伟世通、法雷奥、西门子、飞利浦、NEC、德州仪器、ST（意法半导体）、东芝、日立、富士通、霍尼韦尔、马瑞利等。

在国际知名品牌汽车的背后是专业化分工的汽车配件厂商，为其提供全套的汽车配件产品。

第四节内燃机电控系统发展和应用现状

国外内燃机电控系统的知名企业德国博世bosch

博世公司位居世界500强第94位，是汽油发动机管理系统、柴油喷射系统、车身电子系统、汽车防抱死系统等诸多领域的全球领导者,世界第二大汽车零部件供应商

——联合汽车电子有限公司（汽油机电控）（上海）

——博世汽车柴油系统股份有限公司（无锡）美国德尔福delphi德尔福是全球最大的汽车零部件供应商之一,世界500强排名第146位,产品供给包括通用汽车、福特、丰田、日产、雷诺、大众等全球最大汽车厂家。——上海、苏州、长春、烟台有合资企业。日本电装DENSO日本电装是世界第三的汽车零部件供应商。

1994年，电装在中国烟台成立了第一家合资生产企业。后来又在北京、天津、上海、广州建立了分公司。

1990年，汽油机喷射系统开始由化油器向电喷过渡。１９９５年成立合资公司（上海联合电子有限公司），博世（ＢＯＳＣＨ）公司是外方持股者，威孚集团是中方股东。生产的产品是电子控制汽油喷射系统，是为汽油发动机配套的产品。

第四节内燃机电控系统发展及应用现状国内汽油机电控系统发展历程联合汽车电子有限公司的总部、技术中心和上海生产厂建设在上海市浦东新区金桥开发区，并在无锡和西安的高新技术开发区设立分厂。目前，年生产能力已达200多万套。上海联合电子有限公司北京万源德尔福发动机管理系统公司

上海电装燃油喷射有限公司(Denso）马瑞利动力系统（上海）有限公司(Magneti

Marelli)（意大利菲亚特集团独资）

东莞京滨汽车电喷装置有限公司（KEIHIN）（日本独资）国内汽油机电控系统主要生产企业第四节内燃机电控系统发展及应用现状

美国德尔福汽车系统公司与中国运载火箭技术研究院共同投资组建的合资企业

合资汽车制造商汽车发动机电子控制系统基本由外商垄断。致力于发展民族品牌的汽车制造商（奇瑞、吉利、哈飞、柳州五菱等）国产发动机电子控制系统也委托国外企业提供配套产品。目前国内市场70%以上的汽车电子市场份额被国外电子产品企业如德尔福、日本电装、博世三家占领，剩余的30％也主要被玛瑞利、摩托罗拉、西门子等所垄断。国内汽油机电控系统开发及应用现状第四节内燃机电控系统发展及应用现状在1986年,美国DDC公司和德国的ＢＯＳＣＨ率先在其柴油机产品上采用了电喷技术;到了上世纪末,西方已在车用柴油机上普及了该项技术；在过去的近30年中,柴油机电喷技术有了很大的进展。柴油机电控燃料供给系统发展历程第四节内燃机电控系统发展及应用现状国内柴油机电控系统的发展历程上世纪80年代末到90年代初载货车“汽油改柴油”政策，在这期间，仿制起步的中国企业通过购买生产许可证、技术合作等方式引进了国外一些先进的机型和技术，同时自主开发的柴油机水平也有所提高。中国政府从2008年在全国范围内实行欧III排放标准。要使尾气排放达到欧III以上标准非采用电控技术不可。国内骨干柴油机企业以各种方式开展电控柴油喷射柴油机的研制工作，有的采取技术引进、有的采取合资、有的采取委托国外设计公司开发和技术合作；第四节内燃机电控系统发展及应用现状合资企业：博世汽车柴油系统股份有限公司（威孚与博世合资），北京万源德尔福发动机管理系统公司，上海电装燃油喷射有限公司(Denso）无锡油泵油嘴研究所。（自主）南岳亚新科（衡阳）有限公司（自主）成都威特电喷有限责任公司（自主）：

柴油机电控系统生产企业自主品牌柴油机电喷系统在玉柴，东风康明斯，一汽大柴，一汽锡柴，东风朝柴，北汽福田等10多家主要汽车柴油机企业的国Ⅲ产品上得到应用第四节内燃机电控系统发展及应用现状电喷系统的核心技术目前被严密地控制在外国公司的手中。柴油机电喷市场一直被博世、电装、德尔福等国外汽车零部件行业巨头中，博世占中国市场的60%，德尔福占20%，电装只在上柴、锡柴的产品中使用，本土电喷公司只占相当小的比例，甚至达不到5%。

中国柴油机电控系统开发及应用现状第四节内燃机电控系统发展及应用现状第一个大难点是精密加工。要生产喷油嘴，需要有好的工艺和加工装备。第二个难点就是电磁开关。使用高压共轨技术的发动机是高速发动机，需要非常敏感的电磁结构，每一秒要开关几十次，所以必须要找到相适应的电磁材料。第三大难点是电控系统软硬件系统。未来的电子燃油喷射系统是集高精密加工技术、电控技术为一体的高新技术产品。第四节内燃机电控系统发展及应用现状发动机的标定

发动机的标定，是指在汽车不同的工作状态和气候环境下，对发动机管理系统的参数进行不断测试和调试，找到发动机最佳工作状态下一组参数的测试技术。发动机的标定试验通常分为室内台架标定试验和室外道路标定试验

第四节内燃机电控系统发展及应用现状

发动机台架标定试验项目包括：发动机实际充气效率、空燃比、点火正时、基本发动机热机标定；发动机标定试验“高寒、高温和高海拔”第四节内燃机电控系统应用现状整车室外道路试验标定试验项目包括：整车废气排放