发动机微机控制系统结构与工作原理

合肥工业大学机械与汽车工程学院滕勤2021年11月第二章发动机微机控制系统结构与工作原理【内容】2.1发动机电控系统的控制内容及功能2.2发动机控制系统的根本组成2.2.1信号输入装置及输入信号2.2.2电子控制单元〔ECU〕的功能与组成2.2.3执行器第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.1发动机电控系统的控制内容及功能2.1.1电控燃油喷射EFI喷油量控制喷油定时控制减速断油和限速断油控制(1)减速断油控制(2)限速断油控制燃油泵控制第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.1.12电控加速踏板〔电控节气门〕电控加速踏板代替了从加速踏板到节气门的机械连接，这便是所谓的Drive-by-wire。加速踏板位置传感器将踏板位置信息传送给ECU，ECU同时还采集反映发动机工况的其他传感器输出信号，计算出节气门位置的理论值，这个理论位置与发动机运行参数、加速踏板位置都有关。随后，ECU通过一个外部控制装置把节气门位置调到计算的理论值处。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.1.12电控加速踏板〔电控节气门〕第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.1.13停车起动控制停车起动控制是降低怠速燃油消耗量的另一种方法，它比怠速转速调整装置的效果更显著。它使发动机在需要输出功率时才运转，汽车不需要驱动功率时，关闭发动机。【工作方式】当离合器脱开，汽车停车或车速约为2km/h时，发动机就停机。如再次起动，将离合器踏板踩到底，踩下加速踏板，只要加速踏板踩到总行程的1/3，发动机仍由起动机起动。

第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.1.14巡航控制巡航控制也叫恒速控制。在汽车行驶中，驾驶员按一下设定开关，电子控制器锁定的车速就成了保持的目标，此时电子控制器将根据行驶阻力的变化情况，自动增减节气门开度，使行驶速度保持一定。巡航控制装置根据控制节气门的方式不同，可分为真空控制式和电机控制式两种。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2发动机控制系统的根本组成发动机控制系统主要由信号输入装置、电子控制单元〔ECU〕、执行器三局部组成。传感器执行器ECU信号输入装置（各种传感器）电子控制单元(ECU)执行元件第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理图2.1BoschM7电控系统零部件位置图第二章发动机微机控制系统结构与工作原理质量流量型电控系统第二章发动机微机控制系统结构与工作原理图2.2发动机控制系统组成第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.1.1空气流量计热膜式空气流量计——质量流量型，通用汽车公司研制，大多用在通用、群众和日本五十铃公司生产的汽车上。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.1.2进气岐管绝对压力〔MAP〕传感器在进气量采用岐管压力计量方式的电控汽油喷射系统中，进气岐管压力传感器是最重要的传感器，相当于采用直接测量空气流量的电控汽油喷射系统中的空气流量计。它能依据发动机的负荷状态测出进气岐管内绝对压力的变化，并转换成电压信号，与转速信号一起输送到ECU，作为决定喷油器根本喷油量的依据。进气压力传感器种类较多，根据信号产生原理可分为半导体压敏电阻式、电容式、膜盒传动的可变电感式和外表弹性波式等。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.1.6温度传感器水温传感器作用：将冷却水温度变成电信号传给ECU。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.1.7节气门位置传感器节气门位置传感器装在节流阀体上，用于检测节气门的开度状态，节气门位置传感器有线性输出和开关量输出两种型式。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.1.8废气氧〔EGO〕传感器氧传感器根据排气中的氧浓度测定空燃比，向ECU发出反响信号，以控制空燃比收敛于理论值。目前已实际应用的氧传感器有氧化锆和氧化钛式两种。氧化锆传感器以氧化锆为固体电解质，内外外表为铂电极，输出与氧分压差〔排气中的氧分压-大气中的氧分压〕成比例的电势。氧化钛常温下是高电阻的半导体，当氧气缺乏时，晶格出现缺陷，电阻降低。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理

1#爆震传感器安装位置。2#爆震传感器安装在三、四缸之间的相同位置。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理起动开关位置及外型第二章发动机微机控制系统结构与工作原理空调设置面板中空调开关翻开时信号将输入ECU。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理离合器踏板开关制动踏板开关第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2电子控制单元〔ECU〕的功能与组成ECU是一种电子综合控制装置，称为电控单元〔ElectronicControlUnit〕。对于发动机控制系统，不同的生产厂家采用不同的名称。例如：通用汽车公司称发动机电子控制器为ECM〔电子控制模块，ElectronicControlModule〕福特汽车公司称为MCU(微型计算机控制单元，MicrocomputerControlUnit)，后来又称为EEC〔发动机电子控制器，EngineElectronicController〕。发动机与变速器综合控制系统称为PCM〔动力总成控制模块，PowertrainControlModule〕。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2电子控制单元〔ECU〕的功能与组成【作用】根据内部存储的程序，对发动机传感器输入的各种信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，控制有关执行器动作。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2电子控制单元〔ECU〕的功能与组成BoschECUDelphiECU第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2电子控制单元〔ECU〕的功能与组成ECU主要由输入回路、A/D转换器、微控制器和输出回路4局部组成。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2电子控制单元〔ECU〕的功能与组成第二章发动机微机控制系统结构与工作原理ECU的安装位置第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2.1输入回路对输入信号进行预处理：去除杂波〔滤波〕、放大、整形、电平转换等。从传感器来的信号，首先进入输入回路。在输入回路中，对输入信号进行预处理：①去除杂波〔滤波〕②把正弦波转换成矩形波〔放大、整形〕③电平转换，例如，12V→5V，变换成单片机可接受的电平信号。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2.1输入回路有些传感器，如霍尔传感器送出的信号已是脉冲信号，这些信号经输入回路处理后即可直接进入微机，经内部计数器对输入脉冲进行计数，转换成数字量。2.2.2.2A/D转换器从传感器送出的信号相当一局部都是模拟信号，如空气流量计、水温传感器、节气门开度传感器等输出的都是缓变的连续信号。但这些电压信号单片机不能直接处理，必须经过A/D转换器转换成与输入模拟电压相对应的数字量。信号输入处理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2.3单片微型计算机〔2〕存储器【主要功能】存储信息资料和程序，存储器一般分为两种：数据存储器和程序存储器。①RAMRAM主要用来存储计算机操作时的可变数据，例如，用来存储计算机输入、输出数据和计算过程中产生的中间数据等，根据需要，可随时调出或更新其内容。当电源切断时，存储的数据就会丧失，所以RAM只适合于暂时保存发动机工作时的各种处理数据。②EEPROM电擦除可编程只读存储器，可以在线擦除和重新编程。通常存储使用过程中需要时常修改的重要数据〔如汽车里程表的数据〕，或需要较长时间保存的数据〔如故障代码、空燃比学习修正值等〕。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2.3单片微型计算机〔3〕输入/输出接口输入/输出接口是CPU与输入装置〔传感器〕、输出装置〔执行器〕之间进行信息交流的控制电路。根据CPU的命令，输入信号以所需要的频率由I/O接口接收，输出信号那么按控制信号的形成和要求由I/O接口以最正确速度送出。输入、输出装置一般都需要通过I/O接口才能与CPU连接，因此，I/O接口是CPU与外界进行信息交换的纽带，起着数据缓冲、电平匹配、时序匹配等多种功能。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.2.5电源电路ECU一般带有电池和内置电源电路，以保证微控制器及其接口电路工作在+5V的电压下。即使在发动机启开工况等使汽车蓄电池电压有较大波动时，也能提供+5V的稳定电压，从而保证系统的正常工作。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.3执行器执行器是受ECU控制、具体执行某项控制功能的装置。在发动机控制系统中，执行器的种类主要有以下形式：1.电动燃油泵【主要任务】供给燃油系统足够的、具有规定压力的汽油。燃油泵工作与否由燃油泵继电器控制。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.电磁喷油器电磁喷油器是发动机电控汽油喷射系统的一个关键的执行器，它接受ECU送来的喷油脉冲信号，精确地计量燃油喷射量，它主要有轴针式、球阀式和片阀式等结构形式。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理4.怠速控制机构【功能】用来调节空气旁通通路截面积，控制空气流量以维持发动机怠速稳定运转。5.EGR阀排气再循环(EGR)阀的开度决定了再循环的废气量，EGR阀的开启或关闭是由其上方真空室的真空度控制，而真空度那么是由受ECU控制的真空电磁阀控制。6.进气控制阀ECU控制进气的执行元件，进气控制阀用于改变进气管空气通道的大小，从而改变气流量来改善发动机的动力性能。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.3执行器9.车速控制电磁阀控制真空调节器工作，使之能够控制节气门开度，使车辆按预定速度等速行驶。10.汽油泵继电器接通汽油泵电路，保证汽油泵的正常工作，并使ECU能够对燃油系统进行有效地控制。11.冷却风扇继电器控制电动冷却风扇电路〔辅助风扇〕工作或停止工作。当冷却水温度到达103℃或空调压缩机工作时，ECU将使散热器风扇继电器接地，使冷却风扇电机工作。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.3执行器12.空调压缩机继电器控制空调压缩机工作与停止。13.自动变速器档位电磁阀实现换挡控制，通过电磁阀接通或断开，控制电磁离合器励磁线圈的励磁电流。14.增压器释压电磁阀装在涡轮增压器出口与驱动气室之间的管路上，控制进入驱动气室的气体压力，从而控制废气流动路线的旁通阀，进而控制增压器工作与停止。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.3执行器15.自诊断显示与报警装置以红、绿发光二极管或LED显示器，指示或进行故障报警。16.故障备用程序起动当监视电路监测到微机系统出现异常情况，而满足启用后备系统条件时，自动启动备用电路工作。17.仪表显示器显示车速、里程、时间、发动机转速、水温、瞬时油耗、平均油耗、耗油量、蓄电池电压、灯光指示等。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.4汽油机电控系统的控制方式汽油机电子控制的控制方式主要有两种：开环控制和闭环控制。第二章发动机微机控制系统结构与工作原理第二章发动机微机控制系统结构与工作原理2.2.4汽油机电控系统的控制方式闭环控制方式----电控单元〔ECU〕根据各传感器反响的控制结果信息控制被控量。即使用能测出发动机被控目标变化的传感器〔如氧传感器〕，测出混合气成分的变化趋势〔对最正