第一章发动机电控系统综述.pptx

第一章第一章发动机机电控系控系统综述述第一章第一章 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事项汽油喷射系统维修注意事项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 汽油喷射系统概述汽油喷射系统概述河北农大机电工程学院控制指令控制指令控制指令控制指令电控单元电控单元电控单元电控单元发动机发动机Motronic发动机管理系统简化构成发动机管理系统简化构成数据采集数据采集数据采集数据采集功能诊断功能诊断功能诊断功能诊断功能诊断功能诊断功能诊断功能诊断传感器执行器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空气系数。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（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。（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*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，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电子控制燃料喷射电子控制燃料喷射(EGI)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.控制装置控制装置根据传感器信号，调节不同工况下的燃料喷根据传感器信号，调节不同工况下的燃料喷射量，以达到最佳空燃比的状态射量，以达到最佳空燃比的状态.河北农大机电工程学院 电子控制燃料喷射电子控制燃料喷射(EGI)装置的特征装置的特征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，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电子控制燃料喷射电子控制燃料喷射(EGI)装置的特征装置的特征 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（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年代中期年代中期，为解决，为解决安全、污染、和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系安全、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；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，电子技术广泛的应，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。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 应用发动机上的电子控制系统应用发动机上的电子控制系统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，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）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。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功用：是对发动机进气增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。七、巡航控制系统七、巡航控制系统 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。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 任任何何一一种种电电子子控控制制系系统统，其其主主要要组组成成都都可可分分为为信信号号输输入入装装置、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信号输入装置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 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；闭闭环环控控制制也也叫叫反反馈馈控控制制，在在开开环环的的基基础础上上，它它对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信号。控制状态信号。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、失效保角控制、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、自诊断、失效保护和备用控制系统等多项功能。护和备用控制系统等多项功能。河北农大机电工程学院ECUECUECU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（2）程序和数据存储器（）程序和数据存储器（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（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：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、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 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（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，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。汽车上的用电器是控制系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在切统的外部干扰源，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。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。这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；在电源输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入端与接地之间分别并联去耦电容;各供电回路同一点接地；避免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，并用较粗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；在数字量的的导线；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，还要注意对整个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。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第三节 汽油喷射系统分类一、按汽油喷射系统控制方式分类：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子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。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第三节 汽油喷射系统分类 （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燃料喷射的分类燃料喷射的分类空气量检测方式型式控制方式喷射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燃料喷射装置的分类燃料喷射装置的分类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，随着电子技术的发展，年代后期，随着电子技术的发展，德国德国BOSCH公司研制出电控燃油喷射系统公司研制出电控燃油喷射系统（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