基于数据流分析的电控发动机故障诊断研究.doc

本科学生毕业论文
基于数据流分析的电控发动机故障诊断研究

系部名称： 汽车与交通工程学院
专业班级： 汽车服务工程 B08-3班
学生姓名： 宋金良
指导教师： 张 毅
职 称： 讲师

黑 龙 江 工 程 学 院
二0一二年六月

The Graduation Design for Bachelor's Degree

Diagnostic studies based on data flow analysis of the electronically controlled engine failure

Candidate：Song Jinliang
Specialty：Automobile Service Engineering
Class：B08-3
Supervisor：Lecturer . Zhang Yi

Heilongjiang Institute of Technology
2012-06·Harbin

黑龙江工程学院本科生毕业论文

摘 要
随着科学技术水平的不断发展，电子控制系统在汽车中越来越得到广泛地应用，而以往凭借经验和故障码对汽车进行故障诊断的方法已远远不能满足要求。为了避免仅凭经验法，盲目拆卸而造成损失，提高故障诊断的准确率，我们应学会正确的分析和运用“数据流”。
本文以1ZZ-FE发动机为研究对象，通过对发动机控制系统的组成和工作原理的分析，主要是各传感器、EFI系统、ESA系统、ISC系统和VVT-i系统的组成和工作原理总结出发动机控制策略。阐述了数据流的分析方法，并对汽车数据流基本参数、燃油控制参数、进气状态参数、供电器和点火参数进行分析。通过设置故障进行数据流的测定，验证发动机的控制策略，总结了基于数据流分析发动机故障的基本流程。在没有数据流超出范围、多个数据流超出范围和个别数据流超出范围多种情况下进行数据流应用方法的研究，并应用本文研究方法，进行典型故障诊断分析。

关键词：1ZZ发动机；控制策略；数据流；故障诊断

ABSTRACT
With the continuous development of scientific and technological level, the electronic control systems in cars has been more widely applied, by virtue of experience and fault code on car fault diagnosis method can not meet the requirements. In order to avoid the empirical method alone, blind demolition, to improve the accuracy of fault diagnosis, we should learn how to correctly analyze and use the data stream.
1ZZ-FE engine, the object of study, by analysis of the composition and working principle of the engine control system, especially components and the principle of each sensor, EFI system, the ESA system, the ISC system and VVT-i system components and the principle summed up the engine control strategy. It shows the way of data flow analysis, and car data stream parameters, fuel control parameters, status parameters of the air intake, power supply and ignition parameters were analyzed. By setting the fault to decide the data flow , verify that the engine control strategy, summed up the flow of data flow analysis engine failure. In the data stream out of range, multiple data stream beyond the scope and individual data streams to a variety of circumstances beyond the scope of the data stream applications, and application of research methods in this article, the typical fault diagnosis analysis.

Keywords: 1ZZ engine; control strategy; data stream; fault diagnosis

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的目的和意义 1
1.2 汽车发动机故障诊断技术的研究现状及发展趋势 2
1.2.1 国外研究与应用现状 3
1.2.2 国内研究与应用现状 3
1.3 论文主要研究内容 4
1.4 技术路线和研究方法 5
第2章 1ZZ-FE发动机电控系统的组成及其控制策略 6
2.1 引言 6
2.2 发动机控制系统 6
2.2.1 控制系统零部件组成 6
2.2.2 EFI控制系统 9
2.2.3 ESA系统 13
2.2.4 ISC系统 15
2.2.5 VVT-i系统 16
2.3 发动机控制策略 17
2.4 本章小结 19
第3章 1ZZ发动机数据流的测定实验与分析 20
3.1 数据流分析基础 20
3.1.1 数据参数分类 20
3.1.2 获得汽车数据流的方法 20
3.1.3 数据流分析方法 21
3.2 汽车数据流主要参数分析 22
3.2.1 基本参数 22
3.2.2 燃油控制参数 24
3.2.3 进气状态参数 25
3.2.4 供电器和点火参数 27
3.3 数据流测定试验布置方案 29
3.3.1 1ZZ 发动机数据流标准表 29
3.3.2 数据流的测定实验与分析 31
3.3.3 数据流分析发动机故障 35
3.4 本章小结 36
第4章 数据流应用方法研究 37
4.1 数据流应用方法研究 37
4.1.1 数据流正常范围的研究 37
4.1.2 数据流异常范围的研究 38
4.1.3 个别数据流异常范围的研究 40
4.2 电控发动机故障诊断基本流程 41
4.3 典型故障分析 43
4.4 本章小结 44
结 论 46
参考文献 47
致 谢 49
附 录 50

IV

第1章 绪 论
汽车是一个复杂的机械系统，它由数千种的零件所构成，发动机是汽车的动力源，是汽车的心脏，汽车的一些基本技术性能都直接或间接地与发动机的相关性能相联系。它产生的故障占全车的比例最高(在全车中约占19.8％)，单位里程的配件消耗(在全车中约占75.6％)、保修工时消耗(在全车中约占24.0％)汽车发动机也占首位[1]，发动机的故障诊断和维修水平在汽车修理中最为重要，因此发动机综合性能的检测对整车性能的了解至关重要。汽车发动机其结构复杂，工作条件恶劣，长期处于各种环境中，承受着各种应力，将以不同规律和不同强度发生变化，性能参数劣化，最终将导致故障。发动机故障是指发动机部分或完全丧失工作能力的现象，通常表现为声响异常、流体泄漏、温度过高、动力下降、油耗过大、工况突变、外观异常、机身振动等。发动机故障诊断技术，是在汽车不解体或不完全解体的前提下，依靠先进的传感器技术与检测技术，采集发动机的各种具有某些特征的动态信息，并对这些信息进行各种分析和处理、区分、识别并确认其异常表现，预测其发展趋势，查明其产生原因、发生部位和严重程度，提出针对性的维修措施和处理方法，并提供公正的、科学的数据。主要对汽车的动力性、经济性、安全性、可靠性以及噪声、污染排放等状况进行检测[2]。随着汽车用途的日益广泛，保有量的急剧增长，及其结构和技术的不断进步，使汽车检测与诊断技术必须改变比较原始的检测方法，以新的检测诊断技术和方法来保证汽车运行的安全、节能、降低车辆排放和噪声，减少运用、维修成本，以延长经济使用寿命。
1.1 课题研究的目的和意义
随着当今社会工业化水平的迅猛发展，作为主要生产工具的机械设备不断向大型化、高速化、高精密化的方向发展，结构越来越复杂，工作性能不断改善，自动化程度和生产效率也越来越高。然而，其结构的大型化、复杂化也增加了其发生故障的潜在可能性和故障种类的复杂多样性，一旦设备某部分发生故障，就可能被迫停工停产，直接或间接造成巨大的经济损失，严重的还会毁损整台设备，甚至危及人身安全。因此，对运行中的设备进行状态监测和实时故障诊断，防止或减少故障的发生显得尤为重要[3]。机械设备故障诊断是识别机器或机组运行状态的科学，它研究的是机器或机组运行状态在诊断信息中的反映[4]，其本质是一个状态识别的过程。具体来说，它是利用测取机械设备在运行中或相对静止条件下的状态信息，通过对所测信号的分析和处理，并结合诊断对象的历史状况，来定量识别机械设备及其零部件的实时技术状态，并预测异常故障的未来技术状态，从而确定必要的对策的一种技术[5]。其主要包括三个方面的内容：设备状态信号的采集和故障征兆的提取、故障分类和状态识别以及趋势预测与决策。由于机械设备的故障诊断过程非常复杂，一般情况下，仅仅依靠单一的方法无法有效地解决问题，因此必须从各种相关学科中广泛探求有利于故障诊断的原理、方法和手段，这就使得故障诊断技术呈现多学科交叉融合的鲜明特点。发动机是最常用的动力设备之一，在国民经济和正常生活中起着举足轻重的作用，广泛应用于工业、农业、军事、建筑、交通运输等各个行业，已成为某些行业中不可缺少的关键设备。它具有零部件多且相互关联、运动复杂、工作环境恶劣等特点，因而发生故障的可能性也比较大，而且发生故障后，将会影响机械系统的正常运转，直接或间接地造成巨大的经济损失。目前各企业一般都采用有计划的预防性维修制度，即定时维修，它是根据设备运行的时间来决定是否进行检修。这种定时维修的方法存在一定的盲目性，只要到了规定的运行时间，无论是否有故障都要进行拆检，其中相当一部分属于过剩维修，造成无谓的材料消耗和维修工作量、停产时间及维修费用的浪费。而且，频繁的拆检会破坏各运动副之间原来已经具有的良好润滑条件的摩擦状态，加剧了磨损，并可能由于装配不当而引起新的故障。因此，采用故障诊断技术对发动机运行状况进行监测和诊断，提供其运行状态的信息，及早发现故障征兆，不仅可以避免恶性事故的发生，降低故障率，而且可以根据其运行状态的信息制订相应的维修计划，做到“视情维修”。对发动机进行基于故障诊断技术的“视情维修”可以大大节省维修时间和维修工作量，提高设备开工率和运行可靠性，从而可提高生产效率并节约大笔的维修费用，具有重要的经济价值和长远的社会意义。
1.2 汽车发动机故障诊断技术的研究现状及发展趋势
汽车发动机检测与诊断技术是伴随着汽车技术的发展而发展的。在汽车发展的早期，人们主要是通过有经验的维修人员发现汽车的故障并作有针对性的修理，即过去人们常讲的“望(眼看)”、“闻(耳昕)”、切(手摸)”方式。随着现代科学技术的进步，特别是智能传感器技术和计算机技术的进步,汽车发动机检测与诊断技术得到了飞速发展[6]。
1.2.1 国外研究与应用现状
早在20世纪40、50年代，国外一些发达国家就成功研制了一些功能单一的检测或诊断设备，它们通过检测电流、电压、温度等用简单仪表就可获得的参数，结合操作者的经验进行故障诊断，但这种方法依赖于操作者的经验，存在很大的局限性。60年代后期，国外汽车发动机检测诊断技术发展很快，出现了示波器、转速表、真空表、功率表以及CO测定器等检测仪器[7]。它们是发动机检测与诊断设备的雏形，但由于它们依靠操作者来逐项进行，而且是边诊断、边记录，因此效率较低。进入70年代后，随着微型计算机的问世，传感器技术飞速发展，从而为发动机性能检测、故障诊断技术的发展提供有利的条件。这段时间，不仅单个检测、诊断设备实现了微机控制，而且出现了检测控制自动化、数据采集自动化、数据处理自动化、检测诊断结果自动储存并可打印的现代综合检测技术，检测效率较高[8]。进入80年代后，一些发达国家的现代检测与诊断技术己达到广泛应用的阶段。不仅在专职的汽车检测站，而且在一般的维修企业都使用了先进的检测与诊断设备，从而给交通安全、环境保护、节约能源、降低运输成本等方面，带来了明显的社会效益和经济效益。当前，由于电子技术、智能传感器技术、集成电路技术和计算机技术的进一步发展，特别是人工智能技术和专家系统技术的日益成熟，发动机检测与诊断技术进入了新的发展阶段。诊断仪器有了飞速发展，对了数据流分析比较成熟，有较为完整的诊断流程。目前国外的汽车发动机检测与诊断技术正在向智能化、自动化、精密化和综合化方向发展，应用新技术，开拓新领域，研制新的检测与诊断设备已成为国外发动机检测与诊断技术发展的标志[9]。
1.2.2 国内研究与应用现状
我国从60年代开始研究汽车发动机检测技术，为满足汽车维修需要，当时交通部主持进行了发动机气缸漏气量检测仪、点火正时灯等检测仪器的研究、开发。70年代， 我国大力发展了汽车检测技术，汽车不解体检测技术及设备被列为国家科委的开发应用项目，由交通部主持研制开发了发动机综合检测仪、汽车性能综合检验台等检测设备[10]。进入80年代，随着国民经济的发展，科学技术在各个领域都有了较快的发展，汽车检测与诊断技术也随之得到快速发展，加之我国的汽车制造业和公路交通运输业发展迅猛，对汽车检测与诊断技术和设备的需求也与日俱增。同时我国机动车辆保有量迅速增加，随之而来的是交通安全和环境保护等社会问题，如何保证车辆快速、经济、灵活，并尽可能不造成社会公害等问题，已逐渐被提到政府有关部门的议事日程，因而促进了汽车发动机检测和诊断技术的发展。目前全国各类汽车发动机综合性能检测设备生产厂家已达20多个，除交通部门外， 机械、电子、高等院校等部门也进入汽车发动机检测与诊断设备的研发、生产及销售领域，并取得了一定成绩。但是由于我国汽车工业发展较晚，特别是汽车电子技术远远落后于发达国家，因此到目前为止，发动机检测与诊断技术仍然比较落后。目前的汽车发动机检测与诊断设备在测试精度、操作便捷性、界面友好性以及采用专家系统、智能化诊断等方面与国外相比还存在较大差距，电喷发动机综合检测与诊断设备还主要依靠进口。汽车故障主要由车载诊断系统，它能自动检测系统故障并以故障码的形式显示出来。和车外诊断系统依靠诊断仪器其中故障码，数据流应用比较广泛，尤其是对于数据流变化的研究更是比较重视，得到了进一步的发展。
1.3 论文主要研究内容
本文以丰田花冠1ZZ-FE发动机为特定研究对象，对发动机故障诊断方面的研究与开发，主要进行以下几方面的工作：

图1.1 技术路线
(1)掌握该电控发动机电控系统：包括电控系统的组成，控制系统中的传感器和执行器的组成和工作原理，控制系统的工作原理。总结发动机控制策略，主要包括喷油、点火、怠速的控制策略
(2)电控发动机正常状态下数据流信息的测试与标定；了解发动机的数据流标准值，通过测控柜实验测定当某一传感器或者多个传感器断开，汽车出现故障时数据流的变化。
(3)电控发动机故障诊断的基本流程；首先要询问客户了解车辆的基本信息及故障位置，然后观察做些基本检查，看、听、摸排出非电控故障：查阅，掌握该车的有关数据，索要检查部件的准确位置、接线和检测方法；读取故障码，观察数据流进行故障分析：进行检测最终判断故障位置和找到产生的原因：进行修理后还要进行试验，做好后备工作。利用数据流对电控发动机典型故障进行故障诊断。本文主要对发动机不能启动或启动困难，怠速不良和加速不良，油耗增加等方面进行研究。
1.4 技术路线和研究方法
本文首先对发动的电控策略做研究，说明原理，然后通过实验断开一个或多个传感器，观察现象并找出故障证明控制策略，观察数据流变化。对实验数据流进行分析总结数据流应用方法，对发动机进行诊断，从而确定故障诊断的基本流程，并做典型的故障分析。技术路线如图1.1。

第2章 1ZZ-FE发动机电控系统的组成及其控制策略
2.1 引言
1ZZ-FE发动机是内燃机的一种，它是将燃料在汽缸内部燃烧得到的热能转变为机械功的热力发动机。发动机要实现这种转变，它应该具备七个基本组成部分：燃料系统、曲柄连杆机构、配气机构、启动系统、润滑系统、点火系统和冷却系统。一般发动机总体构造都包括以上几大系统。但由于气缸数、气缸排列方式和冷却方式不同，其构造有些差异。1.8升1ZZ-FE发动机具有智能型可变配气相位系统（VVT-i）、直接点火系统（DIS）、无回油管供油系统、双氧传感器等个性化配置。
2.2 发动机控制系统
发动机控制系统主要由ECU、各种传感器、执行元件、发动机线束等组成。发动机ECU可以分为EFI（电子控制汽油喷射）控制、ESA（电子点火提前）控制、ISC（怠速）控制、诊断功能、备份功能和失效保护功能以及其它功能[11]。控制系统的功能是根据发动机运转工况和车辆运行状况确定最佳喷油量，并控制喷油器以控制喷油量，以及其他执行元件，以达到预期目的。传感器是装在发动机各个部位的信号转换装置，用来测量或检测反映发动机运行状态的各种参量，并将它转化成计算机能够接受的信号后送给ECU。ECU对各种传感器送来的信号进行处理、运算、分析和判断后、发出喷油控制命令，控制喷油器喷出与进气量相匹配的燃油，使当时工况的空燃比最佳。控制系统的工作原理如图2.1所示。
1ZZ发动机采用博世L行汽油喷射系统。L型汽油喷射系统是电子控制的多点、间歇式汽油喷射系统，它以发动机的进气量和发动机转速作为基本控制参数，从而提高了喷油量的控制精度[12]。该系统主要由空气供给装置、燃油供给装置、电子控制装置组成。
2.2.1 控制系统零部件组成
(1)发动机控制单元
控制单元是以一个单片机为核心的微处理器。它的功能就是处理来自整车不同部位的传感器数据，判断发动机的工作状况，再通过执行器对发动机迸行准确的控制。
(2)空气流量计(AFS)
热阻空气流量计由铂热电阻丝、热敏电阻和状语塑料壳内的控制电路组成。热阻

图2.1 电控发动机工作控制系统图
空气流量计工作原理是位于近期旁路中的铂热电阻丝和热敏电阻检测进气温度的变化。热电阻丝由控制通过它的当前流量而保持在一定的温度。当前流量由空气流量计的输出电压测出。电路的构成是铂热电阻丝和热敏电阻提供了由功率晶体管控制的一个电桥，以使A和B的电位相等，从而保持设定温度。
(3)节气门位置传感器(TPS)
节气门开度传感器安装在节气门体内，它检测节气门开启的角度。当节气门关闭时，一个0.7V的电压施加在发动机的ECU的端子VTA上，施加于发动机ECU的端子VTA上的电压是随着节气门开启角度按比例增加的，当节气门全开时，此电压约为3.5-5.0V。发动机ECU根据从端子VTA输入的这些信号判断车辆行驶状态，用这些状态可分别决定空燃比的修正、加浓修正和燃油切段控制等。
(4)冷却液温传感器和进气温度传感器
冷却液温传感器是用来检测发动机的运行过程中冷却液的温度，特别用于判别发动机的启动是热启动还是冷启动以及有关进气冷却水温的喷油量的修正值。进气温度传感器装在空气流量计上并检测进气温度，进气温度越高热敏电阻阻值越高。进气温度传感器连接到发动机ECU上，发动机ECU中的5V电源电压由端子THA借助于电阻R施加到进气温度传感器上。电阻R与进气温度传感器串联，当进气温度传感器阻值随进气温度的变化而变化时，端子THA的电位也变化。根据这个信号发动机ECU增加燃油喷射量以改进冷机运行期间的驾驶性能。
(5)曲轴位置传感器(IGT/NE)与凸轮轴位置传感器
曲轴位置传感器（NE信号）由信号盘和检波线圈组成。NE信号盘有34个齿，安装在曲轴上，发动机每转一圈NE信号就产生34个信号发动机ECU根据G2信号检测曲轴角度，并根据NE信号检测曲轴实际角度和发动机转速。凸轮轴位置传感器（G2信号）由信号盘和检波线圈组成。G2信号盘在其外圆上有一个齿，并安装在凸轮轴上。当凸轮轴转动的信号盘上的突出部分和检波线圈上的空隙就产生变化，致使磁场波动从而使检波线圈产生电动势。NE信号盘有34个齿，发动机每转一圈，NE信号传感器就产生34信号，发动机ECU根据G2信号检测标准曲轴实际角度和发动机转速。
(6)氧传感器
1ZZ发动机采用双氧传感器，既同时配备主氧传感器和副氧传感器，主氧传感器安装在三元催化器之前，用于电子燃油喷射的闭环控制，副氧传感器安装在三元催化器之后，用于监测三元催化器和主氧传感器的性能是否超出标准。这样设计非常科学合理，提高了发动机电脑控制的可靠性。氧传感器的主要敏感材料的氧化锆。氧化锆被排气加热(300℃)激活后，氧离子穿过氧化锆元件到达其外部电极，氧化锆元件感应发动机排气中的氧的含量并改变其输出电压值[13]。当参与发动机燃烧的空燃比变稀时，排气中的氧的聚集含量增加，氧传感器的输出电压降低；反之是输出电压值增高。由此向ECU 反馈发动机实时的空燃比状态。
(7)爆震传感器(KS)和车速传感器(VSS)
爆震传感器安装在发动机缸体上，检测发动机的爆燃状况。发动机发生爆燃时，发动机的震动传给传感器，压电晶体由于机械振动产生压力的变化，转换成电压信号输出，如果发动机出现爆震，则延长点火正时以抑制爆震。车速传感器用来测量汽车的行驶速度，此信号主要用于发动机怠速及汽车加速、减速是的空燃比控制。它的齿盘装在变速器的输出轴上，转子轴每转动一圈，车速传感器输出一个脉冲信号，ECU根据这些脉冲信号的频率确定车辆速度。
(8)怠速空气控制阀
怠速空气控制阀是由步进电机推动一锥形阀与节气门阀体加工成型的针阀阀座构成，固定于节流阀体上。控制阀的步进电机配置有两个电磁线圈，ECU通过这两个电磁线圈控制步进电机直线动作，进而驱动针阀进退和怠速空气阀的开度。
2.2.2 EFI控制系统
电子燃油喷射（EFI）系统应用各种传感器来探测发动机工作状态和汽车行驶状态，发动机ECU计算出来最佳的燃油喷射量，并使喷油器喷射燃油。L-EFI（空气流量计型），这种系统采用空气流量计直接测量进气歧管中的空气量通过测量进气涡流，如图2.2所示。

图2.2 电子燃油喷射系统控制图
1、燃油泵
燃油泵安装于油箱中与燃油滤清器、压力调节器和燃油表等结合为一整体。马达带动油泵叶轮压缩燃油，燃油泵停止时单向阀关闭，以维持燃油管路的残余压力，这样更有助于使发动机重新启动。若没有残余压力，在高温时很容易出现气阻使发动机重新起动变得很困难，当出油口侧压力过高时，安全阀开启，防止燃油压力过高，如图2.3所示。
2、喷油器
喷油器根据发动机ECU传来的信号，将燃油喷射进气缸的进气口。发动机ECU传来的信号使电流在电磁线圈中流动，拉动针阀，此时阀门开启，喷射燃油。由于针阀行程是固定的，燃油喷油量是由流入电磁线圈的时间来控制，如图2.4所示。

图2.3 燃油泵

图2.4 喷油器
3、燃油泵的控制
（1）基本原理
燃油泵只在发动机运转时工作。若发动机不在运转，即使点火开关开启，燃油泵也不会运作。
（2）燃油泵的速度控制
这种控制能使燃油泵速度变慢，当燃油过多时，可以减少燃油泵的磨损，减少电能消耗。
（3）燃油泵关闭系统
汽车有这样的机械装置，当车辆发生碰撞或翻车,空气囊充气胀开时当驾驶员空气囊、前排乘客空气囊或座椅侧空气囊充气胀开时，燃油泵控制系统能使燃油泵停止运转，以保证安全。
4、燃油喷射方法和喷油正时
燃油喷射方法有独立喷射燃油到每个气缸；或者同时喷射燃油进入所有气缸。也有各种不同的喷射正时﹐比如,按设定正时喷射﹑根据进入空气量或发动机转速的变

图2.5 两组喷射
化喷射燃油。基本的燃油喷射方法和喷射正时。此外，喷油量越大，开始喷射的时间越早。本发动机是组群喷射式：进气管多点喷射，曲轴每转两圈﹐燃油依次喷入每组气缸一次，如图2.5所示。
5、燃油喷射时间控制
发动机ECU通过改变喷射时间来改变每次注入气缸内的燃油量。准确的燃油喷射时间取决于基本燃油喷射时间取决于空气的摄入量和发动机转速和各种校正喷射时间取决于各传感器的信号。发动机ECU最终反馈给喷油器的喷射时间需要加上各种基本时间的校正时间﹐主要有以下几种校正控制 ：
表2.1 校正控制

传感器

信号

基本喷油时间
各种修正
起动加浓
预热加浓
空燃比反馈校正
加速加浓
燃油切断
功率加浓
空气流量计
VG/PIM
○
—
—
—
—
—
○
曲轴位置传感器
NE
○
—
—
—
—
○
○
凸轮轴位置传感器
G
○
—
—
—
—
○
○
水温传感器
THW
—
○
○
—
—
—
—
节气门位置传感器
IDL
—
—
—
—
—
○
—
VTA
—
—
—
○
○
—
○
氧传感器
OX1A OX1B
—
—
—
○
—
—
—
（1）起动加浓
基本喷射时间不能根据进入的空气量来计算。因为在起动时发动机转速较低而进入的空气量的变化较大。而且，起动时的燃油喷射时间要由冷液却液温度来决定。冷却液温度由水温传感器来检测。水温越低，燃油的雾化性越差。因此，需增加喷射时间来得到较浓得空气-燃油混合气。发动机ECU设定有当发动机转速小于或等于 400 rpm时，才能起动发动机。另外，由于发动机负荷突然增加而导致发动机转速突然降至400 rpm以下时，还要应用滞后作用来阻止发动机 ECU重新起动已经被起动的发动机，除非发动机转速降至200 rpm。
（2）预热加浓
发动机ECU在冷机时，因为此时燃油不容易雾化，所以，燃油的喷油量就需增加。当温度较低时，需增加燃油喷射时间，来获得较浓得空气-燃油混合气，从而达到较好的行车性。最大校正量是常温下的两倍。
（3）空燃比反馈校正
当发动机负荷或发动机转速没有较大的波动，如发动机预热后的怠速或以恒定速度行驶时，是根据气缸内进入空气量的多少而供给燃油量（空燃比接近理论的空燃比值）。
（4）加速加浓
突然加速时，空燃比变小，特别是在加速的开始步骤。因为当踩下加速器踏板时开始加速过程，这时会出现燃料供应滞后于进入气缸内的空气快速变化量。由于这个原因，则需延长燃料喷射时间，根据进入的空气量而增加喷油量以防止空气和燃料混合气偏稀。加速加浓的大小取决节气门开启角度的变化速度。加速校正在加速开始步骤会大量增加，增加到上限值后又会逐渐减小。此外，加速越快，燃料喷油量的增加越大。
（5）燃油切断
在减速过程中，为了减少有害气体的排放和增强发动机的制动效果，根据减速的具体条件可停止燃料供应操作。停止燃料喷射的有效的方法是切断燃料供应控制。减速状态取决于节气门的开度和发动机转速。当节气门关闭和发动机转速高时，它就断定车辆在减速。燃料切断控制当发动机转速超过预定值并且节气门关闭时，燃料切断控制就会停止。当发动机转速低于预定值或者节气门开启时，燃料喷射将重新开始。当冷却液温度低的时候发动机的燃料切断转速和燃料重新喷射的转速将会增加。此外，当打开空调开关为防止发动机转速下降和发动机失速时，燃油切断发动机转速和燃料重新喷射的发动机转速也会增加。在某些车型中的发动机在制动过程中发动机转速也会下降（也就是说当打开停车灯开关时）。
（6）功率加浓
发动机在高负荷情况下，比如当爬陡峭的山路时，很难使吸进的空气和喷射的燃油充分混合。燃烧时，进气空气并非全部使用，一些进气空气被残留。因此，燃烧过程中就需要喷射比理论空燃比多的燃油以使空气充分燃烧而增加功率。高负荷是由节气门位置传感器的开启，发动机转速和进气质量（VG或PIM）来确定的。进气质量（VG或PIM）越高或发动机转速越高，比率的增加量越大。此外，当节气门的开启角度等于或大于预定值时该量还会增加。增加量的校正从大约10%到 30%。
（7）进气温度校正
空气密度随空气温度的变化而变化。因此，需要作一个校正：即根据进入气缸中的空气温度来增加或减少燃料的量，以优化发动机当前条件下所需的混合比例。进气温度由温度传感器探测。发动机ECU 将空气温度设定为标准值20℃(68℉)。当空气温度高于或低于标准值时，就会确定一个校正量。进气温度低，密度增加，因而校正量也增加。进气温度高，密度降低，因而校正量也减少。校正量增加或减少接近10%。
（8）电压校正
发动机ECU把喷射信号传给喷油器的时间和喷油器实际喷射燃料的时间之间存在时间延迟。若蓄电池电压严重降低，延迟较长。也就是说，喷油器喷射燃料的时间较发动机 ECU计算的喷射时间短。因此，空气的比例较发动机必要的混合比要高这样，发动机 ECU将根据蓄电池电压的降低而延长喷射时间以进行调节。
2.2.3 ESA系统
电子控制点火提前（ESA）系统是一个根据各种传感器传来的信号，采用发动机ECU来确定点火正时的系统。发动机ECU根据记忆中存储的最佳点火正时与发动机工况相对应的情况下，计算出点火正时，并将点火信号传送给点火器。最佳点火正时

图2.6 点火控制原理图
主要由发动机转速和进气量决定。 ESA系统由各种传感器、发动机 ECU、点火器、点火线圈和火花塞组成。发动机ECU根据G信号、NE信号以及其他各种传感器传来的信号确定点火正时。点火正时一旦确定，发动机 ECU将IGT信号传递给点火器。当传递给点火器的点火信号处于“开”的状态时，初级线圈电流流动至点火线圈。当点火信号 关闭时，流向点火线圈的初级线圈电流被切断。同时，点火确认信号IGF被传递给发动机ECU。目前使用的主要点火电路是直接点火系统（ DIS）。发动机ECU按照点火次序，把各个点火信号传递给点火器，从而将高压电流分配至各气缸。这样，提供高度精确的点火正时控制就成为可能，如图2.6所示。
1、起动点火控制
起动点火控制是在预定的曲轴转角进行点火而不考虑发动机的运作情况。该曲轴转角称为“初始点火正时角”。当发动机起动时，由于其速度较低再加上进入的空气质量不稳定。因此 VG和PIM信号不能被用作控制信号。所以，点火时间设置在初始点火时间角。初始点火时间角是由发动机 ECU的备份IC控制的。此外，NE信号用于确定发动机什么时候被起动，并且当发动机转速小于或等于500转/分时，表明发动机正在起动。
2、起动后点火控制
起动后点火控制就是当发动机起动后正常运转时的有效控制。这种控制是通过对初始点火正时角和基本点火提前角进行各种校正来完成的。点火正时=初始点火正时角+基本点火提前角+校正点火提前角。当起动后点火控制有效时，微处理器计算出 IGT信号并通过支持备份IC输出。
3、基本点火提前角
基本点火提前角是由NE信号和VG信号或者PIM信号来决定的。决定基本点火提前角的 NE信号和VG信号被贮存在发动机ECU的内存中。IDL信号打开，根据发动机转速点火正时提前。点火正时按NE信号和VG或者PIM信号来确定，而这些信号又以存贮在发动机ECU上的数据为依据。取决于车型,二个基本点火提前角被存入发动机 ECU。这些数据中的一个被用于确定基于燃油辛烷值的提前角，因此如何选择和所用燃油匹配的数据。此外，某些具有辛烷值调节能力的车辆使用 KNK信号来自动改变确定点火正时的数据。
4、校正点火提前控制
（1）预热校正
当冷却液温度太低而要改善发动机的行车性时，使用点火时间提前角某些机型的发动机为了适合进入的空气质量而进行校正提前角在极冷的条件下，通过该校正功能可将点火时间角提前大约 15度。
（2）过热校正
当冷却液温度极高时，点火时间将被延迟以防止爆震或过热。这种校正使点火时间角度延迟最大5度。
（3）稳定怠速校正
如果发动机怠速时从目标怠速速度开始变化，那么发动机ECU将会调节点火时间以使发动机转速稳定。发动机ECU不断地计算出发动机的平均速度。因此如果发动机转速降至目标怠速装速以下，发动机 ECU将会使点火时间提前预设角度。如果发动机转速高于目标怠速转速，则发动机ECU将延迟预设角度。通过这种校正，点火时间角度变化值最大为 ±5度。
（4）爆震修正
如果发动机出现爆震，爆震传感器则会把爆震产生的振动转化为一个电压信号（ KNK信号）并把它传给发动机 ECU。发动机ECU根据KNK信号的强度来判断爆震是强烈、中等强或弱。然后ECU通过延迟点火时间进行校正，以使点火时间和 KNK信号的强度相一致换句话说，就是当爆震较强烈时，点火时间延迟较长；而当碰撞较弱时，点火时间仅稍有延迟。当发动机停止爆震，发动机 ECU便停止延迟点火时间，而且有时还会稍微地提前点火时间直到再次发生爆震。这种时间提前才会停止，然后，当爆震再次发生时，通过重新启动点火正时来重复该控制。通过这种修正，点火正时角度延迟最大为 10度。
5、最大和最小提前角控制
实际点火正时等于初始点火正时角、基本点火提前角和校正点火提前角之和，如果实际点火正时有误时，将影响发动机的性能。发动机ECU控制实际点火角（点火正时），可防止此发生，基本点火提前角和校正点火提前角之和大于或小于核定值。最大提前角35°～45°最小提前角-10°～0°。
6、点火正时检查
点火正时调整或检查设定的点火正时角称为标准点火正时。初始点火正时和固定提前点火角。固定提前点火角的数值储存在发动机 ECU中，它在点火正时的调整时输出，它与正常驾驶中所常有的校正无关。
2.2.4 ISC系统
ISC（怠速控制）系统装配在节气门的旁通管路，由 ISCV（怠速控制阀）来控制通过旁通管路空气吸入量。 ISCV利用发动机ECU发送出的信号，始终将发动机控制在最佳状态。 ISC系统由怠速控制阀，发动机 ECU，多个传感器及开关组成，如图2.7。
1、起动时，旁通管路被打开，来改善发动机的起动性能。
2、发动机预热，如果发动机冷却液的温度较低，将提高发动机怠速的转速，以便发动机能平稳运转（快速怠速）。在发动机冷却液温度升高后，则怠速转速会降低。
3、反馈控制系统及故障预测系统，当使用空调时 ，当打开前大灯时 ，驻车时，将变速杆从N档换至D档或从D档换至N档。上述情况下，如果负荷增加或变化，则怠速速度也将升高或者使其避免变化。

图2