汽車電子控制技術(shù)上PPT課件

1、吉林大學 參考書目參考書目l汽車電器與電子技術(shù) 機械工業(yè)出版社，2013.7，孫仁云 付白學l汽車電子控制技術(shù) 機械工業(yè)出版社， 2010年3月， 付百學l現(xiàn)代汽車電子控制技術(shù) 國防工業(yè)出版社， 2006年5月， 羅玉濤l汽車電子控制技術(shù) 人民交通出版社， 2005年10月， 馮崇毅第1頁/共174頁吉林大學第2頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 第一節(jié) 汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 一、汽車電子技術(shù)的發(fā)展歷史：傳統(tǒng)汽車主要由機械部件構(gòu)成，較少采用電子裝置，結(jié)構(gòu)和性能的改善由機械裝置實現(xiàn) 汽車電子化進程經(jīng)歷了：二極管、三極管、小規(guī)模集成 電路、中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路到超大

2、規(guī)模集成電路、微處理機及復雜控制系統(tǒng)。 60年代初：采用簡單的電子裝置，二極管整流的交流發(fā)電機、電子調(diào)節(jié)器、采用晶體管的電子點火裝置等 80年代以來：電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于汽車 目前：汽車電子化程度已成為衡量一個國家汽車生產(chǎn)技術(shù)水平的重要標志第3頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 衡量方法：平均每臺汽車電子裝置的費用 平均每臺汽車電子裝置所占汽車成本的比例美國： 自60年代初開始汽車電子裝置費用逐年增加 1970 1980 1990 1995 2000年以后美元： 25 248 872 1600 20004000 電子元器件所占整車成本比例 1970 1980 1990 1995 2

3、000以后 8.4% 10% 13% 20% 40%以上 第4頁/共174頁吉林大學 發(fā) 動 機 傳 動 系交流發(fā)電機的整流及集成調(diào)節(jié)器點火控制方面1電子點火裝置：全晶體管式、集成式、無觸電分電式、一體化點火線圈式）2點火正時控制：普通電子點火系與傳統(tǒng)點火系控制原理同，靠機械調(diào)節(jié)裝置完成，受機械結(jié)構(gòu)和性能的限制，控制精度低。微機控制點火提前角：控制精度大大提高燃油供給方面：電子化油器、電子燃油噴射控制發(fā)動機最佳電子控制（發(fā)動機管理系統(tǒng)）：點火、空燃比、廢氣再循環(huán)、怠速、爆震、噴射等柴油機最佳電子控制 離合器電子控制：自動離合器，自動分離、結(jié)合自動變速控制巡航控制轉(zhuǎn)向控制：車速感應(yīng)動力轉(zhuǎn)向電子控

4、制動力轉(zhuǎn)向 發(fā)動機和傳動系的綜合控制：涉及車上網(wǎng)絡(luò)通信 現(xiàn)代汽車電子裝置的種類現(xiàn)代汽車電子裝置的種類第5頁/共174頁吉林大學 安全性方面 舒適性方面電子防抱死制動控制（ABS）驅(qū)動防滑控制（ASR）牽引力控制（TCS）安全氣囊、安全帶自控（自動鎖緊、未系報警）電子主動懸架報警裝置：防盜報警、防撞車間距報警、輪胎氣壓報警電子門鎖、車窗自控等、電子后視鏡遙控車門座椅自動調(diào)整自動空調(diào)、自動照明、車用電視機及音響將采用：全自動空調(diào)：溫度、濕度、清潔度、含氧量自動調(diào)節(jié)行駛路線最優(yōu)化選擇、道路交通信息指示、聲控駕駛等 儀 表 通 訊電子鐘、電子油耗表、電子溫度計、電子轉(zhuǎn)速表、電子車速里程表各種報警顯示（

5、未關(guān)門、未系安全帶等）電話、通訊裝置 將采用：慣性導航、衛(wèi)星導航、屏幕顯示街道圖和交通阻塞情況等 第6頁/共174頁吉林大學第7頁/共174頁吉林大學二、汽車電子產(chǎn)品的特點 1. 安全可靠 2. 適合大批量生產(chǎn)，成本低 3. 必須能適應(yīng)苛刻的工作環(huán)境：溫度、振動、灰塵、電磁干擾等 第一章第一章 概概 述述 第8頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 三、汽車上采用電子裝置的好處：1. 改善排汽污染、節(jié)約能源2. 提高安全性：主動安全和被動安全3. 方便操縱性，增加駕駛樂趣4. 創(chuàng)造更加舒適的乘車環(huán)境、改善車輛性能5. 提高性價比第9頁/共174頁吉林大學 第二節(jié) 基礎(chǔ)知識一、電子計算

6、機基礎(chǔ)知識（一）計算機基本組成：中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、輸入輸出接口、時鐘與電源等。 1. 中央處理器CPU（Central Processing Unit）：核心部件，它通過接口向系統(tǒng)各受控部件發(fā)出指令，同時進行運算、數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷等。 運算器ALU：對數(shù)據(jù)執(zhí)行算術(shù)與邏輯運算、移位操作等 寄存器：通用寄存器、暫存寄存器等 控制器：發(fā)相應(yīng)的控制指令，使系統(tǒng)按一定的時序進行操作 第一章第一章 概概 述述 第10頁/共174頁吉林大學 2. 存儲器 ROM：(read only memory)：用于存放程序、表格和常數(shù)。斷電后內(nèi)容不會丟失?？刂葡到y(tǒng)程序、特性曲線、MAP圖、換檔規(guī)律

7、表等。ROM有三種類型： a. 掩膜ROM：簡稱ROM，由芯片生產(chǎn)廠家利用光刻掩膜技術(shù) 將程序?qū)懭?，寫入后的?nèi)容不可由用戶更改，可靠性較高，大量生產(chǎn)時成本較低，一般用于定型產(chǎn)品大批量生產(chǎn)。 b. 可編程ROM（PROM）：出廠時未寫入程序，只能由用戶進行一次性寫入，一旦寫入便不可更改。 c. 可擦寫可編程ROM（EPROM）:可由用戶反復地寫入程序又分 為兩類：紫外線擦除 EPROM 電擦除E2PROM FLASH 第一章第一章 概概 述述 第11頁/共174頁吉林大學 RAM（Random Access Memory）：讀寫存儲器或隨機存取存儲器，用于存放現(xiàn)場輸入、輸出的數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果

8、以及各種臨時性信息。 靜態(tài)RAM: 工作穩(wěn)定、不用刷新，但成本高、功耗大 動態(tài)RAM: 功耗小、成本低，需要刷新 常用的靜態(tài)RAM: 6116，6264，62256等。 3. 輸入輸出接口(Input/Output)：是CPU 與外界進行通信和數(shù)據(jù)交換的通路，從外界來的信息經(jīng)I/O口送入CPU，CPU發(fā)出的控制指令通過I/O 口送到外設(shè) 第一章第一章 概概 述述 第12頁/共174頁吉林大學 4. 總線(BUS)：傳遞信息的一組信號線，在CPU、存儲器和I/O口之間傳遞信息。 數(shù)據(jù)總線DB：用于傳送數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)總線的寬度（位數(shù)）決定了CPU能并行輸入/輸出的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)。8位機有8根導線

9、，雙向 地址總線AB：用于傳送地址信息，CPU通過地址總線尋找特定的存儲器單元或I/O端口。地址總線的位數(shù)決定了微機所能直接尋址的存儲器空間范圍。如需對存儲器內(nèi)的某單元進行讀或?qū)懖僮鲿r，必須先將該單元的地址碼送到地址總線上，然后再發(fā)出讀或?qū)懙拿?，是單向信號線，地址信號由CPU 輸出送入存儲器或I/O口 第一章第一章 概概 述述 第13頁/共174頁吉林大學 例：地址總線為8條，內(nèi)存的存儲單元總數(shù)為28地址總線為16根，內(nèi)存的存儲單元總數(shù)為216=65536個即64K字節(jié)。單向 控制總線CB：用于傳送各種控制信息。CPU發(fā)出的控制命令及其他部件向CPU發(fā)出的請求信息均須通過控制總線來傳遞。命令

10、：讀數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)、發(fā)地址。由一些不同方向的單向信號線組成。三總線又合稱為系統(tǒng)總線。 第一章第一章 概概 述述 第14頁/共174頁吉林大學（二）計算機中的數(shù)制 1. 數(shù)制：二進制，0和1，逢二進一， 2. 電平：計算機中用1和0分別代表高、低電平，高電平（2.7V-5V），低電平（0-0.7V）高低電平、沿跳變占空比：占空比=BAAA+B*100% 第一章第一章 概概 述述 第15頁/共174頁吉林大學（三）常用的半導體器件1二極管：單向?qū)щ娦?，正向?qū)ǎ聪蚪刂?。如圖： 應(yīng)用于汽車上的有： 整流二極管（交流發(fā)電機） 穩(wěn)壓二極管 開關(guān)二極管 發(fā)光二極管 第一章第一章 概概 述述 第16頁/共17

11、4頁吉林大學2晶體管：又稱三極管，如圖，由兩個二極管組成，為電流控制元件，有三個極：基極b，發(fā)射極e，集電極c 分類：PNP型和NPN型，應(yīng)用較多的是NPN型 第一章 概 述 第17頁/共174頁吉林大學 作用： a. 放大作用：基極電流的很小變化能引起發(fā)射極 和集電極間電流的很大變化，發(fā)動機點火系中晶 體管點火系統(tǒng)用到其放大作用 b. 開關(guān)作用：導通時：飽和狀態(tài)，壓降為0.1-0.3V 輸出低電平，關(guān)閉時：截止狀態(tài)，輸出高電平 3場效應(yīng)管：是一種新型的晶體管，外型與普通晶體管相似，為電壓控制元件，有三個極：源極S，漏極D， 柵極G 第一章第一章 概概 述述 第18頁/共174頁吉林大學4光電

12、隔離器：也稱光電耦合器，它通過光來傳遞信息使輸入輸出在電氣上完全隔離， 作用： a. 抗干擾:干擾源一般有較大的電壓幅度，但能量較小只能形成微弱電流，而光電輸入端的發(fā)光二極管是在電流狀態(tài)下工作的，干擾源會因無法提供足夠的電流而被抑制掉。光隔為密封集成件，不會受外界干擾 b. 可用于電位不同的的電路間的耦合,起電平轉(zhuǎn)換作用 如圖所示： 第一章第一章 概概 述述 第19頁/共174頁吉林大學（四）集成電路（IC）：產(chǎn)生前多為分立元件（元件+導線）體積大，可靠性差。60年代初，美國一家儀器公司首創(chuàng)把電子元器件及導線制作在一小片硅片上并封裝起來。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，成本低，功耗小，響 應(yīng)速度快

13、。 發(fā)展：a.小規(guī)模集成電路：每塊芯片上的元氣件數(shù)量 一般不超過100個 b.中規(guī)模集成電路 c.大規(guī)模集成電路：元件超過10萬個 d.超大規(guī)模集成電路： 第一章第一章 概概 述述 第20頁/共174頁吉林大學分類： a.模擬型集成電路：寬帶放大器，模擬乘法器，函數(shù)發(fā)生器等 b.數(shù)字型集成電路：門電路（小規(guī)模），存儲器、微處理器和微控制器（大規(guī)模到超大規(guī)模） c.組合型集成電路：在同一芯片上既有模擬電路又有數(shù)字電路 第一章第一章 概概 述述 第21頁/共174頁吉林大學二、自動控制基礎(chǔ)知識（一）自動控制系統(tǒng)組成：三大部分1.信號采集部分：傳感器2.電子控制單元（ECU）：對傳感器的各種輸入信號

14、進行分析處理，向被控裝置輸出控制信號3.執(zhí)行器：根據(jù)ECU的輸出信號完成對被控對象的操作 第一章第一章 概概 述述 第22頁/共174頁吉林大學（二）開環(huán)控制與閉環(huán)控制 1. 開環(huán)控制：ECU不對控制系統(tǒng)的輸出進行監(jiān)測，即不考慮實際輸出與期望輸出之間的差異 第一章第一章 概概 述述 第23頁/共174頁吉林大學2. 閉環(huán)控制：ECU通過反饋傳感器和反饋電路對控制系統(tǒng)的輸出進行實時監(jiān)測，并根據(jù)實際輸出與期望輸出之間的差異產(chǎn)生相應(yīng)修正信號，使實際值接近期望值，控制精度高。電子油門被測對象傳感器 電控單元計算、分析、處理執(zhí)行器反饋傳感器反饋電路 第一章第一章 概概 述述 第24頁/共174頁吉林大學

15、（三）PID控制（比例-積分-微分）：屬于經(jīng)典控制，它是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛的一種控制方式。 優(yōu)點：是不需了解被控對象的數(shù)學模型，只要根據(jù)經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)其參數(shù)在線整定，即可取得滿意結(jié)果。 缺點：對被控對象參數(shù)變化比較敏感 PID控制用微機實現(xiàn)稱作數(shù)字PID調(diào)節(jié)器，廣泛應(yīng)用于汽車動力傳動系統(tǒng)，如節(jié)氣門開度控制、離合器結(jié)合行程的控制 第一章第一章 概概 述述 第25頁/共174頁吉林大學（四）最優(yōu)控制：經(jīng)典控制理論不適用于多變量、時變、非線性系統(tǒng)，而這些系統(tǒng)在汽車工程中大量用到，必須采用現(xiàn)代控制理論的所提供的狀態(tài)空間設(shè)計法。它是利用狀態(tài)空間表達式，確定系統(tǒng)的控制規(guī)律使控制系統(tǒng)達到要求的性能指

16、標。即適用于單變量、定常系統(tǒng)和線性系統(tǒng)，也適用于多變量、時變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。狀態(tài)空間設(shè)計法分很多種，但在汽車電子系統(tǒng)中多采用使二次型指標最優(yōu)來確定控制規(guī)律的最優(yōu)控制法。 第一章第一章 概概 述述 第26頁/共174頁吉林大學（五）自適應(yīng)控制：是綜合運用現(xiàn)代控制理論的一門新興技術(shù)，研究對象是具有不確定性的系統(tǒng)。在反饋控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的微小變化對動態(tài)特性的影響可以被減弱，但當系統(tǒng)的參數(shù)和環(huán)境變化比較顯著時，只有采用具有一定適應(yīng)能力的系統(tǒng)才能滿足要求。所謂適應(yīng)能力就是系統(tǒng)本身能夠隨著環(huán)境條件或結(jié)構(gòu)的不可預(yù)計的變化，自行調(diào)整或修改系統(tǒng)參數(shù)，這種本身具有適應(yīng)能力的控制系統(tǒng)成為自適應(yīng)控制系統(tǒng)。自適應(yīng)控制

17、系統(tǒng)分類： 1. 前饋自適應(yīng)控制： 也叫開環(huán)自適應(yīng) 第一章第一章 概概 述述 第27頁/共174頁吉林大學 應(yīng)用對象：如果通過可測信號能夠觀測到過程特性的改變，并且預(yù)先知道如何根據(jù)這些信號來調(diào)整控制器，那么就可應(yīng)用前饋自適應(yīng)控制系統(tǒng)。 在汽車電控系統(tǒng)中，為適應(yīng)海拔高度、工作溫度等參數(shù)的變化，控制系統(tǒng)通常采用這種前饋自適應(yīng)。利用氣壓表或溫度計即可測出這些參數(shù)的變化量，并且可在控制器中預(yù)先設(shè)定好系統(tǒng)隨之所作的改變 第一章第一章 概概 述述 第28頁/共174頁吉林大學2. 反饋自適應(yīng)控制：如果過程特性的變化不能直接觀測到，則根據(jù)系統(tǒng)的輸入、輸出信號等參數(shù)依據(jù)自適應(yīng)算法計算出輸入控制器的參數(shù)，使之適

18、應(yīng)過程。 第一章第一章 概概 述述 第29頁/共174頁吉林大學（六）模糊控制：不需要預(yù)先知道過程的精確數(shù)學模型在控制過程中，首先把由各種傳感器測出的精確量轉(zhuǎn)化成為適于模糊運算的模糊量，然后將這些量在模糊控制器中加以運算，最后再將運算結(jié)果中的模糊量轉(zhuǎn)化為精確量，以便對執(zhí)行器進行具體的操作控制。 第一章第一章 概概 述述 第30頁/共174頁吉林大學三、汽車電子技術(shù)基礎(chǔ)知識（一）汽車用微機 1單片機定義：Single Chip Microcomputer 將中央處理器（CPU）、ROM、RAM、定時器/計數(shù)器和一些I/O接口電路、A/D轉(zhuǎn)換電路集成在一塊芯片上的微型計算機，能獨立完成所需控制功能

19、。又稱微控制器（Microcontroller Unit, MCU）。是微型計算機家族的重要成員。與微處理器的區(qū)別：微處理器（MPUMicro Processing Unit）將CPU做在一塊集成電路芯片上使之成為一個獨立的器件 第一塊單片機由美國德克薩斯儀器公司于1974年推出。 第一章第一章 概概 述述 第31頁/共174頁吉林大學第32頁/共174頁吉林大學第33頁/共174頁吉林大學2特點：（1）集成度高、功能強、通用性好（2）體積小、重量輕，價格便宜、可靠性好（3）面向控制：內(nèi)部具有許多適用于控制目的的功能部件其指令系統(tǒng)也包含了豐富的適宜于完成控制任務(wù)的指令。尤其是用于自動控制領(lǐng)域，

20、完成實時控制任務(wù)。在汽車電控系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 （4）只需改動軟件就可實現(xiàn)不同的控制功能 （5）速度快、控制精度高 4位，8位，16位，32位 目前應(yīng)用廣泛系列：Intel公司的MCS-51系列，MCS-96系列，Motorola多種型號,Philips的80C51系列，日本NEC公司，INFINEON公司。 第一章第一章 概概 述述 第34頁/共174頁吉林大學安3單片機分類 無ROM型：價格低，外擴一片EPROM即可組成基本微機系統(tǒng) ROM型：只能由制造廠商掩膜編程，適合大批量生產(chǎn) EPROM型：常用的有兩種封裝 a. 開窗口的陶瓷封裝，應(yīng)用中任意擦除、寫入，價格較貴適合研制樣機使用， b

21、.不開窗口，只允許一次性寫入，OTP，寫入后不能更改，價格僅為開窗口的1/3，適用于小批量生產(chǎn)。E2PROM，F(xiàn)LASH（快、便宜、AD精度高、可在線編程） 第一章 概 述 第35頁/共174頁吉林大學第36頁/共174頁吉林大學（二）汽車電控系統(tǒng)組成 1傳感器：感知車輛運行狀態(tài)和外部信息，在自控系統(tǒng)中相當于人的感覺器官 2電子控制單元（ECU）：是電控系統(tǒng)的核心，通常以單片機為控制核心，外加相應(yīng)的控制電路，主要作用是對輸入信號進行運算、判斷和處理，形成決策并發(fā)出相應(yīng)的控制命令給執(zhí)行器，實現(xiàn)自動控制功能 3執(zhí)行器：用來實現(xiàn)控制意圖 第一章第一章 概概 述述 第37頁/共174頁吉林大學 1.

22、汽車用傳感器第38頁/共174頁吉林大學第39頁/共174頁吉林大學2電子控制單元（ECU）：（1）電源模塊電源模塊: :（2）微控制系統(tǒng)模塊微控制系統(tǒng)模塊: :（3）輸入模塊輸入模塊：（4）輸出模塊輸出模塊: : 第一章第一章 概概 述述 第40頁/共174頁吉林大學3. 執(zhí)行器:根據(jù)ECU輸出的控制信號完成相應(yīng)的機械動作將電信號轉(zhuǎn)換為機械運動的部件：電磁線圈、電動機、壓電元器件汽車各控制系統(tǒng)所使用的執(zhí)行器情況第41頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 四、汽車電子技術(shù)涉及的若干技術(shù)問題：（一）微控制器： 在汽車上應(yīng)用要求： 1. 體積小 2. 成本低 3. I/O口多，并行處理

23、、實時處理能力強 4. 抗干擾能力強第42頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 要解決的問題：1. A/D，D/A與微處理器復合，減少信號轉(zhuǎn)換，提高微處理器處理能力和系統(tǒng)可靠性2.提高微處理器的基本輸入輸出能力，以便直接驅(qū)動高功率部件3.建立汽車專用的微處理器高級編程語言，提高編程效率4.開發(fā)具有并行處理能力的汽車專用微處理器：AMT換檔過程，油門和離合器控制，雙機通信中斷方式，占用CPU時間。 INFINEON的C167PEC 不占用CPU時間 第43頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 （二）存儲器：處于電源通斷和電磁干擾環(huán)境中， 要求： 1.可靠的接收和保持數(shù)據(jù)的

24、能力 2.存儲器容量足夠大 3.存取速度快，數(shù)據(jù)便于修改，功耗小 第44頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 （三）軟件： 1.汽車軟件設(shè)計應(yīng)由專項功能轉(zhuǎn)為多項功能，并達到數(shù) 據(jù)共享和綜合控制 2.故障診斷和故障預(yù)警軟件的開發(fā)和完善：安全性要求 高，尤其隨著電子元器件增多，更易受到干擾， 故障 預(yù)警軟件功能：在故障發(fā)生前準確預(yù)料要出現(xiàn)的問題并 通知駕駛員 3.如何將人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和最優(yōu)控制理論應(yīng)用于汽 車控制系統(tǒng)：需要開發(fā)出高性能的微處理器作為支持。第45頁/共174頁吉林大學（四）車用電子元器件 1.車上空間有限，要求安裝密度和布線密度高 2.要求結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、耐高溫-

25、40125、可靠 性高 3.便于自動化大批量生產(chǎn) 4.開發(fā)出高可靠性的集成控制電路和功率器件 第一章第一章 概概 述述 第46頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 （五）傳感器：一般要求有五年以上的壽命，并維持兩年無性能調(diào)整 智能傳感器：能處理模擬、數(shù)字信號，并能實現(xiàn)某些邏輯功能，有信號處理和參數(shù)記憶功能，另外還能自動進行時間漂移，溫度漂移和非線性的自校正（六）執(zhí)行機構(gòu)：電磁閥、電動調(diào)節(jié)閥、步進電機、直流電機等。 要求體積小、功耗小、響應(yīng)速度快、驅(qū)動能力強第47頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 （七）汽車網(wǎng)絡(luò)技術(shù)： 作用： 1. 解決汽車電子化中出現(xiàn)的線路復雜和線束

26、增加問題， 2. 實現(xiàn)車上通信和資源共享， 3. 降低成本。第48頁/共174頁吉林大學 第一章第一章 概概 述述 存在技術(shù)問題：1. 網(wǎng)絡(luò)傳輸速度問題2. 網(wǎng)絡(luò)傳輸安全性問題3. 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r性及可預(yù)測性問題：基于事件觸發(fā)的網(wǎng)絡(luò)通信，當多個信息同時發(fā)送出現(xiàn)擁擠現(xiàn)象時，信息傳輸會出現(xiàn)較大延遲，且延遲時間無法預(yù)測。TTCAN：多個節(jié)點首先同步，然后在特定的時間窗口傳送信息，可預(yù)測傳送延遲時間，2002年推出第49頁/共174頁吉林大學 在汽車各電控系統(tǒng)中，以發(fā)動機電控技術(shù)應(yīng)用最早 早期：早期：使用模擬電路控制裝置，發(fā)動機電子控制系統(tǒng)由單獨的電控裝置構(gòu)成，主要包括：電子點火裝置和汽油噴射裝置。

27、70年代末：年代末：開始應(yīng)用微機技術(shù)，要增加控制功能很容易很多可用軟件實現(xiàn)，將點火控制、汽油噴射控制及輔助控制功能集中在一個電控單元上，稱為集中控制系統(tǒng)也稱發(fā)動機管理系統(tǒng)。 從模擬電路到數(shù)字電路，從單獨控制到集中控制。從模擬電路到數(shù)字電路，從單獨控制到集中控制。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第50頁/共174頁吉林大學 第一節(jié)第一節(jié) 電控汽油噴射系統(tǒng)電控汽油噴射系統(tǒng) 汽油機燃油供給系統(tǒng)的任務(wù)任務(wù)：據(jù)發(fā)動機不同工況要求，配置相應(yīng)空燃比和一定數(shù)量的可燃混合氣送入汽缸。兩種方法： l 化油器式：傳統(tǒng)汽車采用化油器，汽油通過化油器和空氣混合后進入汽缸，用化油器調(diào)節(jié)空燃比 l 噴射

28、式：通過噴油器將汽油噴入進氣道內(nèi)或直接噴入汽缸內(nèi)，與進入的空氣混合形成可燃混合氣，通過控制汽油噴射裝置調(diào)節(jié)控燃比。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第51頁/共174頁吉林大學一、汽油噴射供給系統(tǒng)的發(fā)展歷史一、汽油噴射供給系統(tǒng)的發(fā)展歷史l 30年代：年代：汽噴技術(shù)最早開始應(yīng)用于航空活塞式發(fā)動機上l 50年代：年代：開始應(yīng)用于轎車發(fā)動機l 1967年：年：德國博世公司推出第一臺電控汽油噴射系統(tǒng)，并裝在德國大眾轎車上 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第52頁/共174頁吉林大學二、分類二、分類l 按噴射系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)不同分為 1.單點噴射（SPI）：一個噴油器供給

29、兩個以上汽缸，噴油器安裝在節(jié)氣門體上，向進氣總管噴油，又稱節(jié)氣門體噴射系統(tǒng)或集中噴射系統(tǒng) 2. 多點噴射（MPI）：每個汽缸進氣門前部都安裝一個噴油器，將燃油噴入各進氣門前方 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第53頁/共174頁吉林大學l 按噴射控制裝置型式不同分為 1. 機械式：噴射控制裝置主要由空氣計量器和燃油分配器組成兩者組合成一體，噴油量的控制通過機械傳動裝置實現(xiàn) 2. 機電式：在機械式基礎(chǔ)上改進而成。與機械式的主要區(qū)別是在燃油分配器上安裝了電液式壓差調(diào)節(jié)器，由電控單元控制其動作來調(diào)節(jié)燃油量，提高了控制的靈活性 3. 電控式：根據(jù)各種傳感器送至ECU信號獲知發(fā)動機的運

30、行狀況，經(jīng)運算后由ECU發(fā)出控制噴油量的指令 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第54頁/共174頁吉林大學l 按噴射方式不同分為 1. 間歇噴射或脈沖噴射：應(yīng)用廣泛，發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間汽油間歇噴射噴油量大小取決于噴油閥開啟時間，由ECU控制 2. 連續(xù)噴射式：發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間汽油連續(xù)不斷噴射，多用于機械式或機電式汽油噴射系統(tǒng)l 按噴射位置不同分為 1. 進氣道噴射式：噴油器安裝在進氣歧管上把燃油噴在進氣道內(nèi)進氣門的前方，是目前常用方式 2. 缸內(nèi)燃油直接噴射：噴油器裝在汽缸蓋上，把燃油直接噴入汽缸內(nèi)，需較高壓力的噴油裝置，成本高，布置復雜 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子

31、控制系統(tǒng)第55頁/共174頁吉林大學l 按噴射時序分為 1. 同時噴射：由ECU發(fā)控制信號控制噴油器同時噴油 2. 分組噴射：將多個噴油器分為不同組，由ECU分組控制噴油器輪流交替噴射 3. 順序噴射：也稱獨立噴射，由ECU控制各噴油器按特定次序輪流噴射 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第56頁/共174頁吉林大學三、電子控制汽油噴射系統(tǒng)三、電子控制汽油噴射系統(tǒng)l 1967年，博世公司推出第一臺D型（D-Jetronic）汽油噴射系統(tǒng)，其經(jīng)濟性、動力性和排氣凈化性都優(yōu)于化油器發(fā)動機，采用進氣管壓力作為控制噴油量的主要因素，缺點是在汽車突然制動、下坡節(jié)氣門關(guān)閉或大氣狀態(tài)有較大變

32、化時會產(chǎn)生加速響應(yīng)不良l 1973年，經(jīng)改進，采用以吸入空氣流量（空氣流量計）作為控制噴油量的主要因素，稱為L型應(yīng)用廣泛。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第57頁/共174頁吉林大學第58頁/共174頁吉林大學第59頁/共174頁吉林大學L型電控汽油噴射系統(tǒng)：型電控汽油噴射系統(tǒng)：（一）系統(tǒng)組成（一）系統(tǒng)組成：燃油供給系統(tǒng)、空氣供給系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成。1燃油供給系統(tǒng)：燃油供給系統(tǒng)：由電動汽油泵、燃油濾清器、燃油導軌、壓力調(diào)節(jié)閥和噴油器等組成。功能：功能：將汽油加壓、計量和霧化后供給發(fā)動機，形成符合空燃比要求的可燃混合氣。如圖： 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系

33、統(tǒng)第60頁/共174頁吉林大學（1）電動汽油泵：）電動汽油泵：供給燃油系統(tǒng)足夠流量和規(guī)定壓力的燃油，分外裝式和內(nèi)裝式。 外裝式：外裝式：裝在油箱外輸油管路中。內(nèi)裝式：內(nèi)裝式：裝在油箱內(nèi)，不易泄露，噪音小，目前廣泛采用。（2）燃油濾清器：）燃油濾清器：過濾燃油中雜質(zhì)。濾清器為精密元件，易堵塞失效，使用時間取決于受污染程度，一般行駛4萬公里需更換。（3）燃油導軌：）燃油導軌：a. 將燃油均勻、等壓地分配給各噴油器 b.儲油蓄壓，油軌容量相對于發(fā)動機循環(huán)噴油量大 得多，可防止燃油壓力波動，供給噴油器以等量的 油量。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第61頁/共174頁吉林大學（4）

34、 壓力調(diào)節(jié)器：壓力調(diào)節(jié)器： 功能：功能：使系統(tǒng)油壓（燃油總管內(nèi)的油壓）與進氣歧管壓力之差保持恒定。由于噴油量是通過ECU發(fā)噴油脈沖，控制加給電磁噴油器的通電時間來控制的，為使噴油量唯一取決于噴油器的開啟時間，必須保證噴油器前的燃油總管油壓與噴油器后的進氣歧管壓力之差保持不變，但進氣歧管壓力隨發(fā)動機負荷變化，因此燃油總管內(nèi)的油壓應(yīng)隨進氣歧管壓力變化而變化，這是由壓力調(diào)節(jié)器實現(xiàn)的。 結(jié)構(gòu)如圖：結(jié)構(gòu)如圖：通常直接安裝在燃油總管上膜片將金屬殼體分成燃油室（直接與燃油總管相連）和彈簧室（由一軟管連接至進氣歧管）兩部分 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第62頁/共174頁吉林大學工作原理

35、：工作原理：膜片一側(cè)承受燃油總管壓力，另一側(cè)承受進氣歧管負壓與彈簧壓力的合力，當燃油總管的油壓超過該合力作用，將推動膜片下移打開閥門，超壓燃油通過回油管返回油箱,使燃油總管及燃油室內(nèi)油壓始終跟隨進氣歧管壓力變化，而兩者之間壓差保持不變。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第63頁/共174頁吉林大學（5）噴油器：）噴油器：噴油系統(tǒng)的重要部件，單點式安裝在節(jié)氣門體上，多點式每個汽缸裝一個。結(jié)構(gòu)如圖結(jié)構(gòu)如圖工作原理：工作原理：燃油由燃油總管從噴油器頂部經(jīng)濾網(wǎng)進入噴油器內(nèi)，不通，不通電時，電時，電磁線圈內(nèi)無電流，針閥被彈簧壓緊在閥座上，當ECU發(fā)噴油脈沖時，線圈通電，產(chǎn)生電磁力，將銜

36、鐵與針閥吸起，使燃油通過軸針頭部環(huán)行間隙噴出，并在噴油器頭部前端將燃油粉碎霧化，與進氣歧管內(nèi)吸入的空氣混合進入汽缸。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第64頁/共174頁吉林大學燃油供給系統(tǒng)的工作過程：燃油供給系統(tǒng)的工作過程： 燃油由電動汽油泵從燃油箱泵出經(jīng)燃油濾清器去除雜質(zhì)燃油導軌通過壓力調(diào)節(jié)器使系統(tǒng)壓力保持恒定，過量壓力油返回油箱經(jīng)調(diào)節(jié)后的壓力油送至各噴油器，接受電控單元指令。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第65頁/共174頁吉林大學2空氣供給系統(tǒng)：空氣供給系統(tǒng)： 功能：功能：為發(fā)動機可燃混合氣的形成提供必須的空氣，測量和控制發(fā)動機運行時吸入汽缸的空

37、氣量。 組成：組成：進氣總管、進氣歧管、節(jié)氣門、空氣濾清器和空氣流量計。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第66頁/共174頁吉林大學工作過程：工作過程：空氣由空氣濾清器吸入，經(jīng)空氣流量計、節(jié)氣門通道進入進氣總管、進氣歧管，到達發(fā)動機汽缸?？諝饬髁坑神{駛員踩加速踏板操縱節(jié)氣門來控制，怠速時，踏板完全松開，節(jié)氣門關(guān)閉，空氣由空氣流量計的旁通道流入，供給怠速時所需空氣。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第67頁/共174頁吉林大學3電控系統(tǒng)：電控系統(tǒng)：由傳感器、電控單元ECU和執(zhí)行器構(gòu)成（1）傳感器：）傳感器： 空氣流量計、進氣歧管壓力傳感器 發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器

38、溫度傳感器（冷卻水溫、進氣溫度）、 節(jié)氣門位置 曲軸位置傳感器（空燃比控制和點火定時控制） 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第68頁/共174頁吉林大學空氣流量計：空氣流量計： a. 組成：組成：翼片、補償擋板、回位彈簧、緩沖室、旁通空氣道電位計調(diào)節(jié)螺釘、空氣溫度傳感器 b. 工作原理：工作原理：翼片軸上裝有電位計，空氣翼片轉(zhuǎn)軸與電位計是同軸結(jié)構(gòu)，發(fā)動機進發(fā)動機進氣時，氣時，氣流推開翼片的力與作用在翼片上回位彈簧的力相平衡，使翼片可保持在穩(wěn)定位置，翼片隨空氣流量變化在空氣主通道內(nèi)偏轉(zhuǎn)。不進氣時不進氣時，翼片自動回位。翼片的偏轉(zhuǎn)位置決定空氣通道開啟的截面積，翼片旋轉(zhuǎn)的角度將直接

39、轉(zhuǎn)換至電位計上，翼片旋轉(zhuǎn)角度不同產(chǎn)生不同的阻值，再轉(zhuǎn)為電信號送入ECU。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第69頁/共174頁吉林大學 由于發(fā)動機進氣過程中進氣管系壓力有波動使之吸入的空氣產(chǎn)生脈動，緩沖室和補償擋板用于減小翼片脈動，使翼片運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。 旁通空氣道：當發(fā)動機怠速，空氣道內(nèi)空氣翼片置于關(guān)閉時，允許少量空氣經(jīng)旁通空氣道流過，調(diào)節(jié)螺釘用于調(diào)整發(fā)動機怠速時混合氣成分。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第70頁/共174頁吉林大學曲軸位置傳感器：組成：曲軸位置傳感器：組成：信號轉(zhuǎn)子、線圈和永久磁鐵。 作用：作用：a. 提供相對于活塞上止點位置的曲軸轉(zhuǎn)角信號

40、。 b .測發(fā)動機轉(zhuǎn)速 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第71頁/共174頁吉林大學 工作原理：工作原理：信號轉(zhuǎn)子上有凸齒，發(fā)動機運轉(zhuǎn)帶動信號轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，信號轉(zhuǎn)子與線圈之間的氣隙發(fā)生變化，通過線圈的磁通量變化便會在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電壓并以脈沖形式輸出。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第72頁/共174頁吉林大學 通常將該傳感器裝在分點器內(nèi)，分電器內(nèi)的信號轉(zhuǎn)子與分電器同軸旋轉(zhuǎn)，分電器軸又由凸輪軸驅(qū)動，轉(zhuǎn)子上有凸齒，通常凸齒數(shù)與汽缸數(shù)相等，分電器內(nèi)還設(shè)有感應(yīng)線圈和磁鐵組成的定子，旋轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子凸齒正對定子磁極時，磁通量變化率為零，是輸出負脈沖的零點，將該點作為

41、活塞到達上止點的基準信號。在噴射系統(tǒng)中還需測出第一缸活塞到達第一缸活塞到達上止點上止點的信號，以便按順序進行噴射，為此在分電器內(nèi)另設(shè)一傳感器，轉(zhuǎn)子只設(shè)一個凸齒，轉(zhuǎn)一圈只出一個脈沖，將該脈沖 作為第一缸活塞到達上止點的基準信號。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第73頁/共174頁吉林大學第74頁/共174頁吉林大學發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第75頁/共174頁吉林大學（2）電控單元）電控單元ECU：包括微控制器、程序數(shù)據(jù)存儲器、信號處理電路（模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，脈沖信號放大、整形、濾波電路），噴油器驅(qū)動電路等。 l 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路：模數(shù)轉(zhuǎn)換電

42、路：溫度、節(jié)氣門位置、空氣流量，壓力信號 l 信號處理電路：信號處理電路：轉(zhuǎn)速信號、上止點信號，需放大、整形、濾波。 l 驅(qū)動電路：驅(qū)動電路：微機輸出的噴油脈沖信號必須經(jīng)過驅(qū)動放大，保證有足夠的功率控制 噴油器的開啟和關(guān)閉，采用功率三極管 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第76頁/共174頁吉林大學工作原理：工作原理：驅(qū)動脈沖將電路接通，電磁線圈中的電流逐漸增大，增大到一定程度將針閥開啟。 附加電阻：附加電阻：只有在使用低阻噴油器時使用，防止電磁線圈中電流過大，造成線圈發(fā)熱而燒毀。低阻：0.6-3 高阻：12-17 消弧電路：消弧電路：消除電路中的電弧，并聯(lián)到電路上 第二章第

43、二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第77頁/共174頁吉林大學（3）執(zhí)行器：電動汽油泵、噴油器 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第78頁/共174頁吉林大學（二）電控汽油噴射系統(tǒng)控制要點：（二）電控汽油噴射系統(tǒng)控制要點： 基本控制思路：基本控制思路：ECU通過空氣流量計（L型）或進氣歧管絕對壓力傳感器（D型）計量空氣流量計量空氣流量，根據(jù)發(fā)動機的進氣量和轉(zhuǎn)速計算出基本噴油脈寬基本噴油脈寬（噴油持續(xù)時間），再利用傳感器檢測到的冷卻水溫度，進氣溫度、節(jié)氣門開度等與發(fā)動機工況有關(guān)的參數(shù)對基本噴油量進行修正進行修正，得出最佳噴油脈寬，按噴噴油定時油定時（ECU根據(jù)曲軸位置信號

44、和判缸信號確定的）進行噴油。過程如圖：過程如圖： 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)信號輸入主控信號轉(zhuǎn)速信號空氣流量或進氣管壓力修正信號冷卻水溫進氣溫度節(jié)氣門位置起動信號噴油器基 本噴油量補充修正最 佳噴 油量驅(qū) 動電路電控單元ECU第79頁/共174頁吉林大學1. 噴油量控制：噴油量控制：通過發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速和吸入空氣量空氣量確定基本噴油量，再通過與發(fā)動機運行工況有關(guān)的參數(shù)對其進行修正，得出最佳噴油量，由ECU發(fā)占空比不同的噴油脈寬調(diào)制信號控制噴油量，不同廠家的產(chǎn)品采用的方法不完全一樣。常見方法：常見方法：噴油脈寬控制方式概括講分為兩部分，起動噴油控制起動噴油控制和起動后

45、起動后噴 油 控 制噴 油 控 制 ， 以 發(fā) 動 機 轉(zhuǎn) 速 作 為 轉(zhuǎn) 換 信 號 （ 如400r/min）。 （1）起動噴油控制：起動噴油控制：冷機起動時，由于溫度、轉(zhuǎn)速較低，噴入的燃油不易汽化，有相當一部分燃油凝結(jié)在進氣道管壁上，使實際吸入汽缸的混合氣變稀，因此要附加噴入一定量的燃油，通常采用兩種方式獲得起動加濃噴油量： 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第80頁/共174頁吉林大學（2）起動后噴油控制：）起動后噴油控制：發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過預(yù)定值后，ECU自動轉(zhuǎn)入起動后的噴油控制，分以下幾種方式控制 a. 起動后暖車加濃：起動后暖車加濃：起動后溫度不高，仍有一部分燃油凝結(jié)在

46、汽缸壁上，使實際吸入的混合氣變稀，此時冷起動閥停止噴油，若不加濃，發(fā)動機轉(zhuǎn)速會明顯下降。 方法：方法：ECU通過檢測發(fā)動機溫度計算噴油量，水溫低時，傳感器阻值大，送入ECU的電壓值也大，ECU控制噴油多，水溫高時，噴油少，一般水溫高于60C，ECU停止附加噴油量，暖車過程完成。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第81頁/共174頁吉林大學b. 正常行駛工況：正常行駛工況：由于大部分在中、小負荷下運行，此時保證供給經(jīng)濟的混合氣成分，使發(fā)動機具有最低的燃油消耗率和良好的排放性能。c. 加、減速工況：加、減速工況：加速時，節(jié)氣門突然開大，短時間內(nèi)混合氣變稀，要求短時間內(nèi)使混合氣加濃

47、，由ECU控制增加噴油脈寬。減速時，混合氣變濃，由ECU控制減小噴油脈寬。d. 全負荷工況：全負荷工況：全負荷運行時，發(fā)動機應(yīng)輸出最大轉(zhuǎn)矩供給混合氣也應(yīng)加濃。 全負荷工況的判斷：全負荷工況的判斷：根據(jù)節(jié)氣門傳感器由ECU進行判 斷若是全負荷，則按該工況對噴油量進行校正。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第82頁/共174頁吉林大學一、電子點火系統(tǒng)的發(fā)展一、電子點火系統(tǒng)的發(fā)展 60年代初：年代初：美國通用推出晶體管點火系統(tǒng)（輔助觸點式點火系統(tǒng)）工作原理:觸點閉合時,電流從正極-觸點-晶體管基極-負極，基極電流使晶體管導通,接通一次繞阻,產(chǎn)生強磁場.當觸點斷開時,基極無電流,晶體

48、管截止,一次繞組中電流被切斷,便在二次繞阻感應(yīng)出高電壓。斷電器觸點不再直接控制一次電流的通斷，而是作為晶體管的觸發(fā)控制器 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第83頁/共174頁吉林大學優(yōu)點： 流過觸點的電流可以減小到一次電流的1/5到1/10不易燒蝕 與傳統(tǒng)相比，若適當提高匝數(shù)比，可使次極電壓明顯提高，且點火能量顯著增大缺點： 觸點仍存在，表面易氧化變臟 凸輪頂塊易磨損產(chǎn)生誤差，使點火性能變差。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第84頁/共174頁吉林大學第85頁/共174頁吉林大學 進一步發(fā)展：進一步發(fā)展：觸點被取消，采用電子開關(guān)取代觸點斷電器，稱無觸點電子

49、點火系統(tǒng)，采用點火控制器控制系統(tǒng)工作，克服了與觸點相關(guān)的所有缺點。 70年代末年代末80年代初：年代初：進入計算機控制點火系統(tǒng)時代，取消了斷電器和點火提前裝置，在點火時刻方面的控制明顯優(yōu)于普通的電子點火系統(tǒng)。另一種計算機控制點火系統(tǒng)將分電器也取消，稱無分電器式點火系統(tǒng)，由計算機按發(fā)動機點火順序直接控制點火。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第86頁/共174頁吉林大學二、點火系統(tǒng)的分類：二、點火系統(tǒng)的分類： 1按儲能元件不同分為：按儲能元件不同分為： （1）線圈式點火系統(tǒng)：）線圈式點火系統(tǒng)：是常用的點火系統(tǒng)，火花放電 的能量（點火能量）儲存在點火線圈中，結(jié)構(gòu)簡 單，性能可靠。

50、 （2）電容放電式點火系統(tǒng)：）電容放電式點火系統(tǒng)：點火能量儲存在電容器中 點火線圈只起變換電壓的作用，多用于高速高性 能的賽車。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第87頁/共174頁吉林大學2按點火正時的檢出方式分為：按點火正時的檢出方式分為： （1）觸點式：）觸點式：傳統(tǒng)的點火系統(tǒng)用觸點直接接通與斷開來控制一次電流，國內(nèi)仍采用 （2）輔助觸點式：輔助觸點式： 優(yōu)點：優(yōu)點：觸點作為晶體管的觸發(fā)控制器，觸點閉合時，流過斷電器觸點的電流為一次電流的1/5-1/10，觸點不會燒蝕，提高了觸點壽命。也稱晶體管式點火系晶體管式點火系統(tǒng)統(tǒng)，適用于改進傳統(tǒng)式點火系統(tǒng)。 缺點：缺點：觸點仍存

51、在，觸點表面會氧化、變臟，凸輪頂快磨損產(chǎn)生誤差，仍會使點火性能變差。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第88頁/共174頁吉林大學（3）無觸點式：）無觸點式：不用觸點檢出點火正時，而用電磁、光電等器件檢測點火正時（采用無觸點的傳感器代替機械觸點）。也稱高能點火系統(tǒng)，可根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的高低對一次繞組的通電時間進行控制3按點火控制方式不同分為：按點火控制方式不同分為： （1）點火控制器控制：）點火控制器控制： （2）計算機數(shù)控：）計算機數(shù)控：一般為無觸點的高能點火系統(tǒng) 普通電子點火系統(tǒng)在提高點火電壓和點火能量方面很有效，但對點火時刻控制仍采用離心機械式或真空提前裝置完成（機械點火

52、裝置），由于機械系統(tǒng)的滯后、磨損及本身結(jié)構(gòu)的限制，不能保證點火時刻始終處于最佳狀態(tài)，主要介紹計算機控制的點火系統(tǒng)。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第89頁/共174頁吉林大學三、計算機控制的點火系統(tǒng)三、計算機控制的點火系統(tǒng)：以傳感器檢測發(fā)動機運行狀態(tài)與條件，經(jīng)過微機的計算與處理，可將點火提前腳等控制在最佳值，同時可改善發(fā)動機起動性，提高怠速穩(wěn)定性，降低燃油消耗，還可進行爆震控制（在經(jīng)濟性、動力性、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和排放等方面達到最佳）。 1系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：監(jiān)測發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀況的傳感器、處理信號并發(fā)送指令的ECU和執(zhí)行ECU指令的執(zhí)行器。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電

53、子控制系統(tǒng)第90頁/共174頁吉林大學（1）傳感器：爆震傳感器）傳感器：爆震傳感器 爆震檢測方法： a.汽缸壓力 b.發(fā)動機機體振動 c.燃燒噪聲 其中汽缸壓力法精度最高，但傳感器耐久性差且難安裝，常用發(fā)動機機體振動法，檢測爆振發(fā)動機機體振動的傳感器有兩種：磁致伸縮式和壓電式，壓電式又分為共振型和非共振型 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第91頁/共174頁吉林大學 磁致伸縮式：磁致伸縮式：應(yīng)用最早，組成如圖 工作原理：工作原理：將發(fā)動機震動頻率轉(zhuǎn)換成電信號。高鎳合金組成的磁芯外側(cè)設(shè)有永久磁鐵，在其周圍纏繞著感應(yīng)線圈，磁芯通過永久磁鐵壓放在和發(fā)動機汽缸連接的螺絲頂部，當磁芯由

54、于汽缸振動而受到壓力時，它的導磁性發(fā)生變化，因此在線圈內(nèi)產(chǎn)生和氣缸振動相關(guān)的感應(yīng)電動勢，此電動勢即為傳感器輸出電壓信號，電壓信號大小與發(fā)動機振動大小及頻 率有關(guān)，當發(fā)動機發(fā)生設(shè)定的爆震 強度時，傳感器輸出電壓信號最大， 為實現(xiàn)點火提前角閉環(huán)控制提供反 饋信號。所有傳感器中僅爆震傳感所有傳感器中僅爆震傳感 器是電控點火系統(tǒng)專用的，其他都器是電控點火系統(tǒng)專用的，其他都 與電噴相同。與電噴相同。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第92頁/共174頁吉林大學（2）電控單元）電控單元ECU：單片機、ROM、RAM、模擬輸入電路、脈沖輸入電路和驅(qū)動電路 （3）執(zhí)行器：）執(zhí)行器：可分為分電

55、器式和無分電器式 分電器式點火系統(tǒng)：分電器式點火系統(tǒng)：只用一個點火線圈產(chǎn)生高電壓然后由分電器按點火順序依次分配到各缸火花塞上進行點火 執(zhí)行器：執(zhí)行器：由分電器、點火線圈和點火器組成。 a. 分電器：分電器：分電器內(nèi)取消斷電器，不再承擔點火線圈初級繞組通斷任務(wù)，僅起到對高壓電的分配作用，多數(shù)分電器內(nèi)裝有電磁式曲軸位置傳感器，有些車型將點火線圈和點火器全集成在一個分電器內(nèi)。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第93頁/共174頁吉林大學 b. 點火線圈：點火線圈：一般分為開磁路式和閉磁路式。 閉磁路式：閉磁路式：鐵芯是封閉的，磁通全部通過鐵芯內(nèi)部，而鐵芯的導磁能力約為空氣的一萬倍，

56、電器磁阻小，所需匝數(shù)少，易實現(xiàn)小型化，可與點火器、火花塞一體化，現(xiàn)代電控點火系統(tǒng)采用。 開磁路式：開磁路式：要獲得與閉磁路式相同的磁通量，所需初級和次級線圈匝數(shù)多，小型化困難。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第94頁/共174頁吉林大學c. 點火器：點火器：分離式，組合式：點火器和點火線圈做在一起 I點火控制電路點火控制電路：用來分別控制功率三極管導通和截止時刻，包括點火定時和閉合角的控制。 II點火確認信號（點火確認信號（IGF）發(fā)生電路：發(fā)生電路：當點火線圈初級電流被切斷時，產(chǎn)生的反電動勢觸發(fā)IGF信號發(fā)生電路輸出一個點火確認信號送入ECU，若功率三極管不能正常導通或截

57、止，ECU收不到IGF信號，表明點火系統(tǒng)發(fā)生故障，立即切斷燃油噴射，用于故障診斷 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第95頁/共174頁吉林大學第96頁/共174頁吉林大學III鎖止保護電路：鎖止保護電路：當點火線圈和功率三極管T通電時間超過預(yù)定時間時，鎖止電路將T截止，切斷電路，保護T和點火線圈。IV過壓保護電路：過壓保護電路：若供電電壓過高，過壓保護電路使T 截止。 工作過程：工作過程：ECU據(jù)曲軸位置傳感器輸入的G和Ne確定點火時刻，發(fā)點火定時信號IGt點火器經(jīng)其中的閉合角控制電路和點火控制電路控制T導通和截止實現(xiàn)點火線圈初級繞組的充電和斷電次級繞組感應(yīng)出高電壓分電器 第

58、二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第97頁/共174頁吉林大學無分電器式點火系統(tǒng)：無分電器式點火系統(tǒng)：完全取消傳統(tǒng)的分電器，由于點火線圈產(chǎn)生的高電壓直接送火花塞，也稱直接點火系統(tǒng)，有兩種形式： a. 雙缸同時點火式：雙缸同時點火式：兩個汽缸合用一個點火線圈，次級繞組兩端分別與兩個汽缸上的火花塞相連。 如圖所示：如圖所示： 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第98頁/共174頁吉林大學b. 單獨點火方式：單獨點火方式：每個汽缸的火花塞上各配一個點火線圈，單獨對各缸點火。優(yōu)點：優(yōu)點：這種形式無機械式分電器和高壓導線，因此能量傳導損失和漏電損失小，機械磨損或故障少，并且

59、各缸的點火線圈和火花塞均由金屬層包覆，電磁干擾大大減少，同時也減少了對其他電控系統(tǒng)的干擾。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第99頁/共174頁吉林大學 無分電器式點火系統(tǒng)組成：無分電器式點火系統(tǒng)組成： a. 點火線圈點火線圈:采用小型閉磁路點火線圈 b. 點火器：點火器：在分電器式點火系統(tǒng)點火器電路的基礎(chǔ)上增加以下兩部分電路 I. 控制點火線圈初級繞組通斷的功率三極管極其驅(qū)動電路增多，個數(shù)與點火線圈個數(shù)相等。 II增加了汽缸判別電路和判缸信號，判缸信號存于ECU，ECU根據(jù)曲軸角度基準位置及查表確定判缸信號狀態(tài)，送入點火器。汽缸判別電路根據(jù)判缸信號狀態(tài)決定接通哪條驅(qū)動電路，

60、并將點火正時信號IGt送往與此驅(qū)動電路相連的點火線圈，完成點火。 原理如圖原理如圖 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第100頁/共174頁吉林大學第101頁/共174頁吉林大學四、電控點火系統(tǒng)控制要點：四、電控點火系統(tǒng)控制要點：電控系統(tǒng)框圖如圖所示 將一系列適應(yīng)于各種工況下的最佳點火角組成相應(yīng)三維MAP圖，是控制的主要依據(jù)，通過發(fā)動機臺架試驗，得出原始數(shù)據(jù)（主要依據(jù)不同轉(zhuǎn)速和負荷工況下）并在汽車行駛過程中按預(yù)定準則優(yōu)化后確定MAP圖，并以數(shù)據(jù)形式存入ROM。 第二章第二章 發(fā)動機電子控制系統(tǒng)發(fā)動機電子控制系統(tǒng)第102頁/共174頁吉林大學第103頁/共174頁吉林大學1點火提