發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制

第一節(jié)噴油器與噴油正時(shí)的控制一、燃油噴射系統(tǒng)的組成“L”型燃油噴射系統(tǒng)的組成如圖6-1所示。曲軸位置傳感器CPS向ECU提供反映發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)角的信號(hào)，凸輪軸位置傳感器CIS向ECU提供反映活塞上止點(diǎn)位置的信號(hào)，以便計(jì)算噴油量和確定噴油提前角；空氣流量傳感器AFS向ECU提供反映進(jìn)氣量多少的信號(hào)，以便計(jì)算噴油量；節(jié)氣門位置傳感TPS向ECU提供反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大小的信號(hào)，ECU根據(jù)TPS信號(hào)確定增加或減少噴油量；水溫傳感器CTS向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度信號(hào)，以便計(jì)算確定噴油量和點(diǎn)火提前角的修正值；氧傳感器EGO向ECU提供反映發(fā)動(dòng)機(jī)可燃混合氣濃度的信號(hào)，以便確定增減噴油量的大小，實(shí)現(xiàn)空燃比反饋控制，降低廢氣排放量；車速傳感器VSS向ECU提供汽車車速信號(hào)，以便判斷發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在怠速狀態(tài)（節(jié)氣門關(guān)閉、車速為零）還是運(yùn)行在減速狀態(tài)（節(jié)氣門關(guān)閉、車速不為零），從而確定是否停止供油；點(diǎn)火啟動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)包括點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通信號(hào)IGN和啟動(dòng)開(kāi)關(guān)接通信號(hào)STA，用于ECU判斷發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)（啟動(dòng)狀態(tài)或正常工作狀態(tài)）并運(yùn)行相應(yīng)的控制程序。二、噴油器的控制

各種傳感器的信號(hào)輸入ECU后，ECU根據(jù)數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯判斷結(jié)果，發(fā)出脈沖信號(hào)指令控制噴油器噴油。當(dāng)脈沖信號(hào)的高電平“1”加到驅(qū)動(dòng)三極管VT基極時(shí)，VT導(dǎo)通，噴油器線圈電流接通，產(chǎn)生電磁吸力將閥門吸開(kāi),噴油器線器開(kāi)始噴油；當(dāng)脈沖信號(hào)的低電平“0”加到驅(qū)動(dòng)三極管VT基極時(shí),VT截止，噴油器線圈電流切斷，在復(fù)位彈簧彈力作用下閥門關(guān)閉，噴油器停止噴油。由于控制信號(hào)為脈沖信號(hào),因此閥門不斷地開(kāi)閉使噴出燃油霧化很好。霧化燃油噴射在進(jìn)氣門附近，與吸入空氣混合形成可燃混合氣。當(dāng)進(jìn)氣門打開(kāi)時(shí)，再吸入氣缸燃燒做功。在采用間歇噴射方式的電控燃油噴射系統(tǒng)中，電腦必須控制噴油器噴油的開(kāi)始時(shí)刻，這就是噴油正時(shí)控制。其控制目標(biāo)一般是在進(jìn)氣行程開(kāi)始前，噴油結(jié)束。同步噴油正時(shí)控制順序噴射正時(shí)控制分組噴射正時(shí)控制同時(shí)噴射正時(shí)控制異步噴油正時(shí)控制起動(dòng)時(shí)異步噴油正時(shí)控制加速時(shí)異步噴油正時(shí)控制三、噴油正時(shí)控制同步噴油正時(shí)控制：順序噴射正時(shí)控制特點(diǎn)：噴油器驅(qū)動(dòng)回路數(shù)與氣缸數(shù)目相等。工作原理：ECU根據(jù)凸輪軸位置傳感器（G信號(hào)）、曲軸位置傳感器（Ne信號(hào)）和發(fā)動(dòng)機(jī)的作功順序，確定各氣缸工作位置。當(dāng)確定各缸活塞運(yùn)行至排氣行程上止點(diǎn)某一位置時(shí)，ECU輸出噴油控制信號(hào)，接通噴油器電磁線圈電路，該缸開(kāi)始噴油。同步噴油正時(shí)控制：分組噴射正時(shí)控制特點(diǎn)：把所有噴油器分成2～4組，由ECU分組控制噴油器。工作原理：以各組最先進(jìn)入作功的缸為基準(zhǔn)，在該氣缸排氣行程上止點(diǎn)前某一位置，ECU輸出指令信號(hào)，接通該組噴油器電磁線圈電路，該組噴油器開(kāi)始噴油。同步噴油正時(shí)控制：同時(shí)噴射正時(shí)控制特點(diǎn)：所有各缸噴油器由ECU控制同時(shí)噴油和停油。工作原理：噴油正時(shí)控制是以發(fā)動(dòng)機(jī)最先進(jìn)入作功行程的缸為基準(zhǔn)，在該缸排氣行程上止點(diǎn)前某一位置，ECU輸出指令信號(hào)，接通該組噴油器電磁線圈電路，該組噴油器開(kāi)始噴油。起動(dòng)時(shí)異步噴油正時(shí)控制在同步噴油基礎(chǔ)上，為改善發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能，在增加一次異步噴油。在起動(dòng)開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)時(shí)，ECU接受到第一個(gè)凸輪軸位置傳感器信號(hào)（Ne信號(hào)）后，接收到第一個(gè)曲軸位置傳感器信號(hào)（G信號(hào)）時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行起動(dòng)時(shí)的異步噴油。加速時(shí)異步噴油正時(shí)控制為了改善加速性能，ECU根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器中怠速信號(hào)從接通到斷開(kāi)時(shí)，增加依次固定量的噴油。異步噴油正時(shí)控制目的：使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種運(yùn)行工況下，都能獲得最佳的噴油量，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和降低排放污染。噴油量的控制是通過(guò)對(duì)噴油器噴油時(shí)間的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。起動(dòng)時(shí)的同步噴油量控制起動(dòng)后的同步噴油量控制異步噴油量控制起步和暖機(jī)等速行駛高負(fù)荷行駛第二節(jié)噴油量控制在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于規(guī)定值或點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通位于STA（起動(dòng)）檔時(shí)：

ECU根據(jù)水溫確定基本噴油時(shí)間，再根據(jù)進(jìn)氣溫度和蓄電池電壓進(jìn)行修正，得到起動(dòng)時(shí)的噴油持續(xù)時(shí)間。噴油時(shí)間（ms）冷卻液溫度（℃）起動(dòng)時(shí)的基本噴油時(shí)間一、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)噴油量的控制噴油持續(xù)時(shí)間=基本噴油持續(xù)時(shí)間×噴油修正系數(shù)+電壓修正基本噴油持續(xù)時(shí)間：根據(jù)傳感器信號(hào)，由電腦查表確定。D型：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和進(jìn)氣管絕對(duì)壓力信號(hào)確定基本噴油時(shí)間；L型：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和空氣流量計(jì)信號(hào)確定基本噴油時(shí)間。噴油修正系數(shù)：包括起動(dòng)后加濃修正、暖機(jī)加濃修正、進(jìn)氣溫度修正、大負(fù)荷工況噴油量修正、過(guò)渡工況噴油量修正、怠速穩(wěn)定性修正等。電壓修正：考慮蓄電池電壓變化的修正。二、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后噴油量的控制發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和加速時(shí)的異步噴油量是固定，各氣缸噴油器以一個(gè)固定的噴油持續(xù)時(shí)間，同時(shí)向各氣缸增加一次噴油。異步噴油量控制噴油量蓄電池電壓修正由冷卻液溫度確定基本噴油量起動(dòng)后加濃修正暖機(jī)加濃修正加速增量(暖機(jī)時(shí))蓄電池電壓修正大氣壓力修正進(jìn)氣溫度修正基本噴油量大負(fù)荷工況修正減速斷油發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)起動(dòng)(500rpm以下)起動(dòng)節(jié)氣門全閉怠速行駛(暖機(jī))加速正常行駛節(jié)氣門關(guān)閉(4188rpm以上)全負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)節(jié)氣門全開(kāi)(減速時(shí))噴油修正系數(shù)總圖減速斷油控制：當(dāng)駕駛員快速松開(kāi)油門踏板使汽車減速時(shí)，ECU控制噴油器停止噴油，以降低HC和CO含量。當(dāng)轉(zhuǎn)速降至規(guī)定值時(shí)又恢復(fù)正常。限速斷油控制：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)安全轉(zhuǎn)速或汽車超過(guò)設(shè)定的最高車速時(shí)，ECU控制噴油器停止噴油，以防超速。清除溢流控制：清除溢以功能就是將發(fā)動(dòng)機(jī)加速踏板踩到底，接通啟動(dòng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，ECU自動(dòng)控制噴油器中斷噴油，以便排除氣缸內(nèi)的燃油蒸湯汽，使火花塞干燥，從而能夠跳火。減扭矩?cái)嘤涂刂疲涸谂溲b電子控自動(dòng)變速器的汽車上，當(dāng)行駛中變速器自動(dòng)升檔時(shí)，變速器ECU會(huì)向燃油噴油射系統(tǒng)ECU發(fā)出一個(gè)減速扭矩信號(hào)。燃油噴射ECU接收到這一信號(hào)后，將立即發(fā)出控制指令，暫時(shí)中斷個(gè)別氣缸噴油，降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以便減輕換檔沖擊，這種控制功能稱為減扭矩?cái)嗫刂?。第三?jié)斷油控制第四節(jié)怠速控制一、怠速控制系統(tǒng)組成

怠速控制系統(tǒng)的組成如圖6-1所示，由各種傳感器、信號(hào)控制開(kāi)關(guān)、電子控制器、怠速控制閥和節(jié)氣門旁通空氣道等組成。車速傳感器提供車速信號(hào)，節(jié)氣門位置傳感器提供怠速觸電開(kāi)閉信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于怠速狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)，節(jié)氣門關(guān)閉，節(jié)氣門位置傳感器的怠速觸電IDL閉合，傳感器輸出端子IDL輸出低電平信號(hào)。冷卻液溫度信號(hào)用于修正怠速轉(zhuǎn)速?？照{(diào)開(kāi)關(guān)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)、空擋啟動(dòng)開(kāi)關(guān)信號(hào)和電源信號(hào)等等向ECU提供發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化的狀態(tài)信息。

圖6-1怠速控制

系統(tǒng)組成二、怠速控制的實(shí)質(zhì)

怠速控制內(nèi)容主要是發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化控制和電器負(fù)荷變化控制。怠速控制的實(shí)質(zhì)是控制怠速時(shí)的充氣量（進(jìn)氣量）。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速負(fù)荷增大時(shí)，ECU控制怠速控制閥使進(jìn)氣量增大，從而使怠速轉(zhuǎn)速提高，防止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定或熄火；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速負(fù)荷減小時(shí)，ECU控制怠速控制閥使進(jìn)氣量減少。從而使怠速轉(zhuǎn)速降低，以免怠速轉(zhuǎn)速過(guò)高。怠速時(shí)的噴油量則由ECU根據(jù)預(yù)先設(shè)定的怠速空燃比和實(shí)際充氣量計(jì)算確定。三、怠速控制過(guò)程

怠速轉(zhuǎn)速控制過(guò)程如圖6-2所示。ECU首先根據(jù)怠速觸點(diǎn)IDL信號(hào)和車速信號(hào)，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于怠速狀態(tài)。當(dāng)判定為怠速工況時(shí)，再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度傳感器信號(hào)、空調(diào)開(kāi)關(guān)、動(dòng)力轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)等信號(hào)，從存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的怠速轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)中查詢相應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速ng,然后目標(biāo)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速n進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大，需要發(fā)動(dòng)機(jī)快怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，目標(biāo)轉(zhuǎn)速高于實(shí)際轉(zhuǎn)速（ng>n）時(shí)，ECU將控制怠速控制閥（增大比例電磁閥式怠速控制閥的占空比，或增加步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)的步數(shù)）增大旁通進(jìn)氣量來(lái)實(shí)現(xiàn)快怠速；反之，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小，目標(biāo)轉(zhuǎn)速低于實(shí)際轉(zhuǎn)速，ECU將控制怠速控制閥減小旁通進(jìn)氣量來(lái)調(diào)節(jié)怠速轉(zhuǎn)速。圖6-2怠速轉(zhuǎn)速控制過(guò)程四、怠速控制電路

采用進(jìn)步電機(jī)式怠速控制閥的怠速控制線路如圖6-3所示。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速負(fù)荷變化時(shí)，在怠速轉(zhuǎn)速變化之前，ECU將按照一定順序，控制驅(qū)動(dòng)電路中的三極管VT1、VT2、VT3、VT4適時(shí)導(dǎo)通，分別接通步進(jìn)電機(jī)定子繞組電流，使電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)控制閥的閥芯移動(dòng)，從而調(diào)節(jié)進(jìn)氣量，是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。圖6-3步進(jìn)電機(jī)式怠速控制閥控制電路第五節(jié)點(diǎn)火控制一、微機(jī)控制點(diǎn)火的組成

微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)主要由凸輪軸位置（上止點(diǎn)位置）傳感器CIS、曲軸位置（曲軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角）傳感器CPS、空氣流量（負(fù)荷）傳感器AFS、節(jié)氣門位置（負(fù)荷）傳感器TPS、冷卻液溫度傳感器CTS、進(jìn)氣溫度傳感器IATS、車速傳感器VSS。爆震傳感器DS。各種控制開(kāi)關(guān)。電控單元ECU、點(diǎn)火控制器。點(diǎn)火線圈以及火花塞等組成，如圖6-4所示。圖6-4微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的組成傳感器--傳感器用來(lái)檢測(cè)與點(diǎn)火有關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作和狀況信息，并將檢測(cè)結(jié)果輸入ECU，作為計(jì)算和控制點(diǎn)火時(shí)刻的依據(jù)。

電子控制器--電子控制器（ECU）既是燃油噴射控制系統(tǒng)的控制核心，也是點(diǎn)火控制系統(tǒng)的控制核心。

點(diǎn)火控制器--點(diǎn)火控制又稱為點(diǎn)火電子組件、點(diǎn)火器或功率放大器，是微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的功率輸出級(jí)，它接受ECU輸出的點(diǎn)火控制信號(hào)并進(jìn)行功率放大，以便驅(qū)動(dòng)點(diǎn)火線圈工作。二、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的控制原理

（一）控制原理--發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，CPU通過(guò)傳感器把發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息采集到隨機(jī)存儲(chǔ)RAM中，并不斷檢測(cè)凸輪軸位置傳感器信號(hào)（即標(biāo)志位信號(hào)），判定是哪一缸即將到達(dá)壓縮上止點(diǎn)。當(dāng)接收到標(biāo)志信號(hào)后，CPU立即開(kāi)始對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便控制點(diǎn)火提前角。與此同時(shí)，CPU根據(jù)反映發(fā)動(dòng)機(jī)工況的轉(zhuǎn)速信號(hào)、負(fù)荷信號(hào)以及與點(diǎn)火提前有關(guān)的傳感器信號(hào)，從只讀存儲(chǔ)器中查詢出相應(yīng)工況下的最佳點(diǎn)火提前角。在此期間，CPU一直在對(duì)曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，判斷點(diǎn)火時(shí)刻是否到來(lái)。當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)角等于最佳點(diǎn)火提前角時(shí)，CPU立即向點(diǎn)火控制器發(fā)出控制指令，使功率三極管截止，點(diǎn)火線圈初級(jí)電流切斷，次級(jí)繞組產(chǎn)生高壓，并按發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序分配到各缸火花塞跳火點(diǎn)著可燃混合氣。上述控制過(guò)程是指發(fā)動(dòng)機(jī)在正常狀態(tài)下點(diǎn)火時(shí)刻的控制過(guò)程。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、怠速或汽車滑行工況時(shí)，設(shè)有專門的控制程序和控制方式進(jìn)行控制。

（二）控制軟件--微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)控制，其控制精度高、運(yùn)算速度快，因此一般都采用匯編語(yǔ)言編程。為了便于程序編制與調(diào)試，一般采用?；Y(jié)構(gòu)，將程序分成若干個(gè)程序進(jìn)行編制與調(diào)試。點(diǎn)火控制軟件的流程簡(jiǎn)圖如圖6-5所示，主要由主程序、自檢程序、故障報(bào)警程序、啟動(dòng)子程序、滑行子程序和怠速子程序等組成。主程序的主要功用是檢測(cè)判定發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，計(jì)算或從點(diǎn)火脈譜圖中查詢確定點(diǎn)火時(shí)間、點(diǎn)火提前時(shí)間（提前角），并發(fā)出點(diǎn)火指令、控制點(diǎn)火線圈初級(jí)電流接通與切斷。圖6-5微機(jī)控制點(diǎn)火的控制流程簡(jiǎn)圖三、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火時(shí)刻的控制過(guò)程

（一）點(diǎn)火提前角的確定微機(jī)控制的點(diǎn)火提前角θ由初始點(diǎn)提前角θi、基本點(diǎn)火提前角θb和修正點(diǎn)火提前角θc三部分組成，即

θ=θi+θb+θc

1、初始點(diǎn)火提前角θi

初始點(diǎn)火提前角又稱為固定點(diǎn)火提前角，其值大小取決于發(fā)動(dòng)機(jī)型式，并由曲軸位置傳感器的初始位置決定，一般為上止點(diǎn)前BTDC6°-BTDC12°。

2、基本點(diǎn)火提前角θb

基本點(diǎn)火提前角是發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的點(diǎn)火提前角，是設(shè)計(jì)微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)確定的點(diǎn)火提前角。

綜合考慮發(fā)動(dòng)機(jī)油耗、扭矩、排放和爆震等因素，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化處理后，即可獲得如圖6-6所示的以轉(zhuǎn)速和負(fù)荷為變量的三維點(diǎn)火特性脈譜圖。將脈譜圖以數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)在ECU的只讀存儲(chǔ)器ROM中，汽車行駛時(shí)，微機(jī)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)和負(fù)荷信號(hào)（由空氣流量和節(jié)氣門位置傳感器確定），即可從ROM中查詢出相應(yīng)的基本點(diǎn)火提前角來(lái)控制點(diǎn)火。

3、修正點(diǎn)火提前角θc

為使實(shí)際點(diǎn)火提前角適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，以便得到良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能，必須根據(jù)相關(guān)因素（冷卻液溫度、進(jìn)氣溫度、開(kāi)關(guān)信號(hào)等等）適當(dāng)增大或減小點(diǎn)火提前角，即對(duì)點(diǎn)火提前角進(jìn)行必要的修正，修正點(diǎn)火提前角的項(xiàng)目有多有少，主要有暖機(jī)修正怠速修正。

圖6-6三位點(diǎn)火特性脈譜圖

（二）點(diǎn)火提前角的控制（三）點(diǎn)火導(dǎo)通角的控制點(diǎn)火導(dǎo)通角是指點(diǎn)火線圈初級(jí)電路的功率三極管導(dǎo)通期間，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度。導(dǎo)通角的控制方法是：ECU首先根據(jù)電源電壓高低，在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的導(dǎo)通時(shí)間脈譜圖中查詢選擇導(dǎo)通的時(shí)間，然后根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定導(dǎo)通角的大小。四、微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)的配電方式及其控制

（一）高壓配電方式的分類微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火線圈高壓電分配方式可分為機(jī)械配電方式和電子配電方式兩種。機(jī)械配電方式是指由分火頭將高壓電分配到分電器蓋旁電極，再通過(guò)高壓線輸送到各缸火花塞上的傳統(tǒng)配電方式。電子配電方式是指在點(diǎn)火控制器控制下，點(diǎn)火線圈的高壓電按照一定的點(diǎn)火順序，直接加到火花塞上的直接點(diǎn)火方式。（二）雙缸同時(shí)點(diǎn)火的控制同時(shí)點(diǎn)是指點(diǎn)火線圈每產(chǎn)生一次高電壓，都使兩個(gè)氣缸的火花塞同時(shí)跳