電控內(nèi)燃機(jī)原理chap1

湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系第一章發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)概述11、自動控制的定義:自動控制是采用控制裝置使被控制對象(如機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行或生產(chǎn)過程的進(jìn)行)自動地按照給定的規(guī)律運(yùn)行,使被控制對象的一個(gè)或數(shù)個(gè)物理量(如電壓、電流、速度、位置、溫度、流量等)能夠在一定的精度范圍內(nèi)按照給定的規(guī)律變化。2、電子控制系統(tǒng):采用電子設(shè)備(如計(jì)算機(jī))作為自動控制系統(tǒng)的控制裝置。3、電子控制系統(tǒng)的基本形式:①開環(huán)控制②閉環(huán)控制4、開環(huán)控制的組成與特點(diǎn)（1）開環(huán)控制的組成:

1.1電控系統(tǒng)的基本概念

1.1.1自動控制系統(tǒng)概述

（2）開環(huán)控制的特點(diǎn):在控制器與被控對象之間只有正向控制作用而沒有反饋控制作用。5、閉環(huán)控制的組成與特點(diǎn):（1）閉環(huán)控制的組成

1.1電控系統(tǒng)的基本概念

1.1.1自動控制系統(tǒng)概述

（2）閉環(huán)控制的特點(diǎn):在控制器與被控對象之間,不僅存在著正向作用,而且存在著反饋?zhàn)饔?即系統(tǒng)的輸出量對控制量有直接影響。（3）各部分的功能:測量元件對被控對象的被控參數(shù)進(jìn)行測量;變換發(fā)送單元將被測參數(shù)變成電壓(或電流)信號,并反饋給控制器;控制器將反饋回來的信號與給定值進(jìn)行比較。

輸入量測量元件變換發(fā)送單元執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器被控對象被控參數(shù)1、微機(jī)控制系統(tǒng)的組成如果把閉環(huán)控制中的控制器用微機(jī)來代替,就組成了微機(jī)控制系統(tǒng)。2、微機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程①數(shù)據(jù)采集：對被控參數(shù)的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測,并輸送給計(jì)算機(jī)②控制:對采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律確定控制過程，適時(shí)地對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號。③上述過程不斷重復(fù)，使整個(gè)系統(tǒng)能夠按照一定的控制指標(biāo)進(jìn)行工作，并對被控參數(shù)和設(shè)備本身出現(xiàn)的異常狀態(tài)及時(shí)監(jiān)督、迅速處理?，F(xiàn)代發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)屬于微機(jī)控制系統(tǒng),早期采用開環(huán)控制,現(xiàn)在大部分采用閉環(huán)控制。

1.1電控系統(tǒng)的基本概念

1.1.2微機(jī)閉環(huán)控制汽車電子技術(shù)發(fā)展始于20世紀(jì)60年代，分為三個(gè)階段。目前發(fā)動機(jī)上常用的電控系統(tǒng)有：電控燃油噴射系統(tǒng)、電控點(diǎn)火系統(tǒng)、怠速控制系統(tǒng)、排放控制系統(tǒng)、增壓控制系統(tǒng)、警告提示系統(tǒng)、自我診斷與報(bào)警系統(tǒng)、失效保護(hù)系統(tǒng)和應(yīng)急備用系統(tǒng)。1.2發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展過程

1.2.1發(fā)動機(jī)電控技術(shù)發(fā)展1.2.2現(xiàn)代汽車電子控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1、單獨(dú)控制:早期的汽車電控系統(tǒng)多采用一個(gè)ECU控制汽車的某一個(gè)系統(tǒng),如果有多個(gè)系統(tǒng)就要采用多個(gè)ECU控制。2、集中控制系統(tǒng):利用微處理器使控制功能集中化,將多種控制功能集中到一個(gè)ECU上,就可以不必設(shè)置多個(gè)傳感器和ECU。現(xiàn)代汽車都采用集中控制系統(tǒng)。

ECU主要根據(jù)進(jìn)氣量確定基本的噴油量，再根據(jù)其他傳感器（如冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器）信號對噴油量進(jìn)行修正，使發(fā)動機(jī)在各種運(yùn)行工況下均能獲得最佳濃度的混合氣。電控燃油噴射主要包括噴油量、噴射正時(shí)、燃油停供和燃油泵的控制。1.3.2電控點(diǎn)火裝置(ESA)

ESA的功能是點(diǎn)火提前角控制。根據(jù)各相關(guān)傳感器信號，判斷發(fā)動機(jī)的運(yùn)行工況和運(yùn)行條件，選擇最理想的點(diǎn)火提前角點(diǎn)燃混合氣，從而改善發(fā)動機(jī)的燃燒過程。1.3.3怠速控制系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)輔助控制系統(tǒng)。1.3.4排放控制系統(tǒng)

對發(fā)動機(jī)控制裝置的工作實(shí)行電子控制。

1.3發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的功能

1.3.1電控燃油噴射(EFI)系統(tǒng)

1.3.6增壓控制系統(tǒng)1.3.7巡航控制系統(tǒng)1.3.8警告系統(tǒng)1.3.9自診斷與報(bào)警系統(tǒng)1.3.10失效保護(hù)系統(tǒng)1.3.11應(yīng)急備用系統(tǒng)

1.3發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的功能

1.3.5進(jìn)氣控制系統(tǒng)

1、組成

1.4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1.4.1電控系統(tǒng)的基本組成與類型

有三部分組成：-信號輸入裝置——各種傳感器，采集控制系統(tǒng)的信號，并轉(zhuǎn)換成電信號輸送給ECU。-電子控制單元——ECU，給各傳感器提供參考電壓，接受傳感器信號，進(jìn)行存儲、計(jì)算和分析處理后執(zhí)行器發(fā)出指令。-執(zhí)行元件——由ECU控制，執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。2、類型-開環(huán)控制——ECU根據(jù)傳感器的信號對執(zhí)行器進(jìn)行控制，而控制的結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)對其控制過程沒有影響。-閉環(huán)控制——也叫反饋控制，在開環(huán)的基礎(chǔ)上，它對控制結(jié)果進(jìn)行檢測，并反饋給ECU，進(jìn)行原先的控制修正。

1、空氣流量計(jì)（MAF）:測量發(fā)動機(jī)吸入空氣量，并將信號輸入ECU，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號。

2、進(jìn)氣(歧管絕對)壓力傳感器（MAP）：測量進(jìn)氣管壓力，并將信號輸入ECU，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號。

3、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與曲軸位置傳感器：檢測曲軸位置信號和曲軸轉(zhuǎn)角信號，并輸入ECU，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的主控制信號。

4、凸輪軸位置傳感器：也叫同步信號傳感器，是一個(gè)氣缸判別定位裝置，是點(diǎn)火控制的主控制信號。

5、上止點(diǎn)位置傳感器：向ECU提供1缸上止點(diǎn)位置信號，作為點(diǎn)火控制的主控制信號。

6、缸序判別傳感器：向ECU提供各缸工作順序，作為點(diǎn)火控制的主控制信號。7、冷卻液溫度傳感器:給ECU提供冷卻液溫度信號，作為燃油噴射和點(diǎn)火控制的修正信號。8、進(jìn)氣溫度傳感器：檢測進(jìn)氣溫度信號（修正信號）。

1.4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1.4.2信號輸入裝置及輸入信號

9、節(jié)氣門位置傳感器：檢測節(jié)氣門的開度及開度變化，信號輸入ECU。10、氧傳感器：檢測排氣中的氧含量，向ECU輸入反饋信號。11、爆震傳感器：檢測汽油機(jī)是否爆燃及爆燃強(qiáng)度。12、大氣壓力傳感器：檢測大氣壓力，修正噴油和點(diǎn)火控制。13、車速傳感器：控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)超速斷油控制，也是自動變速器的主控制信號。14、起動信號：發(fā)動機(jī)起動時(shí)，給ECU提供一個(gè)起動信號。作為噴油量和點(diǎn)火提前角的修正信號。15、發(fā)電機(jī)負(fù)荷信號：發(fā)電機(jī)負(fù)荷增大時(shí),作為噴油量和點(diǎn)火提前角的修正信號。16、空調(diào)作用信號：當(dāng)空調(diào)開關(guān)打開，空調(diào)壓縮機(jī)工作，發(fā)動機(jī)負(fù)荷加大時(shí)，由空調(diào)開關(guān)向ECU輸入信號。17、擋位開關(guān)信號和空擋位置開關(guān)信號：自動變速器由P/N擋掛入其他檔時(shí)，發(fā)動機(jī)負(fù)荷增加,向ECU輸入信號。當(dāng)掛入P/N擋時(shí)向ECU提供P/N擋信號才能啟動發(fā)動機(jī)。1.4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1.4.2信號輸入裝置及輸入信號

19、離合器開關(guān)信號：在離合器接合和分離時(shí),由離合器開關(guān)向ECU輸入離合器工作狀態(tài)信號,修正噴油量和點(diǎn)火提前角。20、制動開關(guān)信號：在制動時(shí),由制動開關(guān)向ECU提供制動信號,作為對噴油量、點(diǎn)火提前角、自動變速器等的控制信號。21、動力轉(zhuǎn)向開關(guān)信號：由于動力轉(zhuǎn)向液壓泵工作使發(fā)動機(jī)負(fù)荷加大,動力轉(zhuǎn)向開關(guān)向ECU輸入修正信號。20、EGR閥位置傳感器：向ECU提供EGR閥的位置信號。22、巡航(定速)控制開關(guān)：ECU輸入巡航控制狀態(tài)信號,由ECU對車速進(jìn)行自動控制。1.4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1.4.2信號輸入裝置及輸入信號

（一）電子控制單元的功能

①接收傳感器或其他裝置輸入的信息；給傳感器提供參考電壓；將輸入的信息轉(zhuǎn)變?yōu)槲C(jī)所能接受的信號。②存儲、計(jì)算、分析處理信息；計(jì)算輸出值所用的程序；存儲該車型的特點(diǎn)參數(shù)；存儲運(yùn)算中的數(shù)據(jù)、存儲故障信息。③運(yùn)算分析。根據(jù)信息參數(shù)求出執(zhí)行命令數(shù)值;將輸出的信息與標(biāo)準(zhǔn)值對比，查出故障。④輸出執(zhí)行命令。把弱信號變成強(qiáng)的執(zhí)行命令信號；輸出故障信息。⑤自我修正功能(自適應(yīng)功能)1.4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1.4.3電子控制單元(ECU)的功能與組成（二）發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)ECU的構(gòu)成

ECU主要由輸入回路、A/D轉(zhuǎn)換器、微機(jī)和輸出回路四部分組成。1、輸入回路從傳感器來的信號,首先進(jìn)入輸入回路。在輸入回路里,對輸入信號進(jìn)行預(yù)處理,一般是在去除雜波和把正弦波變?yōu)榫匦尾ê?在轉(zhuǎn)換成輸入電平。2、A/D轉(zhuǎn)換器微機(jī)不能直接處理模擬信號,A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后再輸入微機(jī)。如果傳感器輸出的是脈沖(數(shù)字)信號,經(jīng)過輸入回路處理后可以直接進(jìn)入微機(jī)。1.4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1.4.3電子控制單元(ECU)的功能與組成（二）發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)ECU的構(gòu)成

3、微型計(jì)算機(jī)是發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的核心。它能根據(jù)需要，把各種傳感器送來的信號，按內(nèi)存的程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，并把處理結(jié)果送往輸出回路。由以下幾部分組成部分組成：①中央處理器：中央處理器常叫CPU,主要由運(yùn)算器,寄存器,控制器等構(gòu)成。②存儲器：主要功能是存儲信息資料。存儲器一般分為隨機(jī)存儲器和只讀存儲器。③輸入/輸出口：是CPU與輸入裝置(傳感器)、輸出裝置(執(zhí)行器)間進(jìn)行信息交流的控制電路。④總線：是一束傳遞信息的內(nèi)部連線,按傳遞信息的類別可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。4、輸出回路將微機(jī)發(fā)出的指令，轉(zhuǎn)變成控制信號來驅(qū)動執(zhí)行器工作。輸出回路一般起著控制信號的生成和放大等功能。1.4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1.4.3電子控制單元(ECU)的功能與組成執(zhí)行器是受ECU控制,具體執(zhí)行某項(xiàng)控制功能的裝置。常見的執(zhí)行器有:電磁式噴油器、點(diǎn)火控制器、怠速控制閥、進(jìn)氣控制閥、EGR閥等等。1.4發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成及工作原理

1.4.4執(zhí)行器1.4.5電子控制系統(tǒng)的簡要工作過程

1、發(fā)動機(jī)起動時(shí),ECU進(jìn)入工作狀態(tài),某些程序從ROM中取出,進(jìn)入CPU。這些程序可以用來控制點(diǎn)火時(shí)刻、燃油噴射、怠速等。2、通過CPU的控制,一個(gè)個(gè)指令逐個(gè)地進(jìn)行循環(huán)執(zhí)行。執(zhí)行程序中所需要的發(fā)動機(jī)信息,來自各個(gè)傳感器。3、從傳感器來的信號,首先進(jìn)入輸入回路進(jìn)行處理。如果是數(shù)字信號直接經(jīng)I/O接口進(jìn)入微機(jī)；如果是模擬信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后才