電子控制單元(1)課件

16四月2024電子控制單元(1)電控汽油噴射系統(tǒng)空氣供給系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)控制系統(tǒng)4/16/20242第四節(jié)電子控制單元與汽油噴射控制ECUICM氧傳感器O2節(jié)氣門位置傳感器水溫傳感器執(zhí)行器空氣流量傳感器轉(zhuǎn)速傳感器基本參數(shù)執(zhí)行參數(shù)反饋參數(shù)修正參數(shù)最佳噴油時間一.電子控制單元4/16/202431.電控單元(ECU)的組成4/16/20244(1)輸入回路輸入回路的作用是對各個傳感器和開關(guān)的輸入信號進行初步處理，例如濾波、整形（正弦波轉(zhuǎn)換成矩形波，再轉(zhuǎn)換稱輸入電平）等，以便發(fā)動機控制電腦能準確識別發(fā)動機的運行狀態(tài)。輸入信號的性質(zhì)不同處理方式不同.

4/16/20245(2)A／D轉(zhuǎn)換器(模擬／數(shù)字轉(zhuǎn)換器)A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將某些傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號輸送給發(fā)動機控制電腦。4/16/20246(3)微型計算機微型計算機是發(fā)動機運行的大腦，它采集各傳感器的信號，經(jīng)過比對計算后，把結(jié)果輸送給執(zhí)行元件的驅(qū)動電路，以便進行噴油器脈沖寬度的控制、點火提前角的控制等等。發(fā)動機控制用微型計算機主要組成部分有：中央處理器（CPU），數(shù)據(jù)存儲器（RAM、ROM），輸入輸出接口（I/O）。4/16/20247①．中央處理器(CPU)中央處理器是整個控制系統(tǒng)的核心，用來執(zhí)行預(yù)先寫入在存儲器里的程序，所有的數(shù)據(jù)都要在CPU內(nèi)進行運算。CPU是按照一定的頻率進行工作，當(dāng)駕駛員打開點火開關(guān)后，CPU和其他電路一起工作。4/16/20248②．存儲器（RAM、ROM）存儲器主要是用來儲存信息資料。存儲器一般分為兩種：一種是能讀出也能寫入的存儲器叫隨機存儲器RAM（RandomAccessMemory）（存儲故障嗎和空然比學(xué)習(xí)值等，防止丟失用后備電源）；另外一種是只能讀出的存儲器叫只讀存儲器ROM（ReadOnlyMemory）。4/16/20249幾種新的存儲器（1）可編程只讀存儲器（PROM）；（2）可擦除可編程只讀存儲器（EPROM）包括紫外線擦除和電力擦除兩種。4/16/202410可編程存儲器4/16/202411③．輸入與輸出接口(I／0)輸入和輸出接口是發(fā)動機控制模塊和信號輸入裝置（傳感器和信號開關(guān)）、信號輸出裝置（執(zhí)行元件）之間進行信息交流的控制電路。輸入、輸出接口是微機控制系統(tǒng)不可缺少的部分，它起著數(shù)據(jù)緩沖、電平匹配、時序匹配等多種功能。4/16/202412④．總線4/16/202413A數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線：主要用于傳遞數(shù)據(jù)和指令，擔(dān)負中央處理器與外部元件之間的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)總線由若干根導(dǎo)線組成，導(dǎo)線數(shù)與數(shù)據(jù)的位數(shù)是一一對應(yīng)的。4/16/202414B地址總線地址總線：用于傳遞地址碼，中央處理器通過它把二進制地址碼存入寄存器?？偩€傳輸?shù)男盘柲軌蛘J出所需存儲信息在寄存器中的確切位置。在微機總線上，各器件之間的通訊主要是靠地址碼準確地進行聯(lián)系。例如需要對存儲器內(nèi)某單元進行存儲或讀出數(shù)據(jù)時，必須先將該單元的地址碼送到地址總線上，然后再送出寫入或讀出的指令，才能完成操作。4/16/202415C控制總線控制總線：CPU可以通過它隨時掌握各器件的狀態(tài)，并根據(jù)需要隨時向有關(guān)器件發(fā)出控制指令。4/16/202416(4)輸出回路輸出回路為微機與執(zhí)行器之間建立聯(lián)系的一部分裝置。它將微機發(fā)出的決策指令，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。微機輸出的是數(shù)字信號，而且輸出的電流很小，用這種信號一般不能驅(qū)動執(zhí)行器工作，需要輸出電路將其轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動執(zhí)行器工作的控制信號(大功率三極管)，如噴油器驅(qū)動信號、點火控制信號、燃油泵控制信號等。4/16/2024172、發(fā)動機控制模塊的運行模式4/16/202418(1)發(fā)動機開環(huán)控制和閉環(huán)控制工作狀態(tài)4/16/202419開環(huán)控制模式開環(huán)控制，是指發(fā)動機控制模塊將根據(jù)傳感器的信號控制執(zhí)行器的工作，執(zhí)行器對發(fā)動機的控制結(jié)果不再送回發(fā)動機控制模塊并形成反饋控制的直鏈控制方式。即在發(fā)動機控制模塊和發(fā)動機兩個系統(tǒng)之間沒有反饋環(huán)節(jié)。在開環(huán)工作狀態(tài)下，汽油的噴射量和點火正時都是根據(jù)實驗優(yōu)化程序而決定的，本身沒有補償損失和失效補償?shù)哪芰?，也不能根?jù)執(zhí)行結(jié)果對原先的控制進行修正，所以它不能檢測控制后是否達到了真正的目標，也不能糾正自身控制產(chǎn)生的相對誤差。4/16/202420閉環(huán)控制模式閉環(huán)控制又叫反饋控制，是指在開環(huán)控制的基礎(chǔ)上，增加了反饋環(huán)節(jié)(設(shè)置某些傳感器檢測控制的結(jié)果)，把受控系統(tǒng)的狀態(tài)或執(zhí)行結(jié)果返送給施控系統(tǒng)，以影響信號的改變，用以調(diào)整未來執(zhí)行器的動作。反饋控制系統(tǒng)是按偏差原理進行控制的。4/16/202421閉環(huán)控制的示意圖4/16/202422(2)發(fā)動機的運行模式一般發(fā)動機的運行模式可分為點火開關(guān)接通、起動、暖車(怠速)、巡航、加速、減速、大開節(jié)氣門和點火開關(guān)關(guān)閉等八個運行模式4/16/2024231．點火開關(guān)接通這是個開環(huán)運行模式，發(fā)動機控制模塊根據(jù)大氣壓力傳感器或進氣歧管絕對壓力傳感器所確定的大氣壓力和發(fā)動機冷卻液溫度傳感器所確定的溫度信號來確定噴油脈沖寬度，并使汽油泵斷路繼電器接通，電動汽油泵工作。如點火開關(guān)接通0.5s（不同的車輛這段時間可能不同）后沒有收到曲軸位置傳感器發(fā)出的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，則發(fā)動機控制模塊將使汽油泵斷路繼電器斷開，電動汽油泵停止工作。4/16/2024242．發(fā)動機起動這是個開環(huán)運行模式，發(fā)動機控制模塊根據(jù)啟動開關(guān)信號確定發(fā)動機是否處于啟動運行狀態(tài)，在接收到曲軸位置傳感器的轉(zhuǎn)速信號后，接通汽油泵斷路繼電器，給噴油器、電動汽油泵、點火線圈和氧傳感器加熱元件供電，如果發(fā)動機控制模塊沒有收到曲軸位置傳感器的轉(zhuǎn)速信號，則汽油泵斷路繼電器斷開，同時停止向上述部件供電。在發(fā)動機啟動運行過程中發(fā)動機控制模塊根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器及起動后發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號確定噴油脈沖寬度和怠速空氣控制閥的開度，根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器的輸入信號，確定點火提前角。4/16/2024253．發(fā)動機暖車(高怠速)模式這是一種開環(huán)模式。發(fā)動機控制模塊根據(jù)進氣歧管絕對壓力傳感器（或空氣流量傳感器）、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器怠速觸點、空檔起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)、動力轉(zhuǎn)向壓力開關(guān)、蓄電池電壓和車速傳感器等信號調(diào)節(jié)噴油器的噴油脈沖寬度、怠速轉(zhuǎn)速和點火正時。4/16/2024264．經(jīng)濟車速模式這種模式屬于閉環(huán)控制模式，發(fā)動機控制模塊根據(jù)進氣歧管絕對壓力傳感器(或空氣流量傳感器）、曲軸位置傳感器、、凸輪軸位置傳感器、發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、氧傳感器、車輛速度傳感器、車速控制開關(guān)、超速開關(guān)等信號控制噴油器的噴油脈沖寬度、點火正時和尾氣排放。4/16/2024275．加速模式這是一個開環(huán)控制的工作模式。發(fā)動機控制模塊將節(jié)氣門開度和進氣歧管絕對壓力急劇增加的信號認作是增加功率輸出和車輛加速的命令，它將適當(dāng)增加噴油脈沖寬度以適應(yīng)加濃混合氣的需要。4/16/2024286．減速模式這一模式為閉環(huán)控制模式。發(fā)動機控制模塊節(jié)氣門位置傳感器、進氣歧管壓力傳感器（空氣流量傳感器）、曲軸位置傳感器和檔位開關(guān)信號，確定發(fā)動機是否處于減速運行模式。此時發(fā)動機控制模塊根據(jù)發(fā)動機冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器、氧傳感器、空檔起動開關(guān)、空調(diào)開關(guān)等，確定發(fā)動機的斷油和恢復(fù)供油的轉(zhuǎn)速。4/16/2024297．節(jié)氣門全開模式這一模式是開環(huán)模式，發(fā)動機控制模塊根據(jù)節(jié)氣門位置傳感器的信號確定發(fā)動機是否處于節(jié)氣門全開的運行模式。此時發(fā)動機控制模塊主要根據(jù)進氣歧管絕對壓力傳感器(或空氣流量傳感器）、曲軸位置傳感器、空調(diào)開關(guān)、超速開關(guān)等信號控制噴油量和點火提前角。當(dāng)發(fā)動機控制模塊從節(jié)氣門位置傳感器感知節(jié)氣門完全打開時，它將控制廢氣再循環(huán)控制電磁閥和炭罐清洗控制電磁閥的電磁線圈，使廢氣再循環(huán)停止，蒸氣也不排放。當(dāng)發(fā)動機處于啟動運行狀態(tài)時，也會切斷噴油器的驅(qū)動信號。4/16/2024308．點火開關(guān)關(guān)閉模式這是一個開環(huán)模式。當(dāng)把點火開關(guān)斷開時，發(fā)動機控制模塊使主繼電器和斷路繼電器斷開，電動汽油泵、噴油器、點火線圈、氧傳感器加熱元件的電源被切斷，汽油噴射完全停止。4/16/2024313、發(fā)動機控制模塊（ECU）電源電路4/16/202432（1）．未裝怠速步進電機時的

發(fā)動機控制模塊(ECU)電源電路4/16/202433（2)．裝有步進電機的

發(fā)動機控制模塊(ECU)電源電路4/16/202434二.汽油噴射控制噴油正時控制，噴油持續(xù)時間（噴油量）控制，斷油控制1.噴油正時控制（開始噴油時刻）(1).同時噴射所有噴油器并聯(lián)，曲軸每轉(zhuǎn)一周，各缸同時噴油一次。（即一個工作循環(huán)噴油兩次，每次一半）4/16/202435(2).分組噴射所有噴油器分組控制，曲軸每轉(zhuǎn)一周，只有一組噴射。即一個工作循環(huán)，各缸噴油器噴射一次，一次噴完）4/16/202436(3).順序噴射曲軸每轉(zhuǎn)兩周，即一個工作循環(huán)，各缸噴油器按工作順序輪流噴射一次，一次噴完,順序噴射必須具有正時和缸序兩個功能,曲軸位置傳感器或凸輪軸位置傳感器提供TDC(上止點)和CMP(壓縮上止點)信號4/16/2024372.噴油持續(xù)時間（噴油量）控制精確確定和控制噴油時間。（1）發(fā)動機起動時噴油持續(xù)時間控制

起動時，由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速低，吸入的空氣量少，進氣管的壓力也不穩(wěn)定，所以不可能準確檢測吸入的空氣量。因此起動時ECU一般不根據(jù)吸入的空氣質(zhì)量計算噴油脈寬，而是根據(jù)當(dāng)時的冷卻液溫度，與ROM內(nèi)存儲的水溫查出對應(yīng)的基本噴油脈沖寬度。然后，根據(jù)進氣溫度信號和蓄電池電壓修正，得到起動時的噴油脈寬。4/16/202438清除溢油：起動時如出現(xiàn)燃油過多的現(xiàn)象時，發(fā)動機將難以起動。為此一般ECU內(nèi)都設(shè)有清除溢油功能。起動時，踩下加速踏板使節(jié)氣門全開(節(jié)氣門傳感器給出信號)或節(jié)氣門開度為80％～100％時，ECU將發(fā)出指令供給稀的混合氣(如空燃比為20：1)，以消除燃油過多現(xiàn)象，直到發(fā)動機轉(zhuǎn)速達400r／min。也有一些燃油噴射發(fā)動機，在起動時如節(jié)氣門開度超過80％后，根本就不噴油，其目的也是為了清除溢油。4/16/202439（2）發(fā)動機起動后噴油持續(xù)時間的控制

發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過規(guī)定值后，發(fā)動機ECU按下列公式確定噴油持續(xù)時間：噴油持續(xù)時間=基本噴油持續(xù)時間×噴油修正系數(shù)+電壓修正值

①基本噴油持續(xù)時間基本噴油持續(xù)時間是ECU為了達到目標空燃比，由計算求得的噴油持續(xù)時間，目標空燃比一般取14．7。

D型EFI系統(tǒng)的基本噴油持續(xù)時間由進氣歧管絕對壓力信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號來確定。ECU中存有各種轉(zhuǎn)速和進氣歧管壓力時的基本噴油持續(xù)時間(噴油特性脈譜)。（根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和進氣歧管絕對壓力確定噴油量，是以進氣量與進氣管壓力成正比為前提的，這一前提只在理論上成立，實際工作中，進氣脈動使充氣效率變化，EGR的波動也會影響進氣量測量的準確度，故還須根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行修正。）

L型EFI系統(tǒng)的基本噴油持續(xù)時間由空氣流量計信號和發(fā)動機轉(zhuǎn)速確定。4/16/202440

②起動后各工況噴油量的修正

在確定基本噴油持續(xù)時間的同時，發(fā)動機ECU通過各種傳感器獲得發(fā)動機運行工況的信息，對基本噴油持續(xù)時間進行修正。

*起動后加濃。發(fā)動機起動后，轉(zhuǎn)速逐漸升高并穩(wěn)定，此時發(fā)動機溫度還比較低，汽油仍霧化不良，因此需繼續(xù)供給較濃的混合氣。于是ECU額外增加噴油量，使發(fā)動機保持穩(wěn)定運行。噴油量初始修正值根據(jù)冷卻液溫度確定，后以一固定速度下降，逐步達到正常。

*暖機加濃。冷車起動后，很快進入暖機過程。暖機時燃油增加也是對發(fā)動機冷態(tài)時燃油霧化不良的一種補充措施。起動后加濃在發(fā)動機起動后數(shù)十秒內(nèi)即告結(jié)束，而暖機加濃時間較長，在冷卻液溫度達到規(guī)定值以前一直持續(xù)進行。

*進氣溫度修正。發(fā)動機進氣密度隨發(fā)動機的進氣溫度而變化，因此為了保持較為精確的空燃比，ECu以20℃時的空氣密度為標準，根據(jù)實測的進氣溫度信號，修正噴油量。溫度低時增加噴油量，溫度高時減少噴油量。其最大幅度約為10％。

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*大負荷加濃。發(fā)動機在輸出最大功率時，為保證其良好的工作，發(fā)動機ECu根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、空氣流量計(或進氣歧管壓力)、冷卻液溫度等信號，增加噴油量，以加濃混合氣。加濃量可達正常值的10％～30％。

*加速減速空燃比控制。發(fā)動機在加速時，為使其有良好的動力性，需要適當(dāng)加濃。電控單元根據(jù)進氣量、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、車速、節(jié)氣門位置、冷卻液溫度等信號，增加噴油量。發(fā)動機在減速時，節(jié)氣門處于關(guān)閉狀態(tài)，此時應(yīng)減少噴油量。

*怠速穩(wěn)定性補償。對采用速度密度方式的電控噴射系統(tǒng)，在過渡工況時，進氣歧管絕對壓力相對于發(fā)動機轉(zhuǎn)速將產(chǎn)生滯后。節(jié)氣門以下進氣管容積越大，怠速時發(fā)動機轉(zhuǎn)速越低，這種滯后時間越長，怠速越不穩(wěn)定。為了提高發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性，ECU根據(jù)節(jié)氣門位置、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、進氣歧管壓力等信號，增減噴油量。進氣歧管絕對壓力升高或發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降時，增加噴油量；反之減少噴油量。

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*電壓修正。電源電壓對噴油量有影響。電壓低，會使實際的噴油持續(xù)時間比正常的短，混合氣變稀，為此也需要修正。發(fā)動機ECU根據(jù)電源電壓的高低自動修正噴油量。

*空燃比反饋控制。在裝有氧傳感器的噴油閉環(huán)控制系統(tǒng)中，發(fā)動機ECU根據(jù)氧傳感器的信號修正噴油量，將空燃比控制在理論空燃比附近。但在發(fā)動機起動、起動后加濃、大負荷、冷卻液溫度低于規(guī)定值和斷油工況時，發(fā)動機ECU不進行閉環(huán)控制。

*學(xué)習(xí)空燃比控制。學(xué)習(xí)空燃比控制通常稱學(xué)習(xí)控制，其目的是為進一步提高空燃比的控制精度。

4/16/202443對于某一具體發(fā)動機來說，各種工況下的基本噴油持續(xù)時間存于發(fā)動機ECU的存儲器中。發(fā)動機在使用過