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1、汽油喷射系统概述 目前，在许多汽车发动机上都装用了电子控制汽油喷射系统。它以一个电子控制装置（又称电脑或ECU）为控制中心，利用安装在发动机不同部位的传感器，测得发动机的各种参数，按照预先设置的程序，精确地计量进入气缸的空气量，通过控制喷油器精确地控制喷油量，使发动机在各种工况下都能获得最佳浓度的混合气，以求得最佳的动力性、经济性及排放性，提高汽车的使用性能。第一节 汽油喷喷射概论 随着电电子装置在汽汽车上应用越越来越广泛，电电子控制汽油油喷射系统的的优点已日渐渐明显，并且且随着时间的的推移，采用用电子控制汽汽油喷射系统统的汽车将取取代化油器式式汽车。 一、化油器器供油系统和和汽油喷射 （）影
2、影响汽油机性性能的主要因因素 1压压缩比对发动动机性能的影影响 汽油机机是按奥托循循环即等容循循环工作的，等等容理论循环环的热效率公公式为： (11-1) 式中：压压缩比； k气体的比比热。 随着压压缩比的提高高，循环热效效率增大。一一般压缩比在在10以下时时，增大一个个压缩比单位位，热效率大大致可提高22。 发动机机压缩比提高高的同时还还可使功率略略有增加，并并使混合气成成分的可用范范围加宽。其其缺点是发动动机要求使用用辛烷值高的的汽油，否则则易产生爆震震。因而发动动机的压缩比比不能无限提提高。 2空空燃比对发动动机性能的影影响 1kgg汽油完全燃燃烧所需要的的空气量约为为 14.77 kg
3、，此此为理论空气气量。在汽车车的实际运行行中，发动机机要在各种工工况下燃烧，实实际燃烧的空空气量不一定定是理论空气气量，它与发发动机的结构构和使用工况况密切相关。实实际空气量与与理论空气量量的比值称为为过量空气系系数。 11的混合气称称为稀混合气气，1的混合气气称为浓混合合气。混合气成分对燃燃烧过程和发发动机的性能能都有重大影影响。图1-1为火焰温温度Tf、输出功率率Ne与燃油消耗耗率ge随空燃比的的变化曲线。图1-1 火焰焰温度、输出出功率与燃油油消耗率随空空燃比变化曲曲线在实际空气量为为 12.5 kg13.0kg时，火火焰传播速度度最高，此时时的混合气称称为功率混合合气，所发出出的功率较
4、大大，主要满足足动力要求。在在实际空气量量为16.0 kg时，火火焰传播速度度稍低，但此此时油耗较低低，称为经济济空燃比，主主要满足经济济性的要求。由于混合气成分分不同，燃烧烧速度产生明明显差异，结结果排气成分分的含量就不不同。如图11-2所示，当当供给浓混合合气时，空气气不足，燃烧烧不充分， NOx排放少，CCO、HC排排放增多。供供给稍稀的混混合气时，燃燃烧较好，CCO、HC排排放减少，但但高温时NOOx增大很多。若若混合气特别别稀时，HCC反而增多。图1-2 排气气有害成分随随空燃比的变变化3点火正时对对发动机性能能的影响发动机燃烧时，燃燃烧最高压力力点出现在上上止点后10014曲轴转角
5、时时，则发动机机的平均有效效压力和热效效率都得到增增高，而点火火时间影响着着燃烧最高压压力点，因此此点火正时对对发动机的性性能有很大影影响。发动机正常燃烧烧时都需要有有点火提前角角。发动机工工况不同，点点火提前角就就不同。每一一种工况都有有一个最佳点点火提前角。最最佳点火提前前角与发动机机很多因素有有关，其中最最主要的是转转速和进气管管压力。如果果点火过迟，大大部分混合气气的燃烧延迟迟至膨胀过程程进行，燃烧烧最高压力与与温度都降低低，对发动机机作功与效率率都不利。如如果点火过早早，就会有相相当部分混合合气在压缩过过程中燃烧，活活塞所消耗的的压缩功增大大，对发动机机作功不利，而而且此时爆震震倾向
6、增大。最佳点火提前角角是变化的。发发动机转速增增加，诱导期期所占曲轴转转角增大，为为保持最大功功率，应加大大提前角。发发动机负荷降降低，节气门门开度减小，进进气管内压力力下降，充气气量减小，残残余废气对新新鲜气体稀释释加大，混合合气燃烧慢，也也需加大提前前角。实际发发动机都安装装有随转速或或负荷改变来来调节点火提提前角的调节节装置。(二) 汽油机机混合气形成成高速汽油机的混混合气形成只只允许在极短短的时间（约约0.01s00.015s）内内完成。混合合气形成方式式有两种，化化油器式和汽汽油喷射式。混合气形成装置置必须满足以以下要求；1）供人气缸内内的燃油与空空气的混合气气的量与质能能够定性和定
7、定量调节，以以实现发动机机的工况匹配配，获得发动动机的最佳运运行工况。2）在所有使用用条件下，保保证燃油在空空气流中分布布均匀，从而而有可能实现现供人各缸的的混合气成分分一致，实现现各缸的混合合气数量分配配均匀。3）在寒冷气候候、低温条件件下能可靠地地起动，在低低怠速下运行行稳定。4）能够根据发发动机技术状状况与使用条条件来改变调调节。5）在发动机长长期使用过程程中，供给系系统的既定调调节应保持不不变。对汽车发动机混混合气要求；燃油供给装置向向进气管提供供一定比例的的燃油与空气气混合气，且且混合气的量量与质都必须须适应汽车发发动机各种不不同运行工况况的要求。混混合气配剂的的微小误差，就就可以引
8、起发发动机动力性性及经济性不不良，排放增增加。1）稳定工况要要求的混合气气。怠速工况况要求极浓的的混合气，小小负荷要求稍稍浓的混合气气，中负荷要要求稀的混合合气，大负荷荷要求稍浓的的混合气，全全负荷工况要要求极浓的混混合气。2）过渡工况要要求的混合气气。过渡工况况的负荷和转转速随时间在在不断变化。例例如，冷起动动要求很浓的的混合气，暖暖车时要求加加浓逐渐减少少的混合气，加加速时要求加加浓的混合气气。(三) 化油器器供油系统和和汽油喷射系系统汽油机燃料供给给系统的任务务是根据发动动机各种工况况的要求，将将所需空燃比比混合气供给给气缸。通常常采用两种燃燃油供给系统统；一为化油油器系统，另另一为电子
9、燃燃油喷射系统统。这两种装装置均依据节节气门开启的的角度及发动动机转速计量量进气量，然然后根据进气气量供给适当当空燃比的混混合气进入气气缸。化油器器的结构比较较简单，如图图1-3所示示。化油器供供油是利用空空气流动时在在喉管处产生生负压，把汽汽油吸到喉管管中，再随气气流流向各缸缸进气歧管的的。图1-3 化油油器供油系统统与汽油喷射射系统的比较较1-化油器；22-喉管；33-进气气流流；4-节气气门；5-气气缸体；6-喷油器 汽油喷射发发动机装有电电子控制装置置，它根据所所检测到的空空气流量计算算出基本喷油油量，然后依依据各类信息息传感器的信信号对基本喷喷油量进行修修正，计算出出最佳喷油时时间，
10、最后由由电脑向喷油油器发出喷油油信号，喷油油器向进气歧歧管中喷入雾雾状汽油。如如果空气流量量大，喷油器器喷油时间就就长；反之，喷喷油器的喷油油时间则短。这这样一来，经经过电脑的判判断、计算，使使发动机在不不同工况下均均能获得合适适的空燃比。二、为什么要采采用电子控制制汽油喷射发发动机1）采用电子控控制汽油喷射射发动机，可可以提高发动动机的充气效效率，使各气气缸混合气分分配比较均匀匀，精确控制制各个气缸混混合气与工况况的匹配。可可以按气缸内内的不同位置置实现燃料的的分层燃烧。例例如在火花塞塞附近用浓混混合气以保证证点火，末端端混合气处用用稀混合气可可防止爆震，从从而使发动机机功率提高，油油耗降低
11、。2）排气污染降降低，而且电电喷发动机的的成本比要达达到同样排污污标准的化油油器式发动机机低得多。3）适合全车电电子控制化的的要求。例如如采用电子控控制点火、电电子控制变速速器、电子控控制制动防抱抱死系统（AABS）等。4）发动机故障障率，尤其是是供油系和点点火系的故障障率大大降低低。因为其中中最关键的部部件电子控制制系统（ECCU）10万万 km行驶驶里程的故障障率仅为1。三、电子控制汽汽油喷射发动动机的优点、现现状与发展1电子控制汽汽油喷射发动动机的优点1）电喷发动机机比化油器式式发动机节油油8100。2）电喷发动机机比化油器式式发动机有效效功率提高110155。3）汽车加速性性能好。4）
12、汽车起动性性能好。5）怠速转动平平稳。6）电喷发动机机比化油器式式发动机排放放低得多。CCO含量化油油器式一般为为3，汽油喷射射式可达0.5%。2. 电子控制制汽油喷射发发动机的现状状与发展电子控制汽油喷喷射发动机自自1912年年开始研究，于于1937年年装在飞机上上，19522年开始德国国BENZ公司司应用与汽车车上,此后逐逐渐开始在汽汽车上应用。电电子控制汽油油喷射发动机机再发达国家家的装车率见见表1-1。 表表1-1装 国别车年代 率美国德国日本1998年58501990年9085651992年1009580到1994年底底，美、日、德德等国排量22L以上发动机机的轿车几乎乎全部采用电电
13、子控制汽油油喷射发动机机。四、电子控制汽汽油喷射系统统的控制功能能1. 电子控制制燃油喷射发动机各种运行行工况的最佳佳喷油持续时时间存放在EECU的存储储器中。ECCU根据空气气流量计或绝绝对压力传感感器、转速传传感器、进气气温度传感器器、冷却水温温度传感器等等提供的信号号，计算出最最佳喷油时间间。在大多数数发动机中，喷喷油定时是不不便的，有些些发动机中喷喷油定时随发发动机的工况况不同而改变变。2. 电子点火火提前ESAA发动机各种运行行工况下的最最佳点火定时时的数据也存存在ECU的存储储器中。ECCU根据来自自各种传感器器（同EFII）的信号控控制点火正时时，使点火时时刻保持在最最佳。3.
14、怠速控制制ISCECU根据发动动机怠速运行行工况的要求求控制发动机机转速，在EECU的存储储器内存贮了了不同怠速的的控制目标值值，ECU根据发发动机转速、冷冷却水温度、空空调开关、动动力转向等信信号控制怠速速，使怠速转转速接近目标标值。4诊断功能ECU不断地检检测传感器的的输入信号，若若ECU检测到到输入信号中中任何一个信信号出现不正正常现象，EECU即将不不正常现象用用数据形式存存入存储器。需需要时，可通通过数据或故故障灯显示。5安全保险功功能如果ECU输入入的信号不正正常，ECUU将按照内存存中存储的固固定喷油持续续时间和固定定点火提前角角控制发动机机，使发动机机能够继续维维持简单的工工作
15、。6发动机其他他辅助控制装装置再一些发动机中中，还装有进进气旋流控制制、EGR控制、增增压器压力控控制及其他辅辅助控制装置置。第二节 汽油油直接喷射系系统分类一、燃油直接喷喷射分类按目前车用喷射射形式，为便便于区别可以以分为两大类类；(一) 机械控控制式燃油喷喷射系统其基本特点就是是燃油和空气气的配剂是通通过机械方式式达到的，根根据检测到的的空气量信号号，决定发动动机燃烧时所所需的燃油量量，然后将一一定压力的汽汽油通过喷油油器喷入进气气歧管。1机械式汽油油喷射系统（KK型）该系统是一种机机械液力控制制的喷油系统统。这种机械械喷射的汽油油供给是连续续的，只要油油管内的油压压大于喷油器器针阀的弹簧
16、簧压力，喷油油器即连续供供油。燃油的的供应量与点点火顺序无关关，只取决于于发动机吸入入的空气量。奥奥迪（AUDDI）1000 2.2EE即采用此方方式。2机电混合控控制的汽油喷喷射系统（KKE型）该系统与机械式式喷射系统一一样都属干机机械控制的喷喷射系统，只只是在系统中中增设一个电电控单元和若若干传感器。这这些传感器将将表示发动机机运行工况的的各个信号传传给电控单元元，提高系统统的灵活性，扩扩大功能范围围。现在主要要用于奔驰（MMerceddesBeenz）3880SEC、5500SL等等高级轿车上上。(二) 电子控控制式燃油喷喷射系统其基本特点就是是燃油和空气气的配剂是由由电控单元（EECU
17、）来控控制的，电控控单元根据检检测到的空气气量信号，指指令喷油器将将一定量的燃燃油喷入进气气歧管。1压力感应式式电控多点汽汽油喷射系统统（D型）该系统采用进气气管压力作为为控制基本喷喷油量的主要要因素，利用用各种传感器器感应采集的的信号送入一一个电控单元元（ECU）中中，根据发动动机的各种工工况实际需要要来控制喷油油量，目前切切诺基上装有有此系统。2流量感应式式电控多点汽汽油喷射系统统该系统以吸入空空气流量作为为控制喷油量量的主要因素素。利用各种种传感器感应应采集的信号号送入一个电电控单元（EECU）中、根根据发动机的的各种工况实实际需要来控控制喷油量。根根据控制基本本喷油量传感感器的不同，又
18、又可分为以下下几类：l）流量式电控控汽油喷射系系统（L型）此种形式的喷射射系统用叶板板直接计量空空气的流量，以以空气流量和和转速作为控控制基本喷油油量的主要因因素，丰田子子弹头发动机机上就装有这这种系统。2）热线式电控控汽油喷射系系统（LH型型）铂丝热线电阻置置于空气流量量计中，空气气流过将对热热线电阻进行行冷却，为保保持其温度必必须加大电流流，以这种方方式来计量空空气流量。3）热膜式电控控汽油喷射系系统（LH型）此种形式不采用用价格昂贵的的铂丝，而是是将热线、补补偿电阻、精精密电阻等镀镀在一块陶磁磁片上，称为为热膜式，热热膜内的电阻阻丝起测量作作用，空气流流量计两侧有有蜂窝状金属属网，这样使
19、使发热体不直直接承受空气气流动所产生生的作用力，提提高了其使用用寿命。4）卡门旋涡式式电控汽油喷喷射系统在气流通道中放放置一柱体，当当气体通过时时，在柱体后后方产生许多多旋涡，被称称为卡门旋涡涡，涡流的大大小与流速和和流量成正比比。该区处装装有超声波或或光电发生器器，其计量信信号变为电压压值传给控制制单元，以控控制喷油量的的大小。凌志志IUZFFE型发动机机即采用此种种系统。5）压力感应式式（或流量感感应式）电控控单点喷射该系统不像多点点式汽油喷射射系统那样，在在各个气缸进进气管处设有有喷油器实现现各缸分别供供油，而是仅仅在进气管的的节气门前方方设置一个喷喷油器，对各各缸实行集中中喷油。其结结
20、构布置与电电控化油器很很相似，特点点是在多缸发发动机上只用用一个或两个个电磁喷油器器安装在节气气门上方，在在进气管处将将燃油直接喷喷入进气气流流中，所以该该系统又称节节气门体汽油油喷射系统。典典型单点汽油油喷射系统有有美国通用公公司（GM）的的TBI（TThrotttle Boddy Injjectioon）节气门门体系统和福福特公司（FFord）的的CFI（CCentraal Fueel Injjectioon）中央喷喷射系统和三三菱公司（MMitsubbishi）的的（ECIEElectrronic Controlleed Injjectioon）电控喷喷射系统。二、喷射部位及及方式按喷射
21、部位可分分为单点喷射射和多点喷射射，按喷射方方式可分为脉脉冲喷射和连连续喷射。1多点喷射如图1-4所示示，若是四缸缸机则安装四四个喷油器，直直接由喷油器器将燃油喷入入各缸气道的进气门门前方。目前前K、KE、D、L、LH型多采用用多点喷射，喷喷油脉宽大致致是14 mms 。图1-4多点喷喷射方式2单点喷射如图1-5所示示，即所谓的的节气门体汽汽油喷射系统统，喷油器安安装在节气门门前的图1-5 单点点喷射方式区段中，燃油喷喷入后虽空气气流进入进器器歧管内。此此种形式喷油油脉宽大约是是7ms。3脉冲喷射（定定时喷射）每一缸的喷射部部位都有一限限定的喷射持持续期。喷射射是在进气过过程中的一段段时间内进
22、行行的，喷射持持续时间就是是所控制的喷喷油量。对于于所有缸内喷喷射和多数进进气道内喷射射都采用脉冲冲喷射方式。目目前 D、L、LH、TBI系统均均采用定时喷喷射。4连续喷射（稳稳定喷射）燃料喷射是连续续的，只要有有压力就喷射射，没有喷射射正时，燃料料喷射时间占占有全循环，连连续喷射都是是喷在进气道道内，而且大大部分燃油是是在进气门关关闭时喷射的的，因此大部部分燃油是在在进气道内蒸蒸发的。三、汽油喷射系系统的油压下面说明各种系系统的油压。1机械式汽油油喷射系统（K型）该系统一般由三三种油压：第一是系统油压压p系统0.5MPaa；第二是喷射油压压p喷射0.35MPPa；第三是控制油压压p控制0.0
23、5MPPa0.337MPa。此种油压系统油油压最高，因因而对管路和和系统机件要要求较高，修修复时较难。2电控多点汽汽油喷射系统统（D、L、LH型）该系统一般只有有一种油压：p=0.2MMPa0.3MPPa。3.电控单点汽汽油喷射(TTBI)系统统 该系统一般只有有一种油压：p油=0.1MMpa0.2Mppa此种系统的油压压最低，对管管路机件要求求较低，因而而较易修复。四、汽油喷射系系统的喷油正正时化油器供油的发发动机何时供供油由化油器器决定，而汽汽油喷射系统统何时供油由由电脑决定。那那其中各缸是是如何供油的的呢？根据各各缸喷油时间间早迟，可将将喷射分为同同时喷射、分分组喷射顺序序喷射、压力力喷
24、射。1同时喷射图l-6示出同同时喷射的喷喷射正时、进进气与点火时时刻。图1-7示出同时时喷射的图1-6 同时时喷射的喷射射正时接线情况。四缸缸发动机的四四个喷油器，都都有一根电源源线和一根地地线。四个缸缸同时喷射，一一缸所需的喷喷油量分两次次喷射，一缸缸供油量的一一半直接进入入气缸，一半半供油量贮存存360；三缸供油油量的一半贮贮存180，一半贮存存540；二、四缸缸供油情况同同三、一缸。其其点火时刻都都在压缩上止止点后。假设设汽油机转速速为 50000rmiin，那么转转一圈所经历历的时间是00.012ss，也就是油油贮存大约00. 0122s。图1-7 同时时喷射的接线线2分组喷射图1-8
25、示出分分组喷射的喷喷射正时、过过气与点火时时刻，将各个个气缸分为两两组，一组两两个气缸，所所需燃油一次次喷完。一缸缸所需燃油直直接进入气缸缸，三缸燃油油贮存1800。四个缸每每转一周喷两两个缸，转两两周正好喷完完四缸。其喷喷油器接线情情况如图1-9。图1-8 分组组喷射的喷射射正时、进气气与点火时刻刻图1-9 分组组喷射的接线线分组喷射喷油器器的控制导线线有三根，两两组气缸分别别控制，比同同步喷射控制制复杂一些。3顺序喷射 图1-10示出出顺序喷射喷喷射正时、进进气与点火时时刻，顺序喷喷射各个气缸缸喷射时间都都不同，喷油油器开始时刻刻是按照点火火顺序依次开开始的，其喷喷油量一次喷喷完，气门打打
26、开进入气缸缸。其喷油器器接线情况如如图1-111。顺序喷射射的喷油器各各有一条控制制线，因而其其控制系统最最复杂。图1-10 顺顺序喷射的喷喷射正时图1-11 顺顺序喷射的接接线4单点喷射 图1-12示出出单点喷射的的喷射正时、进进气与点火时时刻。单点喷喷射只有一个个喷图1-12 单单点喷射的喷喷射正时、进进气与点火时时刻油器，安装在节节气门前方。每每个气缸进气气门开启前它它都要喷一次次油，因而是是顺序喷射。其其电控脉冲如如图1-133所示。图1-13 单单点喷射的喷喷射脉冲控制制这种喷射系统貌貌似化油器，但但它主要是在在节气门体上上装有电磁喷喷有器。其控控制电路较简简单，但控制制程序比较复复
27、杂。5压力喷射只要有压力，喷喷油器就喷射射。压力不够够，停止喷射射。这种喷射射无喷射正时时，喷油是连连续的，一般般占有发动机机工作的全循循环。第三节 汽油油直接喷射系系统的一般维维修工艺一、维修电喷系系统注意事项项1）在安装蓄电电池时，应注注意正负极不不可接反。2）在拆卸电喷喷系统各电线线接头时，首首先要关掉点点火开关，并并拆下搭铁线线。如果仅检查电子子控制系统，那那么仅关闭点点火开关即可可。但若要拆拆下搭铁线，EECU所贮存存的所有诊断断代码都会被被清除。因此此，如果有必必要，应在拆拆下搭铁线之之前，读取诊诊断代码。带带安全气囊的的汽车，应在在拆下搭铁线线120s或更长一段段时间后，才才能开
28、始诊断断工作。3）拆装时，注注意零部件不不要弄混。要要严防火星。4）注意ECUU不能承受下下列情况：高高于70的温度环境境；磁场作用用；震动；焊焊接；水；通通讯设备干扰扰；人体静电电作用。5）充电时，要要拆下蓄电池池导线，不允允许在车上充充电。6）起动时应注注意：不能抱起动；要按程序起动动。a.关车门；b.踏离合器；c.打开点火开开关；d.节气门不能能全开。注意：蜂鸣器鸣鸣叫时不能起起动；汽车过过水后不准起起动。7）检测时，不不能像检测货货车那样用试试灯检测，可可以用发光二二极管串联一一个电阻，或或者用高阻抗抗的伏特表。8）拆卸油管时时，先卸压再再修车。9）没有正确、全全面的维修资资料时，不要
29、要去检修车辆辆。二、维修进气系系统注意事项项ECU主要是根根据流量计测测得的空气流流量来控制喷喷油量，因此此进气系统密密封不良对电电喷系统的影影响，要比化化油器式发动动机的影响更更大。应注意意：l）机油量尺、机机油加油口盖盖、乙烯塑料料软管等的脱脱落会引起发发动机失调。2）当空气流量量计与气缸盖盖之间的进气气系统零件脱脱开松动或裂裂开时，均会会导致发动机机失调。三、维修电子控控制系统注意意事项1）因为有复杂杂的电子线路路，所以检查查和排除故障障不可大意。不不懂就不要乱乱动，否则可可能要出新的的故障。因为为有大量的晶晶体管电路，所所以有时轻轻轻接触一下端端子，也可能能人为地制造造了故障。2）不要
30、打开EECU。因为为ECU坏了了多数也修不不了（专修人人员除外）；而若是好的的，打开盖子子有可能损坏坏它。3）雨天检修及及清洗发动机机时，注意电电子线路不可可溅到水。4）拆出导线连连接器时，要要松开锁紧弹弹簧或按下锁锁扣。在装连连接器时，应应按到底并锁锁止。四、维修燃油系系统注意事项项1）拆卸油管时时，为防止大大量汽油漏出出，可以拔下下电动油泵导导线插头，再再起动发动机机，直至发动动机自然停机机，再松开油油管接头。或或将一油盆放放在油管接头头下面，并用用毛巾导引。2）当将连接螺螺母或接头螺螺栓与高压油油管接头连接接时，应注意意操作顺序，并并按规定力矩矩拧紧。3）拆装喷油器器时注意：切勿重复使用
31、用O型圈。在把一只O型型圈放到喷油油器上时，小小心一定不要要损坏它。安装前，用汽汽油清洗O型型圈。切勿使使用机油、齿齿轮油或制动动油。4）确认燃油系系统维修后无无漏油。在发动机停机机情况下，将将点火开关旋旋至ON。给油泵接上火火线，使燃油油泵工作。当夹住回油软软管时，高压压油管内的燃燃油压力会升升高。在此状状态下，检查查和观察燃油油系统是否有有任何部位漏漏油（注意只只能夹住软管管，不可弯曲曲软管，否则则会使软管裂裂开）。第四节 微机机控制基础电子控制单元能能贮存复杂的的点火角度与与混合气成分分特性脉谱图图，在发动机机运行过程中中，能处理各各种复杂的信信号，并能进进行控制决策策与输出控制制信号，
32、包括括构成电磁喷喷油器与点火火角度的控制制脉冲。对于于汽车发动机机，由于其工工作状态的快快速多变性，为为达到预期的的控制效果，还还要求控制系系统具有很高高的响应速度度。一、电子控制单单元的组成和和工作原理1功能ECU是一种电电子综合控制制装置，它所所具备的基本本功能如下：l）接受传感器器或其他装置置输入的信息息：给传感器器提供参考（基基准）电压：2V、5VV、9V、112V，或将将输入信息转转变为微机所所能接受的信信号。2）存储、计算算、分析处理理信息：计算算输出值，存存储该车型的的特点参数，存存储运算中的的数据，存储储故障信息。3）运算分析：根据信息参参数求出执行行命令数值，将将输出信息与与
33、标准值对比比，查出故障障。4）输出执行命命令：把弱信信号变为强信信号的执行命命令，输出故故障信息。5）多种控制功功能：发动机机控制系统中中ECU不仅用用来控制燃油油喷射系统，同同时还具有点点火提前角控控制、怠速控控制、排放控控制、进气控控制、增压控控制、自诊断断、失效保护护和备用控制制系统等多项项控制功能。2工作原理电控单元包括硬硬件与软件。一一般说来，硬硬件处理的速速度快，而软软件处理速度度慢。控制单元的硬件件组成有专用用控制微机、电电路与输入输输出接口。主主要是集成电电路、电子元元件与印刷电电路板。Mootroniic系统有四四块CMOSS型大规模集集成电路芯片片，即微处理理机CPU、程程
34、序与数据储储存器ROMM、随机储存存器RAM与与输入输出电电路等。有的的车型印刷电电路的上板面面是数字线路路部分，下板板面是喷射系系统、点火系系统以及燃油油泵的功率输输出级（驱动动级）。喷射射、点火和输输出级的各个个元件安装在在导热较好的的各冷却点上上。一个多极极插头把控制制单元与蓄电电池、各种传传感器、调节节元件等联系系起来。控制单元的微处处理机作为中中央处理单元元，实际上是是一个计算中中心，处理来来自发动机上上各传感器的的输入信号，随随之计算出喷喷射时间作为为喷油量的计计量，以及计计算出闭合角角与点火提前前角。此外，控控制单元的控控制调节功能能还可以扩大大到混合比闭闭环调节，保保持排放性能
35、能以及怠速调调节等方面。3微机的组成成图l-14上列列出电控喷射射系统的组成成方框图及工工作原理。在在原则上，所所有图1-14 微微机控制系统统方图带微处理机的控控制系统都可可以适用，其其区别只在所所用的传感器器与集成电路路中的储存参参数，所用的的程序以及要要处理的数据据的不同。为为控制系统设设计的专用控控制微机有一一个CPU中中央处理器，使使用时钟频率率供应基本节节拍。配有随随机存储器RRAM和只读读存储器ROOM，以及通通用的输入输输出I/O接口。1）中央处理器器CPU中央处理理器是整个控控制系统的核核心。它通过过接口可向系系统各个部分分发出指令，同同时又可对系系统需要的各各个参数进行行检
36、测、数据据处理、控制制运算与逻辑辑判断。中央央处理器有：算术逻辑运算算器ALU。主主要用来对输输入的数据进进行加减乘除除等算术运算算以及与、或或、非等逻辑辑运算。累加器AKKKU。用于存存放算术和逻逻辑运算的结结果，也就是是存放来自AALU的瞬时时中间运算结结果。控制器。用于于安置工作的的流程与工作作步骤的节拍拍，索取指令令与进行译码码，调用所需需数据与控制制输入输出等等，即用它来来选择适当的的时间、适当当的数据，进进行适当的运运算。2）常量存储器器ROMROM是只能读读出的存储器器。当关断电电源时，ROOM中的储存存信息不会消消失；通电以以后又可以立立即使用。因因此，常用RROM来存放放永久
37、性的程程序和不变的的常数。前面面说到的ROOM空间，在在汽油喷射系系统的发动机机中用来储存存一系列控制制程序软件以以及点火脉谱谱和喷油脉谱谱的特性曲线线与特性数据据等预定的控控制参数。这这些数据在制制造控制单元元时就已经固固化在ROMM内的集成电电路中，是不不会丢失的储储存。存储器器所存储的信信息都是二进进制的信息。以以字长8位的的存储器为例例,这8位二二进制数代表表什么意思是是原来已经规规定的。所有有存储二进制制数的单元都都置有自己的的地址，根据据其地址就可可读出该单元元的储存信息息。3）运行数据存存储器RAMMRAM又称为读读写存储器或或随机存储器器，用来暂时时存放计算机机操作时可改改变的
38、数据，例例如计算的结结果或经常改改变的程序。在在电控汽油喷喷射系统中是是将由各传感感器输入的数数据信息储存存起来，直到到被微处理机机调用，或者者被以后输入入的后续的实实际运行数据据所代换。这这里所储存的的数据在运行行时可以经常常不断的更新新，同时亦可可以将计算结结果进行中间间储存，作为为以后进一步步处理之用。但但所储存的所所有数据在计计算机的电源源切断之后就就全部消失。ECU在执行程程序时，必须须先把指令从从存储器中取取出。指令表表示为操作码码与地址码，操操作码标明进进行何种操作作，地址码指指明需要操作作的数存什么么地方。计算算机为了识别别自己的指令令，在存储器器中置有译码码电路。4）时钟脉冲
39、发发生器因为计算机的工工作过程就是是执行程序的的过程，而程程序是由若干干指令组成的的，每个指令令的执行都要要经过取出指指令、指令译译码和执行指指令三个阶段段。CPU在在执行指令时时各种操作要要在时钟的控控制下按顺序序，而且还要要精确地定时时进行。脉冲冲发生器中都都有一个频率率比较稳定的的晶体管振荡荡电路，微机机一旦通电后后，脉冲计时时器则立即产产生一连串的的具有一定频频率与宽度的的脉冲送入CCPU，其功功用是对计算算机工作过程程进行随时间间的控制。因因为CPU执执行指令是精精确的定时一一步一步地进进行的。由脉脉冲发生器产产生的固定频频率的节拍脉脉冲是计算机机操作的最小小单位，系统统中各部分元元
40、件都按照此此统一的节拍拍操作，才能能保证在同一一时间内完成成一定的操作作。5）输入与输出出接口（I/O）微机所进行的信信息接受与发发送，它与外外界进行的数数据交换都是是通过输入、输输出接口来完完成的。输入入微机的信号号是以所需要要的频率通过过I/O接口接接受的。微机机输出的信号号则按发出控控制信号的形形式与要求通通过接口，以以最佳的处理理速度输出或或进入中间存存贮器中。计计算机系统所所用的外部输输入、输出设设备一般都要要备有I/O接口，才才能与计算机机连接。因此此输入、输出出接口是微机机与被控对象象进行信息交交换的纽带。它它是微机系统统不可缺少的的部分，起着着数据缓冲、电电瓶匹配、时时序匹配等
41、多多种功能。6）总线在微机系统中，中中央处理器、存存储器与输入入、输出接口口相连时都使使用公用的总总线。它有数数据总线、地地址总线与控控制总线三根根总线，如图图1-15所示示。总线利用用数据、储存存地址以及控控制信号对系系统中的各个个器件进行控控制与操作。同同时用这种连连接总线的方方式还便于扩扩充系统的存存贮器与输入入、输出接口口。图1-15 微微机系统的总总线数据总线。数数据总线主要要用于传送数数据与指令。数数据总线由几几根导线组成成，导线与数数据的位数是是一对应的，例例如普通的88位微机，数数据总线就有有8根导线。地址总线。地地址总线用于于传送地址码码。在微机总总线上各器件件之间的通讯讯主
42、要是靠地地址码准确的的进行联系。例例如需要对存存储器内某单单元进行存储储或读出数据据时，必须先先将该单元的的地址码送至至地址总线上上，然后再送送出写或读的的指令，才能能完成操作。地址总线的导线线数与地址码码的位数有关关，还与地址址码的传送方方式有关。对对于8位微机机，若地址码码采用二进制制16位一次次传送方式这样就有116根地址线线。控制总线。微微机系统中的的其它器件也也都接到控制制总线上，其其中CPU可可通过控制总总线随时掌握握着各个器件件的状态，并并根据需要随随时向有关的的器件发出控控制指令。微微机系统的总总线如图1-15。二、微机的输入入与输出在图1-14表表示微机控制制系统中，除除了微
43、机之外外，还需要一一定的外围设设备，由此组组成输入级与与输出级。外外围设备是沟沟通应用对象象与微机之间间联系的输入入、输出设备备。其中输入入的外围设备备是电控汽油油喷射发动机机中所设置的的各种传感器器（例如空气气流量传感器器、发动机冷冷却水温传感感器等），所所检测的信号号输入微机进进行处理。输输出的外围设设备是汽油喷喷射系统与点点火系统中的的各个执行元元件（如电动动燃油泵、喷喷油器与点火火线圈等）来来接受由微机机输出的不同同信号。1输入级输入级的作用是是将系统中各各传感器检测测到的信号经经过I/O接回送送入微机，完完成在发动机机运行过程中中对其工况状状态的实时检检测。在控制制过程中，需需要检测
44、与输输入的信号有有模拟信号和和脉冲数字信信号。1）模拟信号的的输入输入的模拟信号号包括吸入空空气量、空气气温度、发动动机冷却水温温度、发动机机负荷、电源源电压等多个个信号。在闭闭环调节控制制系统中，还还有来自氧传传感器的余氧氧电压信号输输入。这几个个信号分别经经过相应的处处理电路后，再再经过模/数数（A/D）转换换器转换后，才才以数字量的的形式送入中中央处理器CCPU，如图图1-16所示示。因为上述述信号反映的的是温度、压压力、流量等等物理量，在在经过传感器器与处理电路路之后，已经经都转换为相相应的电压信信号。它们通通常都是变化化缓慢的连续续信号，这些些信号必须事事先转换为数数字量后，才才能输
45、入计算算机进行处理理。例如空气气流量计的输输出为055V的电压信信号，若与AA/D转换器器已设定的量量程相同时，就就无需进行电电平转换而进进入A/D转换器器。像电源电电压信号在发发动机各种运运行工况下变变化的幅度较较多，有时会会超过A/DD转换器的设设计量程，因因此在进入AA/D转换器器之前要先进进行电平转化化。在A/DD转换电路中中，将模拟量量随时间线性性变化的锯齿齿电压波转换换为脉冲方波波，其脉冲计计数就是读物物理量的数值值。其转换的的部件，多数数是采用ADDC08009芯片。它它具有 8位位A/D转换器器，还具有 8通道的多多路开关及与与微机兼容的的控制逻辑。图1-16 AA/D转换工作
46、过过程示意图2）数字信号的的输入控制系统采集的的数字信号主主要是来自转转速传感器的的转速信号与与上止点参考考信号，它们们都是脉冲信信号。这两个个信号经过处处理电路之后后，通过I/O接口可直直接送入微机机。由于所用用磁电式转速速传感器或曲曲轴转角传感感器输出信号号的幅值均是是随转速变化化的，当发动动机转速升高高（或降低）时时，输出电压压幅值就增大大（或减小）。这这样在低速时时，电压信号号较弱，需要要放大和将波波形变成整齐齐的矩形波，为为此要设有信信号整形电路路，将这些脉脉冲信号整形形成有规则的的脉冲，才能能送入微机。另另外，转角传传感器的齿盘盘上的齿数一一般只有几十十个，如果仅仅用这些齿数数所产生的几几十个脉冲来来代表曲轴每每一转的步数数，就显得太太粗糙，会引引起较大的误误差。在发动动机上为了保保持一定的精精度，转角步步长宜定为00.5曲轴转角。因因此，转角脉脉冲还要输入入一个转角脉脉冲发生器，把把由齿盘中产产生的几十个个脉冲转变为为曲轴一转产产生720个个脉冲。这里里的上止点脉脉冲除了作为为上止点标记记位置的信号号之外，还同同时作为0.5曲轴转角脉脉冲信号起始始位置的同步步信号。也就就是以上