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1、20 五月 2023电子控制单元电控汽油喷射系统 空气供给系统 燃油供给系统 控制系统5/20/2023 2第四节 电子控制单元与汽油喷射控制ECUECUICMICM氧传感器O2 2节气门位置传感器 节气门位置传感器水温传感器 水温传感器执行器空气流量传感器空气流量传感器转速传感器转速传感器基本参数 基本参数执行参数 执行参数反 反馈 馈参 参数 数修 修正 正参 参数 数最佳喷油时间 最佳喷油时间一一.电子控制单元电子控制单元5/20/2023 31.电控单元(ECU)的组成5/20/2023 4(1)输入回路 输入回路的作用是对各个传感器和开关的输入信号进行初步处理，例如滤波、整形（正弦波
2、转换成矩形波，再转换称输入电平）等，以便发动机控制电脑能准确识别发动机的运行状态。输入信号的性质不同处理方式不同.5/20/2023 5(2)AD转换器(模拟数字转换器)A/D转换器的作用是将某些传感器的模拟信号转变成数字信号输送给发动机控制电脑。5/20/2023 6(3)微型计算机 微型计算机是发动机运行的大脑，它采集各传微型计算机是发动机运行的大脑，它采集各传感器的信号，经过比对计算后，把结果输送给执行感器的信号，经过比对计算后，把结果输送给执行元件的驱动电路，以便进行喷油器脉冲宽度的控制、元件的驱动电路，以便进行喷油器脉冲宽度的控制、点火提前角的控制等等。点火提前角的控制等等。发动机控
3、制用发动机控制用 微型计算机主微型计算机主 要组成部分有：要组成部分有：中央处理器（中央处理器（CPUCPU），），数据存储器数据存储器（RAMRAM、ROMROM），），输入输出接口输入输出接口（I/OI/O）。）。5/20/2023 7中央处理器(CPU)中央处理器是整个控制系统的核心，用来执行预先写入在存储器里的程序，所有的数据都要在CPU内进行运算。CPU是按照一定的频率进行工作，当驾驶员打开点火开关后，CPU和其他电路一起工作。5/20/2023 8存储器（RAM、ROM）存储器主要是用来储存信息资料。存储器一般分为两种：一种是能读出也能写入的存储器叫随机存储器RAM（Random
4、Access Memory）（存储故障吗和空然比学习值等，防止丢失用后备电源）；另外一种是只能读出的存储器叫只读存储器ROM（Read Only Memory）。5/20/2023 9几种新的存储器（1）可编程只读存储器（PROM）；（2）可擦除可编程只读存储器（EPROM）包括紫外线擦除和电力擦除两种。5/20/2023 10可编程存储器5/20/2023 11输入与输出接口(I0)输入和输出接口是发动机控制模块和信号输入装置（传感器和信号开关）、信号输出装置（执行元件）之间进行信息交流的控制电路。输入、输出接口是微机控制系统不可缺少的部分，它起着数据缓冲、电平匹配、时序匹配等多种功能。5/
5、20/2023 12总线 5/20/2023 13A 数据总线 数据总线：主要用于传递数据和指令，担负中央处理器与外部元件之间的数据传输。数据总线由若干根导线组成，导线数与数据的位数是一一对应的。5/20/2023 14B 地址总线 地址总线：用于传递地址码，中央处理器通过它把二进制地址码存入寄存器。总线传输的信号能够认出所需存储信息在寄存器中的确切位置。在微机总线上，各器件之间的通讯主要是靠地址码准确地进行联系。例如需要对存储器内某单元进行存储或读出数据时，必须先将该单元的地址码送到地址总线上，然后再送出写入或读出的指令，才能完成操作。5/20/2023 15C 控制总线 控制总线：CPU可
6、以通过它随时掌握各器件的状态，并根据需要随时向有关器件发出控制指令。5/20/2023 16(4)输出回路 输出回路为微机与执行器之间建立联系的一部分装置。它将微机发出的决策指令，转变成控制信号来驱动执行器工作。输出回路一般起着控制信号的生成和放大等功能。微机输出的是数字信号，而且输出的电流很小，用这种信号一般不能驱动执行器工作，需要输出电路将其转换成可以驱动执行器工作的控制信号(大功率三极管)，如喷油器驱动信号、点火控制信号、燃油泵控制信号等。5/20/2023 17 2、发动机控制模块的运行模式 5/20/2023 18(1)发动机开环控制和闭环控制工作状态 5/20/2023 19开环控
7、制模式 开环控制，是指发动机控制模块将根据传感器的信号控制执行器的工作，执行器对发动机的控制结果不再送回发动机控制模块并形成反馈控制的直链控制方式。即在发动机控制模块和发动机两个系统之间没有反馈环节。在开环工作状态下，汽油的喷射量和点火正时都是根据实验优化程序而决定的，本身没有补偿损失和失效补偿的能力，也不能根据执行结果对原先的控制进行修正，所以它不能检测控制后是否达到了真正的目标，也不能纠正自身控制产生的相对误差。5/20/2023 20闭环控制模式 闭环控制又叫反馈控制，是指在开环控制的基础上，增加了反馈环节(设置某些传感器检测控制的结果)，把受控系统的状态或执行结果返送给施控系统，以影响
8、信号的改变，用以调整未来执行器的动作。反馈控制系统是按偏差原理进行控制的。5/20/2023 21闭环控制的示意图5/20/2023 22(2)发动机的运行模式 一般发动机的运行模式可分为点火开关接通、起动、暖车(怠速)、巡航、加速、减速、大开节气门和点火开关关闭等八个运行模式 5/20/2023 231点火开关接通 这是个开环运行模式，发动机控制模块根据大气压力传感器或进气歧管绝对压力传感器所确定的大气压力和发动机冷却液温度传感器所确定的温度信号来确定喷油脉冲宽度，并使汽油泵断路继电器接通，电动汽油泵工作。如点火开关接通0.5s（不同的车辆这段时间可能不同）后没有收到曲轴位置传感器发出的发动
9、机转速信号，则发动机控制模块将使汽油泵断路继电器断开，电动汽油泵停止工作。5/20/2023 242发动机起动 这是个开环运行模式，发动机控制模块根据启动开关信号确定发动机是否处于启动运行状态，在接收到曲轴位置传感器的转速信号后，接通汽油泵断路继电器，给喷油器、电动汽油泵、点火线圈和氧传感器加热元件供电，如果发动机控制模块没有收到曲轴位置传感器的转速信号，则汽油泵断路继电器断开，同时停止向上述部件供电。在发动机启动运行过程中发动机控制模块根据发动机冷却液温度传感器、节气门位置传感器及起动后发动机的转速信号确定喷油脉冲宽度和怠速空气控制阀的开度，根据发动机冷却液温度传感器、曲轴位置传感器和凸轮轴
10、位置传感器的输入信号，确定点火提前角。5/20/2023 253发动机暖车(高怠速)模式 这是一种开环模式。发动机控制模块根据进气歧管绝对压力传感器（或空气流量传感器）、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、发动机冷却液温度传感器、节气门位置传感器怠速触点、空档起动开关、空调开关、动力转向压力开关、蓄电池电压和车速传感器等信号调节喷油器的喷油脉冲宽度、怠速转速和点火正时。5/20/2023 264经济车速模式 这种模式属于闭环控制模式，发动机控制模块根据进气歧管绝对压力传感器(或空气流量传感器）、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、发动机冷却液温度传感器、节气门位置传感器、氧传感器、车辆速度传感器、
11、车速控制开关、超速开关等信号控制喷油器的喷油脉冲宽度、点火正时和尾气排放。5/20/2023 275加速模式 这是一个开环控制的工作模式。发动机控制模块将节气门开度和进气歧管绝对压力急剧增加的信号认作是增加功率输出和车辆加速的命令，它将适当增加喷油脉冲宽度以适应加浓混合气的需要。5/20/2023 286减速模式 这一模式为闭环控制模式。发动机控制模块节气门位置传感器、进气歧管压力传感器（空气流量传感器）、曲轴位置传感器和档位开关信号，确定发动机是否处于减速运行模式。此时发动机控制模块根据发动机冷却液温度传感器、曲轴位置传感器、氧传感器、空档起动开关、空调开关等，确定发动机的断油和恢复供油的转
12、速。5/20/2023 297节气门全开模式 这一模式是开环模式，发动机控制模块根据节气门位置传感器的信号确定发动机是否处于节气门全开的运行模式。此时发动机控制模块主要根据进气歧管绝对压力传感器(或空气流量传感器）、曲轴位置传感器、空调开关、超速开关等信号控制喷油量和点火提前角。当发动机控制模块从节气门位置传感器感知节气门完全打开时，它将控制废气再循环控制电磁阀和炭罐清洗控制电磁阀的电磁线圈，使废气再循环停止，蒸气也不排放。当发动机处于启动运行状态时，也会切断喷油器的驱动信号。5/20/2023 308点火开关关闭模式 这是一个开环模式。当把点火开关断开时，发动机控制模块使主继电器和断路继电器
13、断开，电动汽油泵、喷油器、点火线圈、氧传感器加热元件的电源被切断，汽油喷射完全停止。5/20/2023 31 3、发动机控制模块（ECU）电源电路 5/20/2023 32（1）未装怠速步进电机时的发动机控制模块(ECU)电源电路 5/20/2023 33（2)装有步进电机的发动机控制模块(ECU)电源电路 5/20/2023 34二二.汽油喷射控制汽油喷射控制喷油正时控制，喷油持续时间（喷油量）控制，断油控制1.喷油正时控制（开始喷油时刻）(1).(1).同时喷射同时喷射所有喷油器并联，曲轴每转一周，各缸同时喷油一次。（即一个工作循环喷油两次，每次一半）5/20/2023 35(2).(2)
14、.分组喷射分组喷射所有喷油器分组控制，曲轴每转一周，只有一组喷射。即一个工作循环，各缸喷油器喷射一次，一次喷完）5/20/2023 36(3).顺序喷射曲轴每转两周，即一个工作循环，各缸喷油器按工作顺序轮流喷射一次，一次喷完,顺序喷射必须具有正时和缸序两个功能,曲轴位置传感器或凸轮轴位置传感器提供TDC(上止点)和CMP(压缩上止点)信号5/20/2023 372.2.喷油持续时间（喷油量）控制喷油持续时间（喷油量）控制精确确定和控制喷油时间。精确确定和控制喷油时间。（11）发动机起动时喷油持续时间控制）发动机起动时喷油持续时间控制 起动时，由于发动机的转速低，吸入的空气量少，进气管的压力也不
15、稳定，所以不可能准确检测吸入的空气量。因此起动时ECU一般不根据吸入的空气质量计算喷油脉宽，而是根据当时的冷却液温度，与ROM内存储的水温查出对应的基本喷油脉冲宽度。然后，根据进气温度信号和蓄电池电压修正，得到起动时的喷油脉宽。5/20/2023 38清除溢油：起动时如出现燃油过多的现象时，发动机将难以起动。为此一般ECU内都设有清除溢油功能。起动时，踩下加速踏板使节气门全开(节气门传感器给出信号)或节气门开度为80100时，ECU将发出指令供给稀的混合气(如空燃比为20：1)，以消除燃油过多现象，直到发动机转速达400rmin。也有一些燃油喷射发动机，在起动时如节气门开度超过80后，根本就不
16、喷油，其目的也是为了清除溢油。5/20/2023 39（2）发动机起动后喷油持续时间的控制 发动机转速超过规定值后，发动机ECU按下列公式确定喷油持续时间：喷油持续时间=基本喷油持续时间喷油修正系数+电压修正值 基本喷油持续时间 基本喷油持续时间是ECU为了达到目标空燃比，由计算求得的喷油持续时间，目标空燃比一般取147。D型EFI系统的基本喷油持续时间由进气歧管绝对压力信号和发动机转速信号来确定。ECU中存有各种转速和进气歧管压力时的基本喷油持续时间(喷油特性脉谱)。（根据发动机转速和进气歧管绝对压力确定喷油量，是以进气量与进气管压力成正比为前提的，这一前提只在理论上成立，实际工作中，进气脉
17、动使充气效率变化，EGR的波动也会影响进气量测量的准确度，故还须根据发动机转速进行修正。）L型EFI系统的基本喷油持续时间由空气流量计信号和发动机转速确定。5/20/2023 40 起动后各工况喷油量的修正 在确定基本喷油持续时间的同时，发动机ECU通过各种传感器获得发动机运行工况的信息，对基本喷油持续时间进行修正。*起动后加浓。发动机起动后，转速逐渐升高并稳定，此时发动机温度还比较低，汽油仍雾化不良，因此需继续供给较浓的混合气。于是ECU额外增加喷油量，使发动机保持稳定运行。喷油量初始修正值根据冷却液温度确定，后以一固定速度下降，逐步达到正常。*暖机加浓。冷车起动后，很快进入暖机过程。暖机时
18、燃油增加也是对发动机冷态时燃油雾化不良的一种补充措施。起动后加浓在发动机起动后数十秒内即告结束，而暖机加浓时间较长，在冷却液温度达到规定值以前一直持续进行。*进气温度修正。发动机进气密度随发动机的进气温度而变化，因此为了保持较为精确的空燃比，ECu以20时的空气密度为标准，根据实测的进气温度信号，修正喷油量。温度低时增加喷油量，温度高时减少喷油量。其最大幅度约为10。5/20/2023 41*大负荷加浓。发动机在输出最大功率时，为保证其良好的工作，发动机ECu根据节气门位置、发动机转速、空气流量计(或进气歧管压力)、冷却液温度等信号，增加喷油量，以加浓混合气。加浓量可达正常值的1030。*加速
19、减速空燃比控制。发动机在加速时，为使其有良好的动力性，需要适当加浓。电控单元根据进气量、发动机转速、车速、节气门位置、冷却液温度等信号，增加喷油量。发动机在减速时，节气门处于关闭状态，此时应减少喷油量。*怠速稳定性补偿。对采用速度密度方式的电控喷射系统，在过渡工况时，进气歧管绝对压力相对于发动机转速将产生滞后。节气门以下进气管容积越大，怠速时发动机转速越低，这种滞后时间越长，怠速越不稳定。为了提高发动机怠速转动的稳定性，ECU根据节气门位置、发动机转速、进气歧管压力等信号，增减喷油量。进气歧管绝对压力升高或发动机转速下降时，增加喷油量；反之减少喷油量。5/20/2023 42*电压修正。电源电
20、压对喷油量有影响。电压低，会使实际的喷油持续时间比正常的短，混合气变稀，为此也需要修正。发动机ECU根据电源电压的高低自动修正喷油量。*空燃比反馈控制。在装有氧传感器的喷油闭环控制系统中，发动机ECU根据氧传感器的信号修正喷油量，将空燃比控制在理论空燃比附近。但在发动机起动、起动后加浓、大负荷、冷却液温度低于规定值和断油工况时，发动机ECU不进行闭环控制。*学习空燃比控制。学习空燃比控制通常称学习控制，其目的是为进一步提高空燃比的控制精度。5/20/2023 43对于某一具体发动机来说，各种工况下的基本喷油持续时间存于发动机ECU的存储器中。发动机在使用过程中，电控燃油喷射系统各部件性能会有所
21、改变，实际空燃比相对于理论值可能偏离，而且这个偏差会不断增大。虽然空燃比反馈控制可以修正空燃比的偏差，但是修正范围有一定的限度，如果反馈值的中心偏向混合气稀的一侧或浓的一侧，如图中A-B-C，修正值可能超出修正范围，从而造成控制上的困难在实际运行时，ECU根据计算出的实际空燃比与理论空燃比的偏离量，求出空燃比偏离量的修正系数(学习修正值)并存储在ECU的存储器(RAM)中作为以后的预置值5/20/2023 44 3断油控制 断油控制：ECU停止向喷油器驱动电路发送喷射信号，喷油器暂时停止工作。电控汽油机中，ECU断油控制基于两种情况：减速断油控制：以降低燃油消耗、改善排气污染为目的；超速断油控
22、制：以防止发动机超速运转而损坏时为目的。(1)减速时断油控制:当发动机在高转速下节气门突然关闭时，发动机处于强制怠速工况，这种工况一般为汽车减速运行工况，发动机不再需要供应燃油。为避免混合气过浓、燃油经济性和排放变坏，ECU执行减速断油控制，喷油器停止喷油。当发动机转速降低至预设转速或节气门重新打开时，ECU才便喷油器恢复喷油。断油转速和恢复喷油转速与冷却液温度、空调是否工作、电器用电情况等因素有关。发动机水温越低，断油转速越高。(2)超速时断油控制:当发动机的转速上升到超速范围时，发动机就可能处于造成损坏的运行状态。为了防止出现这种情况，在高于某转速以上时，就需要停止供给燃油。例如在日本，从安全行驶的角度出发，车速一般不能超过180km/h，超过断油。5/20/2023 45