发动机电子控制系统的结构与原理

电子控制器在汽车发动机电子控制系统中的作用发表时间：2019-07-23T14:27:18.260Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：蔡顺平[导读] 摘要随着科技的不断发展进步，汽车电子化的程度越来越高，微电子技术也在其中应用地越来越广泛。

比亚迪汽车工业有限公司广东深圳 518000摘要随着科技的不断发展进步，汽车电子化的程度越来越高，微电子技术也在其中应用地越来越广泛。

因此，汽车的控制系统越来越多地被电子控制系统所取代。

本文以广东地区电子控制器在汽车控制系统中的作用为例，主要介绍了对电子控制器的组成设计和原理、控制器的机理以及电磁兼容对发动机的影响等的研究。

关键词：电子控制器、汽车发动机、电子控制系统引言汽车的电子控制系统有三类，即发动机电子控制系统，底盘电子控制系统与车身电子控制系统。

对发动机运用电子控制的方法，能够使汽车的发动更加高效敏捷，并对车内乘客的人身安全有进一步的保障。

下文主要对控制器的作用原理进行研究与分析。

一、控制器的组成与原理电子控制器是汽车发动机电子控制系统的核心元件，它需要接收汽车发动机内部控制系统每个工作元件所反馈的工作信号，然后通过预先设定好的程序进行计算吗，来判断点火时间和点火提前角等参数，来控制这些元件的运作，是发动机能够成功启动并能够以最佳的状态平稳运行。

科技的进一步发展使得电子控制技术越来越灵活，从以前的单一控制转变为现在的集中控制。

集中控制比单一控制的效率更高，将所有的元件控制集中在一起，可以更快速地对信号进行处理和运输，因此提升了电子控制器的运行速率。

汽车的电子控制器是有以下三个部分组成，即输入回路、输出回路与微型计算机，其基本组成如图1所示。

输入回路主要是接受各元件返回的信号，返回的信号由数学信号和模拟信号两部分构成。

微型计算机可以直接对数字信号进行处理和转换，而模拟信号没有办法直接被微型计算机处理，需要经过模拟数字信号转换器被转换成数字信号再经由微型计算机处理。

简述发动机电子控制系统的组成和其工作原理
发动机电子控制系统的组成主要是由输入设备、处理器、输出设备等组成。

输入设备：系统使用传感器监测发动机的参数数据，传感器测量的参数包括发动机的转速、气缸的压力、气缸的温度等，这些参数数据作为系统的输入，传输给处理器。

处理器：处理器由一系列电子元件组成，它运行各种控制、管理、操作程序，根据从传感器收到的参数数据，经过特定算法和计算，控制系统动作，输出控制信号和控制指令。

输出设备：输出设备就是电子控制系统的最后一步，它把处理器计算出的控制指令或控制信号给到发动机的各种伺服系统，使其达到最佳的工作性能。

发动机电子控制系统的工作原理：当发动机启动或运行时，发动机电子控制系统就开始工作，传感器通过测量发动机的参数数据，把这些参数数据传递给处理器，处理器运行程序，并根据传感器收集的参数，进行处理与计算，根据处理后的结果，输出控制信号和控制指令，最终控制发动机的各种伺服系统，使其达到最佳的运行性能。

发动机进气控制对汽油发动机的负荷和功率控制是依靠控制进气量来实现的。

当司机松开油门踏板时（非巡航车型）怠速控制，怠速的进气量由电脑根据各种传感器控制。

当司机踏下油门踏板后，节气门开度随着油门踏板变化，此时进气量的多少和节气门的开度有关，汽车巡航也是通过控制节气门的开度实现的。

在节气门上装有节气门位置传感器，需要说明的是，进气量的多少虽然是由节气门开度决定的，但对进气量检测并不是节气门位置传感器，是空气流量传感器或进气压力传感器。

在拉线式节气门上，要把节气门和节气门位置传感器独立分析。

一些汽车为了保证更为充足的进气量，装有进气增压系统和配气正时系统，以提高发动机的输出功率和输出扭矩。

任务一怠速控制任务目标1.发动机怠速控制学习目标1.了解发动怠速控制怠速控制就是怠速转速控制，发动机怠速时，发动机电脑ECU 根据车速传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、空调器开关、自动变速器档位开关和动力转向开关等信号所确定的目标转速与发动机的实际怠速转速进行比较，并通过调节供给电控系统补充空气阀的电流强度，来调节怠速空气通道的面积，改变其空气流量，以使发动机的怠速保持在目标转速上。

怠速控制系统原理图一、传感器功能车速传感器提供车速信号，节气门位置传感器提供怠速触点关闭信号，这两个信号用来判定发动机是否处于怠速状态。

发动机怠速时节气门关闭，节气门位置传感其的怠速触点闭合，此时如果车速为零就说明发动机处于怠速状态，如车速不为零则说明发动机处于减速状态。

冷却液温度信号用于修正怠速，在电脑内部存储有不同水温对应的最佳怠速转速。

在冷车启动后暖机过程中，电脑根据发动机温度信号，通过控制怠速进气量，来控制相应的快怠速转速。

当冷却液温度达到正常温度时，怠速转速恢复正常怠速转速。

空调开关，动力转向开关，空挡启动开关信号和电源电压信号等向电脑提供发动机负荷变化的状态信息，在电脑内部存储有不同负荷状态下对应的最佳怠速转速，当发动机怠速负荷增大（如开启空调）时，电脑控制怠速进气量增大，当怠速负荷减小（如关闭空调）时，电脑控制怠速进气量减小。

发动机点火控制汽油发动机采用微机控制点火控制点火系统能将点火提前将点火提前角控制在最佳值，使可燃混合气燃烧后产生的温度和压力达到最大值，从而通过发动机的动力性，同时还能提高燃油经济型和减少有效气体的伤害。

发动机点火能量的高低取决于点火线圈通电时间的长短即点火导通角，点火导通角的大小与蓄电池的电压和转速有着直接的关系，在电控发动机上可以实现对点火导通角有效的控制。

使发动机产生最大动力的有效方法增大点火提前角。

但是点火提前角过大又会引起发动机爆震，发动机爆震一方面会导致发动机输出功率降低，另一方面会导致发动机使用寿命缩短甚至损坏。

消除爆震最有效的方法就是推迟点火提前角。

在电控发动机上采用爆震控制。

任务一点火提前角的控制任务目标1.发动机的点火控制学习目标1.了解发动机的点火控制一、点火提前角的确定汽油发动机的可燃混合气表适当的提前一些。

通常把发动机发出最大功率和油耗最小的点火提前角称为最佳点火提前角。

点火提前角大小直接影响发动机的输出功率、油耗、排放等。

发动机工况不同需要的最佳点火提前角也不相同，怠速时最佳点火提前角是为了使怠速运转平稳，降低有效气体的排放量和减少燃油消耗量；部分负荷时最佳点火提前角是为了减少燃油消耗量和有害气体的排放量，提高经济性和排放性能；大负荷时最佳点火提前角是为了增大输出转距，提高动力性能。

微机控制的点火提前角0由初始点火提前角0 i、基本点火提前角0 b和修正点火提前角0 c 三部分组成,即0 =0 i+0 b+0 c1.初始点火提前角初始点火提前角又称为固定点火提前角，其值大小取决于发动机的结构形式，一般为上止点BTDC°6 - BTDC12 °。

在下列情况时，由于发动机转速变化大，空气流量不稳定，点火提前角不能准确控制，因此采用固定点火提前角进行控制，其实际点火提前角等于初始点火提前角。

1）发动机启动时；2）发动机转速低于400r/min 时；3）检查初始点火提前角时。

第三节电子控制系统一、电子控制系统组成与流程1．电子控制系统组成电控LPG发动机电子控制系统由各种传感器、电子控制单元及各种执行器三部分组成。

2．电子控制系统流程YC6112LPG单燃料发动机是采用电控混合进气、稀薄燃烧的方式。

发动机控制单元通过收集节气门位置、进气歧管压力、进气歧管温度、LPG温度、曲轴位置、氧传感器信号、空调信号和齿轮箱信号等传感器信号，经过处理计算，向执行器发出指令，对发动机的高压电磁阀、主燃料控制阀、怠速燃料控制阀、点火系统、增压压力系统、超速保护系统及燃料流量等进行控制。

电子控制系统流程如图1-1所示。

图1-1 LPG单燃料电子控制系统流程LPG单燃料供气量确定，如图1-2所示。

图1-2 LPG单燃料供气量确定二、电子控制系统主要部件结构与工作原理1．传感器传感器一将发动机的各种工作状况参数转变为电信号，提供给电子控制单元。

常用的传感器有：1) 进气岐管绝对压力(MAP)传感器：进气岐管绝对压力(MAP)传感器信号是ECU用来确定发动机的进气量的主要信号。

在发动机各种不同的负荷状态下，进气岐管绝对压力传感器测出进气管内真空度的变化，并转换成电信号输入ECU，作为电子控制单元(ECU)决定基本喷气量的依据之一。

MA P多用软管与进气管连接，有的则直接装在进气管上，减少了漏气故障。

这种传感器尺寸小，响应性好，使用较广。

(1 ) 进气压力传感器构造和工作原理。

如图1-3所示，它由外壳、压力室、膜片、压敏电阻等组成。

①4个压敏电阻R1、R2、R3、R4形成了桥式电路，用硅胶传递压力，产生“压敏电阻效应，使电阻值变化，破坏了电桥的平衡。

当输入端A加上5V的电压时，输出端B即产生随压力变化的随动电压0～5V给电脑ECM。

②“压敏电阻效应”：R1、R3为正应变则R1+△R；R3+△R。

R2、R4为负应变则R2-△R；R4-△R。

因而在a、b两端产生电位差，产生正比于绝对压力的电压信号，通过差动放大器处理后，从B端输出给电脑ECM 。

第二章柴油机电子控制系统第一节柴油机电子控制系统的组成及工作原理一、柴油机电子控制系统的组成柴油机电子控制系统由信号输入装置、电子控制单元ECU和执行器三部分组成。

1、信号输入装置（1）加速踏板位置传感器用来检测加速踏板的位置，此信号输入ECU后与转速信号共同决定柴油机的喷油量及喷油提前角，是柴油机电子控制系统的主要控制信号。

（2）转速传感器，曲轴位置传感器用来检测发动机转速或曲轴位置，与加速踏板位置传感器共同决定喷油量和喷油提前角，是柴油机电控系统的主要控制信号。

（3）泵角传感器：检测喷油泵凸轮轴转角，与曲轴位置传感器配合共同控制喷油量，并保证在喷油正时改变时不影响喷油量。

（4）着火正时传感器：检测燃烧室开始燃烧的时刻，修正喷油正时。

（5）冷却液温度传感器检测发动机水温修正喷油量及喷油正时。

（6）进气温度传感器：检测进气温度，修正喷油量及喷油正时。

（7）进气压力传感器：检测进气压力，以修正喷油量及喷油正时。

（8）溢流环位置传感器：检测溢流控制电磁铁的电枢位置，以反馈控制溢流环的位置。

（9）正时活塞位置传感器：检测电子控制正时器正时活塞的位置，将喷油正时提前量信号输入ECU。

（10）控制杆位置传感器：检测电子控制柱塞式喷油泵调速器中控制杆的位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给电脑。

（11）控制套筒位置传感器：检测电子控制分配式喷油泵调速器中控制套筒位置，将燃油喷射量的增减信号反馈给ECU。

（12）E/G开关：发动机点火开关信号，向ECU输入发动机工作状态信号。

（13）A/C开关向ECU输入空调工作信号，是怠速控制信号之一。

（14）动力转向油压开关：检测动力转向管路油压的变化，是怠速控制信号之一。

（15）空档起动开关：向ECU输入自动变速器是否处于空档位置信号，是怠速控制信号之一。

2、电子控制单元ECU是一个综合控制装置，具有如下功能：（16）接受传感器或其他装置输入的信息，给传感器提供参考基准电压：2V 、5V、9V、12V。