汽车传动系统的电子控制.ppt

主讲：王文林 教授,南昌大学机电工程学院-车辆工程技术研究中心,汽车传动系统的电子控制,反馈控制原理,人工控制恒温箱,控制过程:观测恒温箱内的温度（被控制量）与要求的温度（给定值）进行比较得到温度偏差的大小和方向根据偏差大小和方向调节调压器，控制加热电阻丝的电流以调节温度回复到要求值。,实质:检测偏差再纠正偏差,反馈控制原理,自动控制恒温箱,温度偏差信号经电压、功率放大后，用以驱动执行电动机，并通过传动机构拖动调压器动触头。当温度偏高时，动触头向减小电流的方向运动，反之加大电流，直到温度达到给定值为止，此时，偏差u=0,电机停止转动。,控制过程:,恒温箱实际温度由热电偶转换为对应的电压u2,恒温箱期望温度由电压u1给定，并与实际温度u2比较得到温度偏差信号u=u1-u2,反馈控制原理,系统原理方块图,实质:检测偏差 纠正偏差,反馈控制原理,从恒温箱控制系统功能框图可见：给定量位于系统的输入端，称为系统输入量，也称为参考输入量（信号）。被控制量位于系统的输出端，称为系统输出量。输出量（全部或一部分）通过测量装置返回系统的输入端，使之与输入量进行比较，产生偏差（给定信号与返回的输出信号之差）信号。输出量的返回过程称为反馈。返回的全部或部分输出信号称为反馈信号。,反馈控制原理,检测输出量（被控制量）的实际值；将输出量的实际值与给定值（输入量）进行比较得出偏差；用偏差值产生控制调节作用去消除偏差，使得输出量维持期望的输出。,综上所述，控制系统的工作原理可简述如下：,由于存在输出量反馈，上述系统能在存在无法预计扰动的情况下，自动减少系统的输出量与参考输入量（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，故称之为反馈控制。显然：反馈控制建立在偏差基础上，其控制方式是“检测偏差再纠正偏差”。,反馈控制原理,开环控制,控制器与被控对象间只有顺序作用而无反馈联系，控制单方向进行。,数控机床的开环控制系统方块图,优点：简单、稳定、可靠。若组成系统的元件特性和参数值比较稳定，且外界干扰较小，开环控制能够保持一定的精度。缺点：精度通常较低、无自动纠偏能力。,反馈控制原理,闭环控制,闭环控制系统特点：输出端和输入端之间存在反馈回路，输出量对控制过程有直接影响。闭环的作用：应用反馈，减少偏差。,优点：精度较高，对外部扰动和系统参数变化不敏感,缺点：存在稳定、振荡、超调等问题，系统性能分析 和设计麻烦。,反馈控制原理,自动控制的基础为闭环控制。控制论的奠基人 N.Wiener 给出的定义为：“Feedback is a method of controlling a system by inserting into it the result of its past performance”,反馈控制原理,动作要求,偏差,控制算法ECU,能量输入,外部扰动,执行机构,被控对象动态模型,传感装置,输出,自动控制系统的一般结构,反馈控制原理,自动控制系统的评价指标,稳定性 系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。稳定的系统当输出量偏离平衡状态时，其输出能随时间的增长收敛并回到初始平衡状态。,反馈控制原理,稳定性可以这样定义：,当一个实际的系统处于一个平衡的状态时，如果受到外来作用的影响，系统经过一个过渡过程仍然能够回到原来的平衡状态，称这个系统是稳定的，否则称系统不稳定。,稳定性是控制系统正常工作的先决条件。控制系统稳定性由系统结构所决定，与外界因素无关。稳定性由控制系统内部储能元件的能量不可能突变所产生的惯性滞后作用所导致。,反馈控制原理,稳态误差:系统的调整（过渡）过程结束而趋于稳定状态时，系统输出的实际值与给定量之间的差值。,快速性：输出量和输入量产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。快速性表征系统的动态性能。,精确性：控制精度，以稳态误差来衡量。,注意：不同性质的控制系统，对稳定性、精确性和快速性要求各有侧重系统的稳定性、精确性、快速性相互制约，应根据实际需求合理选择。,反馈控制原理,自动控制系统(1),反馈控制原理,自动控制系统(2),反馈控制原理,自动控制系统(3),汽车电子技术自动控制在汽车领域的应用,传统汽车,现代汽车,机械系统,机电一体化多种高新技术,劳动密集技术密集,技术密集知识密集,汽车电子技术自动控制在汽车领域的应用,第一阶段,第二阶段,第三阶段,车载收音机发电机硅整流器晶体管无触点点火燃油喷射控制电子时钟,发动机电子管理系统自动变速系统制动防抱死系统软/硬悬架巡航控制电子仪表小气候控制,动力传动总成控制系统制动、转向、悬架整体控制车身电子控制综合信息显示控制在线故障诊断系统通讯和导航系统多路传输和智能电源,1960,1980,1990,2000,汽车电子技术发展过程,汽车电子技术自动控制在汽车领域的应用,汽车电子技术发展过程,汽车电子技术自动控制在汽车领域的应用,4信息与通信系统,显示：中央综合显示系统、多画面电子地图、前视窗显示、电子时钟信息通讯：多路传输总线，蜂窝电话导航：惯性导航、GPS导航故障诊断系统,2底盘控制系统,悬架控制制动防抱死控制,3车身控制系统,安全：安全气囊、安全带舒适：空调、音频系统方便：桌椅控制、自动照明,1动力传动总成控制系统,汽油机控制柴油机控制自动变速控制动力传动整体控制,汽车电子技术自动控制在汽车领域的应用,汽车电子控制系统的综合化,目前，电子产品几乎覆盖了整个汽车。随着汽车上实现相对独立功能的部件控制系统的数量增加，较多的、传感器和执行机构带来诸多困难。系统诊断和维护不便，故障多、不可靠。,为了使汽车各个控制系统的功能达到最优协调与匹配，减少传感器的使用数量，开始采用车载网络技术，通过数据总线将各个联结在一起，产生了汽车综合电子控制系统。,汽车电子技术自动控制在汽车领域的应用,汽车电子控制系统的综合化,汽车电子技术自动控制在汽车领域的应用,汽车电子控制系统的综合化,由此可充分地利用车内空间和现有的电子控制功能，避免了控制功能的重复，简化了布线和安装，改善了故障诊断能力，同时提高了系统的可靠性和可维护性。,汽车电子控制系统的构成,传感器,有的汽车上传感器多达50多个。可以说，汽车电子控制技术成功与否在很大程度上取决于传感器。车用传感器，按检测项目可分为：温度传感器；压力传感器；空气流量传感器；位置、角度传感器；气体浓度传感器；转速传感器；加速度传感器；光量传感器；液位传感器；距离传感器；电流传感器；载荷传感器等。,汽车电子控制系统的构成,设计或选用传感器时，除考虑传感器的测量范围、精度、分辨率、响应速度等基本因素应符合要求之外，还要考虑到参数的一致性、可靠性（工作环境的特殊性）、耐久性及经济性等。除非特别原因，应该选用直接测量的传感器，而不选用间接的。有些量理论上可以从其它量推导得到，但实际上很难实现。如速度和加速度量由于信号的干扰作用就难于从位移信号中求出。,汽车电子控制系统的构成,汽车电子控制系统的构成,汽车电子控制系统的构成,ECU汽车电子控制系统的核心,汽车电子控制系统的构成,ECU汽车电子控制系统的核心,ECUElectronic Control Unit是电子控制系统的核心，软件存储在ECU中，它支配电子控制系统完成实时测控功能，包括各种数据采集、计算处理、输出控制、系统控制与自诊断等。,汽车电子控制系统的构成,ECU的基本构成,A/D,输出处理,微处理器,电源电路,输入处理,电源,数字信号,模拟信号,电磁阀,电机,指示灯,ECU,输入,输出,D/A,汽车电子控制系统的构成,输入处理电路,模拟信号转换成数字信号数字信号（包括开关信号）脉冲信号,输入处理电路,+12v,0v,+5v,0v,汽车电子控制系统的构成,输出处理电路,微处理器输出的信号往往被用作控制电磁阀的电流信号、指示灯的开关信号、规定的周期脉冲信号、用于驱动步进电机的一系列固定周期的脉冲信号和用于比例控制的电压信号等。一方面由于这些信号功率小，另一方面由于汽车上执行机构的电源大多数是蓄电池，而微处理器所使用的是的电压，所以不能直接驱动执行机构，需要将微处理器的控制信号通过输出处理电路处理后再驱动执行机构。,汽车电子控制系统的构成,输出处理电路,微处理器,喷射信号,输出功率驱动信号,喷射器,功率放大,汽车电子控制系统的构成,执行机构,常用的执行机构根据驱动能量不同可分为三类：液压、气动和电气。也有利用材料特殊性质完成期望动作的，如节温器。对小功率和运动伺服系统，一般采用电气元件。对大功率系统，可采用液压和气动元件。如果结构尺寸要求很严，则采用液压件；若结构尺寸要求不严，则多采用气动。,汽车电子控制系统的构成,常用的执行机构,汽车电子控制系统的构成,系统模型,汽车电子控制系统的模型既包括动态模型，也包括静态模型。比较典型的动态模型，如汽车驱动控制的动态模型、汽车整车动力学模型、防抱死制动模型等。常用的静态模型，如发动机数据模型、各种液压阀控制电压（电流）与流量/压力输出特性模型。,汽车电子控制系统的构成,可通过三种不同的方式获得系统的模型，如理论推导、试验标定以及系统辨识。理论模型能准确而全面地描述系统的动态和稳态特性，但往往难于导出。一般而言，静态数据模型可以解决任意复杂系统的定量描述问题，但如果系统的动态特性起主导作用时，用静态模型描述可能产生较大的误差。系统辨识可以提供包括动态特性在内的参数模型。在实际应用中，人们习惯把系统辨识的动态参数模型与稳态数据模型结合起来，以改善数据模型的精度。,系统模型,汽车电子控制技术课程体系,发动机的电子控制(汽油机、柴油机),纵向动力学控制(ABS/ASR),自动变速控制(AT/AMT/CVT),电子悬架控制系统,其它控制系统、车载网络,Take a break!,汽油发动机的电子控制,图1 发动机电子控制系统示意图1.电动燃油泵 2.燃油滤清器 3.活性炭罐电磁阀 4.活性炭罐 5.带输出驱动级的点火线圈 6.凸轮轴位置传感器 7.喷油器 8.燃油压力调节器 9.节气门控制组件 10.空气流量计 11.氧传感器 12.冷却液温度传感器 13.爆震传感器 14.曲轴位置传感器 15.进气温度传感器 16.发动机控制单元,汽油发动机的电子控制,反馈信号(氧传感器、爆震传感器),汽油发动机的电子控制,ECU主要控制内容：,1、电控汽油喷射(EFI)；2、电控点火提前(ESA);3、怠速控制(ISC)；4、排放控制；5、进气控制。,电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按空气计量方式),1、D型EFI系统（速度密度型）,通过检测进气歧管的真空度来间接检测发动机吸入的空气量。“D”是德文“压力”的第一个字母。由于空气在进气歧管内的压力波动，该方法的测量精度较差。,电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按空气计量方式),电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按空气计量方式),2、L型EFI系统（质量流量型）,采用空气流量计直接测量发动机吸入的空气量。“L”是德文“空气”的第一个字母。其测量精度高于D型，故可精确地控制空燃比，它是目前应用最广的一种形式。,电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按空气计量方式),电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按空气计量方式),3、Mono型EFI系统,该系统又称为节流阀体喷射系统（TBI）。仅用一只电磁喷油器在原来安装化油器的部位依据一定的规律进行单点集中喷射，间歇性地将燃油喷射至发动机的进气歧管内。Mono型EFI系统的空气量可以采用空气流量计计量，也可以采用按节气门开度和发动机转速来计量进气量，并据此控制空燃比，后者可省去空气流量计，简化结构，因此在低排量轿车上应用较多。,电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按空气计量方式),电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按喷射位置与方式),1、单点喷射(SPI),单点喷射系统是在进气管节气门上方装一个中央喷射装置，用一到两只喷油器集中喷射，汽油喷入进气流中，与空气混合后，再由进气歧管分配到各个汽缸中。,电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按喷射位置与方式),2、多点喷射(MPI),多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只电磁喷油器，由电子控制按照一定的模式进行喷射。有三种模式：1，同时喷射；2，分组同时喷射；3，顺序喷射。,电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按喷射位置与方式),3、缸内直接喷射,缸内直接喷射是将燃料直接喷入汽缸内，喷射装置所需要的喷射压力较高。,电控汽油喷射-EFI,EFI分类(按喷射位置与方式),4、连续喷射,在发动机的运转过程中喷射器持续喷射，使燃料通路中燃料测量截面前后的压差一定，控制燃料测量截面积大小变化，来改变供油量。连续喷射仅限于进气管喷射的情况。,5、间断喷射,喷射仅在发动机工作循环中的某一段或几段时间内进行，通过控制每次喷射的持续时间来控制喷射量。,电控汽油喷射-EFI,EFI的空气供给系统：作用是测量和控制不同工况下发动机所需的空气量。,进气室(稳压箱),节气门,发动机,空气流量计,空气阀,空气虑清器,电控汽油喷射-EFI,EFI的空气供给系统,双金属片型空气阀,热敏蜡式空气阀,电控汽油喷射-EFI,EFI的空气供给系统,电控汽油喷射-EFI,EFI的空气供给系统,电控汽油喷射-EFI,EFI的空气供给系统,节气门阀体总成,电控汽油喷射-EFI,EFI的燃油供给系统：根据不同工况的要求，配制相应空燃比和一定数量的可燃混合气进入汽缸。,燃油箱,燃油泵,燃油滤清器,稳压箱,压力调节器,喷油器,低温启动喷油器,发动机,储油室,脉动减震器,电控汽油喷射-EFI,EFI的燃油供给系统,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统,控制系统的功用是根据发动机运转情况和车辆运行状况确定最佳喷油量，并控制喷油器以控制喷油量。主要由三部分组成：传感器、ECU及执行部件（喷油器、油泵）。,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,1、空气流量计2、进气压力(真空度)传感器3、进气温度传感器4、节气门位置传感器5、发动机转速和曲轴位置传感器6、冷却水温传感器7、氧传感器8、起动开关信号9、空凋信号(A/C),电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,1、空气流量计,空气流量计,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,(1).叶片式空气流量计,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,(1).叶片式空气流量计,立体图,平面图,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,(2).卡门涡旋式空气流量计,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,其中 V:空气流速 d:涡流发生器外径尺寸 ST:斯特罗巴尔数（常数）f:卡门涡旋频率,100,200,0.5,1.0,空气流量,输出信号频率,(2).卡门涡旋式空气流量计,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,(3).热线式空气流量计,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,(4).热膜式空气流量计,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,2、进气压力(真空度)传感器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,3、进气温度传感器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,3、进气温度传感器,进气温度传感器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,4、节气门位置传感器,线性输出型,开关量输出型,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,5、发动机转速和曲轴位置传感器,曲轴位置传感器,进气温度传感器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,6、冷却水温传感器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,6、冷却水温传感器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,6、冷却水温传感器,冷却水温传感器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,7、氧传感器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,7、氧传感器,三元催化转换器转换效率,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,7、氧传感器,采用氧传感器进行空燃比反馈控制,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,7、氧传感器,采用氧传感器进行空燃比反馈控制,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,7、氧传感器,氧传感器,碳罐电磁阀,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统传感器、信号,8、起动开关信号,9、空凋信号(A/C),电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统电磁喷油器,喷油器的功用是根据ECU发出的喷油信号，喷射出相应数量的燃油，并使燃油雾化。,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统电磁喷油器,电磁喷油器,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统电磁喷油器,1、喷油器的静态流量,在规定压力下，使针阀保持在最大行程位置时，每单位时间所喷射的燃油量。,2、喷油器的动态流量,由于喷油器针阀的开启和落座是一个动态过程，因此仅用静态流量来描述喷油器的喷射特征是不够的。所谓动态流量，是指某一通电时间的喷射量。作出多个通电时间下的动态流量，即得到喷油器的流量特征，其中Q反映的就是静态流量。,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统电磁喷油器,2、喷油器的动态流量,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统电磁喷油器,3、喷射范围,喷油器是利用电磁信号通过控制开阀时间来控制喷射量，由于针阀具有动作滞后的工作特征，所以存在着最小通电时间和最大通电时间两个重要参数。最小通电时间：一般为1.21.8ms。最小通电时间所对应的喷射量为最小喷射量。最大通电时间：是指喷射周期为10ms时，喷油器所能达到的最大通电时间，由于喷油器针阀关闭时的滞后特点，最大通电时间小于10ms。最大通电时间所对应的喷射量为最大喷射量。,电控汽油喷射-EFI,EFI控制系统电磁喷油器,4、动态流量范围,动态流量范围是指喷射周期为10ms时，喷油器的最大喷射量与最小喷射量之比。动态流量范围=qmax/qmin,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,在电子控制燃油喷射系统中，控制喷油量实际上是控制喷油器的喷射持续时间，即喷油脉宽。该脉宽由ECU依据传感器提供的各种信息来确定，脉冲信号经驱动电路后输出至喷油器。,喷油控制方式：,开环控制+闭环控制,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,1、喷油方式,同时喷射；分组喷射；顺序喷射。,2、喷油正时,同步喷射：指在既定的曲轴转角进行喷射。在发动机稳定工况的大部分运转时间里，喷油系统以同步喷射方式进行，是发动机的基本喷油工作模式。,异步喷射：根据传感器的输入信号控制喷射时间，与曲轴转角无关。异步喷射作为同步喷射的补充，在起动、加速工况下发生。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,3、启动时的喷油控制,在发动机启动时，ECU根据冷却水温度，由预先存贮在ECU中的水温-喷射时间图，查找相应的基本喷油时间，然后进行进气温度和蓄电池的修正，就得到启动时的喷油持续时间。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,4、启动后的喷油控制,当发动机的转速超过预定值时，ECU确定的喷油持续时间应按下式计算：喷油脉冲持续时间=基本喷油持续时间*修正系数+电压修正值。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,5、基本喷油时间一,对于采用热式空气流量计的系统，空气流量计输出的就是质量流量，可采用下式计算基本喷油时间：,式中 TP:基本喷油时间(s);G:进气质量流量(g/s);n:发动机转速(rpm);A/F:目标空燃比；K:常系数。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,6、基本喷油时间二,对于采用叶片式空气流量计和卡门涡旋式空气流量计的系统，它们输出的都是体积流量，可采用下式计算基本喷油时间：,式中 TP:基本喷油时间(s);Q:进气体积流量(m3/s);n:发动机转速(rpm);A/F:目标空燃比；K:与结构有关的常系数；KT:进气温度修正系数 KP:大气压力修正系数,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,7、基本喷油时间三,对于速度密度方式的系统，采用三维MAP图的方式确定基本喷油时间此图说明了在各种转速和进气歧管绝对压力下对应的基本持续时间。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,8、不同工况下喷油量的修正,启动加浓,虽然在低速低温下，较之化油器式发动机，燃油喷射极大地改善了燃油的雾化程度，但是由于此时燃油微粒的旋转流动减弱，燃油蒸发量减少，壁部被燃油严重沾湿，所以仍需供给较浓的混合气，才能保证有一定量的燃油蒸气与空气组成可燃混合气，为保证发动机在低温下顺利启动，必须进行加浓。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,暖机加浓,在冷却水温度降低时，ECU根据水温传感器的信号，相应增加燃油喷射量。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,进气温度修正,通常以20C为进气温度修正的标准温度。低于20C时，增加喷油量。高于20C时，减少喷油量。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,大负荷加浓,当发动机在大负荷下运转时，要求使用浓混合气以保证获得最大功率。ECU根据发动机负荷增加喷油量。发动机的负荷大小可以根据节气门开度或进气量大小来确定，故ECU可根据绝对压力传感器、空气流量计、节气门位置传感器输送的PIM、Vs或VTA信号来判断发动机的负荷状况，决定相应增加的燃油喷射量。大负荷时的加浓量约为正常喷油的10%30%。有些车型其大负荷加浓时还与冷却液温度信号THW有关。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,过渡工况空燃比控制,发动机在过渡工况下运行时（即汽车加速或减速行驶），为获得良好的动力性和经济性，其空燃比应相应变化。ECU可根据进气歧管绝对压力（PIM）或空气量（Vs）、发动机转速（Ne）、车速（SPD）、节气门开度、空挡启动开关（NSW）和冷却水温度（THW）等信息来控制喷油量。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,怠速稳定性修正(D系统),为提高发动机怠速运转的稳定性，ECU根据绝对压力（PIM）和发动机转速（Ne）对喷油量进行修正，随压力增大或转速降低，增加喷油量；随压力减少或转速提高，减少喷油量。,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,发动机在高速运转时急减速，使节气门关闭，为避免混合气过浓，增加燃油消耗量并使排放性能恶化，ECU应控制喷油器立即停止喷油，而当发动机转速下降至预定转速时，或节气门被重新开启时，喷油器才恢复喷油。发动机超速断油。为避免发动机超速运行，当发动机转速超过额定转速时，ECU控制喷油器停止喷油。汽车超速运行时断油。有些车型上当汽车车速超过限定值时，ECU控制喷油器停止喷油。在上述断油控制中，ECU根据节气门位置、发动机转速、冷却水温度、空调开关位置、停车开关信号及车速信号等来进行断油控制。,断油控制,电控汽油喷射-EFI,EFI的喷油控制策略,断油控制,电控点火提前-ESA,传统点火系,电控点火提前-ESA,传统点火系,初级电流通路：发动机转动，断电器凸轮随之转动，断电 器触点交替闭合和断开。点火开关接通，触点闭合时，接通电源，向初级绕组供电。蓄电池正极-点火开关-点火线圈初级绕组-断电器触 点-蓄电池负极次级电流通路：初级绕组建立较大磁场。触点断开，初级电路切断，在次级绕组感应很高电压，产生电火花点燃混合气。次级 线圈绕组-点火开关-蓄电池-火花塞电极-配电器电极-次级绕组,电控点火提前-ESA,传统点火系存在的问题,机械触点。有火花放电现象，触点易烧蚀，初级回路电流切断不彻底，损失点火能量，另外触点过流限制初级电流和点火能量提高。不能满足发动机多种工况对点火时刻的要求。压缩比不断提高，增压技术的运用，爆震倾向越来越大。机械装置存在磨损，需定期维护和保养。,一个点火周期初级回路接通和断开的时间比例固定，因此存在高速时初级回路能量存贮不足和低速时点火线圈易发热烧毁。分电器轴高速旋转时，触点严重抖动，次级电压和点火能量急剧下降，限制汽油机最高转速增加。触点和分火头与分电器盖侧电极存在火花放电，损失用于点火的能量。,电控点火提前-ESA,ESA,电控点火提前-ESA,ESA的信号输入、输出,控制系统输入多个传感器信号：基准位置，曲轴转角，转速，水温，进气压力（或进气流量），节气门位置等，其中基准位置，曲轴转角，转速三个信号相互配合，决定高压产生时刻。,电子点火器在有微处理器的点火系统中常作为一个执行部件，而在无微处理器的点火控制系统中它又被用作控制单元。作为系统控制单元时一般有脉冲整形、初级电路闭合时间控制以及信号放大功能。包括四部分：A）稳压部分B）脉冲整形部分C）闭合时间控制部分D）复合管输出级。,电控点火提前-ESA,点火提前角的控制方法,实际点火时刻,修正点火提前角,基本点火提前角,初始点火提前角,各种工况下的最小提前角,MAP,工况修正,电控点火提前-ESA,通电时间控制,点火线圈的通电时间是以建立磁场形式蓄积点火能量的时间，对应的曲轴转角为闭合角。通电时间控制的原则是在不影响火花放电的前提下，在保证点火线圈有足够时间蓄积能量下而不造成过热损失和破坏；蓄电池电压变化影响点火线圈磁场建立。电压下降，通电时间加长，关系如下：,电控点火提前-ESA,爆震的产生与危害,汽油发动机利用火花塞提供电火花将混合气点燃，火焰在混合气不断传播完成燃烧过程；期间如果某种原因导致压力升高，一些部位混合气（末端混合气）不等火焰传到，就自行燃烧，造成瞬时爆发燃烧。,破坏燃烧室壁的激冷层，导致发动机各部分温度上升，结果功率下降，严重时活塞烧结，活塞环粘着，轴承破坏，气门烧蚀。,电控点火提前-ESA,压电式爆震传感器,1、6电气接头 2配重 3压电元件4外壳 5、8安装部螺纹 7压电元件,电控点火提前-ESA,爆震判别,爆震传感器,滤波电路,峰值检出,比较基准计算,爆震判定,微处理器,ECU,爆震判定区间信号,电控点火提前-ESA,爆震控制,点火过早时，由于上止点附近的压力升高率迅速增大，使末端混合气的压力显著上升，因而爆震容易发生；相反，推迟点火则可以减轻甚至避免爆震。爆震控制的目的就是根据爆震传感器的信号调整点火时刻使汽油发动机工作在临界爆震状态。,电控点火提前-ESA,爆震控制硬件调整,（1）每当判定发生爆震时，慢慢推迟点火，一步步减少修正量；缺点：爆震会持续一段时间。（2）一收到爆震的判断信号，迅速大幅度推迟点火，再慢慢恢复到原来的点火时间；利弊：立刻制止爆燃的优点，推迟点火持续时间较长，会导致油耗增加。（3）每当判定发生爆震时，大幅度推迟点火，而且快速恢复。利弊：立刻制止爆燃，因点火时间的变动大，有时会引起扭矩波动。,电控点火提前-ESA,(a)缓慢推迟，缓慢提前 1-爆震判断信号(b)急速推迟，缓慢提前(c)急速推迟，急速提前 2-点火提前角延迟量,爆震控制硬件调整,电控点火提前-ESA,爆震控制软件调整,利用控制点火时刻公式中的一个修正项。检测到爆震，把点火时刻修正项变为滞后值，并以固定的角度逐步推迟点火；当爆震信号消除，以一固定的角度使点火时刻增加；当再出现爆震，点火提前角再次推迟；点火提前角实行爆震反馈控制，这种调整过程反复进行，直到稳定为止。,电控点火提前-ESA,ESA,带驱动级的点火模块,怠速控制-ISC,怠速控制：稳定性、排放、油耗,ECU,稳压箱,车速,机油压力,怠速信号,空调机负压,空档信号,冷却水温度,发动机转速,怠速执行器,旁通进气道,去进气歧管,节气门,过滤气,排放控制,1、空燃比反馈控制2、EGR控制！3、活性碳罐蒸发污染控制！,排放控制,EGR控制,EGR即废气再循环，其原理是使一部分废气流回进气管，用以抑制发动机内氮氧化合物的生成。,EGR控制率,EGR执行器,发动机,进气压力传感器,节气门位置传感器,转速传感器,水温传感器,蓄电池电压,点火开关,ECU,EGR率反馈信号,废气,新鲜混合气,排放控制,活性碳罐蒸发污染控制,进气控制,动力阀控制系统,进气控制,进气惯性增压控制系统,进气控制,进气惯性增压控制系统,进气控制,废气涡轮增压控制,复习题,1试绘制反馈控制系统的原理方框图。2汽车电子目前主要包括哪些控制内容？3、汽油机的电子控制包括哪些控制内容？试绘制其控制系统的原理图，并逐一作说明。,