汽车单片机应用技术 学习情景1： 汽车发动机系统的单片机控制 主讲：向楠

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 学习目标： 1.专业能力 （1）描述汽车发动机系统电控部件的组成。 （2）描述汽车发动机各传感器、执行器和ECU的位置和用 （3）描述发动机电脑端口的外形和特征。 （4）检测发动机ECU各端子与传感器、执行器之间的连接电路。 （5）正确使用检测仪器对发动机ECU针脚进行检测。 2.方法能力目标： （1）信息获取、计划制定的能力。 （2）项目可行性评估能力。 （3）按计划实施具体项目的能力。 （4）解决实际问题的思路或方法能力。 （5）自主学习与创新的能力。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 3.社会能力目标： （1）团队合作和协作能力。 （2）良好的自身修养和职业道德能力。 （3）良好的心理素质和克服困难的能力。 （4）批评与自我与自我批评的能力。 （5）注意环境保护意识。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 基础任务 2.1 汽车发动机系统电控部件的构成 2.1.1 汽车发动机电控技术的发展 汽车发动机电子控制的发展起因是人们对汽油机性能的要求。从机械控制燃油喷射到现在的发动机集中管理系统，汽车发动机电控技术用近50年的时间，经历了3个技术法阵阶段。 1952-1957年为第一阶段，这一阶段的主要特征是以提高发动机动力性为主要目的，把飞机发动机燃油喷射技术成功的移植到汽车发动机上。并成功地安装在戴姆勒-奔驰300L型赛车上 1957-1979年为第二家阶段。这一阶段的主要特征是减少排污及降低能耗为主要目的，以空燃比精确控制位基本措施的各种电子控制汽油喷射系统相继开发成功，汽油机运行控制进入电子控制的新阶段。在这一阶段，汽车燃油喷射电子控制技术经历了从模拟控制到数字控制发展过程，为单一控制向集中控制过渡奠定了基础。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 1979年以后是汽车燃油电子控制技术发生重大变革的第三阶段。德国的Bosch公司在L-Jetronic系统的基础上，将电控点火系统和电控燃油喷射技术组合在一起，开发出了M-Motronic系统，即发动机集中管理系统。 2.1.2 汽车发动机电控系统的构成及功能 1.汽车发动机电控系统的构成 汽车电子控制系统包括相应的传感器、电子控制单元和执行器，能够完成某一系统或过程的控制，如电子控制燃油喷射系统等。其电路可划分为传感器电路、电子控制系统电源电路和执行器电路等。其系统构成如图2-1所示。 图2-1 汽油机电控系统的构成

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 传感器的作用是将反映发动机运行的机械动作、热状态等物理量信息，转换成相应的模拟或数字信息，并输送到电控单元。每一个传感器都是一个完整的测量装置，它们传输的信息是电控系统作出各种控制决策的依据。一般而言，控制功能越多，控制的精度要求越多，所需要的传感器也就越多。 ECU是电控系统的核心，它的主要任务是：向各种传感器提供他们所需要的基准电压（如2V、5V、9V、12V等）。接收传感器或其他装置输入信号，并将他们转化成微机能够处理的数字脉冲信号。存储输入的信息，运用内部已有的程序对输入信息进行运算分析，输出执行命令。如果发现数据异常，就会确定故障位置，并把故障信息存储在存储器中。 执行元件是在电控单元控制下完成特定功能的电气装置。在电控系统中，ECU对执行元件的控制一般通过控制执行元件电磁线圈搭铁回路来实现。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 2.汽车发动机电控系统的主要控制功能 汽车发动机电子控制系统其主要功能如下： （1）燃油喷射控制（EFI) 燃油喷射控制是燃油及电控系统最主要的控制系统功能，燃油喷射的内容主要有喷油正时控制、喷油持续时间控制、停油控制和电动汽油泵控制等。喷油正时控制即喷油开始时刻控制，他包括根据曲轴转角位置进行控制的同步喷射控制和根据发动机运行工况进行控制的异步喷射控制两种方式。喷油持续时间控制即喷油量控制，它包括发动机起动时的喷 油持续时间控制、发动机起动后的喷油持续时间控制两种控制程序。停油控制包括减速停 油控制、超速停油控制及停油后的恢复供油控制。电动汽油泵控制包括发动机起动前电动 汽油泵的预运转控制、发动机正常运转时和发动机停机时电动汽油泵的运转控制。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 （2）点火控制（ESA） 点火控制是汽油机电控系统的第二个主要控制功能。电控系统对点火的控制包括点火 正时控制、闭合角控制和爆震反馈控制3个内容。点火正时控制即最佳点火提前角控制，它 包括基本点火提前角的确定、基本点火提前角的修正及点火控制。闭合角控制即点火线圈 初级通电时间控制，它包括初级线圈接通时间的确定和通过电流的控制。爆燃反馈控制是 汽油机电控系统特有的控制功能，它包括爆燃的检测和反馈修正控制。 （3）怠速控制（ISC） 当发动机处于怠速工况时，ECU根据怠速转速的变化或附属装置接人与否，通过控制， 怠速控制装置，调整急速工况的空气供给，使发动机保持最佳的怠速转速。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 （4）排气净化控制 发动机电控系统的排气净化净化控制功能包括氧传感器的反馈控制、废气再循环控制 (EGR)、二次空气喷射控制、活性炭罐清洗控制等内容。 1)氧传感器的反馈控制：当ECU根据发动机的运行工况确定对空燃比实行闭环控制 时、ECU根据氧传感器的反馈信号修正喷油持续时间。把空燃比精确控制在14:7:1附 近·使：三元催化净化装置具有最高的净化效率。 2)废气再循环控制：在采用废气再循环的发动机中，ECU根据发动机的运行工况，通 过真空电磁阀对废气再循环过程及再循环废气量进行控制，以降低NOX的生成量。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 3)二次空气喷射控制:在采用二次空气喷射装置的发动机中，ECU根据发动机运行工 况及工作温度·向排气管或三元催化转化器喷人新鲜的空气，以减少某些特殊工况下C0和 HC的排放量。 4)活性炭罐清洗控制：在装有活性炭罐清洗控制装置的发动机中，ECU定时打开炭罐 清洗控制电磁阀·清洗活性炭层、恢复活性炭的吸附功能。 （5）进气控制 汽油机电控系统的进气控制功能包括进气谐振增压控制、进气涡流控制、配气定时控制及增压控制。 1)进气谐振增压控制：在采用改变进气歧管长度的发动机中，ECU根据发动机的转速 控制谐振阀的开或关，以改善发动机高、低速工况时的功率和扭矩输出特性。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 2)进气涡流控制:在采用进气涡流控制的多气门发动机中，ECU根据发动机转速控制 涡流阀的开或关，改变进气涡流强度，改善燃烧过程，提高发动机的输出扭矩和动力性。 3)配气定时控制：在采用可变配气定时的发动机中，ECU根据发动机的负荷和转速， 通过改变配气定时，提高发动机的充气效率，改善发动机的动力性和经济性。 4)增压控制：在采用废气涡轮增压的电控汽油机中，ECU根据进气歧管压力控制增压 器放气阀的开或关，使进气增压压力保持稳定。

学习情境 2 汽车发动机系统的单片机控制 （6）故障自诊断控制和带故障运行控制 1)故障自诊断控制：当电控系统的组成元件发生故障时，ECU使故障警示装置及时发 出警告信号，同时将故障信息存储到存储器中，供维修时调用和参考。 2)带故障运行控制：在微机控制系统的组成元件发生故障后，ECU根据故障类型作出 最适当的应急处理，在大多数情况下，使汽车仍能以稍差的性能行驶到汽修厂进行检修。