§1.3 汽车电子控制技术的概况
一、整车电控技术的应用范围：
动力传动装置的控制： 汽油机：EFI及辅助控制
柴油机：CR，EUP
变速器：AT，CVT
车辆控制：悬挂 、定车速、转向、ABS、4WS等
车身控制：空调、数字仪表、刮水器、高速车门
自锁、障碍物探测、安全缓冲气囊、防盗系统
领航系统：GPS、巡航、通讯等
1.3.1 汽油机的电控技术

汽油机混合气形成方式：化油器式和喷射方式 化油器混合气形成特点： 喉部形成压差，喷油，高速气流冲散、雾化， 蒸发、气化。 缺点：进气流动损失，喉部易结冰，各缸不 均匀
1）汽油喷射系统： 空气系统 组成：
燃料系统
控制系统
发展过程：从机械式喷射电子控制喷射。 发展前提：
４)爆震控制：通过调节点火提前角控制发动机在正常状态 或微弱爆震状态． ５) 排放控制：汽油蒸汽排放控制系统、废气再循环控制 系统 EGR、三元催化转换器与空燃比反馈控制系统 ６) 进气控制：进气管长度控制、进气管截面控制、进气 涡流控制 ７) 增压控制：废气涡轮增压器的控制
８ ) 巡航控制：按司机所要求的速度闭合开关之后，不用
一、课程意义：

发动机节能、降低排放的不可缺少的关键技术；
汽车、发动机成为机电一体化产品；
我国电控技术发展落后，目前仍依赖国外技术； 发动机理论数值化控制 原理+电控技术
二、学习目的

掌握发动机电控技术基本理论=结构、工作原理；


车用发动机的控制策略；
为国内市场培养专门人才
三、主要内容
1886年制造三轮汽车
狄塞尔：1897年研制成功柴油机基于
1893年获 “合理的热力发动机理论和构造” 专利
1895年获得了关于“具有在压力变化过程中可变燃 料导入时期的内燃机”的第二个专利。其思想源于 卡诺循环。
卡诺循环 （Carnot cycle）

由两个可逆的等温过程和两个可逆的绝热过程 所组成的理想循环。


喷油量和时刻控制精确，提高发动机的动力性和经济性。
喷射压力高（ 120MPa～200MPa ）， 减少微粒排放

喷油规律控制灵活（多次喷射），降低噪声和排放
最佳的喷油规律，即 前期缓慢，中期急速， 后期快断
（轻型车 ）排放限值（g/km）
实施年份 欧洲 中国 汽油车 CO HC NOx 柴油车 HC NOx
第一章 绪论 第二章 发动机的控制计算模型 第三章 电控汽油喷射系统 第四章 第五章 第六章 传感器及信号处理 电子控制汽油喷射系统的控制方法 电控汽油喷射的辅助控制
第七章
第八章
柴油机的电控技术
电动汽车技术
第一章
概论
§1-1 内燃机发展史回顾 内燃机概念的萌芽，产生于 赫更斯的构想（1673年）。 纽科门蒸汽机（1712）—— 发动机胎动期的杰作 瓦特的蒸汽机（1763） 奥托四冲程 内燃机： 戴姆勒、奔驰， 狄塞尔，福特
车用发动机电控技术
主讲：卢浩义
主要参考书：
1) “十一五”国家规划教材《车用发动机电子控制技术》 林学东 编著 机械工业出版社 2008.5
2)《现代汽车动力传动装置的控制技术》 林学东编 北京理工大学出版社 2003 3）《最新电控汽油喷射技术》林学东译 北京理工大学出版社 1998.
其他
课程要求
卡诺循环的效率ηc=1-T2/T1
奥托循环（ Otto cycle ）

定义：

汽油机和煤气机的工作原理，由等熵压缩、等体积加热、等熵膨胀和 等体积排热四个可逆过程组成的理想热力循环。
奥托循环的效率
§1-2 汽车电子技术的发展史
汽车电子技术，最初1861年雷诺（Ettience Lenoir）
传统的PID控制：指比例、积分、微分控制。 1 d u = k p {( x - x0 ) + ( x - x0 )dx + TD ( x - x0 )} TI dt
操作量u与偏差量成比例 积分消除定偏差
微分保证控制不受外部的干扰
kp：比例常数，T1：积分时间，TD：微分时间
4．微机技术的不断完善
排 放 标 准 欧1 1992 2000 2.72 欧2 1995 2003 欧3 2000 2007 欧4 2005 2010 2.2 2.3 1.0
CO
PM
0.97 0.5 0.2 0.10 0.15 0.08
2.75 1.0 0.64 0.5
1.36(DI)/ 0.97(IDI) 0.9/0.7 0.56 0.3
器发出喷油量指令和喷油正时指令．电控燃油喷射主要包括
喷油量、喷射正时和燃油泵的控制。 2) 点火时刻控制(ESA) ESA的功能是点火提前角控制。ＥＣＵ首先根据各传感器 信号判断发动机的运行工况和运行条件，然后给点火器输出
最理想的点火提前角指令．
3)怠速控制：根据传感器信号，由ECU控制怠速阀控制怠速 工况下的空气供给量，维持发动机以稳定怠速运转。
实现人工智能，集中熟练者的智慧，依此管理和抽 检，故障分析系统，通过模拟人的神经网络，学 习司机的习惯，以实现最舒适的汽车。
三、未来汽车的展望
对汽车的要求仍然是以下几方面： 大气污染 降低油耗低碳经济 用户价值观的多样化 驾驶操安性、舒适性等 为此，在广泛的领域里应用电控技术，振动噪 声控制技术，安全技术，音响识别技术等。 21世纪的汽车，信息化、概念化。 “20 世纪的汽车是靠燃料跑的，而21 世纪的 汽车却靠信息跑”。
调速器
传统机械供油系统
喷油量调节拉 杆


喷油时刻调节机构 传统机械供油系统缺点： 喷油量和喷油时刻控制精确低，喷油压力低，喷油规律不可 控制，易产生不正常喷射。 －机械供油系统柴油机问题：噪声、冒黑烟、 NOX排放。
位置控制式电控直列喷油泵
电控共轨式燃油喷射系统
输油泵
油箱
高压 油泵
柴油机电控燃油喷射系统的优点
1977年日产/丰田实现氧传感器反馈控制的EFI系统。 1980年三菱推出卡门涡式空气流量计。
1981年，波许/日立推出热线式空气流量计
1980年以后，尖端技术的发展、用户要求多样化、
微机普及、数值化控制整车综合控制技术得到全面 发展。20世纪以后的发展过程归纳为4个时期：
20世纪60年代：伴随半导体技术的发明与发展汽
指令
执 行 器接收 控制器指令并 执行某项控制 功能
传感器和开关
信号
执行器
参数 控制
发 动 机
信号输入装置 发动机电控系统组成 ＝传感器＋开关信号 电子控制器
空气流量 传感器 进气压力、 温度传感器 节气门位 置传感器 水温传感器 爆震传感器
是一种能把物理量或化学量转变成计 算机能识别的电信号的器件。 执行器
踩油门踏板就可以自动地保持车速，使车辆以固定的速
度行驶。 ９) 自诊断与报警控制：在发动机运行过程中随时监测各 个传感器和执行器的工作状况，并在发现故障时自动报 警。 １０) 失效保护控制：发生故障时电控系统为保持发动机 运转而采取的应急措施。
发动机电控系统的工作过程
柴油机电Байду номын сангаас控制系统概述：
传 统 机 械 供 油 系 统
1960年半导体元件开始应用于汽车上 1965年发明电控防抱死制动系统（ABS） 针对1966年美国加利福尼亚州首次制定的汽车尾
气排放法规，1967年博世发明的Jetronic质量流量式
燃油喷射系统，开始投入生产。
1970年后，美国发布关于安全、排放、油耗的三
大法规，车用电子技术得到迅速的发展:
自動車
确立了内燃机作为汽车动力源的地位
内燃机：机械式——1886~ 电控式：1980年代后期~现在
内燃机发展史上的关键人物
奥托：1876年首次实现4冲程发动机奥托循环
戴姆勒：1883年发明化油器，首次将4冲程理论应用
于汽油机1885年制造四轮汽车
奔驰：1885年利用电池和线圈发明电点火方法

所采取的措施：改进发动机机体结构：
轻量、5缸机、转子发动机等
点火时期的最佳控制
提高空燃比的控制精度 怠速转速的低速化控制 后处理技术
1974年首次应用无触点式电子点火装置；
1976年GM首先用微机技术控制汽车点火；
微机控制技术的应用：标志着汽车电子控制技术进 入数字化控制阶段控制技术向集中控制化发展
按喷射时期：
连续喷射
间歇喷射：同期喷射独立喷射（GDI、PFI）
同时喷射（限于PFI） 分组喷射（限于PFI） 非同期喷射（限于PFI） 同频率喷射
内燃机电子控制技术系统组成 从发动机中获取 信号，并将信号 传输至控制器 ECU
信号
ＥＣＵ接收并分 析得到的信息， 根据预先设定的 程序发出指令至 执行器 控制器 ECU （含硬件和软 件）
怠速电机
ECU 信号 指令
点火线圈
氧传感器
凸轮轴位 置传感器
曲轴位置 传感器
起动信号 发动机负荷信号 巡航(定速)控制开关 档位开关信号 蓄电池电压信号 离合器开关信号 制动开关信号 动力转向开关信号 空调作用信号
喷油嘴
碳罐电磁阀
燃油泵
汽油机电控系统的控制内容
1) 燃油喷射控制(EFI)
ECU首先根据各传感器信号判断发动机的工况，然后给喷油




汽车通讯：收音机，手提电话，卫星电话，电波光 纤，地上波、卫星数字通信等通信网；直接将外部 信息代入车内；车内可设有微机、携带信息终端、 电视、传真机以及游戏机等办公设备和家庭用信息 设备。 汽车将具有移动式办公室的功能； 汽车上设有红外线摄像仪、微波、激光、超声波雷 达等许多探测设备，称为汽车的“眼睛”。 设有自动控制车间距离，障碍物探测和警报，车线 脱线警报及控制，飞车警报及控制等机能；雷达 音响识别技术的使用化，可实现汽车和驾驶员的对 话，兼备秘书的作用。