1 湖北职业技术学院 机电工程系
第一章
发动机电控系统概述
1,自动控制的定义,自动控制是采用控制装置使被控制对象 (如机器设备的运行或
生产过程的进行 )自动地按照给定的规律运行,使被控制对象的一个或数个物
理量 (如电压, 电流, 速度, 位置, 温度, 流量等 )能够在一定的精度范围内
按照给定的规律变化 。
2,电子控制系统,采用电子设备 (如计算机 )作为自动控制系统的控制装置 。
3,电子控制系统的基本形式, ① 开环控制
② 闭环控制
4,开环控制的组成与特点
（ 1） 开环控制的组成,
1,1 电控系统的基本概念
1.1.1 自动控制系统概述
（ 2） 开环控制的特点,
在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用 。
5,闭环控制的组成与特点,
（ 1） 闭环控制的组成
1,1 电控系统的基本概念
1.1.1 自动控制系统概述
（ 2） 闭环控制的特点,
在控制器与被控对象之间,不仅存在着正向作用,而且存在着反馈作用,即系统
的输出量对控制量有直接影响 。
（ 3） 各部分的功能,
测量元件对被控对象的被控参数进行测量 ;变换发送单元将被测参数变成电压
(或电流 )信号,并反馈给控制器 ;控制器将反馈回来的信号与给定值进行比较 。
输入量
测量元件 变换发送单元
执行机构 控制器 被控对象 被控参数
1,微机控制系统的组成
如果把闭环控制中的控制器用微机来代替,就组成了微机控制系统 。
2,微机控制系统的控制过程
① 数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测,并输送给计算机
② 控制, 对采集到的表征被控参数的状态量进行分析, 并按已定的控制规律确定
控制过程, 适时地对执行机构发出控制信号 。
③ 上述过程不断重复, 使整个系统能够按照一定的控制指标进行工作, 并对被控
参数和设备本身出现的异常状态及时监督, 迅速处理 。
现代发动机电控系统属于微机控制系统,早期采用开环控制,现在大部分采用
闭环控制。
1,1 电控系统的基本概念
1.1.2 微机闭环控制
汽车电子技术发展始于 20世纪 60年代, 分为三个阶段 。 目前发动机上常用的
电控系统有：电控燃油喷射系统, 电控点火系统, 怠速控制系统, 排放控制系统,
增压控制系统, 警告提示系统, 自我诊断与报警系统, 失效保护系统和应急备用
系统 。
1,2 发动机电控系统的发展过程
1.2.1 发动机电控技术发展
1.2.2 现代汽车电子控制系统的发展趋势
1,单独控制,早期的汽车电控系统多采用一个 ECU控制汽车的某一个系统,如果有
多个系统就要采用多个 ECU控制 。
2,集中控制系统,利用微处理器使控制功能集中化,将多种控制功能集中到一个
ECU上,就可以不必设置多个传感器和 ECU。 现代汽车都采用集中控制系统 。
ECU主要根据进气量确定基本的喷油量, 再根据其他传感器 （ 如冷却液温度传感器, 节气
门位置传感器 ） 信号对喷油量进行修正, 使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的
混合气 。 电控燃油喷射主要包括喷油量, 喷射正时, 燃油停供和燃油泵的控制 。
1.3.2 电控点火装置 (ESA)
ESA的功能是点火提前角控制 。 根据各相关传感器信号, 判断发动机的运行工
况和运行条件, 选择最理想的点火提前角点燃混合气, 从而改善发动机的燃烧
过程 。
1.3.3 怠速控制系统
发动机辅助控制系统 。
1.3.4 排放控制系统
对发动机控制装置的工作实行电子控制 。
1,3 发动机电控系统的功能
1.3.1 电控燃油喷射 (EFI)系统
1.3.6 增压控制系统
1.3.7 巡航控制系统
1.3.8 警告系统
1.3.9 自诊断与报警系统
1.3.10 失效保护系统
1.3.11 应急备用系统
1,3 发动机电控系统的功能
1.3.5 进气控制系统
1,组成
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.1 电控系统的基本组成与类型
有三部分组成,
- 信号输入装置 —— 各种传感器, 采集控制系统的信号, 并转换成电信号输送给 ECU。
- 电子控制单元 —— ECU,给各传感器提供参考电压, 接受传感器信号, 进行存储, 计
算和分析处理后执行器发出指令 。
- 执行元件 —— 由 ECU控制, 执行某项控制功能的装置 。
2,类型
- 开环控制 —— ECU根据传感器的信号对执行器进行控制, 而控制的结果是否达到预
期目标对其控制过程没有影响 。
- 闭环控制 —— 也叫反馈控制, 在开环的基础上, 它对控制结果进行检测, 并反馈给
ECU,进行原先的控制修正 。
1,空气流量计 （ MAF）,测量发动机吸入空气量, 并将信号输入 ECU,作为燃油喷射和点火控
制的主控制信号 。
2,进气 (歧管绝对 )压力传感器 （ MAP）,测量进气管压力, 并将信号输入 ECU,作为燃油喷射
和点火控制的主控制信号 。
3,发动机转速与曲轴位置传感器：检测曲轴位置信号和曲轴转角信号, 并输入 ECU,作为燃
油喷射和点火控制的主控制信号 。
4,凸轮轴位置传感器：也叫同步信号传感器, 是一个气缸判别定位装置, 是点火控制的主控
制信号 。
5,上止点位置传感器：向 ECU提供 1缸上止点位置信号, 作为点火控制的主控制信号 。
6,缸序判别传感器：向 ECU提供各缸工作顺序, 作为点火控制的主控制信号 。
7,冷却液温度传感器,给 ECU提供冷却液温度信号, 作为燃油喷射和点火控制的修正信号 。
8,进气温度传感器：检测进气温度信号 （ 修正信号 ） 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.2 信号输入装置及输入信号
9,节气门位置传感器：检测节气门的开度及开度变化, 信号输入 ECU。
10,氧传感器：检测排气中的氧含量, 向 ECU输入反馈信号 。
11,爆震传感器：检测汽油机是否爆燃及爆燃强度 。
12,大气压力传感器：检测大气压力, 修正喷油和点火控制 。
13,车速传感器：控制发动机转速, 实现超速断油控制, 也是自动变速器的主控制信号 。
14,起动信号：发动机起动时, 给 ECU提供一个起动信号 。 作为喷油量和点火提前角的修正信
号 。
15,发电机负荷信号：发电机负荷增大时,作为喷油量和点火提前角的修正信号 。
16,空调作用信号：当空调开关打开, 空调压缩机工作, 发动机负荷加大时, 由空调开关向
ECU输入信号 。
17,挡位开关信号和空挡位置开关信号：自动变速器由 P/N挡挂入其他档时, 发动机负荷增加,
向 ECU输入信号 。 当挂入 P/N挡时向 ECU提供 P/N挡信号才能启动发动机 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.2 信号输入装置及输入信号
19,离合器开关信号：在离合器接合和分离时,由离合器开关向 ECU输入离合器工作状态信号,
修正喷油量和点火提前角 。
20,制动开关信号：在制动时,由制动开关向 ECU提供制动信号,作为对喷油量, 点火提前角,
自动变速器等的控制信号 。
21,动力转向开关信号：由于动力转向液压泵工作使发动机负荷加大,动力转向开关向 ECU输
入修正信号 。
20,EGR阀位置传感器：向 ECU提供 EGR阀的位置信号 。
22,巡航 (定速 )控制开关,ECU输入巡航控制状态信号,由 ECU对车速进行自动控制 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.2 信号输入装置及输入信号
（ 一 ） 电子控制单元的功能
① 接收传感器或其他装置输入的信息；给传感器提供参考电压；将输入的信息转变为
微机所能接受的信号 。
② 存储, 计算, 分析处理信息；计算输出值所用的程序；存储该车型的特点参数；存
储运算中的数据, 存储故障信息 。
③ 运算分析 。 根据信息参数求出执行命令数值 ;将输出的信息与标准值对比, 查出故
障 。
④ 输出执行命令 。 把弱信号变成强的执行命令信号；输出故障信息 。
⑤ 自我修正功能 (自适应功能 )
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.3 电子控制单元 (ECU)的功能与组成
（ 二 ） 发动机集中控制系统 ECU的构成
ECU主要由输入回路, A/D转换器, 微机和输出回路四部分组成 。
1,输入回路
从传感器来的信号,首先进入输入回路 。 在输入回路里,对输入信号进行预处理,一般是
在去除杂波和把正弦波变为矩形波后,在转换成输入电平 。
2,A/D转换器
微机不能直接处理模拟信号,A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号后再输入微机 。
如果传感器输出的是脉冲 (数字 )信号,经过输入回路处理后可以直接进入微机 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.3 电子控制单元 (ECU)的功能与组成
（ 二 ） 发动机集中控制系统 ECU的构成
3,微型计算机
是发动机电控系统的核心 。 它能根据需要, 把各种传感器送来的信号, 按内存的程序对
数据进行运算处理, 并把处理结果送往输出回路 。 由以下几部分组成部分组成,
① 中央处理器：中央处理器常叫 CPU,主要由运算器,寄存器,控制器等构成 。
② 存储器：主要功能是存储信息资料 。 存储器一般分为随机存储器和只读存储器 。
③ 输入 /输出口：是 CPU与输入装置 (传感器 ),输出装置 (执行器 )间进行信息交流的控制
电路 。
④ 总线：是一束传递信息的内部连线,按传递信息的类别可分为数据总线, 地址总线和
控制总线 。
4,输出回路
将微机发出的指令, 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 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.3 电子控制单元 (ECU)的功能与组成
执行器是受 ECU控制,具体执行某项控制功能的装置 。 常见的执行器有,电磁式喷油
器, 点火控制器, 怠速控制阀, 进气控制阀, EGR阀等等 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.4 执行器
1.4.5 电子控制系统的简要工作过程
1,发动机起动时,ECU进入工作状态,某些程序从 ROM中取出,进入 CPU。 这些程序可以用来
控制点火时刻, 燃油喷射, 怠速等 。
2,通过 CPU的控制,一个个指令逐个地进行循环执行 。 执行程序中所需要的发动机信息,来
自各个传感器 。
3,从传感器来的信号,首先进入输入回路进行处理 。 如果是数字信号直接经 I/O接口进入
微机；如果是模拟信号经 A/D转换器转换成数字信号后才经 I/O接口进入微机 。
4,大多数信息暂时存储在 RAM内,根据指令再从 RAM送到 CPU。 有时需将存储在 ROM中的参考
数据引入 CPU,使输入传感器的信息与之进行对比 。
5,对来自有关传感器的每一个信息依次取样,并与参考数据进行比较 。
6,CPU对这些数据进行比较运算后,作出决定并发出输出指令信号,经 I/O接口,必要的信号
还要经 D/A转换器变成模拟信号,最后经输出回路去控制执行器动作 。
谢谢大家
再 见
第一章
发动机电控系统概述
1,自动控制的定义,自动控制是采用控制装置使被控制对象 (如机器设备的运行或
生产过程的进行 )自动地按照给定的规律运行,使被控制对象的一个或数个物
理量 (如电压, 电流, 速度, 位置, 温度, 流量等 )能够在一定的精度范围内
按照给定的规律变化 。
2,电子控制系统,采用电子设备 (如计算机 )作为自动控制系统的控制装置 。
3,电子控制系统的基本形式, ① 开环控制
② 闭环控制
4,开环控制的组成与特点
（ 1） 开环控制的组成,
1,1 电控系统的基本概念
1.1.1 自动控制系统概述
（ 2） 开环控制的特点,
在控制器与被控对象之间只有正向控制作用而没有反馈控制作用 。
5,闭环控制的组成与特点,
（ 1） 闭环控制的组成
1,1 电控系统的基本概念
1.1.1 自动控制系统概述
（ 2） 闭环控制的特点,
在控制器与被控对象之间,不仅存在着正向作用,而且存在着反馈作用,即系统
的输出量对控制量有直接影响 。
（ 3） 各部分的功能,
测量元件对被控对象的被控参数进行测量 ;变换发送单元将被测参数变成电压
(或电流 )信号,并反馈给控制器 ;控制器将反馈回来的信号与给定值进行比较 。
输入量
测量元件 变换发送单元
执行机构 控制器 被控对象 被控参数
1,微机控制系统的组成
如果把闭环控制中的控制器用微机来代替,就组成了微机控制系统 。
2,微机控制系统的控制过程
① 数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测,并输送给计算机
② 控制, 对采集到的表征被控参数的状态量进行分析, 并按已定的控制规律确定
控制过程, 适时地对执行机构发出控制信号 。
③ 上述过程不断重复, 使整个系统能够按照一定的控制指标进行工作, 并对被控
参数和设备本身出现的异常状态及时监督, 迅速处理 。
现代发动机电控系统属于微机控制系统,早期采用开环控制,现在大部分采用
闭环控制。
1,1 电控系统的基本概念
1.1.2 微机闭环控制
汽车电子技术发展始于 20世纪 60年代, 分为三个阶段 。 目前发动机上常用的
电控系统有：电控燃油喷射系统, 电控点火系统, 怠速控制系统, 排放控制系统,
增压控制系统, 警告提示系统, 自我诊断与报警系统, 失效保护系统和应急备用
系统 。
1,2 发动机电控系统的发展过程
1.2.1 发动机电控技术发展
1.2.2 现代汽车电子控制系统的发展趋势
1,单独控制,早期的汽车电控系统多采用一个 ECU控制汽车的某一个系统,如果有
多个系统就要采用多个 ECU控制 。
2,集中控制系统,利用微处理器使控制功能集中化,将多种控制功能集中到一个
ECU上,就可以不必设置多个传感器和 ECU。 现代汽车都采用集中控制系统 。
ECU主要根据进气量确定基本的喷油量, 再根据其他传感器 （ 如冷却液温度传感器, 节气
门位置传感器 ） 信号对喷油量进行修正, 使发动机在各种运行工况下均能获得最佳浓度的
混合气 。 电控燃油喷射主要包括喷油量, 喷射正时, 燃油停供和燃油泵的控制 。
1.3.2 电控点火装置 (ESA)
ESA的功能是点火提前角控制 。 根据各相关传感器信号, 判断发动机的运行工
况和运行条件, 选择最理想的点火提前角点燃混合气, 从而改善发动机的燃烧
过程 。
1.3.3 怠速控制系统
发动机辅助控制系统 。
1.3.4 排放控制系统
对发动机控制装置的工作实行电子控制 。
1,3 发动机电控系统的功能
1.3.1 电控燃油喷射 (EFI)系统
1.3.6 增压控制系统
1.3.7 巡航控制系统
1.3.8 警告系统
1.3.9 自诊断与报警系统
1.3.10 失效保护系统
1.3.11 应急备用系统
1,3 发动机电控系统的功能
1.3.5 进气控制系统
1,组成
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.1 电控系统的基本组成与类型
有三部分组成,
- 信号输入装置 —— 各种传感器, 采集控制系统的信号, 并转换成电信号输送给 ECU。
- 电子控制单元 —— ECU,给各传感器提供参考电压, 接受传感器信号, 进行存储, 计
算和分析处理后执行器发出指令 。
- 执行元件 —— 由 ECU控制, 执行某项控制功能的装置 。
2,类型
- 开环控制 —— ECU根据传感器的信号对执行器进行控制, 而控制的结果是否达到预
期目标对其控制过程没有影响 。
- 闭环控制 —— 也叫反馈控制, 在开环的基础上, 它对控制结果进行检测, 并反馈给
ECU,进行原先的控制修正 。
1,空气流量计 （ MAF）,测量发动机吸入空气量, 并将信号输入 ECU,作为燃油喷射和点火控
制的主控制信号 。
2,进气 (歧管绝对 )压力传感器 （ MAP）,测量进气管压力, 并将信号输入 ECU,作为燃油喷射
和点火控制的主控制信号 。
3,发动机转速与曲轴位置传感器：检测曲轴位置信号和曲轴转角信号, 并输入 ECU,作为燃
油喷射和点火控制的主控制信号 。
4,凸轮轴位置传感器：也叫同步信号传感器, 是一个气缸判别定位装置, 是点火控制的主控
制信号 。
5,上止点位置传感器：向 ECU提供 1缸上止点位置信号, 作为点火控制的主控制信号 。
6,缸序判别传感器：向 ECU提供各缸工作顺序, 作为点火控制的主控制信号 。
7,冷却液温度传感器,给 ECU提供冷却液温度信号, 作为燃油喷射和点火控制的修正信号 。
8,进气温度传感器：检测进气温度信号 （ 修正信号 ） 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.2 信号输入装置及输入信号
9,节气门位置传感器：检测节气门的开度及开度变化, 信号输入 ECU。
10,氧传感器：检测排气中的氧含量, 向 ECU输入反馈信号 。
11,爆震传感器：检测汽油机是否爆燃及爆燃强度 。
12,大气压力传感器：检测大气压力, 修正喷油和点火控制 。
13,车速传感器：控制发动机转速, 实现超速断油控制, 也是自动变速器的主控制信号 。
14,起动信号：发动机起动时, 给 ECU提供一个起动信号 。 作为喷油量和点火提前角的修正信
号 。
15,发电机负荷信号：发电机负荷增大时,作为喷油量和点火提前角的修正信号 。
16,空调作用信号：当空调开关打开, 空调压缩机工作, 发动机负荷加大时, 由空调开关向
ECU输入信号 。
17,挡位开关信号和空挡位置开关信号：自动变速器由 P/N挡挂入其他档时, 发动机负荷增加,
向 ECU输入信号 。 当挂入 P/N挡时向 ECU提供 P/N挡信号才能启动发动机 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.2 信号输入装置及输入信号
19,离合器开关信号：在离合器接合和分离时,由离合器开关向 ECU输入离合器工作状态信号,
修正喷油量和点火提前角 。
20,制动开关信号：在制动时,由制动开关向 ECU提供制动信号,作为对喷油量, 点火提前角,
自动变速器等的控制信号 。
21,动力转向开关信号：由于动力转向液压泵工作使发动机负荷加大,动力转向开关向 ECU输
入修正信号 。
20,EGR阀位置传感器：向 ECU提供 EGR阀的位置信号 。
22,巡航 (定速 )控制开关,ECU输入巡航控制状态信号,由 ECU对车速进行自动控制 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.2 信号输入装置及输入信号
（ 一 ） 电子控制单元的功能
① 接收传感器或其他装置输入的信息；给传感器提供参考电压；将输入的信息转变为
微机所能接受的信号 。
② 存储, 计算, 分析处理信息；计算输出值所用的程序；存储该车型的特点参数；存
储运算中的数据, 存储故障信息 。
③ 运算分析 。 根据信息参数求出执行命令数值 ;将输出的信息与标准值对比, 查出故
障 。
④ 输出执行命令 。 把弱信号变成强的执行命令信号；输出故障信息 。
⑤ 自我修正功能 (自适应功能 )
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.3 电子控制单元 (ECU)的功能与组成
（ 二 ） 发动机集中控制系统 ECU的构成
ECU主要由输入回路, A/D转换器, 微机和输出回路四部分组成 。
1,输入回路
从传感器来的信号,首先进入输入回路 。 在输入回路里,对输入信号进行预处理,一般是
在去除杂波和把正弦波变为矩形波后,在转换成输入电平 。
2,A/D转换器
微机不能直接处理模拟信号,A/D转换器是将模拟信号转换为数字信号后再输入微机 。
如果传感器输出的是脉冲 (数字 )信号,经过输入回路处理后可以直接进入微机 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.3 电子控制单元 (ECU)的功能与组成
（ 二 ） 发动机集中控制系统 ECU的构成
3,微型计算机
是发动机电控系统的核心 。 它能根据需要, 把各种传感器送来的信号, 按内存的程序对
数据进行运算处理, 并把处理结果送往输出回路 。 由以下几部分组成部分组成,
① 中央处理器：中央处理器常叫 CPU,主要由运算器,寄存器,控制器等构成 。
② 存储器：主要功能是存储信息资料 。 存储器一般分为随机存储器和只读存储器 。
③ 输入 /输出口：是 CPU与输入装置 (传感器 ),输出装置 (执行器 )间进行信息交流的控制
电路 。
④ 总线：是一束传递信息的内部连线,按传递信息的类别可分为数据总线, 地址总线和
控制总线 。
4,输出回路
将微机发出的指令, 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 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.3 电子控制单元 (ECU)的功能与组成
执行器是受 ECU控制,具体执行某项控制功能的装置 。 常见的执行器有,电磁式喷油
器, 点火控制器, 怠速控制阀, 进气控制阀, EGR阀等等 。
1,4 发动机电控系统的基本组成及工作原理
1.4.4 执行器
1.4.5 电子控制系统的简要工作过程
1,发动机起动时,ECU进入工作状态,某些程序从 ROM中取出,进入 CPU。 这些程序可以用来
控制点火时刻, 燃油喷射, 怠速等 。
2,通过 CPU的控制,一个个指令逐个地进行循环执行 。 执行程序中所需要的发动机信息,来
自各个传感器 。
3,从传感器来的信号,首先进入输入回路进行处理 。 如果是数字信号直接经 I/O接口进入
微机；如果是模拟信号经 A/D转换器转换成数字信号后才经 I/O接口进入微机 。
4,大多数信息暂时存储在 RAM内,根据指令再从 RAM送到 CPU。 有时需将存储在 ROM中的参考
数据引入 CPU,使输入传感器的信息与之进行对比 。
5,对来自有关传感器的每一个信息依次取样,并与参考数据进行比较 。
6,CPU对这些数据进行比较运算后,作出决定并发出输出指令信号,经 I/O接口,必要的信号
还要经 D/A转换器变成模拟信号,最后经输出回路去控制执行器动作 。
谢谢大家
再 见
