電控系統說明書

汽車電器與電子技術課程設計說明書

題目：捷達5V汽車電器與電子設備總線路說明書

模塊三——發動機電控系統線路設計與分析

學院：交通與車輛工程學院

班級：交通運輸08級

學號：

姓名：吳萍

指導教師：邵金菊

捷達5V汽車電器與電子設備總線路說明書

模塊三——發動機電控系統線路設計與分析

1. 發動機電控系統電路組成

發動機電控系統又稱發動機管理系統 EMS(Engine Management System),可分為汽油機管理系

統和柴油機管理系統。

捷達5V發動機電控系統，采用汽油機電子控制系統，其有電子控制單元，發動機點火時刻、

怠速和排放。發動機工作時，電控單元根據控制程序和各傳感器輸入的信號控制發動機的燃油噴射、

點火時刻、怠速、燃油箱燃油蒸汽控制和排氣再循環等。該電子控制電路根據發動機工作時的轉速、

進氣壓力、節氣門位置、進氣溫度、氧傳感器及冷卻液溫度等各個傳感器送來的模擬和脈沖信號，

經其計算處理后，輸出各種驅動控制信號，去控制各執行器（如噴油器、步進電機、電動噴油泵等）

的工作。該系統各控制項目共用傳感器所提供的信息，可以設置協調各控制單項的綜合控制程序，

因而其控制的協調性和精度比各單項獨立控制高。

電子控制器(ECU)的作用是對各傳感器輸入的電信號進行綜合的處理，作出實時的判斷，并輸

出控制信號。電子控制器是電子控制系統的大腦。

傳感器的作用是將發動機的工況及狀態、汽車的行駛工況和狀態等物理參量轉變為電信號，輸

送給電子控制器。

執行器則是根據控制器的控制信號作出相應的控制動作，將控制參量迅速調整到設定的信息，

使控制對象工作在設定的狀態。

2. 各主要傳感器、電控單元、執行元件的作用及工作原理

傳感器主要有發動機轉速傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、進氣壓力傳感器、冷

卻液溫度傳感器、進氣溫度傳感器、爆燃傳感器、節氣門位置傳感器、氧傳感器、車速傳感器等。

發動機轉速與曲軸位置傳感器：用于向電子控制器提供發動機轉速和曲軸轉角電信號，電子控

制器根據此信號確定點火正時和噴油正時、產生點火和噴油控制脈沖、控制燃油泵工作等。在無分

電器的燃油噴射系統中，曲軸位置傳感器還用于識別氣缸。主要有磁感應式、光電式/霍爾效應式三

種。

空氣流量傳感器：向電子控制器提供進氣量的電信號，在電子控制汽油噴射系統中是電子控制

器計算噴油時間的重要參數，而在微機控制點火系統中是作為發動機負荷的間接參數，用于確定最

佳的基本點火提前角。

進氣管壓力傳感器：用于檢測發動機負荷狀況的另一種形式，其作用如同空氣流量傳感器，是

發動機電子控制系統計算基本噴油時間和確定最佳噴油提前角的重要參數之一。

冷卻液溫度傳感器：它是利用負溫度系數的熱敏電阻阻值隨溫度變化的特性，即阻值隨溫度升

高而降低的特性，在實際應用中，傳感器能感知冷卻液溫度的變化，并將這種變化由電路轉化為電

信號輸送給 ECU，ECU 根據輸入的信號來修正噴油時間及噴油量，同時調整空燃比，使混合氣能

穩定在較好的狀態燃燒，并使發動機發揮較好的動力及經濟性。

進氣溫度傳感器：其作用是檢測發動機進氣溫度，也是采用負溫度系數的熱敏電阻組成，即 溫

度高時傳感器的電阻降低，用來檢測發動機的進氣溫度，并將這個信號通過電路連接以信號的形式

傳給 ECU,ECU 則根據輸入的電信號對噴油量進行修正。

節氣門位置傳感器：采用的是電位計式節氣門位置傳感器，特點是動觸點作為檢測信號，其檢

測輸出電壓信號與節氣門開度線性增加，電腦能夠根據發動機負荷和溫度來控制節氣門體的開閉，

保證發動機維持在最佳怠速轉動。

爆燃傳感器：非共振型壓電式爆燃傳感器，每兩缸共用一個傳感器。當發動機產生爆燃時，安

裝在缸體上的爆燃傳感器內部平衡中因受震動的影響而產生加速度，平衡中將此加速慣性力變為作

用在壓電晶體上的壓力，壓電晶體受到此加速度慣性壓力后產生壓電信號輸出，送到識別爆燃的濾

波中，以判別是否具有爆燃產生的信號。

氧傳感器：采用的是二氧化鋯式氧傳感器，它的基本元件是鋯管，管內的陶瓷是多孔的，滲入

其中的氧氣在溫度較高時發生電離，只要內、外側氧的濃度不一致，存在濃度差,氧離子從大氣側向

排氣側擴散，從而使鋯管成為一個微電波，在兩波極間產生電壓。

車速傳感器：通過檢測變速器輸出軸轉速，向電子控制器提供汽車行駛速度電信號。車速傳感

器信號在自動變速器、懸架、巡航、點火、燃油噴射等電子控制系統中是重要的控制參數或輔助控

制參數。按產生信號的原理不同分，有磁感應式、光電式、霍爾效應式、阻磁式等多種。車輪轉速

傳感器向電子控制器提供反映車輪轉速信號，在防抱死控制系統和防滑轉控制系統中，電子控制器

根據此信號計算車輪角加速度或滑移率。

電子控制燃油噴射系統由供油系統、空氣供給系統和電子控制系統三部分組成。

執行器的作用是嚴格按照控制器輸出的控制信號來動作，將控制參量調整到設定的值，使控制

對象在設定的狀態下工作。執行器按照執行機構的電動部分的機構原理不同分，主要有電動機 、

電磁閥兩大類。

廢氣再循環電子控制系統：ECU根據各傳感器的信號判斷發動機的工況與狀態，已確定是否需

要廢氣再循環與再循環量的大小，并輸出占空比可變的控制脈沖，通過控制EGR電磁閥的占空比

來調節EGR閥的開度，以實現最佳的EGR率控制。為實現非線性的最佳EGR再循環控制，在EGR

電子控制系統的存儲器中儲存各工況下的最佳廢氣再循環量值，通常以電磁閥占空比參數的方式儲

存，ECU根據各傳感器信號，直接查找并計算得到最佳EGR電磁閥占空比值，并輸出相應的占空

比脈沖信號。

怠速控制系統：滿足發動機怠速時暖車運轉、空調運行、起步等發動機負荷變化和降低燃油消

耗率。主要由傳感器、電控單元、怠速執行機構組成。發動機怠速運行時，電控單元根據冷卻液溫

度傳感器、空調開關、檔位開關和怠速控制程序，向怠速執行機構輸出控制信號，改變怠速進氣量，

實現怠速控制。

進氣增壓系統：為了改善發動機的動力及經濟性，汽油機常采用廢氣渦輪增壓和諧波增壓 等

方式進行進氣增壓，這里采用廢氣渦輪增壓系統。發動機排出的高溫、高壓廢氣，驅動渦輪增壓器

的廢氣渦輪高速旋轉,并驅動動力渦輪一起旋轉，將空氣加壓后吸入氣缸。發動機工作時，電控單元

根據傳感器輸入的信號，將確定的實際進氣壓力與存儲器的理論壓力進行比較。

可變氣門正時與氣門升程控制系統：隨進氣門正時與升程的不同而不同，使發動機在低速時具

有較高的燃燒效率和較低的燃油消耗,而在高速時可以較好的發揮其動力，從而改善汽車的動力及經

濟性。

故障自診斷系統：作用是檢測、診斷電子控制系統中各傳感器、執行器以及電子控制單元的工

作是否正常，當電子控制系統某一電路中出現超出范圍的信號時，故障自診斷系統就判斷該電路及

相關傳感器及執行器發生故障，并使故障指示燈閃爍。

電氣與電子設備線路設計電子控制單元ECU是發動機電子控制系統的核心部件，實際上是一

個微型計算機，分為硬件和軟件兩個部分，包括輸入回路、微處理器、輸出回路、電源電路等部分。

一方面從傳感器接收發動機的工作信號，另一方面完成對這些信號的處理，并發出相應指令來控制

執行器的正確動作。

3.電路工作原理：

（1） 電源供電線路：

ECU的1引腳為供電電源輸入端，當點火開關接通后，蓄電池正極電流一路經易熔線加到ECU

的1引腳，為ECU供電。

（2） 燃油泵控制電路：

當點火開關接通ECU工作后，其4號引腳根據內部預定的程序將輸入低電平信號，使燃油泵繼

電器內線圈電路形成，使其內的常開觸點閉合，由此又接通燃油泵和噴油器的供電。當燃油泵供電

后，將為系統輸送燃油，為點火作準備。發動機工作后，ECU接收到發動機轉速傳感器的電信號，

并通過內部控制電路使燃油泵繼電線圈通電，燃油泵正常工作；發動機熄火時，發動機無信號輸入，

ECU內部電路立即使燃油泵停止工作。

（3） 噴油器電路:

ECU的73引腳接1號噴油器，80號引腳接2號噴油器，58號引腳接3號噴油器，65號引腳接

4號噴油器。噴油器的工作狀態受ECU控制。ECU內存儲有發動機各種轉速和壓力歧管的壓力的

基本噴油持續時間，在將基本噴油持續時間從儲蓄器鎮南關讀取出來后，再按照各種傳感器傳來的

信號對持續時間作進一步修正，獲得最佳噴油持續時間從73、80、58、65引腳輸出，控制四只噴

油器的工作狀態。

（4） 點火系統電路：

ECU的71、72引腳內電路及其外接的電子點火組件構成了電子點火系統電路（雙點火線圈）。

ECU根據各個傳感器送來的信號，計算出最佳正時信號，控制1、4、缸或2.、3缸的點火提前角，

使得電子點火組件進行點火。電子點火控制系統工作時的實際點火提前角包含初始點火提前角、基

本點火提前角、修正點火提前角。其中ECU根據水溫傳感器信號和進氣溫度傳感器信號，對點火

提前角進行修正。

（5） ECU其他主要引腳外接的說明;

2號引腳為電源接地端。53、54號引腳為水溫和進氣溫度傳感器，56、59號引腳為節氣門位置

傳感器怠速控制點極端，74號引腳為節氣門位置傳感器怠速電機信號端，75號引腳為節氣門位置

傳感器端，62號引腳為節氣門電位器正電源，其余引腳未標出。

（6）ECU各引腳功能一覽表：

引腳 功能 引腳 功能

1 ECU電源 58 三缸噴嘴

2 ECU電源搭鐵 59 怠速電機控制1

4 燃油泵繼電器控制 60 爆震傳感器2信號

6 輸出發動機轉速信號 62 節氣門電位器正電源

8 雙向空調壓縮機信號 65 四缸噴嘴

10 輸入空調A/C 66 爆震傳感器1信號

13 空氣流量計 69 怠速開關信號

15 碳罐閥 71 1、4缸點火控制

19 雙向自診斷信號 72 2、3缸點火控制

20 輸入車速信號 73 一缸噴嘴

23 氧傳感器信號 74 節氣門電位器信號

53 水溫傳感器信號 75 節氣門位置傳感器

54 進氣溫度傳感器信號 76 霍爾傳感器信號

56 怠速電機控制2 80 二缸噴嘴

57 點火時間/轉速信號

主要參考文獻：

［1］吳揚 《Protel DXP 電設計教程 》北京：中國鐵道出版社 2004

［2］婁云 《汽車電路分析》北京:機械工業出版社，2005

［3］曲金玉，崔振民 《汽車電氣與電子技術》 北京大學出版社，2006

［4］麻友良 《汽車電器與電子技術》北京：機械工業出版社，2002

［5］陳金坤，吳文琳《圖解汽車電器與電控系統》 北京：化學工業出版社，2006

［6］張西振 《汽車發動機電控技術》北京：機械工業出版社，2004

［7］王逐雙 《汽車電子控制系統的原理與檢修》北京: 北京理工大學出版社.2000

［8］相關資料（學術期刊、網上學術論文）等。