摩托车电子控制系统

三点水

电子控制系统也叫电控单元 (ecu), 又称为电控单元或电子控制组件, 常叫电脑。它是电子控制汽油喷射系统与点火系统的控制中心。电控单元的核心是电脑的只读存储器, 其中存放着通过大量试验而获得的一系列控制程序软件、喷油特性脉谱以及其他特性的数据等重要信息 , 是ecij 进行操作和控制的重要依据, 是满足发动机的动力性、经济性和排放性等最重要的保证。

　　发动机工作时, 电子控制系统根据空气流量传感器或绝对压力传感器送来的电信号计算出进气量, 根据进气量和发动机转速计算出基本喷油持续时间, 然后进行温度、节气门开度等各种工作参数的修正, 得到发动机在这一工况下运行的最佳喷油持续时间, 精确地控制燃油喷射量。

　　
　　在本田gl1200 型摩托车电控燃油喷射系统中,ecu 与点火控制器是分开设置的。而在雅马哈ｇts1000a 型摩托车燃油喷射系统中, 点火控器已直接集成到 ecu 中, 对燃油喷射量和点火时间进行统一控制。

　　(1) 发动机电控单元的组成电控单元的基本组成如图 1-31 所示。它主要由输入回路、 a／ｄ转换器、微机 ( 单片机 ) 和输出回路四部分组成。


　　①输入回路: 输入回路主要由滤波电路、整形放大电路、单稳态等电路组成。从各类传感器输出的电信号, 首先进入输入团路, 以对输入信号进行必要处理, 如进行除去杂波, 将低电压进行增幅, 高电压进行减幅, 将非正弦波进行整形转变为矩形波等工作。然后再转换成所需要的工作电压, 一般低电压为 ov, 高电位为 5v　。 它的作用如图 1-32 所示。

　　如电磁式曲轴位置传感器（用来测量发动机转速 , 控制点火时刻）输入电控单元 (ecu) 的信号, 其幅值是随转速变化的。发动机转速升高时, 输出的电压幅值增大; 发动机转速降低时，输出的电压幅值变小。在发动机低转速时，电压信号显得很弱，为了使信号能够送入电控单元（ecu）并被采用, 必须在输入回路的信号整形电路中进行处理, 将其信号放大, 并将波形变成整齐的矩形波。另外，一般曲轴位置传感器的齿数只有几十个齿, 如果仅用这此齿数产生的几十个脉冲来代表曲轴每一圈中的步数, 就显得太粗糙，会引起较大的误差。为了保持一定的精度, 转角的步长设定为0．５０ （或 1 ０）。为此在输入回路设立一个转角脉冲发生器 , 把齿盘上产生几十个脉冲变成曲轴转一圈产生720 个脉冲 ( 或 360 个脉冲 ), 这样一个脉冲就代表曲轴转角的０．５( 或10) 。为此在输入回路设立一个圈角脉冲发生器 , 把齿盘上产生几十个脉冲变成曲轴转一圈产生720 个脉冲 ( 或360 个脉冲 ), 这样一个脉冲就代表曲轴转角的 ０．５（或 1 0 )。

　　②模拟式数字 (a/d) 转换器 : 模拟式数字 (a ／ｄ) 转换器由比较器、触发器、计数器和门电路组成。它的主要作用是把模拟信号转换成数字信号。摩托车上的各类传感器产生的电信号有两种: 一种是模拟信号, 如进气温度传感器、水温传感器、氧传感器等输出的信号; 另一种是数字信号，如曲轴位置传感器、节气门位置传感器、霍耳转速传感器等输出的信号, 如图 1-33 所示。



　　这两种信号在输入到ｅｃｕ之前必须进行处理与变换，以达到电控单元（ｅｃｕ）要求的数字信号。模拟信号虽经输入电路处理，但还属于模拟信号范畴，则必须经模拟式数字（ａ／ｄ）转换器，将该种模拟量按其特定的规律转换成相应的数字量，再输入电控单元（ｅｃｕ）。

　　如从空气流量传感器输入０～５ｖ的模拟电压信号，当输入电压与ａ／ｄ转换器设定的量程相同时，则模拟信号经ａ／ｄ转换跑龙套换成数字量后，才能输入电控单元（ｅｃｕ），如图１－３４所示。


　　有些传感器，如霍耳转速传感器送来的信号已是脉冲信号，这些信号经输入回路处理后，即可直接进入电控单元（ｅｃｕ）。

　　③微机：微机是电控单元（ｅｃｕ）的核心部分，它的作用是根据需要把各种传感器送来的信号用内存程序和数据进行运算处理，并把处理结果，如燃油喷射量信号、燃油泵电压信号，点火正时信号等送往输出接口电路。

　　微机主要由中央处理器（ｃｐｕ）存储器（ｒｏｍ／ｒａｍ）、输入／输出接口（ｉ／ｏ）和总线组成。

　　ａ、中央处理器（ｃｐｕ）。它是整个控制系统的核心，如图１－３５所示。ｃｐｕ主要由算术运算器、暂时寄存器和控制器组成。其中运算器的主要功能是对数据进行算术运算和逻辑运算；暂时寄存器用于暂时存储数据等程序指令；控制器的功能是控制程序指令译码及各装置之间信号传送和控制任务。ｃｐｕ的工作是在时钟脉冲发生器的操作下进行的。当电控单元（ｅｃｕ）通电后，脉冲发生器立即产生一连串的具有一不定期频率和脉宽的电压脉冲，使电控单元（ｅｃｕ）全部工作同步，按照统一的节拍操作，保证同一时间内完成一定的操作，实现控制系统各部协调工作的目标。

　　ｂ、存储器。存储器由大规模集成半导体管或ｍｏｓ管构成的逻辑电路与触发器电路组成，存储储器具有保存数据和记忆程序的功能。存储器分为两种: 一种为只读存储器简称为rom, 另一种为随机存储器简称为ram 。
　　
　　rom: 只读存储器由大规模集成逻辑电路组成, 其功能是永久地保存己经写入的信息, 电控单元 (ecu) 也不能改变它, 它也不会因断电而消失。在电控单元 (ecu) 工作时, 只能对它进行读出操作。因此它适用于存放永久性的程序和不变的数据等。例如, 在电控燃油喷射系统中的喷油脉谱特性曲线路、空燃比基本参数和修正值、点火系统中的点火控制脉谱的特性曲线、电子防抱死系统中的滑移率特性曲线、各类故障代码等。这些信息已由厂家一次性存入rom 中, 在使用过程中无法改变其内容, 只有需要时读出存入的原始数据。目前又相继出现了 prom 、eprom 和 eeprom新型只读存储器 , 其中prom 为可编程序只读存储器 ;eprom 为可擦除可编程序只读存储器 ; eeprom 为电力擦除可编程序只读存储器。在只读存储器中存储的大量程序和数据 , 是通过各种实验与实践中而获得的重要信息, 也是电控单元 (ecu) 进行控制的重要依据。

　　ram: 随机存储器即人们常说的内存, 它由大规模 mos 集成的各种触发器电路组成。其功能是存储电控单元 (ecu) 操作时所需要的数据和新产生的数据等 , 可根据需要随时调出、改写和存入数据。 ram 在电控单元 (ecij) 中只具有暂时存储信息的作用, 当电源切断时, 所有存在ram中的数据均完全消失。为了能够较长时期的保存所需要的数据, 防止当点火开关断开时造成数据丢失, 一般车用的 ram 都用专用后备电源与蓄电池直接相连, 以保证所需要数据不会丢失。
c. 输入与输出 (i/0) 接口。输入／输出接口电路简称为 i/0, 它是微机的重要组成部分 , 它由选 择器、分配器、编码器和译码器等电路组成。它的作用是把电控单元(ecij) 所需要的外部输入与输 出设备联接起来, 是电控单元 (ecu) 与被控制对象进行信息交换的纽带, 它起着数据缓冲、电平匹配、时序匹配等多种作用。输入输出接口电路根据cpu 的指令, 把输入信号( 传感器信号) 以所需要的频率、电平通过i/0 接口接收; 输出信号则按发出控制信号的形成与要求, 通过i/0 接口以最佳的速度送出, 或送入暂时寄存器, 或送入输出回路。
　d. 输出回路是微机与执行器之间建立联系的一部分装置。它将电控单元 (ecu) 发出的决策指 令转变成控制信号来驱动执行器工作, 起控制信号的生成和放大等功能。电控单元 (ecu) 输出的是数字信号, 而且输出的电流很小, 用这种信号一般不能驱动执行器工作, 需要输出电路将其转换成可以驱动执行器工作的控制信号, 如喷油器驱动信号、燃油泵控制信号等。控制输出回路中, 采用大功率三极管的导通和截止, 为喷油器提供一定宽度的驱动信号。当大功率三极管导通时, 即接通喷油器电磁线圈电路, 产生电磁吸力, 打开针阀开始喷油; 反之, 当大功率三极管截止, 喷油器电磁线圈电路断电、电磁力消失, 停止喷油。

　　有些元件需要模拟信号时, 输出接口电路应先进行数彷莫转换后, 再进行放大处理。

　　e. 总线。总线是组成微机系统各种传送信号的集合。总线有几十根或是上百根以上信号线。总线按传递信息的类别可分为三类, 即数据总线、地址总线和控制总线, 如图 1-36 所示。

　　数据总线: 数据总线用来传送数据和指令。数据总线通常有8 位、16 位、32 位和 64 位等, 常说有多少位机器就有多少根数据总线, 两者是一一对应的。地址总线: 地址总线是用来传送地址码, 地址码类似于自动电话的号码, 在电控单元 (ecu) 总线上各部件之间的信息传递, 主要是靠地址码准确地沟通两者之间的联系。例如, 要对存储器某单元进行存储或读出数据时, 必须先将该单元的地址码送到地址总线上 , 然后才送出写入或读出的指令才能完成操作。地址总线通常有16 位或32 位等。

　　控制总线: 控制总线主要用于传送各种控制信号, 使中央处理器通过控制总线随时掌握各器件的状态, 并根据需要随时向有关器件发出控制命令。在电控单元 (ecu) 系统中, 中央处理器、存储器和输入输出接口是通过总线连接起来的 , 它们之间的信息交换都是通过总线进行的。
　　
　　f. 电控单元 (ecu) 的基本工作原理。发动机起动时, 电控单元 (ecu) 进入工作状态, 某些程序 从 rom 取出, 进入cpu, 这些程序可以控制燃油喷射、燃油泵工作电压、点火时刻等。通过cpu
控制, 一个个指令逐个地进行循环, 执行程序过程中所需的发动机信息, 来自各传感器。从传感器来的信号, 首先进入输入回路对其信号进行处理。如是数字信号, 根据 cpu 的安排经 i/o 接口直接进入电控单元 (ecu); 如是模拟信号, 还要经过aa 〉转换器转换成数字信号后, 才能经 i/0 接口进入电控单元 (ecu) 。大多数信息, 暂时存储在岛也 4 中, 根据指令再从 ram 送至 cpuo 下一步是将 rom 中的原始数据引入 cpu, 与输入传感器的信息进行比较。对来自有关传感器的每一信号依次取样 , 并与原始数据进行比较。cpu 对这些数据比较运算后作出决定, 并发出输出指令信号经 i/o 接口, 必要的信号还经 d/a 转换器转变成模拟信号, 最后经输出回路去控制执行器动作。如是喷油器驱动信号 , 则控制喷油正时和喷油脉宽, 完成控制喷油功能。

　　发动机工作时, 电控单元 (ecu) 的运行速度是相当快的, 如喷油量、点火正时等每秒钟可以修正上百次, 因此其控制精度是相当高的。

　　(2) 喷油正时的控制喷油正时就是喷油器什么时刻开始喷泊。对控制总线: 控制总线主要用于传送各种控制信号, 使中央处理器通过控制总线随时掌握各器件的状态, 并根据需要随时向有关器件发出控制命令。在电控单元 (ecu) 系统中, 中央处理器、存储器和输入输出接口是通过总线连接起来的 , 它们之间的信息交换都是通过总线进行的。

　　f. 电控单元 (ecu) 的基本工作原理。发动机起动时, 电控单元 (ecu) 进入工作状态, 某些程序 从 rom 取出, 进入cpu, 这些程序可以控制燃油喷射、燃油泵工作电压、点火时刻等。通过 cpu
控制, 一个个指令逐个地进行循环, 执行程序过程中所需的发动机信息 , 来自各传感器。从传感器来的信号, 首先进入输入回路对其信号进行处理。如是数字信号, 根据 cpu 的安排经 i/o 接口直接进入电控单元 (ecu); 如是模拟信号 , 还要经过aa 〉转换器转换成数字信号后, 才能经 i/0 接口进入电控单元 (ecu) 。大多数信息 , 暂时存储在岛也 4 中, 根据指令再从 ram 送至 cpuo 下一步是将ｒom 中的原始数据引入 cpu, 与输入传感器的信息进行比较。对来自有关传感器的每一信号依次取样, 并与原始数据进行比较。cpu 对这些数据比较运算后作出决定, 并发出输出指令信号经 i/o 接口, 必要的信号还经 d/a 转换器转变成模拟信号, 最后经输出回路去控制执行器动作。如是喷油器驱动信号, 则控制喷油正时和喷油脉宽, 完成控制喷油功能。

　　发动机工作时 , 电控单元 (ecu) 的运行速度是相当快的, 如喷油量、点火正时等每秒钟可以修正上百次, 因此其控制精度是相当高的。
(2) 喷油正时的控制喷油正时就是喷油器什么时刻开始喷泊。对控制总线: 控制总线主要用于传送各种控制信号, 使中央处理器通过控制总线随时掌握各器件的状态 , 并根据需要随时向有关器件发出控制命令。在电控单元 (ecu) 系统中, 中央处理器、存储器和输入输出接口是通过总线连接起来的 , 它们之间的信息交换都是通过总线进行的。

　　f. 电控单元 (ecu) 的基本工作原理。发动机起动时, 电控单元 (ecu) 进入工作状态, 某些程序 从 rom 取出, 进入cpu, 这些程序可以控制燃油喷射、燃油泵工作电压、点火时刻等。通过 cpu
控制, 一个个指令逐个地进行循环, 执行程序过程中所需的发动机信息, 来自各传感器。从传感器来的信号, 首先进入输入回路对其信号进行处理。如是数字信号, 根据 cpu 的安排经 i/o 接口直接进入电控单元 (ecu); 如是模拟信号, 还要经过aa 〉转换器转换成数字信号后, 才能经i/0 接口进入电控单元 (ecu) 。大多数信息, 暂时存储在岛也4 中, 根据指令再从ram 送至cpuo 下一步是将rom 中的原始数据引入cpu, 与输入传感器的信息进行比较。对来自有关传感器的每一信号依次取样, 并与原始数据进行比较。cpu 对这些数据比较运算后作出决定, 并发出输出指令信号经 i/o 接口, 必要的信号还经 d/a 转换器转变成模拟信号, 最后经输出回路去控制执行器动作。如是喷油器驱动信号, 则控制喷油正时和喷油脉宽, 完成控制喷油功能。

　　发动机工作时, 电控单元 (ecu) 的运行速度是相当快的, 如喷油量、点火正时等每秒钟可以修正上百次, 因此其控制精度是相当高的。

　　(2) 喷油正时的控制喷油正时就是喷油器什么时刻开始喷泊。对每缸都设一个喷油器的多缸摩托车发动机而言, 又可分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种基本类型。

　　①同时喷射的控制 : 川崎 z1000 型摩托车电子控制系统采用同时喷射的方式, 其控制电路如图 137 所示 ,4 个喷油器并联连接电控单元 (ecu), 根据点火线圈送来的基准信号, 发出喷油器控制信 , 控制大功率三极管的导通和截止, 从而控制 4 个喷油器电磁线圈电路同时接通和切断, 使其同时喷油, 同时停止。通常曲轴每转一圈 (ep 360 。), 各缸喷油器同时喷射一次。

　　从图1-38 中可见, 曲轴每转一圈 (360 。), 各缸喷油器同时喷油一次( 即一个工作循环 , 喷油两
次) 。采用这种喷油方式, 不是把发动机所需要的燃油一次喷射完毕, 而是分两次进行喷射。对于不是处于进气行程的气缸来说, 已喷射到进气支管的燃油, 就暂时储存在进气支管中, 直到进气门打开, 才被吸入气缸内。这种喷射方式电路结构简单、通用性良好, 但各缸和顺序喷射。喷油时间不可能最佳,目前已广泛采用分组喷射。

　　②分组喷射的控制 : 山叶摩托车 yfis 电子控制系统, 采用的分组喷射控制, 其控制电路如图1-39 所示, 分组喷射正时图如图 1-40 所示。

　　摩托车四缸发动机的4 个喷油器分成两组, 电控单元 (ecu) 分组控制喷油器, 两组喷油器轮流交替喷射。发动机曲轴每转一圈 (360 。), 只有一组喷射器喷射; 每一工作循环 (720 。) 中 , 各缸喷 油一次。

　　③顺序喷射的控制: 顺序喷射控制电路, 它像点火系统一样, 曲轴每转两圈, 各缸喷油器按照特定的顺序依次轮流喷射一次顺序喷射可以设立在最佳时刻喷油, 对混合气的形成十分有利, 因而对提高燃油经济性和降低排污量很有好处, 但它常需判缸信号。

　　铃木 gsx1300r 摩托车就是采用顺序喷射方式, 如图 1-41 所，, 各缸喷油器分别由电控单元 (ecu) 进行控制 , 驱动回路与气缸数目相等。

　　采用顺序喷射控制时, 应具有正时和缸序两个功能, 电控单元 (ecu) 工作时, 通过曲轴位置传感器输入的信号, 可以知道活塞上止点前的位置, 再通过判缸信号相配合, 可以确定向上止点运动的是哪一缸, 同时应分清该缸是压缩行程 , 还是排气行程。因此 , 当电控单元 (ecu) 根据判缸信号、曲轴位置信号, 确知该缸是排气行程, 且活塞行至上止点前某一喷油位置时, 此时电控单元 (ecu) 输出喷油控制信号接通喷油器电磁线圈电路, 该缸即开始喷油, 图 1-42 为顺序喷射的正时图。

　  有些摩托车同时采用了多种方式, 如铃术xn85turbo 型摩托车。该车在中低速运行时, 曲轴转 1 圈喷油1 次; 高转速时, 曲轴转2 圈喷油1 次。还有些摩托车, 在低转速区为顺序喷射, 而在高转速区转换成同时喷射; 也有的采用了分组喷射和同时喷射的组合。无论采取哪一种控制方式, 其目的都是为了达到更精确地控制, 以改善工作性能和提高经济性。

　　{3) 喷油量的控制
　　喷油喷油量的控制 , 亦即喷油器喷射持续时间的控制 , 其目的是使发动机燃油混合气的空燃比符合要求。喷油量的控制实际上是由电控单元 (ecu) 根据发动机运行工况及影响因素 , 输出控制信号进行控制的。

　　喷油持续时间二基本喷油时间×修正系数十电压补偿的喷油时间式中, 基本喷油时间是发动机在一个工作循环内, 根据空气流量传感器 ( 或绝对压力传感器) 和发动机转速信号, 以化学计量比计算所得的空燃比表示的喷油时间来决定, 即:基本喷油时间二k( 常数)×进气量 / 发动机转速式中,k 是由喷油器尺寸、喷油方式及气缸数决定的常数; 电压补偿的喷油时间是为了补偿因摩托车蓄电池电压时刻变化所引起的喷油持续时间的变化。电压低, 流经喷油器电磁线圈的电流减少, 电磁线圈吸力减少, 从而使喷油器开阀的时间增加, 针阀有效喷射时间减少, 喷油量减少, 需要延长喷油时间进行补偿; 反之, 蓄电池电压升高, 喷油量增加, 需要缩短喷油时间加以负补偿。

　　修正系数主要包括起动后的燃油增量修正、暖机时的燃油增量修正、暖机加速时燃油增量修正、高温时燃油增量修正、加速时燃油增量修正、进气温度的燃油增量修正、海拔高度的燃油增量修正、急加速时燃油增量修正、减速时燃油减量修正、空燃比反馈修正、急减速时燃油停供等。
　
　　①起动后燃油增量的修正系数 : 冷发动机起动后的数十秒内, 应进行起动后的燃油修正。发动机越冷, 燃油增量应越大, 需要修正的时间也越长。它由发动机起动后的冷却水温度决定, 由水温传感器或气缸温度传感器输出信号进行控制。

　　②暖机时燃油增量修正系数 : 冷车起动后, 接着就进入发动机暖机时期, 暖机时的燃油增量也是对发动机冷态时燃油供给不足的一种补充措施。通过增加燃油喷射量使发动机迅速升温, 增量补偿一直到发动机温度达到规定值才告结束。

　　③暖机加速时燃油增量修正系数 : 为了改善发动机暖机时的加速性能, 需要喷人比正常加速时多的燃油, 因此需要延长喷射持续时间, 而进行增量修正。
　{3) 喷油量的控制
喷油喷油量的控制 , 亦即喷油器喷射持续时间的控制 , 其目的是使发动机燃油混合气的空燃比符合要求。喷油量的控制实际上是由电控单元 (ecu) 根据发动机运行工况及影响因素 , 输出控制信号进行控制的。

　　喷油持续时间二基本喷油时间×修正 系数十电压补偿的喷油时间式中, 基本喷油时间是发动机在一个工作循环内 , 根据空气流量传感器 ( 或绝对压力传感器) 和发动机转速信号, 以化学计量比计算所得的空燃比表示的喷油时间来决定 , 即 :基本喷油时间二 k( 常数 ) ×进气量 / 发动机转速式中 ,k 是由喷油器尺寸、喷油方式及气缸数决定的常数 ; 电压补偿的喷油时间是为了补偿因摩托车蓄电池电压时刻变化所引起的喷油持续时间的变化。电压低, 流经喷油器电磁线圈的电流减少, 电磁线圈吸力减少, 从而使喷油器开阀的时间增加, 针阀有效喷射时间减少, 喷油量减少, 需要延长喷油时间进行补偿 ; 反之, 蓄电池电压升高, 喷油量增加, 需要缩短喷油时间加以负补偿。

　　修正系数主要包括起动后的燃油增量修正、暖机时的燃油增量修正、暖机加速时燃油增量修正、高温时燃油增量修正、加速时燃油增量修正、进气温度的燃油增量修正、海拔高度的燃油增量修正、急加速时燃油增量修正、减速时燃油减量修正、空燃比反馈修正、急减速时燃油停供等。

　　①起动后燃油增量的修正系数 : 冷发动机起动后的数十秒内, 应进行起动后的燃油修正。发动机越冷, 燃油增量应越大, 需要修正的时间也越长。它由发动机起动后的冷却水温度决定, 由水温传感器或气缸温度传感器输出信号进行控制。
　　
　　②暖机时燃油增量修正系数 : 冷车起动后, 接着就进入发动机暖机时期, 暖机时的燃油增量也是对发动机冷态时燃油供给不足的一种补充措施。通过增加燃油喷射量使发动机迅速升温, 增量补偿一直到发动机温度达到规定值才告结束。

　　③暖机加速时燃油增量修正系数: 为了改善发动机暖机时的加速性能 , 需要喷人比正常加速时多的燃油, 因此需要延长喷射持续时间, 而进行增量修正。

mosang

路过，学习下，谢谢楼主！

emperor620

谢谢了，收获不少

多喜法多

学习下
最好结合实际
说点相关知识来

rfn

摩托国3法规再次推迟实施，对摩托电控技术的应用不是好事