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现代轿车发动机电控技术

作者:时间:2008-07-17来源:奥杰汽车网收藏

  在微机控制点火系统中,目前出现了一种无分电器点火(DLI)系统,它取消了普通微机控制点火系统中的分电器,改由 内部控制各缸配电。这样点火线圈产生的高压电,不需经过分电器分配,直接就送至火花塞发生点火。无分电器点火系统可消除分火头与分电器盖边电极的火花放电现象,减少电磁干扰。无分电器点火系统根据点火顺序的不同,有两缸同时点火和各缸独立点火两种。在两缸同时点火方式中,每两缸一组,合用一个点火线圈,所有缸体分成若干组按组依次进行点火;在各缸独立点火方式中,每缸的火花塞都设有单独的点火线圈(特别是随着超小型塑料包装的点火线圈的出现,使之与火花塞合为一体),这样各缸可依次轮流点火。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/85835.htm

  在的点火控制中,同样采用了开环和闭环相结合的控制形式。起动阶段的点火时刻由中的专门信号进行开环控制;正常运行期间,则通过增设爆震传感器进行爆震反馈控制,根据爆震传感器的反馈信号调整点火时刻使在临界爆震状态。

  (三)怠速控制(ISC)系统

  怠速性能的好坏是评价性能优越与否的重要指标,怠速性能差将导致油耗增加,排污严重,因此,需进行必要的控制。现代轿车中一般都设有怠速控制系统,由控制并维持发动机怠速在某一稳定转速范围内。因此,怠速控制通常是指怠速转速控制,其实质就是对怠速工况时的进气量进行调节(同时配合喷油量及点火提前角的控制)。 怠速控制的基本原理是 ECU根据冷却水温、空调负荷、空档信号等计算目标转速,并与实际转速相比较,同时检测节气门全关信号及车速信号,判断是否处于怠速状态,确认后则按目标转速与实际转速之间的差值来驱动执行器调整控制进气量。

  目前,除了怠速转速的稳定性控制之外,怠速控制还可以实现起动控制、暖机控制以及负荷变化控制等功能,这样多种功能的集中,不仅简化了机构,而且也提高了怠速控制的精确性。

  怠速控制系统根据进气量控制方式的不同可分为节气门直动式和旁通空气式两种,后者的应用较广,其中的执行器—怠速控制阀的发展较快,相应有步进电机型、旋转电磁阀型、占空比型和开关控制型等,各自在怠速控制中有不同程度的应用。

  (四)排气再循环(EGR)系统

  国外的早期研究发现,将少量的排气(5%~20 %)再次循环进入气缸与新鲜可燃混合气混合后燃烧,可有效抑制 NOx 的产生。事实上,除了可采用气门重叠产生排气回流的内部EGR方式外,更常用的措施是用专门的管道将部分排气引至进气管,由ECU控制EGR阀改变流通截面来调节排气量,实现再循环排气率的变化。通常在发动机暖机、怠速、低负荷、高负荷等工况不需进行EGR控制。

  EGR控制的一般过程是:ECU根据发动机的转速、节气门开度、冷却水温等信号,计算最佳再循环排气率,再通过控制 EGR阀的开度来实现EGR控制。而ECU对EGR阀的控制,实质上是通过对真空调节阀的控制来实现的。真空调节阀一般是电磁式的,用于将ECU输出的电信号转换为气压变化,从而实现对气动式EGR阀的控制。并且,ECU还通过压力传感器测量再循环排气率信号来进行反馈控制。在实施反馈控制时,最初使用的是独立式压力或压差传感器,而今又出现了与EGR阀共为一体的EGR位置传感器,提高了控制精度。

  (五)增压系统

  发动机中增压系统的安装日渐增多,其目的是为了提高进气效率。增压系统的研制开发使增压技术又跨上了一个新台阶。目前,应用较普遍的是电控废气涡轮增压系统。通常增压器是为与发动机低速小负荷工况相匹配而设计的,当发动机大负荷运行时容易导致增压器超速运行而损坏,为此,电控废气涡轮增压系统专门在排气管中废气涡轮室处增加了一旁通气道,由ECU控制切换阀的开度大小进行调整。通常情况下切换阀闭合,废气通过涡轮气室排出;一旦发动机大负荷运行将导致废气涡轮转速升高,当进气压力超过限值,ECU便会通过相应机构开启切换阀,使旁通气道导通,废气不经涡轮室而直接由旁通气道排出,增压器停止工作。

  (六)故障自诊断系统

  现代轿车发动机的电控系统中,ECU一般都带有故障自诊断系统,自行监测、诊断发动机控制系统各部分的故障。对于传感器,可通过检测其信号是否超出规定范围来直接进行判断;对于执行器,则在其初始电路中增设专门回路来实现监测,对于ECU本身,也有专用程序进行诊断。

  故障自诊断系统时刻监测各控制系统的工作情况,当出现故障时,一般轿车仪表板上的故障指示灯可闪烁报警,同时将故障信息以代码的形式保存在微机的存储器中,维修时不仅可以通过故障指示灯间断闪烁来显示,也可以通过专用的检测仪器以数字的形式显示故障代码,以便进一步通过手册查出故障原因。自诊断系统很好地解决了复杂电控系统难以判断故障的问题。

  (七)故障保险系统及故障备用控制系统

  当自诊 断系统检测出传感器及其电路故障后,ECU中的故障保险系统随之自动启动发挥作用。故障保险系统会用程序设定的数据取代故障部分输入的非正常信号,进行直接控制。故障保险系统一般通过软件编程来实现。


  而当微机或主要传感器(如进气歧管压力传感器)出现故障时,ECU立即将主控权由微机切换至故障备用系统中,由其代替微机工作。故障备用系统作为 ECU的一个集成电路模块,根据起动信号和怠速触点状态信号,一般只能确定维持运行的最简单的控制方案,保证轿车“缓慢回家”以便修理,而不能达到微机控制时的最佳性能。

  (八)其他电控系统

  1.进气涡流电控系统进气涡流可以促进汽油蒸发以及与空气的均匀混合,提高燃烧效率。电控进气涡流在某些轿车(特别是采用稀燃技术的轿车)上应用较多。其结构是在进气口附近增设一涡流控制阀,通过ECU采集转速、节气门开度、冷却水温等信号,并加以处理后控制其旋转角度,引导气流偏转产生涡流,调节涡流比,实现涡流控制。

  2.可变进气控制系统可变进气控制系统是从增加进气量、提高进气效率的角度出发来改善发动机动力性能的,该系统有两种类型:一种是可变流通面积控制方式,它通过ECU控制安装在进气管道中的控制阀的旋转角度来改变其进气流通截面,满足不同工况对进气量的需求;另一种是可变流通长度控制方式,由ECU控制进气管道中的控制阀来调整进气管的长度。实践证明,可变进气控制系统可增强发动机动力性和经济性。

  3.进气温度预热控制系统 进气温度预热控制系统通过调节低温起动时的进气温度来促进汽油蒸发,改善排放性能。预热方式主要有排气管预热、水温预热和正温度元件(PTC)预热3种型式。

  4.燃油蒸发电控系统燃油蒸发电控系统用来降低燃油箱中汽油蒸气排向大气所造成的污染。目前,活性炭罐蒸发电控装置得到了广泛应用。停车期间,利用活性炭罐吸收汽油蒸气,防止向大气扩散;发动机运行后,ECU控制活性炭罐与进气管之间的导通,利用进气真空度将活性炭罐中吸附的汽油蒸气吸入进气管,这样可有效防止汽油蒸气的外逸,降低 HC的排放污染。

  5.曲轴箱强制通风电控系统曲轴箱强制通风电控系统的目的是将气缸中经活塞环间隙渗入曲轴箱内的气体再次循环进入进气管中,以减少该部分气体直接排向大气造成的污染。现代电控系统中,由ECU根据节气门位置信号、转速信号等控制强制通风阀,从而实现曲轴箱内气体与进气管之间的导通,再利用曲轴箱内气体。

  6.二次空气喷射系统二次空气喷射作为早期控制污染物排放的措施之一,目前与催化转换器配合使用。它同样由ECU控制二次空气喷射气道的导通,将空气引入催化转换器中,实现对 NOx、CO、HC的转变。在将空气引入排气管的方式中,除了空气泵控制外,还可用排气脉冲波来实现。另外,随着研究的进一步深入,又出现了许多新技术。如停缸控制,它可根据负荷的不同要求,停止部分气缸的燃油供给与点火控制,减少浪费,提高发动机效率;再如加速踏板电控系统,可避免机械式加速踏板因为磨损而产生的误差,增加控制精度。

  三、结束语

  从上述发动机电控系统的应用技术中不难看出,轿车汽油发动机的微机控制时代已经来临,并且,随着微机、电子技术的日臻完善以及材料工艺的蓬勃发展,再加上控制理论的不断成熟完善,发动机电控技术有望取得更大的突破。因此,可以确切地讲,发动机电控技术的开发研究仍将是2 1世纪工业的重要课题。


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