文档介绍：汽油发动机控制技术
概述
在上个世纪出现的石油危机以及越来越严格的排放法规限制,使得汽油机电子控制技术得到快速发展。图5-1 是德国博士(***)公司的M5汽油机电控系统原理图。
图5-1:具有车载综合诊断(OBD)系统的Motronic M5系统示意图
1 碳罐 10 二次空气阀 19 发动机转速传感器
2 截止阀 11 空气质量流量计 20 发动机温度传感器
3 碳罐清洁阀 12 控制单元(ECU) 21 Lambda氧传感器
4燃油压力调节器 13 节气门传感器 22 诊断接口
5 喷油器 14 怠速执行器 23 诊断指示灯
6 压力执行器 15 空气温度传感器 24 压差传感器
7 点火线圈 16 EGR阀 25 电动输油泵
8 相位传感器 17 燃油滤清器
9 二次空气泵 18 爆震传感器
从图中可以看出汽油机电子控制主要有下列控制在功能:
发动机喷油系统控制:喷油量(喷油脉宽)、喷油定时、空然比闭环控制
发动机点火系统控制:点火提前角、初级回路闭合时间、电子配电控制、爆震控制
怠速控制系统:发动机启动、暖机、起步过渡
排放控制系统:废气再循环(EGR)控制、燃油蒸发(EPAV),控制三元催化装置(TWC)
故障自诊断和“跛行”控制(“回家”电路)
其他控制功能,如二次空气喷射,可变进气系统控制:可变进气管长度(VL)、可变截面(VD)增压系统控制(VGT、VNT、Wate Gate)等,可变配气系统VVT:配气正时、气门升程等。
本节主要结合燃油系统、点火系统和怠速控制介绍汽油机的电子控制系统的基本组成、工作原理和关键部件。
采用电子控制燃油喷射技术使空气和燃油分开测量,在各种工况下都能精确地计量燃油,而且在整个使用期内可以保持高精度和高稳定性。同时,由于电子控制的灵活性和计算机强有力的处理能力,电控系统可以根据发动机的各种运行工况,如启动、暖机、怠速、加速、满负荷、部分负荷、滑行以及环境温度、海拔高度和燃油质量的变化,实现最佳空燃比控制,使发动机优化运行,从而取得良好的节油和排气净化效果。与传统的机械式化油器相比,电控汽油喷射系统可以使发动机的功率提高5%—10%,燃油消耗率降低5%—15%,废气排污量减少20%左右。
除实现了空燃比的精确控制以外,与化油器供油方式相比,电子控制汽油喷射还具有以下几方面的优越性:
①更为优越的燃油雾化性能,使油气混合更均匀;
②对气温和海拔高度变化的适应性好;
③电子控制汽油喷射系统中的多点喷射方式由于每个汽缸都配备单独的喷油器,与化油器供油方式相比,还具有各缸混合气分配均匀的优点;
④取消了喉口的多点燃油喷射系统,可按照最大充气效率的目标改进进气系统的设计,从而使动力性进一步改善;
⑤电子控制汽油喷射系统各组成部件的安装适应性好,从而给汽油机的总体设计带来更大的灵活性。
当代的电控点火系统采用电子控制单元(ECU)对点火系统的点火提前角、点火能量和配电进行控制,并能够针对汽油机的“爆震(knocking)”情况对点火提前角进行闭环调节,使汽油机的性能得到很大的改善。同时采用电子控制后,点火系统可以采用“气缸偶”或各缸独立点火的方式进行电子配电控制,彻底摆脱了传统机械触点对点火系统能量的限制,使汽油机的点火能量得到很大提高,满足了当代汽油机由于采用理论空燃比、EGR排放控制技术等对提高点火能量的要求。
汽油机怠速控制系统是汽油机电子控制技术的主要内容,怠速控制程序代码数量约占整个控制程序的1/3以上。汽油机怠速控制技术主要是对怠速时进入发动机的空气流量进行控制,同时怠速控制又不可避免地涉及到燃油、点火和排放控制系统。汽油机怠速控制技术涉及汽油机的起动、暖机、怠速等工况,同时又影响车辆的起步、滑行等过渡工况的操纵性,这就决定了汽油机怠速控制的逻辑和算法的复杂性。
电控汽油喷射技术
电子控制汽油喷射的基本概念
■电子控制汽油喷射的类型。电子控制汽油喷射以喷射的方式向汽油机提供燃油,按照喷油器安装位置的不同,分为单点喷射(SPI)、多点喷射(MPI)及缸内直接喷射(图5-2)。
图5-2单点喷射(SPI)、多点喷射(MPI)与缸内直接喷射
(a)单点喷射;(b)多点喷射;(c)缸内直接喷射
单点喷射系统是在进气管节流阀体上方装一个中央喷射装置,用一到两只喷油器集中喷射,汽油喷入进气流中,与空气混合后由进气歧管分配到各个汽缸中。单点喷射又称为节流阀体喷射(TBI)或中央燃油喷射(CFI)。
多点喷射系统是在每缸进气口处装有一只电磁喷油器,由电子控制单元控制按照一定的模式进行喷射。
MPI及SPI两种喷射方式均属于进气管喷射,汽缸内直接喷射则是将燃料直接喷入汽缸内,