电控发动机的毕业论文

汽油机电控燃油喷射系统的点火控制(上)XXX(XX汽车电器研究所 )摘要:在发动机控制系统中,电控点火装置对发动机的点火控制包括点火提前角控制、通电时间控制和爆震控制3个方面。分别介绍了它们的控制原理、控制方式、控制方法、控制电路。在发动机的集中电控系统中, ECU (电子控制器)是一种电子综合控制装置。它不仅用来控制燃油喷射系统,同时还具有点火控制、怠速控制、排放控制、进气控制、增压控制、自诊断、失效保护和备用控制等多项控制功能。其中的点火控制是重要功能之一。在发动机控制系统中,电控点火装置(Electronic Spark Advance,简称ESA)对发动机的点火控制包括点火提前角控制、通电时间控制和爆震控制3个方面。1发动机点火控制的发展在传统的化油器式汽油机中,点火控制系统经过了传统式(触点式)向无触点式发展的过程。在这一过程中,系统中的分电器仍一直采用机械式离心和真空提前机构来控制发动机的点火提前角。燃油喷射控制系统经历了机械控制(K系统)、机电混合式控制(K-E系统)到电子控制(EFI系统)的过程。随着EFI系统的出现和发展,点火控制系统开始采用电控点火装置(ESA)。EFI系统的点火控制随着电子工业的发展也经历了普通(传统)式到电控式的过程。在K系统或带普通分电器式的EFI系统中,由于仍采用机械式离心和真空提前机构,不能实现对影响发动机工况的多种因素的多元及非线性控制,这类EFI系统被称为普通EFI系统。而采用电控点火装置(ESA)的EFI系统中,去掉了分电器的机械式离心和真空提前机构,甚至去掉了分电器,其功能完全由ESA来承担,它可以使发动机在任何工况下均处于最佳点火提前状态,并实现3方面的功能:点火提前角控制、通电时间控制和爆震控制。2ESA的点火提前角控制在ECU中,预先存储记忆发动机在各种工况及运行条件下最理想的点火提前角。发动机运转时, ECU根据发动机的转速和负荷信号,确定基本点火提前角,并根据其他有关信号进行修正,最后确定点火提前角,并向点火电子组件输出点火指示信号,以控制点火系统的工作。2·1最佳点火提前角通常把发动机发出功率最大和油耗最小时的点火提前角称为最佳点火提前角。对现代汽车而言,最佳的点火提前角不仅应保证发动机的动力性和燃油经济性都达到最佳,还必须保证排放污染最小。2·2影响点火提前角的因素2·2·1发动机转速当发动机转速升高时,点火提前角相应增大(但非线性关系),在普通式的EFI系统中,由于采用的是机械式离心提前调节器,所以调节曲线与理想点火调节曲线相差较大。当采用ESA时,可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。2·2·2进气歧管绝对压力(负荷)当进气歧管压力高(真空度小、负荷大)时,要求点火提前角小;当进气歧管压力低(真空度高、负荷小)时,要求点火提前角大。但它们也非线性关系。在普通式的EFI系统中,由于采用的是机械式真空提前调节器,所以调节曲线与理想点火调节曲线相差较大。当采用ESA时,可以使发动机的实际点火提前角接近于理想的点火提前角。2·2·3汽油的辛烷值发动机在一定条件下,会出现爆震现象。爆震使发动机动力下降、油耗增加、发动机过热,对发动机极为有害。发动机的爆震与汽油品质有密切关系,常用辛烷值来表示汽油的抗爆性能。汽油的辛烷值越高,抗爆性越好,点火提前角可增大;辛烷值越低,抗爆性越差,点火提前角则应减小。在无电控的普通点火系统中,是靠人工对分电器初始位置进行调节来实现的。在EFI中,为了适应不同辛烷值的汽油的需要,在ECU中存储了2张点火正时图,在实际使用中,可根据不同的汽油品种进行选择。在出厂时,一般开关设定在无铅优质汽油的位置上。2·2·4其它因素最佳点火提前角还与发动机燃烧室的形状、燃烧室内温度、空燃比、大气压力、冷却水温度等因素有关。在普通EFI系统中,当上述因素变化时,系统无法对点火提前角进行调整。当采用ESA时,发动机在各种工况和运行条件下,都能提供理想的点火提前角,因此发动机的动力性、经济性和排放都可以达到最佳。2·3点火提前角控制系统的组成及功用(表1)表1点火提前角控制系统的组成及功用名称功用传感器空气流量计(用于L型EFI)进气歧管绝对压力传感器(用于D型EFI)检测进气量分电器曲轴位置传感器(NE信号)检测曲轴角度(转速)凸轮轴位置传感器(G1、G2信号)检测凸轮轴(曲轴)角度基准位置节气门位置传感器向ECU输入点火提前角修正用信号水温传感器检测发动机冷却水温度,向ECU输入点火提前角修正用信号起动开关(起动信号)向ECU输入发动机正在起动中的信号空调开关A/C向ECU输入空调的工作状态(ON、OFF)信号车速传感器检测车速,向ECU输入车速信号空档起动开关检测换档手柄置于N档或P档爆震传感器检测发动机爆震信号点火电子组件(点火模块)根据ECU输出的点火控制信号,控制点火线圈初级电流的通断,产生次级高压。同时,向ECU反馈点火确认信号ECU根据各传感器输入的信号,计算出最佳点火提前角,并将点火控制信号输送给点火电子组件2·4点火提前角的控制方式2·4·1点火正时控制在ESA中,点火提前角的控制包括发动机起动期间和起动后的2种基本情况。a·起动期间点火时间控制(图1a)当发动机在起动期间时,转速较低(通常在500 r/min以下),由于进气歧管压力信号或进气量信号不稳定,因此常将点火时间固定在初始点火提前角(其大小随发动机而异)。此时点火时刻与发动机工况无关,故不经ECU计算,直接由传感器信号控制一个固定的初始点火提前角。当发动机转速超过一定值时,自动转换为由ECU的点火正时信号IGT控制。b·起动后点火时间控制(图1b)根据有关传感器送来的信号, ECU计算出最佳点火时刻,输出点火正时信号IGT,控制点火电子组件点火。此时,点火时间由进气歧管压力信号(或进气量信号)和发动机转速确定的基本点火提前角和修正量决定。修正项目随发动机而异,并根据发动机各自图1点火时间控制(a)起动期间点火时间控制(b)起动后点火时间控制的特性曲线进行修正。以上2种情况可归纳如下: