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发动机电子控制技术的原理分析

--发动机电子控制技术的原理分析

供稿:工控网 2010/1/11 16:21:00

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  • 关键词: 发动机 电子控制
  • 摘要:汽车尾气中有害物质的排放量与进入发动机的空气/燃料比(空燃比)的大小有直接关系。当发动机有害物质排放与空燃比的关系曲线浓度较低时,有害物质的排放量大为减少。

一、发动机电子控制的目的
  (1)尽可能降低汽车尾气中有害物质的排放量;
  (2)尽可能改善发动机运行的经济性;
  (3)尽可能提高发动机的动力性。
  

二、发动机电子控制的原因
  汽车尾气中有害物质的排放量与进入发动机的空气/燃料比(空燃比)的大小有直接关系。当发动机有害物质排放与空燃比的关系曲线浓度较低时,有害物质的排放量大为减少。而采用低浓度混合气就必须采用特殊的混合方式和燃烧方式。否则燃烧将会不稳定,发动机动力性下降,排放及油耗反而上升,特别是采用稀薄混合气燃烧实现起来比较困难。
  而随着排放法规的严格化,即便采用稀薄燃烧方式,也不能满足发动机所有工况下的排放要求。于是采用一种三元催化转换器来净化排气。空燃比只有在理论空燃比附近时,三元催化转换器才有较高的转换效率,而这时发动机运行的经济性并不是最好,二者相互矛盾。
  但采用电子控制技术后,发动机电子控制单元根据各传感器传送来的信息,分析发动机运行中的各种参数,并予以综合处理,以达到较为满意的效果。
  另外控制发动机的最佳点火时间,可以降低发动机的油耗,然而燃油喷射量和点火时间与发动机的运行参数有很大的关系,靠离心与真空调节的机械式点火系统只能在发动机运行时的个别点能达到最佳状态,而在大部分工况下,均不能达到最佳值。如果通过采用微电脑的电子控制系统,就能很容易地满足发动机在各种不同工况下均能达到最佳值的要求。

三、发动机电子控制的实现
  (1)收集信号
  发动机进气流量,进气温度,转速,负荷率,冷却水温度等信息是电子控制的基础。而这些信息需要通过各种传感器来采集。关于各种传感器的作用我们以前都谈过,请查阅相关文章。发动机电子控制单元根据这两个传感器所采集的信号对发动机的点火时间,喷油量等进行反馈控制,以达到最佳的运行工况。因为以前的普通化油器式发动机受环境影响很大,运用电子控制可以很大程度上提高汽车的个方面性能。
  (2)信号输出
  在传感器接受到信号后,通过输入电路转换成微电脑可以接受的数字信号,微电脑通过对各种输入信号的计算、判断后发出各种控制信号,但这种信号是比较微弱的数字信号,不足以直接驱动各种控制动作的执行器,必须通过输出电路把信号放大后去控制燃油喷射过程和点火过程等。电子控制具有供油精确、响应快、动力性好及各缸油量分配均匀等优点。对进入发动机气缸内油气比和点火时间的精密控制以及与催化排气净化装置的配合使用,能使得排气中的有害物质含量下降到最低的程度。
  

四.发动机电子的控制方式
  (1)开环控制
  在空燃比不适合的时候,一般用开环控制。在这种控制模式下,计算机使用的输入信息有水温、负荷、大气压和发动机转速。这些信息决定空燃比,一旦这些信息处理完,计算机发出适当的命令给混合气控制装置。除非输入改变,否则这一命令不改变。
  在这种工作方式,计算机不使用氧传感器的输入信息,所以也不知道所发出的关于空燃比命令是否能得到预想的运行工况。由于开环的这种弱点,计算机应尽快把系统转入闭环,并尽可能留在闭环运行模式。当然系统的故障会使它无法进入闭环,或不得不退出闭环。
  (2)闭环空制
  由于技术的进步、氧传感器的使用和计算机化发动机管理系统的综合能力,可以实现发动机的闭环控制。闭环是一个实时的氧传感器、计算机和燃油量控制装置三者之间闭合的三角关系。计算机发出命令给燃油量控制装置,向理论值的方向调整空燃比(14.7:1)。这一调整经常会超过一点理论值。氧传感器察觉出来,并报告计算机,计算机再发出命令调回到14.7:1。因为每一个调整的循环都很快,所以空燃比永远也不会偏离14.7:1。一旦运行,这种闭环调整就连续不断。
  闭环是最有效的运行方式,所以计算机应尽可能按闭环控制编程。但要进入闭环控制,还要满足一些条件:①氧传感器必须达到工作温度(约315℃)。②发动机水温必须达到临界温度(约65℃)。③发动机起动后,经过预定的时间(从几秒到一二分钟)。还有另外一些情况,如强加速,长时间怠速,计算机会强制系统退出闭环。

信息来源于:造汽车网

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