發(fā)動機電子控制技術的原理分析
時間:2006-10-24 11:22:00來源:wangsl
導語:?汽車尾氣中有害物質的排放量與進入發(fā)動機的空氣/燃料比(空燃比)的大小有直接關系。
一、發(fā)動機電子控制的目的
?。?)盡可能降低汽車尾氣中有害物質的排放量;
?。?)盡可能改善發(fā)動機運行的經(jīng)濟性;
(3)盡可能提高發(fā)動機的動力性。
二、發(fā)動機電子控制的原因
汽車尾氣中有害物質的排放量與進入發(fā)動機的空氣/燃料比(空燃比)的大小有直接關系。當發(fā)動機有害物質排放與空燃比的關系曲線濃度較低時,有害物質的排放量大為減少。而采用低濃度混合氣就必須采用特殊的混合方式和燃燒方式。否則燃燒將會不穩(wěn)定,發(fā)動機動力性下降,排放及油耗反而上升,特別是采用稀薄混合氣燃燒實現(xiàn)起來比較困難。
而隨著排放法規(guī)的嚴格化,即便采用稀薄燃燒方式,也不能滿足發(fā)動機所有工況下的排放要求。于是采用一種三元催化轉換器來凈化排氣??杖急戎挥性诶碚摽杖急雀浇鼤r,三元催化轉換器才有較高的轉換效率,而這時發(fā)動機運行的經(jīng)濟性并不是最好,二者相互矛盾。
但采用電子控制技術后,發(fā)動機電子控制單元根據(jù)各傳感器傳送來的信息,分析發(fā)動機運行中的各種參數(shù),并予以綜合處理,以達到較為滿意的效果。
另外控制發(fā)動機的最佳點火時間,可以降低發(fā)動機的油耗,然而燃油噴射量和點火時間與發(fā)動機的運行參數(shù)有很大的關系,靠離心與真空調節(jié)的機械式點火系統(tǒng)只能在發(fā)動機運行時的個別點能達到最佳狀態(tài),而在大部分工況下,均不能達到最佳值。如果通過采用微電腦的電子控制系統(tǒng),就能很容易地滿足發(fā)動機在各種不同工況下均能達到最佳值的要求。
三、發(fā)動機電子控制的實現(xiàn)
?。?)收集信號
發(fā)動機進氣流量,進氣溫度,轉速,負荷率,冷卻水溫度等信息是電子控制的基礎。而這些信息需要通過各種傳感器來采集。關于各種傳感器的作用我們以前都談過,請查閱相關文章。發(fā)動機電子控制單元根據(jù)這兩個傳感器所采集的信號對發(fā)動機的點火時間,噴油量等進行反饋控制,以達到最佳的運行工況。因為以前的普通化油器式發(fā)動機受環(huán)境影響很大,運用電子控制可以很大程度上提高汽車的個方面性能。
(2)信號輸出
在傳感器接受到信號后,通過輸入電路轉換成微電腦可以接受的數(shù)字信號,微電腦通過對各種輸入信號的計算、判斷后發(fā)出各種控制信號,但這種信號是比較微弱的數(shù)字信號,不足以直接驅動各種控制動作的執(zhí)行器,必須通過輸出電路把信號放大后去控制燃油噴射過程和點火過程等。電子控制具有供油精確、響應快、動力性好及各缸油量分配均勻等優(yōu)點。對進入發(fā)動機氣缸內(nèi)油氣比和點火時間的精密控制以及與催化排氣凈化裝置的配合使用,能使得排氣中的有害物質含量下降到最低的程度。
四.發(fā)動機電子的控制方式
?。?)開環(huán)控制
在空燃比不適合的時候,一般用開環(huán)控制。在這種控制模式下,計算機使用的輸入信息有水溫、負荷、大氣壓和發(fā)動機轉速。這些信息決定空燃比,一旦這些信息處理完,計算機發(fā)出適當?shù)拿罱o混合氣控制裝置。除非輸入改變,否則這一命令不改變。
在這種工作方式,計算機不使用氧傳感器的輸入信息,所以也不知道所發(fā)出的關于空燃比命令是否能得到預想的運行工況。由于開環(huán)的這種弱點,計算機應盡快把系統(tǒng)轉入閉環(huán),并盡可能留在閉環(huán)運行模式。當然系統(tǒng)的故障會使它無法進入閉環(huán),或不得不退出閉環(huán)。
?。?)閉環(huán)空制
由于技術的進步、氧傳感器的使用和計算機化發(fā)動機管理系統(tǒng)的綜合能力,可以實現(xiàn)發(fā)動機的閉環(huán)控制。閉環(huán)是一個實時的氧傳感器、計算機和燃油量控制裝置三者之間閉合的三角關系。計算機發(fā)出命令給燃油量控制裝置,向理論值的方向調整空燃比(14.7:1)。這一調整經(jīng)常會超過一點理論值。氧傳感器察覺出來,并報告計算機,計算機再發(fā)出命令調回到14.7:1。因為每一個調整的循環(huán)都很快,所以空燃比永遠也不會偏離14.7:1。一旦運行,這種閉環(huán)調整就連續(xù)不斷。
閉環(huán)是最有效的運行方式,所以計算機應盡可能按閉環(huán)控制編程。但要進入閉環(huán)控制,還要滿足一些條件:①氧傳感器必須達到工作溫度(約315℃)。②發(fā)動機水溫必須達到臨界溫度(約65℃)。③發(fā)動機起動后,經(jīng)過預定的時間(從幾秒到一二分鐘)。還有另外一些情況,如強加速,長時間怠速,計算機會強制系統(tǒng)退出閉環(huán)。
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