发动机电子控制应用非常普遍,它可以实现低油耗、低污染,减小动力传递系统的冲击,减轻驾驶员的疲劳,提高汽车的动力性、经济性和舒适性。现介绍目前汽油机上常用的电子控制装置及控制内容。
1.电控燃油喷射装置(EFI)
电控燃油喷射装置的控制主要包括喷油量、喷油正时、燃油停供及燃油泵等方面。
1)喷油量控制
电子控制单元(ECU)将发动机转速和负荷信号作为主控信号,确定基本喷油量,并根据其他有关输入信号加以修正,最后确定总喷油量。
2)喷油正时控制
在电控燃油喷射系统中,当采用与发动机转动同步的顺序独立喷射方式时,ECU不仅要控制喷油量,还要根据发动机各缸的点火顺序,将喷油控制在一个最佳时刻。
3)减速断油及限速断油控制
(1)减速断油控制。汽车行驶中,驾驶员快速松开加速踏板时,ECU将会切断燃油喷射控制电路,停止喷油,以降低减速时HC和CO的排放量。当发动机转速下降至一特定转速时,又恢复供油。
(2)限速断油控制。发动机加速时,如发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速,ECU将会在临界转速时切断燃油喷射控制电路,停止喷油,防止超速。
4)燃油泵控制
当接通点火开关后,ECU将控制燃油泵工作2~3s,以建立必需的油压,此时若不启动发动机,ECU将切断燃油泵控制电路,燃油泵停止工作。在发动机启动和运转过程中,ECU控制燃油泵保持正常运转。
2.电控点火装置(ESA)
电控点火装置的控制主要包括点火提前角、闭合角与恒流及爆震等方面。
1)点火提前角控制
在ECU中,首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(Ne)和负荷(VTA)信号,确定基本点火提前角,并根据其他有关信号(爆震传感器、水温传感器等信号)进行修正,最后确定点火提前角,并向电子点火控制器输出点火指示信号,以控制点火系统的工作。
2)闭合角与恒流控制
为保证点火线圈初级电路有足够大的断开电流,以产生足够高的次级电压,同时也要防止通电时间过长使点火线圈过热而损坏,ECU可根据蓄电池电压及转速等信号,控制点火线圈初级电路的通电时间。在高能点火装置中,还增加了恒流控制电路,以使初级电流在极短时间内迅速增长到额定值,减小转速对次级电压的影响,改善点火特性。
3)爆震控制
当ECU根据爆震传感器输出的信号检测到爆震现象时,立即修正点火提前角,以避免爆震的发生。在检测到爆震时,立即把点火提前角滞后,以避免爆震的发生;在无爆震时,则将点火时刻提前。
3.怠速控制(ISC)
怠速控制通常是指发动机在无负荷情况下的稳定转速控制。发动机怠速转速过高,会增加发动机的燃油消耗量;发动机怠速转速过低,则发动机容易熄火。发动机怠速控制通常包括启动后的怠速控制、暖机过程的怠速控制、负荷变化时的怠速控制、减速时的怠速控制等。无论发动机处于哪种工况,都由ECU控制怠速控制阀,使发动机在最佳怠速转速下运转。
4.排放控制系统
排放控制系统包括曲轴箱油气排放控制系统、燃油蒸气排放控制系统、排气再循环控制系统。
1)曲轴箱油气控制系统
曲轴箱油气控制系统(图0-1)用于防止窜缸混合气从曲轴箱泄漏出来进入大气。其中新鲜空气由空气滤清器经过通风软管送入,在曲轴箱内和窜缸混合气混合。曲轴箱内的窜缸混合气经过强制曲轴箱通风阀进入进气歧管。强制曲轴箱通风阀的柱塞升程由进气歧管的真空度决定,以调整窜缸混合气的流量。
图0-1 曲轴箱油气控制系统
(a)曲轴箱强制通风原理图;(b)曲轴箱强制通风位置图
2)燃油蒸气排放控制系统
该系统用以防止燃油在燃油箱内蒸发并由此排入大气。燃油蒸气由燃油箱经过燃油箱控制阀和蒸气软管暂时流入碳罐储存。车辆运行时,在碳罐内的燃油蒸气流入进气歧管并进入燃烧室。
3)排气再循环控制系统
该系统可降低NOx的排放量。当空气和燃气混合燃烧温度高时,在燃烧室内,将产生大量的NOx。因此,该再循环系统从汽缸盖排气口到燃烧室,经过进气歧管降低空气和燃油混合气温度,以减小NOx的发生量。
5.进气控制
1)动力阀控制
发动机在不同负荷下,ECU控制真空电磁阀,来改变进气量,从而改善发动机的输出转矩与动力。
2)涡流控制阀
ECU根据发动机的负荷和转速信号,控制真空电磁阀,以控制涡流控制阀的开闭,改善发动机大负荷下的充气效率,提高输出转矩和动力。
6.增压控制
ECU根据进气压力传感器(MAP)检测的进气压力信号控制释压电磁阀,以控制排气通路切换阀,改变排气通路的走向,从而控制废气涡轮增压器进入工作或停止工作。
7.警告提示
ECU控制各种指示和警告装置,显示有关控制系统的工作状况,当控制系统出现如氧传感器失效、催化剂过热、冷却水温度过高等故障时,能及时发出警告信号。
8.自我诊断与报警系统
当控制系统出现故障时,ECU将会点亮仪表板上的“检查发动机”(CHECKENGINE)灯,提醒驾驶员注意发动机已出现故障,并将故障信息储存到ECU中,通过一定程序,能将故障码及有关信息资料调出,供检修用。
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