第4章 汽车发动机的电子控制.ppt

汽车电子控制技术 重庆大学机械工程学院汽车系张伟 第四章 发动机的电子控制 汽车对环境有很大的影响，使汽车在服务于人类的同时，改善环境，一直是汽车行业的重要课题；另一方面，人们对驾驶感觉的要求也非常高。 主要内容：低排放和低油耗控制系统。 排气净化的主流：燃料喷射+三元催化剂 4.1 发动机控制概要 发动机控制由降低排放、油耗；提高安全性、可靠性；降低振动噪声；提高动力性等各种各样的要求交织在一起。因此，它是由具有各自控制目的的多个伺服系统而构成的综合控制系统，其主要控制目标如下图所示： 发动机主要控制目标 发动机控制主要内容：进入气缸的空气量、燃料供给量、点火时刻、缸内EGR量的最佳设定。通过调整这些参数，使发动机适应各种各样的运行工况。 4.1.1 低排放 汽车是城市污染的主要来源→排气净化是主要课题 低排气污染与动力性是相矛盾的，但电控燃料喷射和三元催化剂所组成的系统，在经过短时间暖机后，就可使其得以两全。 技术开发中的主要课题是降低起动时的HC和CO，但低HC、CO的稀薄燃烧与动力性较好的空燃比重合区域非常小，这就成了控制的焦点，同时发动机本来性能的改进、新装置新结构的开发也很盛行。 最大限度地利用三元催化剂的净化能力、发动机起动后的早期活化，对空燃比的精确控制。 4.1.2 低油耗 为了缓解地球温暖化和能源短缺问题,低油耗要求更加突出,不能指望对降低排放有效的发动机精密控制对降低油耗也很有效,但通过降低怠速转速、减速时燃料的削减、EGR率的最优化来减少泵气损失等手段，积少成多，把几个1~2%的效果累积起来,也可取得较好的效果,这当然 要靠发动机控制才能实现，欲想获得更大的效果，就必须开发新型发动机。 4.1.3 舒适性 怠速时地板和方向盘的振动对舒适性有极大影响，振动的原因是发动机各缸扭矩的分散性，要降低其分散性，应该对各缸的点火时刻及空燃比分别加以控制，另外，降低急加减速时因传动系扭转共振所引起的车辆前后振动等不舒服的振动为主要控制内容，同时，圆滑的加减速特性等，能为驾驶员提供满足感的车辆运动特性，也是发动机控制的课题之一。 4.1.4 可靠性和安全性 不发生发动机自动熄火、加速发颤等与车辆安全性有关的故障是首要的要求，其故障的起因是混合气过浓或过稀，化油器式需要反复试验与试制来寻找合适的空燃比，使用电子控制可显著改善这种状况。 由于吸入的空气量异常增大，容易引起不必要的急冲，为了确保充分的可靠性，采取硬的和软的双重削减，同时，考虑到传感器和控制器故障时，启动应急行使。 为了提高车辆运动安全性，对处于转向中和易滑行的低μ路面在加速时过大的驱动力加以限制，进行防止轮胎打滑的转矩控制。 4.2 发动机控制系统 4.2.1 进气量 调整进气量的操作系统除节气门以外，还有怠速控制阀、燃料蒸汽控制阀、漏气还原装置等。 怠速控制阀是设在节气门的旁路中的空气流量控制阀，为调整怠速转速微调进气量。 燃料蒸汽控制阀是为使发动机停止时，燃油箱和进气系统内蒸发的燃料不向外泄漏，用活性碳吸附燃料，并相应调节的空气量。 由此可见，吸入的空气油多条途径，用多个执行元件，其中一部分是步进电机驱动的流量控制阀，较多则是节流孔和开关型电磁阀的组合控制。 4.2.2 燃料 燃料供给系统通过喷油嘴向进气管喷射燃料以外，燃料蒸汽中含有燃料，其数量随吸附状态不同而大幅度变化，要对其进行测量目前还比较困难，炎热的夏天停车及长时间放置时，容器中吸附的燃料较多；相反，长时间行驶后，可能会减少，这也是空燃比控制误差较大的主要原因。 4.2.3 点火时刻 点火时间设在压缩行程终了前0°~数十度的范围内，也有为了提高排气温度,设在上止点后的情况。点火时刻的测量是利用曲轴转角基准脉冲或曲轴每10°转角等脉冲计数来粗略求解,要得到高于曲轴转角脉冲的精度,须并用计时器. 4.2.4 EGR EGR量由设在排气管和节气门后方间的连通路上的EGR阀，根据发动机运行工况调整阀芯升程加以控制。 把残留在气缸内(未排出)的已燃气体叫作“内部EGR量”，对降低NOx和油耗与EGR有同样的效果，内部EGR量受排气门关闭和进气门开启时的气缸容积的影响，前者决定排气行程气缸内残留的已燃气体容积；后者影响排气行程后期缸内已燃气体向进气系的逆流量，逆流部分在进气行程重又被吸回气缸。 “可变配气”能控制内部EGR量。 4.3 发动机模型 发动机：化学能→热能→机械能?发动机本体、车辆、电器等。 发动机控制的作用：①保护发动机本体和组成部件;②实现满足驾驶感觉的动力特性;③降低排放等。 发动机控制系统的构成：①燃料控制系统；②点火控制系统；③EGR控制系统；④怠速控制系统；⑤燃料蒸汽控制系统。 发动机控制系统的干扰因素也是各种各样的，如：驱动负荷(空调、前照灯、制动灯、各类控制系统的的执行元