发动机电控技术 - 图文

4）断油控制：是电控单元ECU在某些特殊工况下，暂时中断燃油喷射，以满足发动机运行的特殊要求。

（1）超速断油控制：当发动机转速超过允许的极限转速时，ECU立即控制喷油器中断喷油。

曲轴位置传感器

（2）减速断油控制：发动机在高速运转过程中突然减速时，ECU自动控制喷油器中断喷油。 控制条件：节气门位置传感器怠速触点闭合；冷却液温度达到正常温度；转速高于燃油停供转速。 （3）清除溢流控制：将发动机油门踏板踩到底，接通起动开关起动发动机时，ECU自动控制喷油器中断喷油，以便排除气缸内的燃油蒸汽，使火花塞干燥，从而能够跳火。

控制条件：点火开关处于起动位置；节气门全开；发动机转速低于300r/min。

溢流：起动燃油喷射式发动机时，喷射系统将向发动机供给很浓的混合气。如果多次起动未能成功，那么淤积在气缸内的浓混合气就会浸湿火花塞，使其不能跳火而导致发动机不能起动。火花塞被混合气浸湿的现象称为“溢流”或“淹缸”。

（4）减扭矩断油控制：在配装电子控制自动变速器的汽车上，当行驶中变速器自动升挡时，变速器ECU会向燃油喷射系统ECU发出一个减扭矩信号。燃油喷射ECU接收到这一信号后，将立即发出控制指令，暂时中断个别气缸喷油，降低发动机转速，以便减轻换挡冲击。

2.4柴油机电控燃油喷射系统 1）组成

传感器、电控单元、执行器 2）分类

按控制部件：电控喷油泵、电控喷油器

按喷油量的控制方式：位置控制式（第一代）、时间控制式（第二代）、压力时间式（共轨式） 3）控制过程

对循环喷油量进行精确控制，并保证各缸循环喷油量的均匀性； 对喷油正时进行精确控制；

对喷油规律进行精确控制，以获得理想的放热率；

对喷油压力进行精确控制，以得到足够高的燃油流出初速度，使燃油粒子细化以提高雾化品质并加快燃烧速度。

2.5电控燃油喷射系统发展 1）汽油机的发展趋势

高功率、大转矩、低油耗、低排放。

而现在，缸内直接喷射(GDI)技术和均质混合气压燃(HCCI)技术基本上代表着未来汽油机的发展方向。 GDI: 就是在气缸内喷射汽油，它将喷油嘴安装在汽缸盖上，把汽油直接喷注到燃烧室内，空气则通过进气门进入燃烧室与汽油混合成混合气，电火花点燃混合气做功。

HCCI：发动机的点火过程与柴油机相类似，即通过活塞压缩混合气使之温度升高至一定程度时自行燃烧。

2）柴油机发展趋势

理想喷射特性：预喷射、初始喷射速率低，主喷速率高，后喷停止速度快 缸内高压喷射：轿车：2000bar，卡车：2600bar以上

增压中冷，废气再循环(EGR)：提高升功率、经济性和降低排放 排气后处理：微粒捕捉器，氧化催化器，NOx催化器

3. 发动机电子控制点火技术

3.1电控点火系统组成

1）传感器：用来监测与点火有关的发动机工作和状况信息，并将监测结果输入ECU，作为计算和控制点火时刻的依据。

凸轮轴/曲轴位置传感器：用来确定曲轴基准位置和点火基准。 空气流量：用作负荷信号来计算和确定基本点火提前角。 进气温度传感器：用来对基本点火提前角进行修正

冷却水温度传感器：用来对基本点火提前角进行修正外，还要用该信号控制起动和发动机暖机期间的点火提前角。

节气门位置传感器：用该信号和车速传感器信号综合判断发动机所处的工况，对点火提前角进行修正。

其他开关信号：如起动开关、空调开关、空挡安全开关等信号对点火提前角进行修正。 2）ECU：接收由传感器传来的各种模拟信号数字信号，分析处理以完成点火提前角、通电时间和爆燃的控制。 3）执行器：

点火器：点火控制模块，对ECU输送来的控制信号进行功率放大以实现对点火线圈的通断控制。 点火线圈：均采用闭磁路式点火线圈，由于其铁芯是封闭的，磁通全部通过铁心内部，所以漏磁少，磁阻小，能量损失小，在产生的感应电动势相同的情况下，所需线圈匝数少体积小。

火花塞：将点火线圈次级产生的高压电引入发动机燃烧室，在其电极间隙形成电火花点燃混合气。

工作原理：发动机工作时，ECU根据接受到的传感器信号，按存储器中的相关程序和数据，确定出最佳点火提前角和通电时间，并以此向点火器发出指令。点火器根据指令，控制点火线圈初级电路的导通和截止。当电路导通时，有电流从点火线圈中的初级电路通过，点火线圈将点火能量以磁场的形式储存起来。当初级电路被切断时，次级线圈中产生很高的感应电动势，经分电器或直接送至工作气缸的火花塞。点火器完成点火后向ECU发出点火确认信号。

3.2电控点火系统分类 （无分电器）

单缸独立点火: 每缸一个点火线圈，即点火线圈的数量与气缸数相等。 双缸同时点火: 点火线圈的数等于气缸数的一半。 二极管配电点火: 四个气缸共用一个点火线圈。 3.3电控点火控制内容 1）点火提前角的控制：

点火提前角是从火花塞发出电火花，到该缸活塞运行至压缩上止点时曲轴转过的角度。对应于发动机每一工况都存在一个“最佳”点火提前角。点火提前角=初始+基本+修正点火提前角 （1）最佳点火提前角确定依据：

发动机转速：随着转速的升高点火提前角增大。 采用电控点火系统，更接近理想的点火提前角。 发动机负荷：歧管压力高（真空度小、负荷大）， 点火提前角小，反之点火提前角大。采用电控点 火（ESA）系统时，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。

燃料性质：汽油辛烷值越高，抗爆性越好，点火 提前角可增大，反之应减小。 其他因素：燃烧室形状、燃烧室内温度、空燃 比、大气压力、冷却水温度。 （2）点火提前角的确定：

起动时：发动机起动过程中，进气管绝对压力传感器信号或空气流量计信号不稳定，ECU无法正确计算点火提前角，一般将点火时刻固定在设定的初始点火提前角（10°左右）。此时的控制信号主要是发动机转速信号（Ne信号）和起动开关信号（STA信号）。

起动后：发动机起动后怠速运转时，ECU根据节气门位置传感器信号（IDL信号）、发动机转速传感器信号（Ne信号）和空调开关信号（A／C信号）确定基本点火提前角。

发动机起动后在除怠速以外的工况下运转时， ECU根据发动机的转速和负荷（单位转数的进气量或基本喷油量）确定基本点火提前角。

（3）点火提前角的修正

暖机修正：发动机处于怠速工况，由于冷却液温度较低，可燃混合气燃烧速度较慢，应适当增大点火提前角。主要控制信号有节气门位置传感（TPS）的怠速触点IDL闭合信号，冷却液温度信号和空气流量信号等。

怠速修正：ECU根据实际转速与目标转速的差来修正点火提前角，低于目标转速，应增大点火提前角，反之，推迟点火提前角。控制信号有：发动机转速信号（Ne信号）、节气门位置传感器信号（IDL信号）、车速传感器信号（SPD信号）、空调开关信号（A／C信号）。

空燃比反馈修正：空燃比反馈控制是根据氧传感器的反馈信号调整喷油量的多少来达到最佳空燃比控制的，所以这种喷油量的变化必然带来发动机转速的变化。为了稳定发动机转速，点火提前角需根据喷油量的变化进行修正。 2）通电时间控制

由ECU控制，根据发动机的转度信号和电源电压信号确定最佳的闭合角（通电时间），并控制点火器输出指令信号（IGt信号），以控制点火器中晶体管的导通时间。 3）爆震控制 闭环控制 （1）爆震控制系统组成

爆震传感器EDS：将发动机爆震信号转换为电信号输入发动机ECU。振动加速度传感器 带通滤波电路：只允许爆震信号(6-9kHz)输入ECU，其它频率信号衰减。 信号放大电路：对输入ECU的信号放大，以便整形滤波电路处理。 整形滤波电路、积分电路、比较基准电压形成电路、提前角控制电路 （2）爆震传感器分类

按检测方式：共振型、非共振型 按结构：磁致伸缩式、压电式 （3）爆震控制原理

基准电压的确定：通常利用发动机即将爆震时的传感器输出信号电压来确定。首先对传感器输出电压信号进行滤波和半波整流，通过平均电路求得信号电压平均值，然后再乘以常数倍形成基准电压Ub,平均值的常数倍由试验取得。

爆震强度的判别：爆震的强度取决于爆震传感器输出电压信号的振幅和持续时间。电压信号幅值超过基准电压值的次数越多，爆震强度越大。用基准电压值对传感器输出信号进行整形处理，整形后的波型进行积分，求得积分值Ui。爆震强度越大积分值Ui越大。

爆震控制过程：爆震传感器信号输入ECU后，ECU便将积分值Ui与基准电压Ub进行比较。当Ui > Ub时，ECU立刻控制点火时刻推迟，一般以0.5°~1.5°曲轴转角为调节幅值进行调节，直到爆震消除，当Ui