現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)
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汽車(chē)機(jī)電一體化—汽車(chē)電子化正逐漸成為現(xiàn)代汽車(chē)(特別是轎車(chē))的基本特征。發(fā)動(dòng)機(jī)電控作為汽車(chē)電控中的重要一環(huán),為適應(yīng)日趨嚴(yán)格的排放、安全法規(guī),已受到國(guó)內(nèi)外汽車(chē)廠商的高度重視,并得到了空前發(fā)展。
一、概述
現(xiàn)代轎車(chē)電控技術(shù)的理論基礎(chǔ)就是現(xiàn)代控制理論。從早期的經(jīng)典控制到目前的智能控制,控制理論在汽車(chē)電控中得到了廣泛的應(yīng)用。主要有PID控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、滑??刂?、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及預(yù)測(cè)控制等。現(xiàn)代控制理論的發(fā)展使得電控系統(tǒng)更能適應(yīng)復(fù)雜的多變量系統(tǒng)、時(shí)變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng),甚至對(duì)于數(shù)學(xué)模型不甚精確的系統(tǒng)也能實(shí)施精確有效的控制。而這正是發(fā)動(dòng)機(jī)電控得以實(shí)現(xiàn)的前提。就其結(jié)構(gòu)而言,電控系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制組件(ECU)、執(zhí)行器 3個(gè)部分組成。傳感器作為輸入部分,用于測(cè)量物理信號(hào)(溫度、壓力等),將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào);ECU的作用是接收傳感器的輸入信號(hào),并按設(shè)定的程序進(jìn)行計(jì)算處理,輸出處理結(jié)果;執(zhí)行器則根據(jù) ECU輸出的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),使之按要求變化。
(一)電子控制組件(ECU)
ECU以微機(jī)為中心。還包括前置的A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)緩沖器以及后置的信號(hào)放大器等。微機(jī)運(yùn)算速度快、精度高,能實(shí)時(shí)控制,并具備多中斷響應(yīng)等功能。目前除了8位、16位微機(jī)外,32位特別是64位微機(jī)已開(kāi)始逐步使用。而且,不僅有通用型微機(jī)和單片機(jī),專(zhuān)用的汽車(chē)微機(jī)也已研制出來(lái)。正是微機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展促進(jìn)了汽車(chē)電控技術(shù)的不斷完善??梢哉f(shuō),當(dāng)前 ECU的發(fā)展總趨勢(shì)是從單系統(tǒng)單機(jī)控制向多系統(tǒng)集中控制過(guò)渡。不久以后,汽車(chē)電控系統(tǒng)將采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),把發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、車(chē)身電控系統(tǒng)、底盤(pán)電控系統(tǒng)及信息與通信系統(tǒng)等各系統(tǒng)的ECU相聯(lián)結(jié),形成機(jī)內(nèi)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)汽車(chē)電子綜合控制。
(二)傳感器
汽車(chē)傳感器的工作條件極為惡劣,因此,傳感器能否精確可*地工作至關(guān)重要。近年來(lái)在該領(lǐng)域中,理論研究及材料應(yīng)用發(fā)展較為迅速,半導(dǎo)體和金屬膜技術(shù)、陶瓷燒結(jié)技術(shù)等迅猛發(fā)展。毋庸置疑,智能化、集成化和數(shù)字化將是傳感器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
(三)執(zhí)行器
執(zhí)行器用來(lái)精確無(wú)誤地執(zhí)行 ECU發(fā)出的命令信號(hào)。因此,執(zhí)行器工作的精確與否將最終影響電控的成敗,正因如此,其工作可靠性和精確性一直作為研究重點(diǎn)而倍受關(guān)注。目前,汽車(chē)電控系統(tǒng)的執(zhí)行器類(lèi)型繁多,有電磁閥、電動(dòng)機(jī)、壓電元件、點(diǎn)火器、電磁繼電器、熱電偶等,結(jié)構(gòu)與功能不盡相同。執(zhí)行器的發(fā)展方向是智能化執(zhí)行器和固態(tài)智能動(dòng)力裝置。
二、發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)及應(yīng)用
發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)可分為電控汽油噴射、電子點(diǎn)火、怠速控制、排氣再循環(huán)控制、增壓控制、故障自診斷、故障保險(xiǎn)、備用控制以及其它控制技術(shù)。
(一)電控汽油噴射(EFI)系統(tǒng)
電控汽油噴射系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)電噴系統(tǒng))是60年代末開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的,較之早期普遍使用的化油器供油系統(tǒng),其突出優(yōu)點(diǎn)在于空燃比的控制更為精確,可實(shí)現(xiàn)最佳空燃比;而且電噴技術(shù)提高了汽油的霧化、蒸發(fā)性能 ,加速性能更好 ,發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩顯著升高。
目前,電噴系統(tǒng)主要采用開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制(反饋控制)相結(jié)合的方式。對(duì)諸如暖機(jī)、怠速等需要供給濃混合氣的工況采取開(kāi)環(huán)控制,此外則通過(guò)排氣管中設(shè)置的氧傳感器,測(cè)量實(shí)際空燃比來(lái)進(jìn)行反饋控制。由空氣流量計(jì)或進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量進(jìn)氣空氣量,由ECU根據(jù)冷卻水溫、進(jìn)氣溫度、氧傳感器信號(hào)等確定合適的空燃比,計(jì)算所需噴油量,進(jìn)而對(duì)執(zhí)行器(噴油器和電路斷開(kāi)繼電器)進(jìn)行控制。按照噴油器的安裝位置的不同,電噴系統(tǒng)可分為3種型式:?jiǎn)吸c(diǎn)噴射(SPI)、多點(diǎn)噴射(MPI)和缸內(nèi)直接噴射。單點(diǎn)噴射用 1~2個(gè)噴油器安裝在進(jìn)氣管節(jié)氣門(mén)處。多點(diǎn)噴射將各個(gè)噴油器分別安裝在各缸的進(jìn)氣歧管中,使各缸混合氣分配較均勻,故而在轎車(chē)中應(yīng)用較廣。并且,按照其噴油時(shí)序的不同,多點(diǎn)噴射又可細(xì)分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射 3種,其中順序噴射使噴油器能按各缸的點(diǎn)火順序進(jìn)行噴油,每循環(huán)噴一次,該種方式較前兩種應(yīng)用效果更好。缸內(nèi)直噴特別是四沖程汽油機(jī)缸內(nèi)直噴是當(dāng)前轎車(chē)汽油噴射中的前沿技術(shù),最早由日本三菱公司研制開(kāi)發(fā),其噴油器安裝在氣缸蓋上,工作時(shí)直接將汽油噴入氣缸內(nèi)進(jìn)行混合燃燒。直噴技術(shù)的實(shí)現(xiàn)大大降低了汽油機(jī)的油耗,動(dòng)力性能也較多點(diǎn)噴射更為優(yōu)越;同時(shí),配合其他機(jī)構(gòu),使得高空燃比稀燃技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。
(二)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)
早在 2 0世紀(jì)初 ,點(diǎn)火系統(tǒng)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上已開(kāi)始應(yīng)用,從有觸點(diǎn)式、普通無(wú)觸點(diǎn)式、集成電路式,發(fā)展到現(xiàn)今的微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)。微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)可控制并維持發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角(ESA)在最佳范圍以內(nèi),使汽油機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻更接近于理想狀態(tài),進(jìn)一步 挖掘發(fā)動(dòng)機(jī)的潛能。
在微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中,目前出現(xiàn)了一種無(wú)分電器點(diǎn)火(DLI)系統(tǒng),它取消了普通微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中的分電器,改由 ECU內(nèi)部控制各缸配電。這樣點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電,不需經(jīng)過(guò)分電器分配,直接就送至火花塞發(fā)生點(diǎn)火。無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)可消除分火頭與分電器蓋邊電極的火花放電現(xiàn)象,減少電磁干擾。無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)根據(jù)點(diǎn)火順序的不同,有兩缸同時(shí)點(diǎn)火和各缸獨(dú)立點(diǎn)火兩種。在兩缸同時(shí)點(diǎn)火方式中,每?jī)筛滓唤M,合用一個(gè)點(diǎn)火線圈,所有缸體分成若干組按組依次進(jìn)行點(diǎn)火;在各缸獨(dú)立點(diǎn)火方式中,每缸的火花塞都設(shè)有單獨(dú)的點(diǎn)火線圈(特別是隨著超小型塑料包裝的點(diǎn)火線圈的出現(xiàn),使之與火花塞合為一體),這樣各缸可依次輪流點(diǎn)火。
汽車(chē)機(jī)電一體化—汽車(chē)電子化正逐漸成為現(xiàn)代汽車(chē)(特別是轎車(chē))的基本特征。發(fā)動(dòng)機(jī)電控作為汽車(chē)電控中的重要一環(huán),為適應(yīng)日趨嚴(yán)格的排放、安全法規(guī),已受到國(guó)內(nèi)外汽車(chē)廠商的高度重視,并得到了空前發(fā)展。
一、概述
現(xiàn)代轎車(chē)電控技術(shù)的理論基礎(chǔ)就是現(xiàn)代控制理論。從早期的經(jīng)典控制到目前的智能控制,控制理論在汽車(chē)電控中得到了廣泛的應(yīng)用。主要有PID控制、最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、滑??刂?、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及預(yù)測(cè)控制等?,F(xiàn)代控制理論的發(fā)展使得電控系統(tǒng)更能適應(yīng)復(fù)雜的多變量系統(tǒng)、時(shí)變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng),甚至對(duì)于數(shù)學(xué)模型不甚精確的系統(tǒng)也能實(shí)施精確有效的控制。而這正是發(fā)動(dòng)機(jī)電控得以實(shí)現(xiàn)的前提。就其結(jié)構(gòu)而言,電控系統(tǒng)主要由傳感器、電子控制組件(ECU)、執(zhí)行器 3個(gè)部分組成。傳感器作為輸入部分,用于測(cè)量物理信號(hào)(溫度、壓力等),將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào);ECU的作用是接收傳感器的輸入信號(hào),并按設(shè)定的程序進(jìn)行計(jì)算處理,輸出處理結(jié)果;執(zhí)行器則根據(jù) ECU輸出的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),使之按要求變化。
(一)電子控制組件(ECU)
ECU以微機(jī)為中心。還包括前置的A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)緩沖器以及后置的信號(hào)放大器等。微機(jī)運(yùn)算速度快、精度高,能實(shí)時(shí)控制,并具備多中斷響應(yīng)等功能。目前除了8位、16位微機(jī)外,32位特別是64位微機(jī)已開(kāi)始逐步使用。而且,不僅有通用型微機(jī)和單片機(jī),專(zhuān)用的汽車(chē)微機(jī)也已研制出來(lái)。正是微機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展促進(jìn)了汽車(chē)電控技術(shù)的不斷完善。可以說(shuō),當(dāng)前 ECU的發(fā)展總趨勢(shì)是從單系統(tǒng)單機(jī)控制向多系統(tǒng)集中控制過(guò)渡。不久以后,汽車(chē)電控系統(tǒng)將采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),把發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)、車(chē)身電控系統(tǒng)、底盤(pán)電控系統(tǒng)及信息與通信系統(tǒng)等各系統(tǒng)的ECU相聯(lián)結(jié),形成機(jī)內(nèi)分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)汽車(chē)電子綜合控制。
(二)傳感器
汽車(chē)傳感器的工作條件極為惡劣,因此,傳感器能否精確可*地工作至關(guān)重要。近年來(lái)在該領(lǐng)域中,理論研究及材料應(yīng)用發(fā)展較為迅速,半導(dǎo)體和金屬膜技術(shù)、陶瓷燒結(jié)技術(shù)等迅猛發(fā)展。毋庸置疑,智能化、集成化和數(shù)字化將是傳感器的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。
(三)執(zhí)行器
執(zhí)行器用來(lái)精確無(wú)誤地執(zhí)行 ECU發(fā)出的命令信號(hào)。因此,執(zhí)行器工作的精確與否將最終影響電控的成敗,正因如此,其工作可靠性和精確性一直作為研究重點(diǎn)而倍受關(guān)注。目前,汽車(chē)電控系統(tǒng)的執(zhí)行器類(lèi)型繁多,有電磁閥、電動(dòng)機(jī)、壓電元件、點(diǎn)火器、電磁繼電器、熱電偶等,結(jié)構(gòu)與功能不盡相同。執(zhí)行器的發(fā)展方向是智能化執(zhí)行器和固態(tài)智能動(dòng)力裝置。
二、發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)及應(yīng)用
發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)可分為電控汽油噴射、電子點(diǎn)火、怠速控制、排氣再循環(huán)控制、增壓控制、故障自診斷、故障保險(xiǎn)、備用控制以及其它控制技術(shù)。
(一)電控汽油噴射(EFI)系統(tǒng)
電控汽油噴射系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)電噴系統(tǒng))是60年代末開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的,較之早期普遍使用的化油器供油系統(tǒng),其突出優(yōu)點(diǎn)在于空燃比的控制更為精確,可實(shí)現(xiàn)最佳空燃比;而且電噴技術(shù)提高了汽油的霧化、蒸發(fā)性能 ,加速性能更好 ,發(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩顯著升高。
目前,電噴系統(tǒng)主要采用開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制(反饋控制)相結(jié)合的方式。對(duì)諸如暖機(jī)、怠速等需要供給濃混合氣的工況采取開(kāi)環(huán)控制,此外則通過(guò)排氣管中設(shè)置的氧傳感器,測(cè)量實(shí)際空燃比來(lái)進(jìn)行反饋控制。由空氣流量計(jì)或進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量進(jìn)氣空氣量,由ECU根據(jù)冷卻水溫、進(jìn)氣溫度、氧傳感器信號(hào)等確定合適的空燃比,計(jì)算所需噴油量,進(jìn)而對(duì)執(zhí)行器(噴油器和電路斷開(kāi)繼電器)進(jìn)行控制。按照噴油器的安裝位置的不同,電噴系統(tǒng)可分為3種型式:?jiǎn)吸c(diǎn)噴射(SPI)、多點(diǎn)噴射(MPI)和缸內(nèi)直接噴射。單點(diǎn)噴射用 1~2個(gè)噴油器安裝在進(jìn)氣管節(jié)氣門(mén)處。多點(diǎn)噴射將各個(gè)噴油器分別安裝在各缸的進(jìn)氣歧管中,使各缸混合氣分配較均勻,故而在轎車(chē)中應(yīng)用較廣。并且,按照其噴油時(shí)序的不同,多點(diǎn)噴射又可細(xì)分為同時(shí)噴射、分組噴射和順序噴射 3種,其中順序噴射使噴油器能按各缸的點(diǎn)火順序進(jìn)行噴油,每循環(huán)噴一次,該種方式較前兩種應(yīng)用效果更好。缸內(nèi)直噴特別是四沖程汽油機(jī)缸內(nèi)直噴是當(dāng)前轎車(chē)汽油噴射中的前沿技術(shù),最早由日本三菱公司研制開(kāi)發(fā),其噴油器安裝在氣缸蓋上,工作時(shí)直接將汽油噴入氣缸內(nèi)進(jìn)行混合燃燒。直噴技術(shù)的實(shí)現(xiàn)大大降低了汽油機(jī)的油耗,動(dòng)力性能也較多點(diǎn)噴射更為優(yōu)越;同時(shí),配合其他機(jī)構(gòu),使得高空燃比稀燃技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。
(二)電子點(diǎn)火控制系統(tǒng)
早在 2 0世紀(jì)初 ,點(diǎn)火系統(tǒng)在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)上已開(kāi)始應(yīng)用,從有觸點(diǎn)式、普通無(wú)觸點(diǎn)式、集成電路式,發(fā)展到現(xiàn)今的微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)。微機(jī)控制電子點(diǎn)火系統(tǒng)可控制并維持發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角(ESA)在最佳范圍以內(nèi),使汽油機(jī)的點(diǎn)火時(shí)刻更接近于理想狀態(tài),進(jìn)一步 挖掘發(fā)動(dòng)機(jī)的潛能。
在微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中,目前出現(xiàn)了一種無(wú)分電器點(diǎn)火(DLI)系統(tǒng),它取消了普通微機(jī)控制點(diǎn)火系統(tǒng)中的分電器,改由 ECU內(nèi)部控制各缸配電。這樣點(diǎn)火線圈產(chǎn)生的高壓電,不需經(jīng)過(guò)分電器分配,直接就送至火花塞發(fā)生點(diǎn)火。無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)可消除分火頭與分電器蓋邊電極的火花放電現(xiàn)象,減少電磁干擾。無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)根據(jù)點(diǎn)火順序的不同,有兩缸同時(shí)點(diǎn)火和各缸獨(dú)立點(diǎn)火兩種。在兩缸同時(shí)點(diǎn)火方式中,每?jī)筛滓唤M,合用一個(gè)點(diǎn)火線圈,所有缸體分成若干組按組依次進(jìn)行點(diǎn)火;在各缸獨(dú)立點(diǎn)火方式中,每缸的火花塞都設(shè)有單獨(dú)的點(diǎn)火線圈(特別是隨著超小型塑料包裝的點(diǎn)火線圈的出現(xiàn),使之與火花塞合為一體),這樣各缸可依次輪流點(diǎn)火。
在發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火控制中,同樣采用了開(kāi)環(huán)和閉環(huán)相結(jié)合的控制形式。起動(dòng)階段的點(diǎn)火時(shí)刻由ECU中的專(zhuān)門(mén)信號(hào)進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制;正常運(yùn)行期間,則通過(guò)增設(shè)爆震傳感器進(jìn)行爆震反饋控制,根據(jù)爆震傳感器的反饋信號(hào)調(diào)整點(diǎn)火時(shí)刻使發(fā)動(dòng)機(jī)在臨界爆震狀態(tài)。
(三)怠速控制(ISC)系統(tǒng)
怠速性能的好壞是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)越與否的重要指標(biāo),怠速性能差將導(dǎo)致油耗增加,排污嚴(yán)重,因此,需進(jìn)行必要的控制。現(xiàn)代轎車(chē)中一般都設(shè)有怠速控制系統(tǒng),由ECU控制并維持發(fā)動(dòng)機(jī)怠速在某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。因此,怠速控制通常是指怠速轉(zhuǎn)速控制,其實(shí)質(zhì)就是對(duì)怠速工況時(shí)的進(jìn)氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)(同時(shí)配合噴油量及點(diǎn)火提前角的控制)。 怠速控制的基本原理是 ECU根據(jù)冷卻水溫、空調(diào)負(fù)荷、空檔信號(hào)等計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)速,并與實(shí)際轉(zhuǎn)速相比較,同時(shí)檢測(cè)節(jié)氣門(mén)全關(guān)信號(hào)及車(chē)速信號(hào),判斷是否處于怠速狀態(tài),確認(rèn)后則按目標(biāo)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的差值來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器調(diào)整控制進(jìn)氣量。
目前,除了怠速轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性控制之外,怠速控制還可以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)控制、暖機(jī)控制以及負(fù)荷變化控制等功能,這樣多種功能的集中,不僅簡(jiǎn)化了機(jī)構(gòu),而且也提高了怠速控制的精確性。
怠速控制系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)氣量控制方式的不同可分為節(jié)氣門(mén)直動(dòng)式和旁通空氣式兩種,后者的應(yīng)用較廣,其中的執(zhí)行器—怠速控制閥的發(fā)展較快,相應(yīng)有步進(jìn)電機(jī)型、旋轉(zhuǎn)電磁閥型、占空比型和開(kāi)關(guān)控制型等,各自在怠速控制中有不同程度的應(yīng)用。
(四)排氣再循環(huán)(EGR)電控系統(tǒng)
國(guó)外的早期研究發(fā)現(xiàn),將少量的排氣(5%~20 %)再次循環(huán)進(jìn)入氣缸與新鮮可燃混合氣混合后燃燒,可有效抑制 NOx 的產(chǎn)生。事實(shí)上,除了可采用氣門(mén)重疊產(chǎn)生排氣回流的內(nèi)部EGR方式外,更常用的措施是用專(zhuān)門(mén)的管道將部分排氣引至進(jìn)氣管,由ECU控制EGR閥改變流通截面來(lái)調(diào)節(jié)排氣量,實(shí)現(xiàn)再循環(huán)排氣率的變化。通常在發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)、怠速、低負(fù)荷、高負(fù)荷等工況不需進(jìn)行EGR控制。
EGR控制的一般過(guò)程是:ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、冷卻水溫等信號(hào),計(jì)算最佳再循環(huán)排氣率,再通過(guò)控制 EGR閥的開(kāi)度來(lái)實(shí)現(xiàn)EGR控制。而ECU對(duì)EGR閥的控制,實(shí)質(zhì)上是通過(guò)對(duì)真空調(diào)節(jié)閥的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。真空調(diào)節(jié)閥一般是電磁式的,用于將ECU輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣壓變化,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣動(dòng)式EGR閥的控制。并且,ECU還通過(guò)壓力傳感器測(cè)量再循環(huán)排氣率信號(hào)來(lái)進(jìn)行反饋控制。在實(shí)施反饋控制時(shí),最初使用的是獨(dú)立式壓力或壓差傳感器,而今又出現(xiàn)了與EGR閥共為一體的EGR位置傳感器,提高了控制精度。
(五)增壓電控系統(tǒng)
發(fā)動(dòng)機(jī)中增壓系統(tǒng)的安裝日漸增多,其目的是為了提高進(jìn)氣效率。電控增壓系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)使增壓技術(shù)又跨上了一個(gè)新臺(tái)階。目前,應(yīng)用較普遍的是電控廢氣渦輪增壓系統(tǒng)。通常增壓器是為與發(fā)動(dòng)機(jī)低速小負(fù)荷工況相匹配而設(shè)計(jì)的,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)容易導(dǎo)致增壓器超速運(yùn)行而損壞,為此,電控廢氣渦輪增壓系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)在排氣管中廢氣渦輪室處增加了一旁通氣道,由ECU控制切換閥的開(kāi)度大小進(jìn)行調(diào)整。通常情況下切換閥閉合,廢氣通過(guò)渦輪氣室排出;一旦發(fā)動(dòng)機(jī)大負(fù)荷運(yùn)行將導(dǎo)致廢氣渦輪轉(zhuǎn)速升高,當(dāng)進(jìn)氣壓力超過(guò)限值,ECU便會(huì)通過(guò)相應(yīng)機(jī)構(gòu)開(kāi)啟切換閥,使旁通氣道導(dǎo)通,廢氣不經(jīng)渦輪室而直接由旁通氣道排出,增壓器停止工作。
(六)故障自診斷系統(tǒng)
現(xiàn)代轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)中,ECU一般都帶有故障自診斷系統(tǒng),自行監(jiān)測(cè)、診斷發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)各部分的故障。對(duì)于傳感器,可通過(guò)檢測(cè)其信號(hào)是否超出規(guī)定范圍來(lái)直接進(jìn)行判斷;對(duì)于執(zhí)行器,則在其初始電路中增設(shè)專(zhuān)門(mén)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè),對(duì)于ECU本身,也有專(zhuān)用程序進(jìn)行診斷。
故障自診斷系統(tǒng)時(shí)刻監(jiān)測(cè)各控制系統(tǒng)的工作情況,當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),一般轎車(chē)儀表板上的故障指示燈可閃爍報(bào)警,同時(shí)將故障信息以代碼的形式保存在微機(jī)的存儲(chǔ)器中,維修時(shí)不僅可以通過(guò)故障指示燈間斷閃爍來(lái)顯示,也可以通過(guò)專(zhuān)用的檢測(cè)儀器以數(shù)字的形式顯示故障代碼,以便進(jìn)一步通過(guò)手冊(cè)查出故障原因。自診斷系統(tǒng)很好地解決了復(fù)雜電控系統(tǒng)難以判斷故障的問(wèn)題。
(七)故障保險(xiǎn)系統(tǒng)及故障備用控制系統(tǒng)
當(dāng)自診 斷系統(tǒng)檢測(cè)出傳感器及其電路故障后,ECU中的故障保險(xiǎn)系統(tǒng)隨之自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)揮作用。故障保險(xiǎn)系統(tǒng)會(huì)用程序設(shè)定的數(shù)據(jù)取代故障部分輸入的非正常信號(hào),進(jìn)行直接控制。故障保險(xiǎn)系統(tǒng)一般通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)。
而當(dāng)微機(jī)或主要傳感器(如進(jìn)氣歧管壓力傳感器)出現(xiàn)故障時(shí),ECU立即將主控權(quán)由微機(jī)切換至故障備用系統(tǒng)中,由其代替微機(jī)工作。故障備用系統(tǒng)作為 ECU的一個(gè)集成電路模塊,根據(jù)起動(dòng)信號(hào)和怠速觸點(diǎn)狀態(tài)信號(hào),一般只能確定維持汽車(chē)運(yùn)行的最簡(jiǎn)單的控制方案,保證轎車(chē)“緩慢回家”以便修理,而不能達(dá)到微機(jī)控制時(shí)的最佳性能。
(八)其他電控系統(tǒng)
1.進(jìn)氣渦流電控系統(tǒng)進(jìn)氣渦流可以促進(jìn)汽油蒸發(fā)以及與空氣的均勻混合,提高燃燒效率。電控進(jìn)氣渦流在某些轎車(chē)(特別是采用稀燃技術(shù)的轎車(chē))上應(yīng)用較多。其結(jié)構(gòu)是在進(jìn)氣口附近增設(shè)一渦流控制閥,通過(guò)ECU采集轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、冷卻水溫等信號(hào),并加以處理后控制其旋轉(zhuǎn)角度,引導(dǎo)氣流偏轉(zhuǎn)產(chǎn)生渦流,調(diào)節(jié)渦流比,實(shí)現(xiàn)渦流控制。
2.可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)是從增加進(jìn)氣量、提高進(jìn)氣效率的角度出發(fā)來(lái)改善發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的,該系統(tǒng)有兩種類(lèi)型:一種是可變流通面積控制方式,它通過(guò)ECU控制安裝在進(jìn)氣管道中的控制閥的旋轉(zhuǎn)角度來(lái)改變其進(jìn)氣流通截面,滿足不同工況對(duì)進(jìn)氣量的需求;另一種是可變流通長(zhǎng)度控制方式,由ECU控制進(jìn)氣管道中的控制閥來(lái)調(diào)整進(jìn)氣管的長(zhǎng)度。實(shí)踐證明,可變進(jìn)氣控制系統(tǒng)可增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
3.進(jìn)氣溫度預(yù)熱控制系統(tǒng) 進(jìn)氣溫度預(yù)熱控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)節(jié)低溫起動(dòng)時(shí)的進(jìn)氣溫度來(lái)促進(jìn)汽油蒸發(fā),改善排放性能。預(yù)熱方式主要有排氣管預(yù)熱、水溫預(yù)熱和正溫度元件(PTC)預(yù)熱3種型式。
4 .燃油蒸發(fā)電控系統(tǒng)燃油蒸發(fā)電控系統(tǒng)用來(lái)降低燃油箱中汽油蒸氣排向大氣所造成的污染。目前,活性炭罐蒸發(fā)電控裝置得到了廣泛應(yīng)用。停車(chē)期間,利用活性炭罐吸收汽油蒸氣,防止向大氣擴(kuò)散;發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行后,ECU控制活性炭罐與進(jìn)氣管之間的導(dǎo)通,利用進(jìn)氣真空度將活性炭罐中吸附的汽油蒸氣吸入進(jìn)氣管,這樣可有效防止汽油蒸氣的外逸,降低 HC的排放污染。
5.曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)電控系統(tǒng)曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)電控系統(tǒng)的目的是將氣缸中經(jīng)活塞環(huán)間隙滲入曲軸箱內(nèi)的氣體再次循環(huán)進(jìn)入進(jìn)氣管中,以減少該部分氣體直接排向大氣造成的污染?,F(xiàn)代電控系統(tǒng)中,由ECU根據(jù)節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)等控制強(qiáng)制通風(fēng)閥,從而實(shí)現(xiàn)曲軸箱內(nèi)氣體與進(jìn)氣管之間的導(dǎo)通,再利用曲軸箱內(nèi)氣體。
6.二次空氣噴射系統(tǒng)二次空氣噴射作為早期控制污染物排放的措施之一,目前與催化轉(zhuǎn)換器配合使用。它同樣由ECU控制二次空氣噴射氣道的導(dǎo)通,將空氣引入催化轉(zhuǎn)換器中,實(shí)現(xiàn)對(duì) NOx、CO、HC的轉(zhuǎn)變。在將空氣引入排氣管的方式中,除了空氣泵控制外,還可用排氣脈沖波來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外,隨著研究的進(jìn)一步深入,又出現(xiàn)了許多新技術(shù)。如停缸控制,它可根據(jù)負(fù)荷的不同要求,停止部分氣缸的燃油供給與點(diǎn)火控制,減少浪費(fèi),提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率;再如加速踏板電控系統(tǒng),可避免機(jī)械式加速踏板因?yàn)槟p而產(chǎn)生的誤差,增加控制精度。
三、結(jié)束語(yǔ)
隨著微機(jī)、電子技術(shù)的日臻完善以及材料工藝的蓬勃發(fā)展,再加上控制理論的不斷成熟完善,發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)有望取得更大的突破。