电子控制系统概述

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：发动机的电子控制与端口喷射式和气缸内直喷式几乎相似，不同点仅是喷油器和喷射压力不同。在图5-34和表5-1中显示了目前传统的端口喷射电控系统的概述图和传感器（输入）、执行器（输出）和控制项目等构成因素。发动机的电子控制模块接收各种传感器传送的信号，并以此信号为根据判断各种运行条件的最佳控制状态，对各种执行器输出控制信号进行控制。

发动机的电子控制与端口喷射式和气缸内直喷式几乎相似，不同点仅是喷油器和喷射压力不同。下面以端口喷射式为主进行说明。

进气口喷射式的电子控制从空气燃料混合气的形成开始工作，即在正确的时间进行精确燃料量喷射。在进气口前形成的均质混合气进入气缸，在压缩过程末期最佳点火时间被点火，并最终完成燃烧。发动机的输出功率和废气排放性能与燃料的喷雾方向、气缸内的空气流动息息相关。

在图5-34和表5-1中显示了目前传统的端口喷射电控系统的概述图和传感器（输入）、执行器（输出）和控制项目等构成因素。发动机的电子控制模块（ECU）接收各种传感器传送的信号，并以此信号为根据判断各种运行条件的最佳控制状态，对各种执行器输出控制信号进行控制。

1.均质混合气的形成

进气端口喷射式汽油机进行均质预混合燃烧。均质预混合气是指在进气口前喷射的燃料在进气过程、压缩过程期间有充分的时间与空气混合形成。但是，混合气的形成并不简单，在混合气形成的过程中，相关的发动机温度、初始燃料喷雾粒径、喷射时期、喷雾方向、空气流动等对燃烧特性具有决定性的影响，因此要经过非常精密和复杂的控制过程。

（1）初始燃料喷雾燃料喷射后径直生成的喷雾称为初始燃料喷雾。初始喷雾替代促进汽化。但是，发动机在冷态起动时温度较低，一部分燃料被汽化，大部分燃料粘附在壁上以液膜的状态存在。与此相反，发动机在热态时燃料汽化率较高，粘附在壁面上的燃料也会在进气系统中被汽化。发动机控制模块（ECU）判断这些条件并控制调整燃料量。

图5-34 发动机控制系统

表5-1 发动机的电子控制

（2）喷射时间在大部分运行条件下，喷射时间执行进气门开启直前（同步）向进气口喷射燃料的同步独立喷射。如果在进气门打开状态喷射燃料，不仅汽化时间短，而且混合时间也短，造成在混合气处于不均的状态下进行燃烧，会导致很大的燃烧变化。

通常，很少使用在进气门打开状态下的同步喷射方式，这仅在发动机冷起动时或增加发动机的输出功率时使用。这是因为，在进气门打开状态下喷射燃料，发动机冷起动时增加气缸内的燃料蒸气，增加输出功率时不是燃料蒸气（气体）的雾状（液体）燃料进入到气缸内，这样不仅增大充气量，还可以在燃料蒸发潜热的冷却效果下增加容积效率。另外，降低混合气的温度对抗爆性具有肯定的作用。

（3）喷雾方向喷雾方向是为了在冷起动时减少碳氢化合物（HC）排放量的。喷油器喷射的方向对着进气口的根部，使喷雾能够随空气流传送到燃烧室中央（火花塞）部分，这可以减少排气侧燃烧室壁上的燃料粘附量，以减少碳氢化合物（HC）的排放量。

（4）空气流动空气流动受到发动机转速、进气口形状、进气门打开时间和容量曲线的影响。如果为了提高气缸内湍流强度而使用了进气控制阀（或节流阀），也会受其影响。

空气流动快，会促进空气和燃料的混合，不仅能改善燃烧变化，还可以因燃烧速度的增加而提高输出转矩和输出功率。空气流动快尤其在使用废气再循环（EGR）时更为有效。但是，在全负荷条件下进气控制阀等使用会降低容积效率，继而减少输出转矩和输出功率。

2.均质混合气的燃烧

点火瞬间燃烧室内空气燃料混合气的理想状态为完全均质状态。混合气的燃烧是通过火花塞点火开始。当高压电施加在火花塞上时，在电极间产生火花等离子（离子化气体），等离子加热其周围的混合气并点火，逐次形成火焰核、火焰面。

点火的影响因素有点火能量、高压电通电时间、火花塞周围局部流动、空气燃料比和火花塞形状，也会受到火花塞在燃烧室内的位置影响。

火焰面以亚音速的速度向前传播。以火焰面为界限分成前方为未燃气体，后部为（下游侧）已燃气体的领域。均质混合气的燃烧在超过碳生成界限的状态进行燃烧，因此为蓝火。火焰面的传播速度随燃烧室内气体流动湍流的增强的同时增加。气体流动湍流和质量燃烧率（或容积燃烧率）均与发动机转速成正比。其结果，燃烧时间与发动机转速无关，在一定的曲轴角度范围内进行。火花塞发生的火焰通过气缸壁的淬火效应被熄灭。在气缸壁附近剩余的混合气不燃烧，直接通过排气系统排放，这就是产生未燃碳氢化合物的原因。

电子控制系统概述

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