跪求一篇题为《汽车发动机电控技术概述》的论文
(4)废气再循环(EGR)电子控制系统
国外早期研究发现,少量废气(5% ~ 20%)可再循环进入气缸,与新鲜可燃混合气混合后燃烧,可有效抑制氮氧化合物的产生。其实除了气门重叠产生排气回流的内EGR模式外,比较常见的措施是用专门的管路将部分废气引向进气管,由ECU控制EGR阀改变流通截面来调节排气量,从而实现再循环排气量的变化。一般在发动机暖机、怠速、低负荷、高负荷等工况下不需要EGR控制。
EGR控制的一般流程是:ECU根据发动机转速、节气门开度、冷却水温度等信号计算出最佳再循环排气量,然后通过控制EGR阀的开度实现EGR控制。ECU对EGR阀的控制本质上是通过控制真空调节阀来实现的。真空调节阀一般是电磁式的,用来将ECU输出的电信号转换成气压变化,从而控制气动EGR阀。此外,ECU还通过压力传感器测量再循环废气率信号,以进行反馈控制。在实施反馈控制时,最初使用独立的压力或差压传感器,现在出现了集成EGR阀的EGR位置传感器,提高了控制精度。
(5)增压电子控制系统
增压系统在发动机中的安装日益增多,其目的是提高进气效率。电控增压系统的研发使增压技术迈上了一个新台阶。目前,电控废气涡轮增压系统被广泛应用。通常情况下,增压器是为了配合发动机的低速低负荷工况而设计的。发动机高负荷运转时,容易造成增压器超速而损坏。所以电控废气涡轮增压系统专门在排气管中的废气涡轮室处增加了一个旁路导管,由ECU控制开关阀的开度来调节。正常情况下,开关阀关闭,废气通过涡轮室排出;一旦发动机在高负荷下运转,废气涡轮转速将会增加。当进气压力超过极限时,ECU会通过相应的机构打开开关阀使旁路通道导通,废气不经过涡轮室直接从旁路通道排出,增压器停止工作。
(6)故障自诊断系统
在现代汽车发动机的电子控制系统中,ECU通常有一个故障自诊断系统来监测和诊断发动机控制系统各部分的故障。对于传感器,可以通过检测其信号是否超出规定范围来直接判断;对于执行机构来说,在其初始电路中增加了专门的电路实现监控,对于ECU本身来说,也有专门的程序进行诊断。
故障自诊断系统时刻监控各控制系统的工作状况。当发生故障时,一般汽车仪表板上的故障指示灯可以闪烁报警,同时故障信息可以以代码的形式存储在微型计算机的存储器中。在维修时,不仅可以通过故障指示灯的间歇闪烁来显示,还可以通过专门的检测仪器进行数字显示,从而通过手册进一步找出故障原因。自诊断系统解决了复杂电控系统故障难以判断的问题。
(7)故障保险系统和故障备份控制系统
当自诊断系统检测到传感器及其电路故障时,ECU中的防故障系统自动开始发挥作用。自动防故障系统将故障部分输入的异常信号替换为直接控制的编程数据。故障安全系统一般通过软件编程来实现。
当微机或主传感器(如进气歧管压力传感器)出现故障时,ECU立即将主控权从微机切换到故障备用系统,由故障备用系统代替微机工作。故障备用系统作为ECU的一个集成电路模块,只能根据启动信号和怠速触点状态信号来确定维持汽车运行的最简单的控制方案,以保证汽车“慢慢回家”进行维修,但在微机控制下无法达到最佳性能。
(8)其他电子控制系统。
1.进气涡流电控系统进气涡流可以促进汽油蒸发甚至与空气混合,提高燃烧效率。电控进气涡流广泛应用于一些汽车(尤其是采用稀燃技术的汽车)。其结构是在进气口附近增加涡流控制阀,通过ECU采集转速、节气门开度、冷却水温度等信号,然后控制旋转角度,转向流量偏转产生涡流,调节涡流比实现涡流控制。
2.可变进气控制系统可变进气控制系统从增加进气量和提高进气效率的角度来改善发动机的动力性能。该系统有两种类型:一种是变流通面积控制模式,通过ECU控制安装在进气管道中的控制阀的旋转角度来改变进气流通截面,以满足不同工况下对进气量的要求;另一种是变流长控制模式,由ECU控制进气管中的控制阀来调节进气管的长度。实践证明,可变进气控制系统可以提高发动机的动力性和经济性。
3.进气温度预热控制系统进气温度预热控制系统通过调节低温起动时的进气温度,促进汽油蒸发,改善排放性能。预热方式有三种:排气管预热、水温预热、PTC预热。
4.燃油蒸发电子控制系统燃油蒸发电子控制系统用于减少燃油箱中的汽油蒸气排放到大气中造成的污染。目前,活性炭罐蒸发电控装置已得到广泛应用。停车时,用活性炭罐吸收汽油蒸气,防止其扩散到大气中;发动机运转后,ECU控制活性炭罐与进气管的导通,利用进气真空将吸附在活性炭罐中的汽油蒸气吸入进气管,可有效防止汽油蒸气逸出,减少HC排放污染。
5.曲轴箱强制通风电控系统曲轴箱强制通风电控系统的目的是将通过气缸内的活塞环间隙渗入曲轴箱的气体重新回收到进气管内,以减少这部分气体直接排放到大气中造成的污染。现代电控系统中,ECU根据节气门位置信号和转速信号控制强制通风阀,从而实现曲轴箱内气体与进气管的连通,进而利用曲轴箱内的气体。
6.二次空气喷射系统作为控制污染物排放的早期措施之一,二次空气喷射目前与催化转化器结合使用。它还通过ECU控制二次空气喷射通道的导通,将空气引入催化转化器,实现氮氧化合物、一氧化碳和碳氢化合物的转化。在排气管引入空气的方式上,除了气泵的控制,还可以通过排气脉冲波来实现。此外,随着研究的深入,出现了许多新技术。如停缸控制,可以根据负荷的不同要求,停止部分气缸的供油和点火控制,减少浪费,提高发动机效率;再比如油门踏板的电子控制系统,可以避免机械油门踏板磨损带来的误差,增加控制精度。
三。结束语
随着微机和电子技术的提高和材料技术的蓬勃发展,加上控制理论的不断成熟和完善,发动机电控技术有望取得更大的突破。