汽车发动机电子控制技术

发动机电子控制系统：是根据驾驶员操作意图、正在运行的发动机状态以及外部条件，精确计量控制进入发动机缸内的空气与燃油的量。在最佳的时刻点燃发动机缸内的可燃混合气，在满足排放要求约束下使发动起的燃油经济性达到最佳状态。

一、传统供油方式

化油器式燃油供给系统是汽油发动机的传统供油方式。化油器式的燃油配给过程是利用空气流经节气门上方喉管出产生的负压将燃油从浮子室中连续吸出。这部分燃油与空气自行混合后，被吸入各气缸内燃烧做功，使得发动机运转。

化油器的结构组成：

①空气滤清器 ②化油器 ③进油针阀 ④喉管 ⑤浮子 ⑥浮子室 ⑦主量孔 ⑧主喷管 ⑨进气预热套 ⑩进气歧管 ⑪进气门 ⑫气缸

⑬节气门 ⑭化油器混合室

二、可燃混合气的配置要求

1、空燃比对发动机性能的影响。

通常把吸入发动机气缸的空气与燃油的质量比称作空燃比，一般用A/F表示。

燃油供给装置的作用是向进气管提供一定量的燃油，与进气管的空气混合后形成可燃混合气。可燃混合气在气缸内的燃烧过程可以用以下化学反应式表示：

$4C_{x}H_{y}+(4x + y)O_{2}\rightarrow 4xCO_{2}+2yH_{2}O$

通常我们把实际空气量与理论空气量的比值称为过量空气系数，用字母a表示。当a=1时，混合气为理论空燃比混合气；当a>1时，混合气为稀混合气；当a<1时，混合气为浓混合气。

由分析得知，当空燃比约为12.5（a=0.85）时，由于其燃烧速度最快，发动机产生的转矩最大，故发动机的动力性最好，所以又称其为功率空燃比。当空燃比约为16（a=1.09）时，由于混合气稀薄，有利于汽油完全燃烧，故可降低发动机的油耗，称之为经济空燃比。

为了满足发动机各种工况的要求，混合气的空燃比不能都采用闭环控制，而是采用闭环和开环相结合的策略。主要分为三种控制方式：

(1)冷起动和冷却水温度低时通常采用开环控制方式。由于起动机转速低、冷却水温度低、燃油挥发性差，需对燃油进行一定的补偿。混合气空燃比与冷却水的温度有关，随着冷却水温度的增加，空燃比逐渐变大。

（2）部分负荷和怠速运行时，若为了获取最佳经济性，可采用开环控制方式，将空燃比控制在大于化学计量比的稀混合气状态下工作。

（3）大负荷运行时，若为了获取最佳动力性，可采用开环控制方式，将空燃比控制在小于化学计量比的浓混合气状态下工作。

2、空燃比的控制方法：

（1）根据汽车和发动机的工况，查表得到理想的空燃比值

汽车和发动机的工况包括：①节气门位置 ②起动信号 ③蓄电池电压 ④空档开关⑤档位信号 ⑥节气门全开信号 ⑦温度信号 ⑧海拔高度信号

（2）得到每工作循环的进气量

由以下两种方法得到进气量：

①由空气流量计测得

②由速度-密度法计算得到f（进管压力，进气温度，发动机转速）

（3）由步骤（1）查表得到的理想空燃比值和步骤（2）每工作循环的进气量计算每工作循环的喷油量： $M_{r}=M_{a}\cdot (\frac{F}{A})$ 。

（4）由喷油量（3）和喷油器标定数据，计算喷油脉宽

（5）然后计算喷油器喷油起始点

（6）电控单元驱动喷油器工作。

（7）与点火顺序相适应的喷油器工作。

3、发动机各种工况对混合气的要求

（1）稳定工况对混合气的要求

稳定工况包括：①怠速 ②小负荷 ③中等负荷 ④大负荷 ⑤全负荷

①怠速：指发动机对外功率输出且以最低稳定转速运转的情况。汽油机怠速转速一般为300--1000r/min。

②小负荷：随着负荷的增加和节气门略开大而转入小负荷工况时，在小负荷工况时，发动机对混合气成分的要求如上图中AB线段。也就是说，发动机在小负荷运行时，供给混合气也应加浓的程度随负荷的增加而减小。

③中等负荷：汽车发动机的大部分工作时间都处于中等负荷状态。此时，节气门已有足够大的开度，可供给发动机较稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性。这种工况相当于上图中的BC段，空燃比为：16--17。

④大负荷：在大负荷时，节气门开度已经超过3/4，此时应随着节气门开度的增大而逐渐地加浓混合气以满足发动机功率的要求，如上图中的CD段。

⑤全负荷：在全负荷时，节气门全开，此时为了获得该工况下的最大功率必须供给功率混合气，如上图中的D点。在从大负荷过渡到全负荷工况过程中，混合气的加浓也是逐渐变化的。

（2）过渡工况对混合气的要求

过渡工况包括：①冷启动 ②暖机 ③加减速

①冷启动：冷机起动时，发动机要求供给很浓的混合气，以保证混合气中有足够的汽油蒸汽，使发动机能够顺利起动。

②暖机：发动机冷机起动后，各气缸开始依次点火而作功，发动机温度逐渐上升，即暖机。

③加减速：发动机的加速指发动机的转速突然迅速增加的过程。

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