11104060205龚智多点电喷发动机电控系统的总体设计文献综述

重庆理工大学毕业论文文献综述11文献综述题目多点电喷发动机电控系统总体设计二级学院车辆工程学院专业热能与动力工程班级11104060205学生姓名龚智学号11104060205指导教师杨新桦职称时间重庆理工大学毕业论文文献综述12多点电喷发动机电控系统总体设计摘要汽车发动机电控技术是发动机技术中的重要组成部分，电控系统的研制及应用将推动发动机技术的向前发展，将随着汽车发动机电控技术的研究不断完善，实现我们对汽车发动机的最优化的期望。本文划分该发动机电控系统功能模块，提出各个模块设计具体技术指标，对发动机电控单元主要控制功能的控制策略进行分析，根据各个模块技术指标对电控系统主要部件进行选型设计。关键词：传感器三大模块执行器电控单元Abstracttheelectroniccontroltechnologyofautomobileengineisanimportantpartofenginetechnology,forwarddevelopmentandapplicationoftheelectroniccontrolsystemwillpromotetheenginetechnology,willbewiththeresearchonelectroniccontroltechnologyofautomobileengineisceaselessandperfect,therealizationofourautomobileengineoptimizationexpectations.Thispaperdividestheengineelectroniccontrolsystemfunctionalmodules,eachmoduledesignandputforwardspecifictechnicalindicators,analyzesthecontrolstrategyofthemaincontrolfunctionsofengineelectroniccontrolunit,accordingtothetechnicalindexofeachmoduletypedesignofthemainpartsofelectriccontrolsystem.Keywords:sensor,threemodules,actuator,electroniccontrolunit1、课题研究的背景和意义随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以解决与汽车功能相关要求的问题，而被电子系统所代替，利用智能化信息技术的发展，将单片机技术运用于发动机的各项控制系统中，如点火系统、启动喷油系统等，即实现了发动机的智能控制，又做到了汽车舒适度，高效利用能源，节能环保。重庆理工大学毕业论文文献综述132、国内外研究现状国外先进汽油机所采用电子技术：燃油电子喷射技术。第一代电控喷射系统保留了传统喷射系统的基本结构，通过在油泵上增设由传感器、执行器和微处理器所组成的两个位置控制系统，分别对喷油量和喷油定时进行调节，燃油量的计量按位置控制方式，即以柱塞压送燃油的供油始点和供油终点之间的物理长度——有效行程(位置)决定。因此，第一代系统也称为位置控制式电控喷射系统。电控执行器有三种类型，即电磁式执行器、电液式执行器和电机。日本杰史塞尔公司首先研制出电控可变预行程(TICS)直列泵系统；①德国波许公司、日本电装公司等均已批量生产这类电控系统。②电子控制燃油喷射从单点式发展到多点式。这使汽油机不仅在动力性上仍旧能保持其密度的特点，而且其燃油性几乎可以和柴油机相媲美。有人甚至称汽油直接喷射是汽油机的一次革命。汽油直接喷射技术已经在日本三菱、丰田和日产的一些发动机上应用。欧洲的一些汽车公司如德国大众、法国雷诺等也在发展之中。③点火和管理系统汽油机是电火花点燃混合气的点燃式发动机。火花的发生过去是依靠点火系统内的机械式白金断电器来完成的。断电器在高速运转下很容易磨损并烧蚀，从而使发动机出现失火，造成动力性下降和有害排放物激增的后果。④采用电磁式或霍尔式无触点的断电器便彻底解决汽油机运转过程中动力下降的排放增加的难题，也大大地减少了发动机的维修和保养工作。现代的高性能汽油机已经毫无例外地采用了电子控制的无触点点火系统。⑤可变气门定时技术（VVT）是汽油发动机技术发展的另一个里程碑。VVT指的是发动机气门升程和配气相位定时可以根据发动机工况作实时的调节。这一技术使发动机设计师无需再在低速扭矩与高速功率之间作抉择，实时的气门定时调整使得同时顾及低速扭矩与高速功率成为可能。连续可变气门定时技术加上先进的发动机控制策略，可以巧妙地实现可变压缩比。如在大负荷时，发动机容易发生自燃引起的爆震，通过推迟进气门关闭的时间来达到降低有效压缩比的目的，从而避免爆震。而在中小负荷时，爆震不再是个问题，可以通过调整气门关闭时间达到提高有效压缩比的目的，从而使发动机在中小负荷时有优异的热效率。可变气门技术也可使汽油机排放质量达到更好的水平。⑥汽油机直喷（GDI）技术，就是将汽油通过高压供油系统将汽油直接喷到燃烧室内与空气混合、燃烧。而国内现状核心技术大多为外方掌握，合资企业中，由于中方不掌握核心技术缺乏话语权。国内的发动机管理系统（EMS）由上海联合电子与北京万源德尔福两家企业生产，核心匹配技术为BOSCH和德尔福掌握；汽油机排气系统中催化转化器陶瓷芯由NGK（苏州）公司独资生产；天津一汽丰田、东风广州本田、广州丰田、一汽丰田、东风日产、沈阳航天三菱等汽油机企业大多依赖外方技术。而从上可知国内外汽车发动机电控系统的发展状况，国外自从八十年代开始研究及应用汽车发动机电控系统以来，已经过了三代的发展，各个汽车工业先进国家都有相应代表产品问世。我国汽车发动机电控系统还处于起步阶段，正根据我国国情同时重庆理工大学毕业论文文献综述14参考国外已取得的先进水平和丰富经验研制适合我国汽车工业的电控产品。现代发动机上应用的先进技术主要有:①汽油缸内直喷(GDI)：这一技术的最大特点是将通过高压油泵提高压力后的汽油，通过高压油轨和喷油器，将其直接喷入缸内，从而使缸内的汽油得到充分雾化，并和空气尽可能按照最优化的模式进行混合，提高了燃烧过程的可控性，并大大优化了整个燃烧和做功过程。②可变气门正时（VVT）：是一种发动机可变气门正时的技术，不同的品牌命名可能不同，但基本是一个原理，好处就是省油且静音VVT—i系统。3、论文的研究思路。本次论文论述了电控发动机发动机传感器的作用、组成、主要构造、工作原理等。而电控系统分为信息上传、计算处理、下方执行三个步骤，这三个步骤也组成了控制系统的三大模块。这三大模块具体以下几个：电子控制单元、执行单元、传感器。（如图一）图一发动机三大模块重庆理工大学毕业论文文献综述153.1第一大模块传感器：先从底层研究从传感器得到的发动机的第一手数据，传感器获得数据的方式，传感器模式，到电子控制单元的控制方法，电子控制器然后输出信号给执行器执行动作，再由传感器传回数据修正调整发动机的运行工况。传感器是汽车的神经，目前一辆家用轿车上大约安装几十到近百只传感器，而豪华轿车上的传感器数量多达二百余只。要实现点火最优控制就对传感器的数量、精密度及稳定性等方面提出更高的要求，如转速传感器、负荷传感器，进气温度传感器、氧传感器以及车速传感器等，各种传感器都要具有在高温、高压、高腐蚀等不利条件下的高稳定性、高精度、可靠性。传感器技术的发展趋势是实现多功能化、集成化、和智能化，不仅要能提供用于模拟和处理的信号，而且还能对信号做放大和处理。同时，它还能自动进行分线性的自动校正，具有较强的抵抗外部电磁干扰的能力，保证传感器信号的质量不受影响，即使在非常严酷的使用条件下仍能具有较高的精度和稳定性。传感器的作用就是根据被规定的测量的大小，定量提供电输出信号的部件，即传感器把光、时间、温度、压力及气体的物理，化学量转化为信号的变换器，发动机控制用传感器有很多种，其中包括温度传感器（如图一）、压力感测器（如图二）、转速和角度传感器、流量传感器、位置传感器（如图三）、气体浓度传感器，爆震传感器（如图四），前氧后氧传感器（如图五），这类传感器是发动机的核心，利用它们可以提高发动机的动力性，降低油耗，减少废气，反映故障等，由于其工作在发动机震动，污泥，等恶劣环境中，因此它们在耐恶劣环境技术指标要高于普通传感器，对于它们的性能指标有很多种，其中最关键的是测量精度和可靠性，否则由于传感器测量带来的误差最终导致发动机系统失灵和故障。图四爆震传感器结构图图一温度传感器重庆理工大学毕业论文文献综述16图二进气压力传感器图三曲轴位置传感器图五氧传感器3.2第二大模块ECU:电子控制单元ECU，又称“行车电脑”、“车载电脑”等。从用途上讲则是汽车专用微机控制器，也叫汽车专用单片机。它和普通的单片机一样,由微处理器(CPU)、存储器(ROM、、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。电控单元的功用是根据其内存的程序和数据对空气流量计及各种传感器输入的信息进行运算、处理、判断，然后输出指令，向喷油器提供一定宽度的电脉冲信号以控制喷油量。电控单元由微型计算机、输入、输出及控制电路等组成。ECU的工作环境：车用ECU所处的环境十分恶劣复杂，除了湿度、温度、振动、冲击、灰尘、泥砂、水、油污、波动电压等环境因素外，电磁环境更是个不可忽视的问题。为了能使ECU适应汽车内恶劣电磁环境，在设计汽车电子产品时考虑ECU所处的环境以及对ECU进行检测和评估就显得十分重要。重庆理工大学毕业论文文献综述17电控单元系统是电控系统可靠性的重要保障。通常，系统越复杂，使用可靠性越差。随着电控系统功能增强，系统的可靠性也越来越受到重视。提高系统可靠性主要通过提高元件的可靠性和进行系统的可靠性设计来实现。然而，不论如何提高可靠性，系统最终都会发生故障。因此故意诊断技术是提高可靠性的最后一道防线。电控单元ECU通过电控单元功能，检测诊断系统各个组成部分的工作状态，一旦ECU检测电控系统有故障发生并查出具体故意部位时，首先点亮故障指示灯(CHECKENGINE)，然后将故障码存入指定存储单元，并根据故障类型执行相应的故障保护程序，避免由此而产生严重事故。例如，故障发生部位并不很严重时，如温度传感器信号短路，可以用某一设定温度值代替实际温度值，虽然车辆的性能会有所下降，但却能维持车辆的继续运行到附近维修地点而避免了抛锚于荒郊野外。又如，速度传感器信号发生故障时，往往会导致重大交通事故，电控单元功能会切断供油系统使车辆停止运行。3.3第三大模块执行单元：电喷发动机的执行器包括：喷油器（如图六）、怠速旁通阀（如图七）、电子节气门（如图八）、电子独立点火系统、电动燃油泵等（如图九），他们都是根据发动机控制单元指令来进行各个工况的工作。图六喷油器结构图图七怠速旁通阀结构图重庆理工大学毕业论文文献综述18图八电子节气门图九电动燃油泵例如电子燃油喷射系统由燃油、进气和电子控制三个基本系统组成。其中，燃油系统由电动油泵提供足够的燃油，以恒定的压力送到喷油嘴根据电子控制单元发出的信号，喷油嘴定时定量地向进气支管喷出与发动机工作最适合的燃油。进气系统给发动机提供足够的空气。电子控制系统则控制着喷油量点火提前角、怠速控制等。燃油系统由汽油泵、汽油滤清器、油压稳定器、进油管、油压调节器、喷油嘴等组成。燃油通过油泵被泵出，以一定压力流过汽油滤清器、油管、输送管分送到各个喷油嘴．其中，油压调节器将油路中的油压调整到284kPa(高压边)．高于进气支管的压力，过量的燃油经回油管流回油箱。当发动机变热时，油压调节器将油压提高，以提高发动机重复起动能力和怠遘稳定性。油压稳定器吸收困喷油造成的油压脉动。喷油嘴根据电子控制单元传来的喷油数量信号向进气支管喷入燃油。重庆理工大学毕业论文文献综述195、总体来说研究的过程为①针对多点电喷发动机，进行电控系统功能分析；②划分该发动机电控系统功能模块，提出各个模块设计具体技术指标；