第三章发动机电子控制技术

第一节 概述
发动机电子控制系统就是根据驾驶人的操作意图、正在运行的状 态及外部条件，精确计量控制进入发动机缸内的空气与燃油，在最佳 的时刻点燃发动机缸内的可燃混合气，在满足排放要求的约束下使发 动机的燃油经济性达到最佳状态。
对汽油发动机。电子控制系统包括电子点火控制与燃油喷射控制。 对柴油发动机，就是精确计量控制喷入到汽缸的燃油，以高压缩 比产生的高温自行着火燃烧。
量 的 检 测
直接检测方式（质量流量方式）
速度-密度方式 间接检测方式
节气门-速度方式
第二节 电子汽油喷射控制技术 三、汽油电子喷射系统
在间接检测方式中，速度—密度方式是根据进气管绝对压力和发动机转 速来计量发动机每循环的进气量；而节气门—速度方式则根据节气门开度和 发动机转速来计量发动机每循环的进气量，从而计算所需的喷油量。 图3-6 所示为三种空燃比控制系统比较图。
稳定工况对混合气的要求
（1）怠速和小负荷工况 发动机在小负荷运行时，供给混合气也应加浓，但加浓的程度 随负荷的增加而减小。 （2）中等负荷工况 供给发动机较稀的混合气，以获得最佳的燃油经济性。
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
（3）大负荷和全负荷工况 在节气门全开之前所有的部分 负荷工况都应按经济混合气配给。 在从大负荷过渡到全负荷工况的过 程中，混合气逐渐加浓。
通常用空燃比来表示可燃混合气的成分。 空 燃比对发动机的动力性、经济性及排放性均有较 大的影响。
通常把吸入发动机汽缸的空气与燃油的质量 比称作空燃比，一般用表示。
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
1. 空燃比对发动机性能的影响
可燃混合气在汽缸内的燃烧过程 可以用下列化学反应式表示：
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
空燃比对发动机性能的影响如图3-2a）所示。根据分 析得知，当空燃比约为12.5（α ＝0.85）时，由于其燃烧 速度最快，发动机所产生的转矩最大，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（α ＝ 1.09）时，由于混合气较稀，有利于汽油完全燃烧，故可 降低发动机的油耗，因为此时发动机的经济性最好，故又 称其为经济空燃比。
第二节 电子汽油喷射控制技术 一、传统供油方式
图3-1为化油器式供油 系统的工作原理图，化油 器式的燃油配给过程是利 用空气流经节气门上方喉 管处产生的负压将燃油从 浮子室中连续吸出，这部 分燃油经与空气自行混合 后，被吸入各汽缸内燃烧 做功使发动机运转。
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
（3）加减速 发动机加速时，应向进气管喷入
一些附加汽油以弥补加速时的暂时稀 释，以获得良好的加速性。 发动机减速时，应供给较稀的混合气。
第二节 电子汽油喷射控制技术 三、汽油电子喷射系统
电子控制燃油喷射系统可根据每循环的进气量， 对各缸所需的燃油喷射量进行精确计量和控制， 并且 还可根据运行状态，进一步来改变控制量， 实现闭环反馈控制过程， 为了提高控制精度，某 些燃油喷射控制系统中，在反馈控制基础上，还 增加了自学习功能可自行进行修正。从而极大地 改善了发动机的工作性能和控制系统的控制精度、 稳定性和可靠性。
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
可燃混合气燃烧后排出的废气成分除2 和H2O 外，还 有空气中没有参与燃烧的N2，剩余的O2，没有被完全燃 烧的，燃烧不完全的 及高温富氧条件下燃烧生成的 。此 外，从图3-2b）中还可看到、 及三种有害成分的质量分 数随空燃比的变化趋势。 其中 和 以理论空燃比为界，随 着混合气变浓而逐渐上升，而在空燃比略大于理论空燃比 的区域内，及 的质量分数均比较低。 但由于是高温富氧 的产物，故在α ＝1.1 左右时将出现最大值。
第二节 电子汽油喷射控制技术 三、汽油电子喷射系统
1. 电喷系统的分类
按 系
开环控制
统
模
式 分
闭环控制
按 喷 单点喷射（） 油 器 数 目 多点喷射（） 分
按 喷
机械式
油
实 现
机电混合式
方
式 分
电子控制式
按
喷
油 缸内喷射
器
喷
射
部
缸外喷射
位
分
第二节 电子汽油喷射控制技术 三、汽油电子喷射系统
方按 式空 分气
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
过渡工况对混合气的要求
（1）冷启动 要求供给很浓的混合气，要求混合气的空燃比可浓到2：1。 （2）暖机 需要空燃比较小的浓混合气，而且随着发动机温度增加而空 燃比逐渐增大，直至达到正常工作温度时为止。发动机进入怠速 工况。
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
4 C z H y ( 4 x y ) O 2 燃 烧 4 x C O 2 2 y H 2 O
从理论上分析，1 汽油完全燃烧变成2 和 H2O时，需要14.7的空气，故此时的空燃比为 14.7，称为理论空燃比。
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
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α 表示， 当α =１ 时，混合气为理论空燃比混合气。 当α >1时，混合气为稀混合气。当α <1时， 混合气为浓混合气。
第二节 电子汽油喷射控制技术 二、可燃混合气的配制要求
2. 发动机各种工况对混合气的要求 发动机在实际运行过程中，不同工况下发动 机对可燃混合气空燃比的要求是不同的，即使是 在同一工况下，由于其在工作范围内是不断变化 的，发动机对可燃混合气空燃比的要求也是不同 的。
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第二节 电子汽油喷射控制技术 三、汽油电子喷射系统
2. 控制规律
空燃比、点火提前角和废气再循环率等 参数对发动机的排放和燃油经济性有很大的 影响，应用电子控制技术，可以通过调节这 些参数对汽车发动机排放进行控制，以满足 严格的排放法规的要求。
从理论上看，求解发动机的最优控制规 律是一个数学问题。目前为止，发动机的控 制主要依赖经验公式。