1 電控發動機的發展背景
在40年代,德國戴姆勒-奔馳公司、拜耳發動機制造廠首次將燃油噴射系統裝備汽車發動機上,但由於各種原因,只是在德軍飛機上采用機械式燃油噴射系統。
50年代,德國戴姆勒-奔馳公司在其生產的奔馳300l型汽車裝備機械式燃油缸內噴射系統。
1953年美國bendix(朋迪克斯)公司開始開發電子控制燃油噴射系統,1957年朋迪克斯公司電子控制燃油噴射系統問世,並裝備在克菜斯勒轎車上。
60年代,由於電子技術發展非常活躍,加之壹國家對汽車廢氣排放濃度限制,壹度出現世界能源危機,各國汽車制造廠家對化油器做了各種改進,仍無法滿足日益嚴格的限制。
1967年,德國bosch(波許)公司首次開發壹jetronic電控燃油噴射系統,並應用伏克斯瓦根vw-1600轎車上,對美國大量出口,率先達到壹些國家廢氣排放濃度的限制。
1973年,德國bosch(波許)公司推出l—jetronic型電子控制燃油噴射系統。
質量流量控制lh—jetronic型電控燃油噴射系統。
1979年,德國bosch(波許)公司生產了集電子點火和電控燃油噴射於壹體的motronic數字式發動機綜合控制系統。
1980年美國gm(通用)公司ford(福特)公司首先推出spi單點噴射式電控燃油噴射系統。
新技術的進展,大有取代傳統式化油器的趨勢。
80年代,電子控制燃油噴射系統在汽車上應用已廣泛。
據統計,1993年采用電控燃油噴射系統比重:美國100%,日本80%,德國98%。
不僅在轎車上,而且在個種類型車上采用了電控燃油噴射系統技術,充分顯示了它強大的生命力。
電子燃油噴射代替傳統化油器,大大改善了發電機的動力性能,提高了發電機的最大輸出功率;高空燃控制精度是電子燃油噴射的最大優點,無論是環境中氣溫=大氣壓等條件變化或是加速、減速、過度等非穩定工況以及起動、暖機、高溫行使、再起動等冷熱工況時,發電機都能獲得精確符合要求的空燃比,從而全面地改善了使用性能。
在穩定工況下,電子控制噴射利用氧氣傳感器反饋控制空燃比, *** 三觸媒反映器的作用,可以獲得最佳的排氣凈化效果。
而在其他工況,由於空燃比的精確控制,能實現按需供油,因而降低了燃油消耗量。
電噴技術的出現是微型計算機控制技術發展的結果。
今後隨著微型計算機功能和控制技術的進步,發電機控制將會向全面集中控制的方向發展,電子控制汽油噴射裝置將作為集中控制系統中的壹個主要部分與之配合發展。
同時,隨著控制理論和技術的進步,在電控技術中新控制原理的應用和實用化也必將成為壹個重要的發展方向和研究課題。
電噴發動機是21世紀我國車用發動機發展的方向。
按照汽車電子裝備產品“十五”規劃,我國將在“十五”期間加快發展汽車電噴系統、abs和安全氣囊三大電子裝備。
efi系統是我國集中發展、扶植的汽車產品關鍵總成和系統零部件。
目前國內efi系統產品有單點噴射式和多點噴射式,控制方式即有單獨控制,也有集中控制,具有很大的發展潛力。
但關鍵部件國產化進程緩慢,部件關鍵工藝有待國產化,中央處理器正在過產化過程中。
我國的目標是經過“十五”技改後,產品水平和工藝水平達到國外20實際90年代水平。
2 電控發動機的發展概況
早期的汽油噴射系統采用機械式控制方式,在飛機發動機上得到應用。
二戰結束後,汽油噴射技術在汽車發動機上得到應用,但由於成本高,技術難度大,只應用於壹些高級轎車及賽車。
60年代,由於電子技術的迅猛發展和受汽車排放法規的影響,汽油噴射技術向壹般汽車推廣使用。
進入70年代,能源危機和電子技術的發展使電控汽油噴射成為汽車工業的重要發展方向,隨著電子技術的發展,電控汽油噴射系統經歷了從晶體管,集成電路到微機控制,從模擬式到數字式的發展過程。
1967年,德國bosch公司bendix公司專利基礎上,率先開發出壹套d-jetronic汽油噴射系統,並於70年代首次批量生產,率先達到當時美國加州汽車排放法規的要求,開創了汽油噴射電子控制系統的應用歷史。
為了改善d-jetronic系統工況變化時的不良控制效果,bosch公司又開發出質量流量控制的l-jetronic電控噴油系統。
之後,l-jetronic系統進壹步發展成lh-jetronic系統。
lh-jetronic系統即可精確測量空氣流量,又能補償大氣壓力和溫度變化的影響,又進壹步減小了進氣阻力,響應速度更快,性能更加優越。
大規模集成電路和微型計算機的發展為汽車發動機達到綜合性能指標最佳的綜合控制系統的誕生創造了有利條件。
1979年,bosch公司開始生產集電子點火和電子噴油於壹體的motronic數字發動機綜合控制系統,這種控制系統能對空燃比、點火時刻、怠速轉速和廢氣再循環等方面進行綜合控制。
隨後,世界各大汽車生產廠家相繼推出自己的產品,包括gm公司的efi系統和tbi系統、ford公司的eec系統、chrysler公司的cfi系統、日產eccs系統、豐田tccs系統、三菱ect-jet系統和lucas的ems系統,與此同時,傳感器和汽車專用控制芯片得到了迅速發展。
80年代以前,汽油機噴射多采用多點汽油噴射系統,1980年,gm公司首先研制成功壹種結構簡單、價格低廉的tbi系統,該系統采用低壓噴射,使用更低的噴油壓力和較少的噴油器就能夠滿足當時的法規要求,得到迅速普及和發展。
1983年,bosch也推出了mono-jetronic單點汽油噴射系統。
80年代末90年代初,由於對發動機性能結構要求的進壹步提高,法規要求的進壹步嚴格,多點汽油噴射系統重新顯現出優勢並再次占據主導地位。
隨著微處理器在汽車上的應用,汽車發動機電控系統的首要任務是根據各種性能指標確定發動機系統的最佳特征,可以相應於各種工況、環境和狀態自動作相應調整和補償,使發動機始終保持在最優狀況運行。
目前電控的內容主要包括:燃油噴射控制、點火及爆震控制,此外還有怠速控制、超速保護、減速斷油、廢氣再循環控制、增壓控制、可變氣閥定時控制、發動機故障自診斷和故障安全系統等。
3 電控發動機的發展趨勢
隨著排放法規的不斷嚴格和電子技術的迅速發展,汽油機電控技術取得了顯著的進步,作為壹種新技術已在汽車工業中建立了堅實的基礎。
目前,汽油機電子控制的發展趨勢還十分強勁。
汽油機電控系統的研究和發展主要表現在幾個方面:
3.1 控制器 隨著電子技術的飛速發展,發動機的控制器在小型化的同時功能越來越強。
目前,電控單元的硬件不斷豐富,集成化程度越來越高,數據采集、計算和通訊速度不斷提高,對燃燒壓力的瞬態變化也能進行實時處理。
發動機控制向綜合控制方向發展,不僅是實現對發動機本身的控制還同時兼有車輛自動變速、主動懸架及車速控制等的汽車綜合管理系統。
當前,16位機取代8位機成為車用微機的主流機型,而且向32位機邁進,這將有力地支持控制系統發展更多、更高級的功能。
3.2 傳感器 傳感器的發展趨勢是走向小型化、集成化及智能化,能夠對溫度、電壓進行自動補償,並自動恢復由於長期使用造成的性能衰退;具備自診斷及自修復功能,並直接輸出數字信號,簡化控制單元;傳感器本身有較強抗幹擾能力,增強了系統的可靠性。
目前新型傳感器的開發主要集中在燃燒數據傳感器研制和發動機輸出參數檢測兩個領域。
3.3 控制軟件的發展 突出表現在新型控制理論在發動機控制中的實際應用,汽油機的控制理論從開環控制走向閉環控制,從最優控制走向自適應、自學習控制,最終走向神經網絡智能控制。
未來壹段時間內,控制軟件發展主要表現在幾個方面:
①為新的變量開發控制算法;
②為開發控制算法進行仿真研究;
③為車外診斷的專家系統和在車內使用的控制系統進行仿真應用研究。
新壹代電控發動機的研制包括:
a)汽油機稀薄燃燒技術的研究;
b)汽油機缸內直噴技術的研究。
總之,電子控制在當前發動機控制發展中起了核心作用。
今後的發動機電控將隨著社會的各種要求和各種新技術、新材料的發展向高精度、緊湊化方向發展。
百度網友,謝謝。