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1、设 计 研 究 汽 车 实 用 技 术 AUT0M0B I I E APPL I ED TECHN0I OGY 2 0 1 4 年 第5 期 201 4 N05 汽油发动机电控点火系统的分析与探讨 周红瑞，江莉，王培培，胡慧婧(长安大学 汽车学 院，陕西 西安 7 1 0 0 6 4)摘 要：本文主要是对汽油发动机 电控 点火系统的分析与探讨，该系统对发动机 的空燃 比和点火 时间能够进行准确的控制。点火系统采用微机控制可以具体分析发动机运行 中的各参数，并进行 综合处理，使空燃 比和点火提前角达到最优值，来满足不同工况下的要求，提高发动机 的动力性 和经济性，使发动机在最优 的状态下工作。关
2、键词：发动机；微机控制；传感器；点火系统 中图分类号：U 4 6 4 1 7 1 文献标识码：A 文章编号：1 6 7 1 7 9 8 8(2 0 1 4)0 5 1 0 0 3 An Ana l ys i s a nd di s c us s i o n o f El e c t r o n i c a l l y c o nt r o l l e d g a s o l i ne e ng i n e i g n i t i o n s ys t e m Z h o u H o n g r u i，J i a n g L i，Wa n g P e i p e i，Hu H u ij i n
3、 g (S c h o o l o f A u t o mo b i l e，C h a n g a n Un i v e r s i t y,S h a a n x i Xi a n 7 1 0 0 6 4)Ab s t r a c t：I n t h i s t h e s i s，ma i nl y a na l y s e a n d d i s c u s s t h e El e c t r o n i c a l l y c o n t r ol l e d g a s ol i n e e n g i ne i g ni t i o n s y s t e m Th e s y
4、 s t e m C an a c c u r a t e l y c o n tro l e n g i n e a i r-f u e l r a t i o a n d i gn i t i o n t i mi n g I g n i t i o n s y s t e m c o n tro l l e d b y mi c r o c o mp u t e r C an s p e c i fic a na l y s i s o f t h e p a r a me t e r s of t h e e n g i ne r u n n i n g，a n d c a r r y
5、 o n c o mp r e h e n s i ve t r e a t me n t，t h e a i r-fue l r a t i o an d i gn i t i o n a d v an c e An g l e t o a c h i e ve t h e o p t i ma l v a l u e To me e t t h e r e q ui r e me n t s u nd e r d i ffe r e n t wo r k i n g c o nd i t i o n s I m p r o v e e ng i ne p e r f o r ma n c
6、e a n d fue l e c o n o my M a k e t h e e n g i n e wo r k i n t h e o p t i ma l c o n di t i o n Ke y wo r d：e n g i ne；mi c r o c o mpu t e r c o nt r o l；s e n s o r；i g n i t i on s y s t e m CL C N O：U 4 6 4 1 7 1 D o c u me n t Co d e：A Ar t i c l e I D：1 6 7 1-7 9 8 8(2 0 1 4)0 5 1 0-0 3 概
7、述 为 了提高发动机各项性能，现代汽车发动机大 都采用高速、增压、稀薄混合气燃烧等技术，但是 这些技术都需要电子控制，因此电控点火系统成 了 点火系统的新主流。汽车排气中有害排放物即 HC、C O、N Ox 的排量与发动机混合气空燃 比密不可分，采用特殊的混合、燃烧方法来利用稀混合气使有害 作者简介：周红瑞，硕士研究生，就读于长安大学，研究方 向为喷雾学。排放物 的排放量大大减少。微机控制可 以具体分析 发动机运行 中的各参数，并予以综合处理，达到较 满意的效果。点火提前角对发动机的性能影响很大，它是发动机运行 中的一个重要参数。随着发动机转 速的提高，点火提前量要求增大，进气管中真空度 越大
8、，点火提前角也就要求越大，而进气管中真空 度主要取决于节气 门开度及发动机转速。在电脑控 制点 火系统中，节气 门开度、发动机转速、空气流 量等都 由节气门位置传感器、凸轮轴位置传感器、曲轴位置传感器、空气流量传感器等检测，通过这 1 1 汽车实用技术 2 0 1 4年第 5期 些传感器的控制能使点火提前角达到最佳值，从而 提高发动机 的动力性，降低燃油消耗量和有害气体 的排放量。1、电控点火系统的组成 汽车发动机微机控制点火系统主要 由凸轮轴位 置传感器，曲轴位置传感器，空气流量传感器，节 气 门位置传感器，冷却液温度传感器，车速传感器，各种控制开关，电控单元 E C U，点火控制器，点火
9、线圈以及火花塞等组成。微机控制点火系统的控制 原理如图 1所示，曲轴位置传感器 C P S向 E C U 提 供发动机 的转速、曲轴转角信号，转速信号用于确 定点火提前角，曲轴转角信号用于控制点火提前角。空气流量传感器 A F S和节气门位置传感器 T P S向 E C U提供发动机的负荷信号，用于确定点火提前角 的大小。冷却液温度信号 C T S、进气温度信号 I A T S、车速信号 VS S以及空调开关信号 A C等，用来修正 点火提前角。微机控制器 传感器部分 转 速 侍 感 器 一 尊 L l cP 曲轴位直侍感器 一 l 荷检 测信号传匦器 一 L_ _ J I，0 i o 爆 霹
10、 传 感器L 一 l 转 温 度 侍 感 器 F-l 警 1 I_ _ J I l 图 1 微机控制发动机点火 的控制原理 2、电控点火系统的控制方法 2 1开环控制方法 图 2 开环控制框 图 六十年代 电控发动机诞生初期，点火控制系统 采用的是实时检测发动机运行工况的方法，用查表 的形式先把储存在控制器 内 R O M 中事先优化的参 数取出来，再对发动机进行控制但没有任何反馈环 节如 图 2所示。2 2 闭环控制方法 随着人们 对发动 机 的综合 性能 的要 求越来越 高，闭环控制进入了发动机的控制领域，闭环控制 就是在开环 的基础上增加 了反馈控制。例如：使用 爆震传感器，不断的检测发
11、动机，判断发动机是否 产生爆震，利用反馈的信息不断调节喷油量和 点火 时刻使发动机处在最佳的工作状态。其控制框 图如 图 3所示。一疆 匐 玩 一 图 3闭环控制框 图 发动机的控制方法主要有开环控制、闭环控制 等控制方法，在发动机 的控制 中基本上是采用两者 相结合的方法，在工况较为复杂时，一般采用开环 控制 以求快速的响应速度；而在较平缓 的工况变化 时，采用闭环控制 以求的较高的控制精度。此外，还有更为复杂的模糊控制等其他的控制方法，但 由 于一些局限性还处在实验阶段。3、结语 随着排放 问题 的进一步解决，充分利用电子技 术强大力量，不断丰富发动机控制系统的功能，充 分发掘其在动力性，
12、经济性方面的潜力，进而全方 位 的改善发动机 的性能，已经成为发动机控制技术 的主要发展方向。汽车发动机微机控制点火系统主 要由凸轮轴位置传感器，曲轴位置传感器，空气流 量传感器，节气 门位置传感器，冷却液温度传感器，车速传感器，各种控制开关，电控单元 E C U，点火 控制器，点火线圈以及火花塞等组成。通过对微机 控制点火系统和发动机爆震控制系统的研究，清楚 的知道 了只有微机控制点火系统与发动机爆震控制 系统相互配合，能将点火提前角控制在最佳值，使 可燃混合气燃烧后产生的温度和压力达到最大值，从而能够显著提高发动机的动力性，同时还能提高 燃油经济性和减少有害气体 的排放量。一 一 塑 一
13、1 _ 一 2 0 1 4年第 5期 周红瑞 等：汽油发动机电控点火系统的分析与探讨 1 2 参考文献 1 1 陈家瑞汽车构造 机械工业出版社，2 0 0 6 2】薛远、张殿昌、傅茂林等汽油机爆震强度的分析 振动 工程学报，1 9 9 8年第 2期 3】郑霞君新一代故障自诊断系统 O B D 内燃机，2 0 0 3 年第 3期 4 4 赵英勋汽车检测与诊断技术 机械工业出版社，2 0 0 8 5】宋福昌汽车传感器识别与检测图解电子工业出版社，20 06 6 6 李东江电控汽车波形分析 电子工业出版社，2 0 0 4 7】吴平友、黄河、程庆 汽油发动机爆震分析与控制 传动 技术，2 0 0 3年
14、，第 3期 8】余文明微机控制点火系统在现代汽车发动机上的应用 淮阴工学院学报，2 0 0 3 6第 1 2卷第 3期 9 9 汪映、周龙保、吴筱敏离子电流法检测发动机失火和 爆震的研究西安交通大学学报 2 0 0 2年第 9 期 横跨产学研 中国电动汽车百人会成立 Chi n a S e l e c t ric c a r r e s e a r c h a c r o s s a h u nd r e d p e o p l e wi n be s e t u p 由来自 政府部门、研究机构、产业界等的官员、学者、企业家共同发起的中国电动汽车百人会 5日在 京成立，百人会力求打破行业、学科
15、、所有制和部 门局限，进一步促进我国电动汽车产业的发展。据 了解，2 0 1 3年我 国新能源汽车产量 1 7 5万辆，同比增长 3 9 7，其中纯电动汽车 1 4 2万辆；新能源 汽车销售 1 7 6万辆，同比增长 3 7 9，其 中纯电动汽车销售 1 4 6万辆。新能源汽车产销不断创新 高的同时，面临政策、商业模式、基础设施、产业化推进等瓶颈 问题亟待解决。据介绍，百人会定位为中国电动汽车领域跨学科、行业、部 门、所有制的，非官方和非营利性的政策 和学术研究机构，国家在 电动汽车领域的第三方智库。主要任务是开展 电动汽车行业发展 的重大课题研究，促进不同产业、部门、企业之间的交流和互动，最终形成研究成果为政府部门提供决策参考。百人会首批理事会成员由来自汽车、能源、信息、交通领域等的相关企业家以及政府、高校的官员、学者等组成。理事长为国务院发展研究中心原党组书记、副主任陈清泰。陈清泰指出，目前是电动车产业 化初期，我 国在这方面大体跟上 了全球 的步伐。电动汽车是我 国产业升级的一个突破 口，不仅要作为经济 短期增长的点，更应该作为迎接 第三次工业革命的亮点。