第一章电控发动机概述1汽油机电控技术及其发展.ppt

第一章 电控发动机概述,11 汽油机电控技术及其发展12 汽油机电控系统的组成 实训任务 发动机电控系统总体认识 13 汽油机电控系统的控制功能与方式14 电控发动机的发展趋势15 汽油机电控燃油喷射系统的组成与分类1#思考题,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,1.理解电控发动机技术发展的主要动因。,2.掌握电控燃油喷射系统的优点。,本节内容：,一、电控发动机发展历程,二、电控燃油喷射系统的优点,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,【背景动因】,1、燃油喷射技术开发的动因。,20世纪初，为解决航空发动机采用化油器的飞机，不能进行曲线飞行表演，,特别是不能进行水平翻转、机腹向上的飞行，,以及化油器结冰和失火等问题，,2023/5/6,人们开发了燃油喷射器。,11 汽油机电控技术及其发展,2、汽车发动机燃油喷射技术开发的动因。,受飞机燃油喷射技术的启发，德国博世公司于1952年率先开发出了汽车燃油喷射系统。,当时主要用于高档轿车和赛车，以提高汽车的动力性。,随着汽车保有量增加对环境污染的加剧和能源紧缺的现实，人们越来越注重节能减排；,一、电控发动机的发展历程,【背景动因】,2023/5/6,电子控制技术的进步，促成汽车发动机燃油喷射控制技术不断更新，,使其从机械控制逐步发展到了计算机集中智能管理控制。,11 汽油机电控技术及其发展,汽车发动机燃油喷射技术从机械控制系统到计算机集中智能管理系统的发展，历时近50年，可分为三个阶段。,1、第一阶段：19521957，机械控制燃油喷射,2、第二阶段：19571979，电子控制喷油点火,3、第三阶段：1979至今，计算机集中控制,一、电控发动机的发展历程,【发展经历】,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,【发展经历】,2023/5/6,发源期：20世纪初期,第二阶段：1957-1979年,第三阶段：1979年以后,解决航空发动机基础技术问题,提高动力性,减排降耗,数字化控制、精准控制,第一阶段：1952-1957年,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,【背景动因】之前的化油器式发动机针对各种工况所进行的空燃比调节，都是非常模糊的；,特别针对怠速、加速和高速的空燃比控制精度更低；,且各缸混合气浓度也不均匀，更没有针对使用空调对动力影响的措施。,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,这些都严重影响动了发动机的动力性能、经济性能和排放性能。,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,控制措施,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,1952年，德国戴姆勒奔驰300L型赛车装用了博世（Bosch）公司生产的第一台机械控制式汽油喷射装置：自动机械控制式汽油喷射系统。,其与柴油机喷油泵十分相似，在上世纪60年代前，主要在豪华轿车和赛车上装用。,控制措施,由于技术发展限制，也由于当时法规还未严格规定，故汽车的节能减排尚未引起人们的注意和重视。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,【背景动因】上世纪60年代后期，随着汽车保有量的增加，汽车排放污染便日益加重；,上世纪70年代初，世界能源危机爆发。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,这迫使各国纷纷制定了严格的汽车排放和燃油经济性的法规。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,1、空燃比控制【经历】：,1967年博世公司成功研制KJetronic（机械式），后改进为KeJetronic（机电式）。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,1、空燃比控制【经历】：,1967年博世公司成功研制进气管绝对气压力控制的DJetronic（模拟式电子控制系统）(P2图1)，,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,并装备在大众VW1600型轿车上。开创了汽油喷射电子控制的新时代。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,1、空燃比控制【经历】：,1973年在DJetronic基础上改进成有风门式空气流量计的LJetronic。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,其通过直接测量进气体积来控制空燃比，比通过进气压力间接控制，精度高，稳定性好。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,1、空燃比控制【经历】：,1976年在LJetronic基础上增加了氧传感器，对空燃比实施闭环控制。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,其进一步提高了空燃比的控制精度，使排气净化技术又提高了一步。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,1、空燃比控制【经历】：,1981年，改进成换用热线式空气流量计的LHJetronic系统。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,既可直接测量空气的流量和质量，又不增加进气阻力，且无需附加专门装置来补偿大气压力和温度变化的影响。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,2、点火控制【经历】：,与空燃比电控的同时，点火装置也迈出了电子化的步伐。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,1973年，美国通用公司开始采用IC（集成电路）点火装置。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,2、点火控制【经历】：,1976年，美国克莱斯勒公司首先开发 出由模拟计算机对点火进行控制的电控点火系统，并于同年安装其生产的汽车上。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,其能利用模拟计算机，依据多种参数来计算最佳点火提前角。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,2、点火控制【经历】：,1977年，美国通用公司成功研制出数字式点火系统。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,该系统已经包含有CPU、ROM、RAM、A/D等，是一种真正的计算机控制系统。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,2、点火控制【经历】：,1978年，美国通用公司研制出具有点火时刻、空燃比反馈控制、废气再循环控制、怠速控制、故障自诊断和带故障运行控制的电子点控制系统。,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,阶段,年代,目的,控制措施,作用,一,二,三,1952,1957,1979,升功增扭（提高动力性）,柱塞喷射,采用,机械控制,自动优化空燃比,机械控制燃油喷射,电子控制喷油点火,计算机集中电控,减排降耗（即节能）,电控喷射,采用,电控点火,精控排放与油耗,集中控制,电控喷射,组合,电控点火,构成发动机集中管理系统,综合精控多种参数,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,【背景动因】许多参数既影响喷油，也影响点火；,喷油与点火还相互影响。,为了让喷油与点火共享参数，同时也使喷油与点火彼此协调动作，需要一个集中管理的系统。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,【经历】1979年，博世在LJetronic系统的基础上，将电控喷油与电控点火组合在了一起，,开发出了MJetronic数字式发动机综合控制系统即发动机集中管理系统。,这是汽油发动机从单一电控发展到集中电控的划时代的一年。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,【经历】与此同时，美国、日本各大汽车公司都竞相研制成功了与各自车型配套的数字发动机集中控制系统。,这些系统能够对空燃比、点火时刻、怠速转速和废气再循环等参数，进行综合控制，,控制精度愈来愈高，控制功能也日趋完善。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,一、电控发动机的发展历程,由此可以看出：,汽油机电控技术经历了：,由 电路 电路，,由 控制 控制，的发展过程。,机械控制燃油喷射,电控技术发展阶段,电子控制喷油、点火,计算机控制喷油、点火,模拟,数字,单一,集中,(单独、模拟、精确控制),(集中、数码、精确控制),(单项、预设、粗放控制),11 汽油机电控技术及其发展,二、电控燃油喷射系统的优点,1、能提高发动机的最大功率和扭矩。,没有喉管，充气系数高。,因不需要像化油器式发动机那样的喉管，进气阻力小，气进量大大提高。,高压喷油，燃气混合充分。,燃油以较高的压力喷入进气管或气缸，雾化好，油气混合自然就十分均匀、充分。,统计数据表明，在排量相同时，其与化油器式发动机相比：,最大功率提高:,最大扭矩提高:,510%,7%,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,二、电控燃油喷射系统的优点,2、油耗低，经济性好。,电脑管理，使空燃比控制精准。,其能根据转速和负荷精确控制喷油量，以控制发动机在各工况下的混合气有最佳的空燃比。,多点或缸内直喷，大大改善了燃气分配的均匀性和燃烧的一致性。,而且，燃油一般都喷射在进气门附近，可使各缸获得精确控制的均匀混合气，,因而，燃气分配的均匀性和燃烧的一致性都得以大大改善。,控制好排放,提高燃油经济性,有利于,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,二、电控燃油喷射系统的优点,3、减少了排气污染。,油量精控，使燃烧比较彻底。,由于实现了喷油量的精确控制，能使燃油完全燃烧。,三元催化，使有害气体的排放得以控制。,由于使用了三元催化转换器，可以有效减少CO、HC和NOX等有害气体的排放。,急减速断油，降耗减排。,减少HC的排放,降低燃油的消耗,有利于,一般都具有急减速断油功能，当发动机转速超过某一预定转速，急松油门踏板使节气门急闭时，喷油就会停止。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,二、电控燃油喷射系统的优点,4、改善了低温启动性能。,启动时，怠速控制阀能提供足够空气。,启动时，虽然节气门开度小甚至全关，但并不象化油器式发动机，进气量少且节气门上方气流徐缓，汽油雾化不良。,冷启动喷油器的加入，或延时喷油，且喷射在气进门附近，雾化良好。,电控发动机的启动时间只是传统化油器发动机启动时间的一半，且一次成功的几率近100%。,电控发动机在节气门处还有怠速控制阀，能绕过节气门额外提供足够空气。,2023/5/6,11 汽油机电控技术及其发展,二、电控燃油喷射系统的优点,5、怠速平稳，工况过渡圆滑，工作可靠，灵敏度高。,传感器数量多。,几乎所有影响发动机运行的参数都有传感器检测。,ECU反应灵敏。其反应速度达到毫秒级。,燃油喷射在气进门附近，雾化良好。,所以，电控发动机的怠速稳定，加速性能良好，工况过渡圆滑，操作灵敏度高，而且工作性能可靠，故障率低。,2023/5/6,