现代工程机械点火与汽油喷射相结合的电控系统

    为了适应现代发动机向高转速、高压缩比以及稀混合气燃烧方向发展的要求，新一代的系统是把发动机的汽油喷射系统和点火系统结合在一起，组成发动机新的管理系统，即全电子点火闭环自适应多点顺序燃油喷射系统，其结构组成如图5-49所示。控制单元的左侧是为控制单元提供各种信号传感器，右侧是由控制单元控制的执行元件，实现了对汽油机所供混合气成分与点火时刻的优化控制。主要控制功能有：燃油喷射控制、空燃比控制、全电子点火提前角控制、怠速稳定控制、燃油蒸气控制和自诊断安全功能。具有良好的加速和怠速稳定特性，提高了发动机输出功率及正茬的动力性和经济性。

    德国莫特朗尼克（Mottonic）点火与燃油喷射结合的电控系统如图5-50所示。也称为发动机数字电子技术的控制系统，它是在L——jetronic电控系统的基础上，结合电控的点火系统发展起来的。该电控单元除了执行点火与汽油喷射的控制任务之外，仍然可以扩展到为改善发动机控制的其他子系统。

    燃油喷射结合电控系统的结构组成图如图5-51所示，主要完成以下控制：

    1.汽油喷射控制

    安装在油箱里的电动燃油泵将燃油通过滤清器，单向分配管输送给喷油嘴（实际是个电磁阀）。压力调节器将多余的燃油松回油箱，并保证系统油压恒定不变。而喷射到进气门前的燃油量则取决于喷油嘴的截面、汽油的喷射压力及喷油的持续时间。当系统一定，喷油嘴的截面积就是定值、喷油压力又由压力调节器保持恒定，喷油量就只取决于喷油持续时间。

    发动机每一个循环的充气量实际是气缸工作容积、充气密度和充气效率的函数。气缸工作容积是恒定值，气体密度虽受温度影响，但进气温度传感器随时对其进行修正，只有充气效率随进气绝对压力和发动机转速的变化面变，故循环充气量只是进气绝对压力和发动机转速的函数。据此该系统采用进气绝对压力随节气门开度变化来简介测定发动机负荷，从而计算喷油持续时间来控制燃油喷射。将不同的进气绝对压力与发动机不同转速对应的喷油嘴开启及持续时间的三维曲线组（也称脉谱图），预先存入MP1的ROM（存贮器）里，发动机运行时，MP1接受进气压力传感器和发动机转速传感器的信息与ROM里的脉谱图进行比较，计算确定喷油脉冲，保证供给各缸理想的混合气。

    为了追求最佳排气净化，该系统又增设了λ闭环与三元催化转换器共同作用对喷油脉冲加以反馈控制，使3种有害气体同时得以净化，其示意图5-33所示。电动势发生急剧变化的反馈信号送到MPI，MPI判断混合气过稀或过浓，维持混合气平均值在理论空燃比附近，以提高排气净化装置的效果。同时MPI还随时接收进气温度，冷却液温度，节气门位置等各种信息对基本喷油量进行校正，从而解决了冷态燃烧不稳定，气缸充气量对空气温度变化的依耐性，实现了部分负荷λ控制。实现了有害气体排放最低；加速、满负荷加浓；起动瞬时加浓；冷起动加浓；暖机加浓，拖动工况断油等控制，适应发动机各种工况对燃油的最佳需求量，使发动机获得最佳动力性、经济性及排气净化性。此外在所有喷油嘴线圈的一端并联到Si27、10A熔断丝上；另一端则分别由MPI中电子开关控制其何时搭铁，从而决定喷油嘴的启闭时间，形成完整的控制过程。

    2.点火时刻控制

    为了使发动机在全部运行工况下都能精确地点火时刻控制到最佳，科技人员采用了闭环控制全电子点火系统。该系统取消了机械式分电器，用固态电控元件来取代；用能量输出级激发3个电火花点火线圈，供给火花塞产生发动机需求的点火能量，并将点火提前到发动机刚好不发生爆震的范围。该系统最大优点是：无机械磨损、噪声低、干扰少、无需人工调整、失误率小、点火电压高。

    发动机的正常运转期间，曲轴每转一圈点火基准传感器便向MPI发出一个3缸上止点前62°的电压脉冲，同时霍尔传感器也将输出电压送入MPI，MPI根据两个信号综合判断出点火基准信号。发动机所有工况点火时刻的控制全部以这一信号为基准。MPI接收到这一基准信号，将当时由传感器送来的发动机转速和负荷等工况信息与点火基准信号进行比较，选择存储在ROM里的点火时刻值（ROM里存储了相对发动机转速和负荷的最佳点火时刻），并将当时工况的各种传感器测量信息作为修正值精确计算点火提前角。当计算值等于最佳点火提前角时，MPI的A线束1、2或3端使向功率输出级发出指令，立即切断点火线圈的初级电流，由于互感产生次级高压在火花塞电极处跳火。头一个火花在作功行程气缸的火花塞电极处跳火产生点火能量；另一个活塞在排气行程气缸气缸中形成，但该火花不起作用，而“浪费点火”产生的高压为1kV左右，故对火花塞几乎不产生损伤。发动机起动时点火提前角由另一控制逻辑决定，为使发动机以最短时间着火，根据冷却液温度选择最佳点火提前角，在0°C以下低温起动时，特别增大点火提前角。发动机在怠速工况时，不使用正常的点火时刻控制逻辑。怠速转速在某一规定值以下时，点火提前角为一定值，超过规定根据冷却液温度和发动机转速调节点火时刻；当冷却液温和发动机转速均低于这个规定值，则推迟点火时刻，使运转平稳并促进暖机；当冷却液温度和发动机转速高于该规定值时，加大点火提高角，并利用进气真空度上升，补偿着火延迟期，同时也保护了排气净化用的催化剂。

    为了消除爆燃在总管理系统中增加了爆震系统反馈点火信息，进一步调整点火时间爆震提前到刚要发生爆震的角度，实现对发动机点火时间的实时控制。MPI接收到爆震传感器的电压信号与正常燃烧产生的参比电平进行比较。若判断出爆燃存在，MPI便根据测量信号和推迟点火信号逻辑，发出单独推迟爆燃缸的点火角的指令，使每个缸的点火角都调整到爆燃界限值上，避免爆燃的发生。

    3.怠速稳定控制

    怠速时喷油较少、此时通过加减易于调整的空气量是对稳定怠速转速最佳的控制方法。怠速时节气门关闭主进气道，怠速开关闭合，接通自动怠速电路，所需的空气量只能从旁通进气道进入进气管。传感器检测到发动机转速温度和节气门开度。MPI接受并综合这些信息判断出怠速工况，与预先存入ROM中所要求的怠速转速比较，发出指令控制怠速稳定控制阀的调整锥体，增减旁通进气道的截面积。若发动机转速低，使截面积增大，供给较多空气；若发动机转速太高，截面积减小，供给的空气量减少，有效地控制怠速进气量。达到发动机在各种温度及负荷情况下均有稳定的怠速转速目的。

    4.燃油蒸气控制

    汽车污染的20%是油箱燃油蒸发形成的HC，对此该系统将液气分离器分离出来的燃油蒸气用活性炭罐收集起来，并用进入罐中的空气稀释。发动机在怠速和部分负荷下，AKE阀（活性炭滤清器电磁阀）打开，将活性炭罐与节气门后真空接通，靠自然压差强迫稀释后的燃油蒸气从怠速稳定系统的旁通进气道进入燃烧室燃烧，从而解决了燃油造成的污染。

    点火与汽油喷射系统结合在一起的电流系统除了主要完成以上完成以上控制外，还具有对发动机进行自我诊断以及自动报警等功能。

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