电控发动机的历史背景
20世纪40年代,戴姆勒-奔驰和德国拜耳发动机厂首次将燃油喷射系统装备在汽车发动机上,但由于种种原因,德国飞机上只使用了机械式燃油喷射系统。
20世纪50年代,德国戴姆勒-奔驰公司为其奔驰300l轿车配备了机械式缸内燃油喷射系统。
1953年,美国bendix公司开始研发电控燃油喷射系统,1957年,Bendix公司的电控燃油喷射系统问世,并装备在克莱斯勒汽车上。
上世纪60年代,由于电子技术的积极发展,有一个国家对汽车尾气的浓度进行了限制,一度引发了世界能源危机。各国汽车制造商对化油器进行了各种改进,但仍不能满足日益严格的限制。
1967年,德国博世公司首次开发出jetronic电控燃油喷射系统,并应用于一辆大众vw-1600轿车,该车大量出口美国,率先达到部分国家的排放浓度限值。
1973德国博世公司推出L-Jetronic电控燃油喷射系统。
带质量流量控制的LH-Jetronic电控燃油喷射系统。
1979年,德国博世公司生产了集电子点火和电子燃油喷射于一体的motronic数字发动机集成控制系统。
1980年,美国通用公司福特首先推出spi单点喷射电控燃油喷射系统。
随着新技术的发展,有取代传统化油器的趋势。
20世纪80年代,电控燃油喷射系统在汽车上得到广泛应用。
据统计,1993中电控燃油喷射系统的比例为:美国100%,日本80%,德国98%。
电控燃油喷射系统技术不仅在轿车上被采用,而且在各种类型的轿车上也被采用,充分显示了其强大的生命力。
电子燃油喷射取代了传统的化油器,大大改善了发电机的动力性能,提高了发电机的最大输出功率;高空燃烧的控制精度是电喷最大的优势。无论环境温度=大气压力等条件变化,还是加速、减速、超速等不稳定工况,或者启动、暖机、高温运行、再启动等冷热工况,发电机都能准确获得满足要求的空燃比,从而全面提高使用性能。
电控喷射在稳定工况下,利用氧传感器的反馈控制空燃比和* * *三效反射器的作用,可以获得最佳的排气净化效果。
在其他工况下,由于空燃比的精确控制,可以按需供油,降低油耗。
电喷技术的出现是微机控制技术发展的结果。
今后,随着微机功能和控制技术的发展,发电机控制将向综合集中控制方向发展,电控汽油喷射装置将作为集中控制系统的主要组成部分得到发展。
同时,随着控制理论和技术的进步,新的控制原理在电子控制技术中的应用和实用化必将成为一个重要的发展方向和研究课题。
电喷发动机是21世纪我国车用发动机的发展方向。
根据汽车电子产品“十五”计划,中国将在“十五”期间加快发展汽车电喷系统、abs和安全气囊。
电喷系统是我国开发和培育的汽车产品的关键总成和系统部件。
目前国内电喷系统产品有单点喷射和多点喷射,控制方式既有单独控制也有集中控制,发展潜力很大。
而关键部件国产化进程缓慢,部件关键工序需要国产化,中央处理器处于生产过剩状态。
中国的目标是经过“十五”技术改造,产品水平和技术水平达到国外九十年代的水平。
2电控发动机的发展
早期的汽油喷射系统采用机械控制方式,应用在飞机发动机上。
二战后,汽油喷射技术被应用于汽车发动机,但由于成本高、技术难度大,仅应用于部分豪华轿车和赛车。
20世纪60年代,由于电子技术的飞速发展和汽车排放法规的影响,汽油喷射技术普及到普通汽车上。
20世纪70年代,能源危机和电子技术的发展使电控汽油喷射成为汽车工业的一个重要发展方向。随着电子技术的发展,电控汽油喷射系统经历了从晶体管和集成电路到微机控制,从模拟到数字的发展过程。
65438-0967在德国博世公司bendix公司专利的基础上首次开发出了d-jetronic汽油喷射系统,并于20世纪70年代首次量产,率先满足了当时加州汽车排放法规的要求,创造了汽油喷射电控系统的应用历史。
为了改善d-jetronic系统在工况变化时控制效果不佳的问题,bosch公司还开发了带质量流量控制的l-jetronic电子燃油喷射系统。
之后l-jetronic系统进一步发展为lh-jetronic系统。
Lh-jetronic系统可以精确测量空气流量,补偿大气压力和温度变化的影响,进一步降低进气阻力,响应速度更快,性能更优越。
大规模集成电路和微型计算机的发展,为汽车发动机综合性能指标最佳的集成控制系统的诞生创造了有利条件。
从65438年到0979年,博世公司开始生产motronic数字发动机集成控制系统,该系统集成了电子点火和电子燃油喷射。这个控制系统可以综合控制空燃比、点火正时、怠速和废气再循环。
随后,世界各大汽车厂商相继推出了自己的产品,包括通用的efi系统和tbi系统,福特的eec系统,克莱斯勒的cfi系统,日产的eccs系统,丰田的tccs系统,三菱的ect-jet系统,卢卡斯的ems系统。与此同时,汽车用传感器和专用控制芯片发展迅速。
80年代以前,汽油机多采用多点汽油喷射系统。1980年,通用公司首次开发出结构简单、价格低廉的tbi系统。该系统采用低压喷射,以较低的喷射压力和较少的喷射器满足了当时法规的要求,并得到了迅速的推广和发展。
1983年,博世还推出了mono-jetronic单点汽油喷射系统。
20世纪80年代末90年代初,由于发动机性能和结构要求的进一步提高以及法规要求的更加严格,多点汽油喷射系统再次显示出优势,重新占据主导地位。
随着微处理器在汽车上的应用,汽车发动机电控系统的首要任务是根据各种性能指标确定发动机系统的最佳特性,并根据各种工况、环境和状态进行自动调整和补偿,使发动机始终在最佳状态下运行。
目前电控的内容主要有:喷油控制、点火和爆震控制,此外还有怠速控制、超速保护、减速断油、废气再循环控制、增压控制、可变气门正时控制、发动机故障自诊断和故障安全系统。
3电控发动机的发展趋势
随着排放法规的严格和电子技术的快速发展,汽油机电子控制技术取得了显著的进步,并作为一项新技术在汽车工业中奠定了坚实的基础。
目前汽油机电控的发展趋势还是很强劲的。
汽油机电控系统的研发主要表现在几个方面:
3.1控制器随着电子技术的飞速发展,发动机的控制器在小型化的同时也变得越来越强大。
目前电控单元的硬件不断丰富,集成度越来越高,数据采集、计算和通讯的速度不断提高,燃烧压力的瞬态变化也可以实时处理。
发动机控制正在向集成控制发展,集成控制不仅仅是发动机本身的控制,而是自动变速器、主动悬架、速度控制的汽车集成管理系统。
目前,16位计算机已经取代8位计算机成为车载微机的主流机型,并正在向32位计算机迈进,这将有力地支持控制系统越来越先进功能的开发。
3.2传感器的发展趋势是小型化、集成化和智能化,可以自动补偿温度和电压,自动恢复长期使用造成的性能下降;具有自诊断、自修复功能,直接输出数字信号,简化控制单元;传感器本身抗干扰能力强,增强了系统的可靠性。
目前新型传感器的开发主要集中在燃烧数据传感器的开发和发动机输出参数的检测。
3.3新控制理论在发动机控制中的实际应用突出了控制软件的开发。汽油机的控制理论从开环控制走向闭环控制,从最优控制走向自适应和自学习控制,最后走向神经网络智能控制。
未来,控制软件的发展主要表现在几个方面:
①开发新变量的控制算法;
②开发控制算法的仿真研究;
(3)对车外诊断专家系统和车内控制系统进行了仿真应用研究。
新一代电控发动机的开发包括:
a)汽油机稀燃技术的研究;
b)汽油机缸内直喷技术的研究。
总之,电子控制在当前发动机控制的发展中起着核心作用。
未来,随着各种社会需求和新技术、新材料的发展,发动机电子控制将向高精度、小型化方向发展。
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