CN201554560U - 一种电控发动机管理系统 - Google Patents

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李高坚
王文群
臧玉楼
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

本实用新型涉及一种电控发动机管理系统,包括电控单元,与所述电控单元输入端连接的节气门位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆震传感器、前氧传感器、后氧传感器,与所述电控单元输出端连接的点火线圈、喷油器、碳罐电磁阀、怠速步进电机,其特征在于:该管理系统还包括与所述电控单元输入端连接的废气再循环EGR阀位置传感器,与所述电控单元输出端连接的废气再循环EGR阀和可变进气截面PDA电磁阀。本实用新型能够大幅提升发动机的动力性能和经济性能、有效降低发动机污染物排放。

Description

一种电控发动机管理系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于发动机领域,具体涉及一种发动机管理系统。 背景技术
[0002] 发动机管理系统(Engine Management System,简称EMS),主要通过安装在发动机 各部位的传感器检测发动机的各种工作参数,按照EMS预先设定的控制程序,精确控制各 相关执行器工作,以保证发动机在各种工况下,始终处于最佳的工作状态。
[0003] 随着电子控制技术的飞速发展及发动机排放法规的日趋严格,以及对汽车发动机 性能要求的不断提高,不断促进着发动机的EMS系统飞速发展,EMS能实现对发动机各系统 的精确控制和灵活控制,是改善发动机各项性能指标和排放的主要手段。
[0004] 对于大多数小排量发动机而言,发动机管理系统的功能较为简单,主要用来控制 燃油喷射过程,早期多为单点喷射,目前已发展为多点顺序喷射。由于不具备众多闭环反馈 控制和先进的控制对象,使得发动机的动力性和经济性没有得到最大限度的开发,而且发 动机的尾气排放也很难满足新的国家标准。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种提升发动机的动 力性能和经济性能、有效降低发动机污染物排放的发动机管理系统。
[0006] 本实用新型的技术解决方案是:一种电控发动机管理系统,包括电控单元,与所述 电控单元输入端连接的节气门位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度 传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆震传感器、前氧传感器、后氧传感器,与所 述电控单元输出端连接的点火线圈、喷油器、碳罐电磁阀、怠速步进电机,其特点是:该管理 系统还包括与所述电控单元输入端连接的废气再循环EGR阀位置传感器,与所述电控单元 输出端连接的废气再循环EGR阀和可变进气截面PDA电磁阀。
[0007] 所述废气再循环EGR阀位置传感器安装在所述废气再循环EGR阀上,构成废气再 循环EGR阀总成,该废气再循环EGR阀总成位于发动机的出水口支座上。
[0008] 所述可变进气截面PDA电磁阀位于发动机的进气歧管上。
[0009] 所述节气门位置传感器安装在发动机的节流阀体上,与所述怠速步进电机一起构 成节流阀体总成,该节流阀体总成与发动机的进气歧管相连。
[0010] 本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0011] (1)本实用新型通过在电控单元(EOT)的输入端增加EGR阀位置传感器,在电控 单元的输出端增加EGR阀和可变进气截面PDA电磁阀(简称PDA电磁阀),在一般发动机 管理系统所具有的控制功能基础上,增加了 PDA控制功能和可变EGR率闭环控制功能。PDA 控制功能改善了发动机在低速工况下的充气效率,提高了燃油经济性和怠速稳定性,并有 效降低一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的排放;可变EGR率闭环控制功能在保证发动机 运转性能良好的同时,可达到最佳氮氧化合物(Nox)净化效果,以满足排放法规要求。[0012] (2)本实用新型采用了可变进气截面的电控系统,ECU根据发动机工况自行调节 进气通流截面大小。该PDA机构在不影响发动机高速性能的同时,保证了低速时的充气效 率,有效地改善了低速性能:提高发动机燃油经济性、改善发动机怠速稳定性、降低发动机 低速低负荷时的排放。
[0013] (3)本实用新型采用可变EGR率的闭环控制方式,ECU持续监控发动机相关参数并据此不断调整EGR阀开度,从而达到最佳的EGR阀开度,满足发动机最佳动力性及排放要 求。
[0014] (4)本实用新型增加的PDA控制功能和可变EGR率闭环控制功能使得发动机管理系统具备更加强大的控制功能,很好地实现了对燃油、排放、动力输出等方面的精确控制, 尤其是使得发动机的功率得以提升、经济性得以改善,并满足国IV的排放标准要求。
附图说明
[0015] 图1为本实用新型实施例的发动机管理系统控制原理示意图;
[0016] 图2为本实用新型实施例的PDA结构及控制原理示意图;
[0017] 图3为本实用新型实施例的EGR电子控制系统组成及控制原理示意图。
[0018] 图号说明:1-执行机构,2-真空执行器,3-PDA电磁阀,4_进气歧管真空腔。
具体实施方式
[0019] 以下将结合附图对本实用新型的实施例进行说明。
[0020] 本发动机管理系统在集成了一般电喷发动机所具有的怠速闭环控制功能、λ闭 环控制功能、爆震监测功能、燃油喷射控制功能外,增加了其特有的进气系统可变进气截面 PDA (Port Deactivation Actuator)控制功能禾口废气再循环(Exhaust Gas Recycle,简称 EGR)闭环控制功能。
[0021] 如图1所示,EMS系统主要传感器有:节气门位置传感器、进气压力传感器、进气 温度传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆震传感器、氧传感 器。EMS系统主要执行器有:点火线圈、各缸喷油器、碳罐电磁阀(EVAP Valve)、含怠速步进 电机的节流阀体、废气再循环阀(EGRValve)、可变进气截面的PDA电磁阀。
[0022] 所述节气门位置传感器安装在发动机的节流阀体上,与所述怠速步进电机一起构 成节流阀体总成,该节流阀体总成与发动机的进气歧管相连。
[0023] 除各种传感器和执行器外,发动机管理系统的核心部分是带程序存储器的电子控 制单元(Electronic Control Unit,简称ECU)。在程序存储器中存储所有为过程控制的算 法和数据,按照一定的程序进行计算。由传感器信号导出输入参数影响算法中的计算结果, 并影响执行器的控制信号。微控制器从这些输入信号中识别出驾驶员期望的汽车反应,并 从中算出:所需的发动机扭矩、由此所需的气缸充气量和相应的燃油喷射量、点火正时等, 从而控制相关执行器工作。
[0024] 本发动机管理系统通过怠速步进电机、采用怠速闭环控制算法,实施发动机的怠 速控制。通过排气管上的氧传感器实施λ闭环控制,从而保证排放水平。采用PDA电磁阀 控制进气系统中的蝶阀,实现可变进气截面的控制。通过EGR阀,灵活调整EGR率,从而降低 NOx排放。通过安装在缸体上的爆震传感器,实时监测发动机的爆震情况,避免发动机发生不正常的工作状态。采用共轨方式,进行燃油喷射控制,充分保证了喷射压力的均勻一致, 保证了燃油的雾化效果。
[0025] 燃油喷射控制功能:本实用新型采用多点顺序燃油喷射系统,喷油控制程序对喷 油量的控制是通过对喷油脉宽的控制实现的。在冷起动、急加速、急减速等特殊工况,采用 开环控制;对于发动机其他正常运行工况,采用闭环控制,以保证空燃比控制在理论空燃比 (14.7 : 1)附近,使排放和油耗均达到最佳。
[0026] 怠速闭环控制功能:怠速控制是针对怠速进气量的控制,ECU检测发动机实际怠 速转速和怠速目标转速相比较,经过一定的控制算法后,控制怠速步进电机开度来控制怠 速进气量,从而控制实际怠速转速达到怠速目标转速附近。而喷油量根据进气量的变化自 动调整,以满足空燃比的要求,将空燃比控制在理论最佳空燃比(14.7 : 1)附近。怠速目 标转速主要有发动机冷却液温度确定,冷却液温度越低,怠速目标转速越高。该怠速控制是 一闭环控制系统,ECU调节怠速步进电机的开度直至实际怠速接近目标转速。 [0027] λ闭环控制功能:该发动机管理系统采用三元催化器废气处理方式,当发动机运 行时,混合气在理论空燃比(λ = 1)附近一个很窄的窗口范围内才可以实现最佳的转换 率。λ闭环控制方式是保证这个窗口范围的必要控制手段。氧传感器把电压信号发送给 ECU, ECU给喷油器发出对应指令,按氧传感器信号电压的指示来加浓或变稀混合气。混合 气稀时就增加喷油量,浓时就减少喷油量。
[0028] 爆震监测功能:电子控制点火正时能根据发动机转速、温度和负荷等,来精确控制 调整点火提前角,尽管控制精确,但常规的系统运行时仍然必须留有一定的安全余量,以避 免接近爆震极限。为保证即使在发动机处于不利条件下,也没有气缸达到爆震极限,设置安 全余量是必要的。这些不利因素如:发动机间隙,老化,环境条件变化和燃油质量等。因为 这些因素,会使发动机降低压缩比、延迟点火,从而导致油耗增加和转矩损失。这些问题用 爆震控制系统是可以避免的。在发动机出现爆燃时,爆震传感器利用压电组件将气缸中的 异常振动转换为电压信号,传递给ECU,控制点火时间瞬时推迟,从而防止爆震对发动机的 危害,提高点火系统的自适应能力。
[0029] 该实用新型发动机管理系统除了具有一般电喷发动机管理系统的怠速闭环控制 功能、λ闭环控制功能、爆震监测功能、燃油喷射控制功能外,还具有PDA控制功能和EGR闭 环控制功能。下面对该实用新型发动机管理系统特有的PDA控制功能和EGR闭环控制功能 的实现方法进行介绍:
[0030] PDA控制功能:PDA结构及控制原理示意图如图2所示,图中箭头为E⑶输出信号。 ECU根据发动机工况(转速)决定给PDA电磁阀3通电/断电。低速时,ECU给PDA电磁阀 3通电,PDA电磁阀3连通真空执行器2 (所述真空执行器2与所述PDA电磁阀3相连)与 进气歧管真空腔4间的真空通道,真空执行器2驱动PDA的执行机构1,使执行机构1四个 气道的蝶阀同步关闭;当发动机达到一定转速时,ECU给PDA电磁阀3断电,PDA电磁阀3又 使真空通道断开,真空执行器2连通大气,真空执行器2驱动执行机构1使四个气道的蝶阀 恢复初始的全开状态。
[0031] EGR闭环控制功能:本实用新型发动机管理系统采用可变EGR率的闭环控制方式。 EGR电子控制系统组成及控制原理示意图如图3所示。ECU在工作时根据所收集到的发动 机相关参数值对EGR阀发出PWM(PulseWavelength Modulation)信号驱动EGR阀,所述发动机相关参数值包括由曲轴位置传感器提供的发动机转速信号、由进气压力传感器提供的发动机负荷信号、由节气门位置传感器提供的节气门位置信号、由冷却液温度传感器提供 的温度信号以及由点火开关提供的起动信号;随后ECU根据EGR阀位置传感器提供的EGR 阀开度反馈信号确定EGR阀开度位置,并判断EGR阀阀体是否满足开度要求;ECU持续监测 发动机相关参数并据此不断调整EGR阀开度,从而达到最佳的EGR阀开度。
[0032] 本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。
[0033] 本实用新型不局限于权利要求和具体实施例所述及的保护内容,只要是根据本发明的构思所创作出来的任何发明,都应归属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

  1. 一种电控发动机管理系统,包括电控单元,与所述电控单元输入端连接的节气门位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、爆震传感器、前氧传感器、后氧传感器,与所述电控单元输出端连接的点火线圈、喷油器、碳罐电磁阀、怠速步进电机,其特征在于:该管理系统还包括与所述电控单元输入端连接的废气再循环EGR阀位置传感器,与所述电控单元输出端连接的废气再循环EGR阀和可变进气截面PDA电磁阀。
  2. 2.根据权利要求1所述的电控发动机管理系统,其特征在于:所述废气再循环EGR阀 位置传感器安装在所述废气再循环EGR阀上,构成废气再循环EGR阀总成,该废气再循环 EGR阀总成位于发动机的出水口支座上。
  3. 3.根据权利要求1或2所述的电控发动机管理系统,其特征在于:所述可变进气截面 PDA电磁阀位于发动机的进气歧管上。
  4. 4.根据权利要求1所述的电控发动机管理系统,其特征在于:所述节气门位置传感器 安装在发动机的节流阀体上,与所述怠速步进电机一起构成节流阀体总成,该节流阀体总 成与发动机的进气歧管相连。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109236482A (zh) * 2018-08-30 2019-01-18 包明发 一种汽车尾气减排智能控制系统及方法

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