專利名稱：一種電控發(fā)動機管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于發(fā)動機領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動機管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)動機管理系統(tǒng)(Engine Management System,簡稱EMS)，主要通過安裝在發(fā)動機 各部位的傳感器檢測發(fā)動機的各種工作參數(shù)，按照EMS預(yù)先設(shè)定的控制程序，精確控制各 相關(guān)執(zhí)行器工作，以保證發(fā)動機在各種工況下，始終處于最佳的工作狀態(tài)。隨著電子控制技術(shù)的飛速發(fā)展及發(fā)動機排放法規(guī)的日趨嚴格，以及對汽車發(fā)動機 性能要求的不斷提高，不斷促進著發(fā)動機的EMS系統(tǒng)飛速發(fā)展，EMS能實現(xiàn)對發(fā)動機各系統(tǒng) 的精確控制和靈活控制，是改善發(fā)動機各項性能指標(biāo)和排放的主要手段。對于大多數(shù)小排量發(fā)動機而言，發(fā)動機管理系統(tǒng)的功能較為簡單，主要用來控制 燃油噴射過程，早期多為單點噴射，目前已發(fā)展為多點順序噴射。由于不具備眾多閉環(huán)反饋 控制和先進的控制對象，使得發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性沒有得到最大限度的開發(fā)，而且發(fā) 動機的尾氣排放也很難滿足新的國家標(biāo)準(zhǔn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提升發(fā)動機的動 力性能和經(jīng)濟性能、有效降低發(fā)動機污染物排放的發(fā)動機管理系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)解決方案是一種電控發(fā)動機管理系統(tǒng)，包括電控單元，與所述 電控單元輸入端連接的節(jié)氣門位置傳感器、進氣壓力傳感器、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度 傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器、前氧傳感器、后氧傳感器，與所 述電控單元輸出端連接的點火線圈、噴油器、碳罐電磁閥、怠速步進電機，其特點是該管理 系統(tǒng)還包括與所述電控單元輸入端連接的廢氣再循環(huán)EGR閥位置傳感器，與所述電控單元 輸出端連接的廢氣再循環(huán)EGR閥和可變進氣截面PDA電磁閥。所述廢氣再循環(huán)EGR閥位置傳感器安裝在所述廢氣再循環(huán)EGR閥上，構(gòu)成廢氣再 循環(huán)EGR閥總成，該廢氣再循環(huán)EGR閥總成位于發(fā)動機的出水口支座上。所述可變進氣截面PDA電磁閥位于發(fā)動機的進氣歧管上。所述節(jié)氣門位置傳感器安裝在發(fā)動機的節(jié)流閥體上，與所述怠速步進電機一起構(gòu) 成節(jié)流閥體總成，該節(jié)流閥體總成與發(fā)動機的進氣歧管相連。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)本實用新型通過在電控單元(EOT)的輸入端增加EGR閥位置傳感器，在電控 單元的輸出端增加EGR閥和可變進氣截面PDA電磁閥(簡稱PDA電磁閥)，在一般發(fā)動機 管理系統(tǒng)所具有的控制功能基礎(chǔ)上，增加了 PDA控制功能和可變EGR率閉環(huán)控制功能。PDA 控制功能改善了發(fā)動機在低速工況下的充氣效率，提高了燃油經(jīng)濟性和怠速穩(wěn)定性，并有 效降低一氧化碳(CO)和碳氫化合物(HC)的排放；可變EGR率閉環(huán)控制功能在保證發(fā)動機 運轉(zhuǎn)性能良好的同時，可達到最佳氮氧化合物(Nox)凈化效果，以滿足排放法規(guī)要求。[0012](2)本實用新型采用了可變進氣截面的電控系統(tǒng)，ECU根據(jù)發(fā)動機工況自行調(diào)節(jié) 進氣通流截面大小。該PDA機構(gòu)在不影響發(fā)動機高速性能的同時，保證了低速時的充氣效 率，有效地改善了低速性能提高發(fā)動機燃油經(jīng)濟性、改善發(fā)動機怠速穩(wěn)定性、降低發(fā)動機 低速低負荷時的排放。(3)本實用新型采用可變EGR率的閉環(huán)控制方式，ECU持續(xù)監(jiān)控發(fā)動機相關(guān)參數(shù)并據(jù)此不斷調(diào)整EGR閥開度，從而達到最佳的EGR閥開度，滿足發(fā)動機最佳動力性及排放要 求。(4)本實用新型增加的PDA控制功能和可變EGR率閉環(huán)控制功能使得發(fā)動機管理系統(tǒng)具備更加強大的控制功能，很好地實現(xiàn)了對燃油、排放、動力輸出等方面的精確控制， 尤其是使得發(fā)動機的功率得以提升、經(jīng)濟性得以改善，并滿足國IV的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖1為本實用新型實施例的發(fā)動機管理系統(tǒng)控制原理示意圖；圖2為本實用新型實施例的PDA結(jié)構(gòu)及控制原理示意圖；圖3為本實用新型實施例的EGR電子控制系統(tǒng)組成及控制原理示意圖。圖號說明1-執(zhí)行機構(gòu)，2-真空執(zhí)行器，3-PDA電磁閥，4_進氣歧管真空腔。
具體實施方式
以下將結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行說明。本發(fā)動機管理系統(tǒng)在集成了一般電噴發(fā)動機所具有的怠速閉環(huán)控制功能、λ閉 環(huán)控制功能、爆震監(jiān)測功能、燃油噴射控制功能外，增加了其特有的進氣系統(tǒng)可變進氣截面 PDA (Port Deactivation Actuator)控制功能禾口廢氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recycle,簡稱 EGR)閉環(huán)控制功能。如圖1所示，EMS系統(tǒng)主要傳感器有節(jié)氣門位置傳感器、進氣壓力傳感器、進氣 溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器、氧傳感 器。EMS系統(tǒng)主要執(zhí)行器有點火線圈、各缸噴油器、碳罐電磁閥(EVAP Valve)、含怠速步進 電機的節(jié)流閥體、廢氣再循環(huán)閥(EGRValve)、可變進氣截面的PDA電磁閥。所述節(jié)氣門位置傳感器安裝在發(fā)動機的節(jié)流閥體上，與所述怠速步進電機一起構(gòu) 成節(jié)流閥體總成，該節(jié)流閥體總成與發(fā)動機的進氣歧管相連。除各種傳感器和執(zhí)行器外，發(fā)動機管理系統(tǒng)的核心部分是帶程序存儲器的電子控 制單元(Electronic Control Unit，簡稱ECU)。在程序存儲器中存儲所有為過程控制的算 法和數(shù)據(jù)，按照一定的程序進行計算。由傳感器信號導(dǎo)出輸入?yún)?shù)影響算法中的計算結(jié)果， 并影響執(zhí)行器的控制信號。微控制器從這些輸入信號中識別出駕駛員期望的汽車反應(yīng)，并 從中算出所需的發(fā)動機扭矩、由此所需的氣缸充氣量和相應(yīng)的燃油噴射量、點火正時等， 從而控制相關(guān)執(zhí)行器工作。本發(fā)動機管理系統(tǒng)通過怠速步進電機、采用怠速閉環(huán)控制算法，實施發(fā)動機的怠 速控制。通過排氣管上的氧傳感器實施λ閉環(huán)控制，從而保證排放水平。采用PDA電磁閥 控制進氣系統(tǒng)中的蝶閥，實現(xiàn)可變進氣截面的控制。通過EGR閥，靈活調(diào)整EGR率，從而降低 NOx排放。通過安裝在缸體上的爆震傳感器，實時監(jiān)測發(fā)動機的爆震情況，避免發(fā)動機發(fā)生不正常的工作狀態(tài)。采用共軌方式，進行燃油噴射控制，充分保證了噴射壓力的均勻一致， 保證了燃油的霧化效果。燃油噴射控制功能本實用新型采用多點順序燃油噴射系統(tǒng)，噴油控制程序?qū)?油量的控制是通過對噴油脈寬的控制實現(xiàn)的。在冷起動、急加速、急減速等特殊工況，采用 開環(huán)控制；對于發(fā)動機其他正常運行工況，采用閉環(huán)控制，以保證空燃比控制在理論空燃比 (14.7 1)附近，使排放和油耗均達到最佳。怠速閉環(huán)控制功能怠速控制是針對怠速進氣量的控制，ECU檢測發(fā)動機實際怠 速轉(zhuǎn)速和怠速目標(biāo)轉(zhuǎn)速相比較，經(jīng)過一定的控制算法后，控制怠速步進電機開度來控制怠 速進氣量，從而控制實際怠速轉(zhuǎn)速達到怠速目標(biāo)轉(zhuǎn)速附近。而噴油量根據(jù)進氣量的變化自 動調(diào)整，以滿足空燃比的要求，將空燃比控制在理論最佳空燃比(14.7 1)附近。怠速目 標(biāo)轉(zhuǎn)速主要有發(fā)動機冷卻液溫度確定，冷卻液溫度越低，怠速目標(biāo)轉(zhuǎn)速越高。該怠速控制是 一閉環(huán)控制系統(tǒng)，ECU調(diào)節(jié)怠速步進電機的開度直至實際怠速接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速。λ閉環(huán)控制功能該發(fā)動機管理系統(tǒng)采用三元催化器廢氣處理方式，當(dāng)發(fā)動機運 行時，混合氣在理論空燃比(λ = 1)附近一個很窄的窗口范圍內(nèi)才可以實現(xiàn)最佳的轉(zhuǎn)換 率。λ閉環(huán)控制方式是保證這個窗口范圍的必要控制手段。氧傳感器把電壓信號發(fā)送給 ECU, ECU給噴油器發(fā)出對應(yīng)指令，按氧傳感器信號電壓的指示來加濃或變稀混合氣?；旌?氣稀時就增加噴油量，濃時就減少噴油量。爆震監(jiān)測功能電子控制點火正時能根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、溫度和負荷等，來精確控制 調(diào)整點火提前角，盡管控制精確，但常規(guī)的系統(tǒng)運行時仍然必須留有一定的安全余量，以避 免接近爆震極限。為保證即使在發(fā)動機處于不利條件下，也沒有氣缸達到爆震極限，設(shè)置安 全余量是必要的。這些不利因素如發(fā)動機間隙，老化，環(huán)境條件變化和燃油質(zhì)量等。因為 這些因素，會使發(fā)動機降低壓縮比、延遲點火，從而導(dǎo)致油耗增加和轉(zhuǎn)矩損失。這些問題用 爆震控制系統(tǒng)是可以避免的。在發(fā)動機出現(xiàn)爆燃時，爆震傳感器利用壓電組件將氣缸中的 異常振動轉(zhuǎn)換為電壓信號，傳遞給ECU，控制點火時間瞬時推遲，從而防止爆震對發(fā)動機的 危害，提高點火系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。該實用新型發(fā)動機管理系統(tǒng)除了具有一般電噴發(fā)動機管理系統(tǒng)的怠速閉環(huán)控制 功能、λ閉環(huán)控制功能、爆震監(jiān)測功能、燃油噴射控制功能外，還具有PDA控制功能和EGR閉 環(huán)控制功能。下面對該實用新型發(fā)動機管理系統(tǒng)特有的PDA控制功能和EGR閉環(huán)控制功能 的實現(xiàn)方法進行介紹PDA控制功能PDA結(jié)構(gòu)及控制原理示意圖如圖2所示，圖中箭頭為E⑶輸出信號。 ECU根據(jù)發(fā)動機工況(轉(zhuǎn)速)決定給PDA電磁閥3通電/斷電。低速時，ECU給PDA電磁閥 3通電，PDA電磁閥3連通真空執(zhí)行器2 (所述真空執(zhí)行器2與所述PDA電磁閥3相連)與 進氣歧管真空腔4間的真空通道，真空執(zhí)行器2驅(qū)動PDA的執(zhí)行機構(gòu)1，使執(zhí)行機構(gòu)1四個 氣道的蝶閥同步關(guān)閉；當(dāng)發(fā)動機達到一定轉(zhuǎn)速時，ECU給PDA電磁閥3斷電，PDA電磁閥3又 使真空通道斷開，真空執(zhí)行器2連通大氣，真空執(zhí)行器2驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)1使四個氣道的蝶閥 恢復(fù)初始的全開狀態(tài)。EGR閉環(huán)控制功能本實用新型發(fā)動機管理系統(tǒng)采用可變EGR率的閉環(huán)控制方式。 EGR電子控制系統(tǒng)組成及控制原理示意圖如圖3所示。ECU在工作時根據(jù)所收集到的發(fā)動 機相關(guān)參數(shù)值對EGR閥發(fā)出PWM(PulseWavelength Modulation)信號驅(qū)動EGR閥，所述發(fā)動機相關(guān)參數(shù)值包括由曲軸位置傳感器提供的發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、由進氣壓力傳感器提供的發(fā)動機負荷信號、由節(jié)氣門位置傳感器提供的節(jié)氣門位置信號、由冷卻液溫度傳感器提供 的溫度信號以及由點火開關(guān)提供的起動信號；隨后ECU根據(jù)EGR閥位置傳感器提供的EGR 閥開度反饋信號確定EGR閥開度位置，并判斷EGR閥閥體是否滿足開度要求；ECU持續(xù)監(jiān)測 發(fā)動機相關(guān)參數(shù)并據(jù)此不斷調(diào)整EGR閥開度，從而達到最佳的EGR閥開度。本實用新型說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知技術(shù)。本實用新型不局限于權(quán)利要求和具體實施例所述及的保護內(nèi)容，只要是根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思所創(chuàng)作出來的任何發(fā)明，都應(yīng)歸屬于本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種電控發(fā)動機管理系統(tǒng)，包括電控單元，與所述電控單元輸入端連接的節(jié)氣門位置傳感器、進氣壓力傳感器、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器、前氧傳感器、后氧傳感器，與所述電控單元輸出端連接的點火線圈、噴油器、碳罐電磁閥、怠速步進電機，其特征在于該管理系統(tǒng)還包括與所述電控單元輸入端連接的廢氣再循環(huán)EGR閥位置傳感器，與所述電控單元輸出端連接的廢氣再循環(huán)EGR閥和可變進氣截面PDA電磁閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控發(fā)動機管理系統(tǒng)，其特征在于所述廢氣再循環(huán)EGR閥 位置傳感器安裝在所述廢氣再循環(huán)EGR閥上，構(gòu)成廢氣再循環(huán)EGR閥總成，該廢氣再循環(huán) EGR閥總成位于發(fā)動機的出水口支座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電控發(fā)動機管理系統(tǒng)，其特征在于所述可變進氣截面 PDA電磁閥位于發(fā)動機的進氣歧管上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控發(fā)動機管理系統(tǒng)，其特征在于所述節(jié)氣門位置傳感器 安裝在發(fā)動機的節(jié)流閥體上，與所述怠速步進電機一起構(gòu)成節(jié)流閥體總成，該節(jié)流閥體總 成與發(fā)動機的進氣歧管相連。
專利摘要本實用新型涉及一種電控發(fā)動機管理系統(tǒng)，包括電控單元，與所述電控單元輸入端連接的節(jié)氣門位置傳感器、進氣壓力傳感器、進氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器、爆震傳感器、前氧傳感器、后氧傳感器，與所述電控單元輸出端連接的點火線圈、噴油器、碳罐電磁閥、怠速步進電機，其特征在于該管理系統(tǒng)還包括與所述電控單元輸入端連接的廢氣再循環(huán)EGR閥位置傳感器，與所述電控單元輸出端連接的廢氣再循環(huán)EGR閥和可變進氣截面PDA電磁閥。本實用新型能夠大幅提升發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能、有效降低發(fā)動機污染物排放。
文檔編號F02D43/00GK201554560SQ20092021775
公開日2010年8月18日 申請日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者李高堅, 王文群, 臧玉樓 申請人:上汽通用五菱汽車股份有限公司