电控发动机点火提前角的控制

1、 2006年第8期总第166期QICHE YUNYONG 汽车运用点火提前角控制,也称为点火正时控制。对于现代汽车而言,最佳点火提前角不仅要保证发动机的动力性、经济性达到最佳,而且还必须使尾气中有害物质的排放量最小。影响点火提前角的因素发动机转速发动机转速越高,最佳点火提前角越大。这是因为,当发动机转速升高时,燃烧过程所占曲轴转角增大,如果不适当加大点火提前角,燃烧会延续到膨胀过程中,造成发动机输出功率和经济性下降。假设混合气燃烧速率不变,则最佳点火提前角应随转速改变而按线性规律增长。但实际上,随着发动机转速的继续升高,由于气缸压力和温度的提高及混合气扰流的增强,燃烧速度也随之加快,当发动机转

2、速升高到一定程度时,最佳点火提前角虽仍然随发动机转速的升高而增大,但增加的速率有所减缓,由此可见,最佳点火提前角随发动机转速的变化是非线性的。在传统机械式有触点点火系统和普通电子点火系统中,由于普遍采用机械离心式点火提前角调节装置,其实际调节曲线与理想调节曲线相差较大。采用电子控制点火系统,可以使发动机的实际点火提前角随其转速的变化关系接近于理想的最佳点火提前角。发动机负荷发动机负荷增大,最佳点火提前角应减小。因为,当发动机负荷增大时,在发动机转速不变的情况下,由于气缸内温度升高,混合气燃烧速率加快,所以最佳点火提前角应减小。最佳点火提前角随发动机负荷变化也是非线性的。传统机械式有触点点火系统

3、和普通电子点火系统中采用的点火提前角真空调节装置,其实际调节曲线与理想调节曲线相差较大。采用电子控制点火系统时,可以使发动机的实际点火提前角随其负荷的变化关系接近于理想的最佳点火提前角。汽油辛烷值汽油的辛烷值越高,抗爆性越好,点火提前角可适当增大;反之,则减小。在发动机的实际运行中,为了避免爆震,实际的点火提前角都略小于最佳点火提前角,因此当汽油的辛烷值提高时,应适当地加大点火提前角。为了适应不同辛烷值的要求,有的发动机在电控单元中存储了2张点火正时数据表,可根据不同燃油的品质进行选择。其它因素最佳点火提前角除了与发动机的转速、负荷和汽油的辛烷值有关外,还与发动机的燃烧室形状、空燃比、大气压力

4、、冷却水温度等因素有关。传统机械式有触点点火系统和普通电子点火系统都无法根据上述影响因素对点火提前角进行调整,在电子控制点火系统中,电控单元能综合考虑上述因素对最佳点火提前角的影响,并据此对点火提前角进行修正,以保证发动机在各种工况和运行条件下都具有最佳的点火提前角。最佳点火提前角的确定与控制在电子控制点火系统中,电控单元对点火提前角的控制分为发动机正常运转时点火提前角控制和启动时点火提前角控制2种情况。一、发动机正常运转时点火提前角的控制发动机正常运转情况下,其最佳点火提前角为初始点火提前角、基本点火提前角和修正点火提前角之和。初始点火提前角为了控制点火正时,电控单元根据压缩行程上止点位置来

5、确定点火提前角,有些发动机电控单元把G 1或G 2信号出现后第一个N e 信号过零点定为压缩行程上止点前10°,并以这个角度作为点火正时计算的基准点,称之为初始点火提前角,其大小随发动机不同而异。基本点火提前角发动机正常运转时,电控单元按怠速工况和非怠速工况两种情况来确定基本点火提前角。怠速工况时,电控单元根据节气门位置信号(怠速触点IDL 闭合、发动机转速信号及空调开关信号确定基本点火提前角,如图1所示。非怠速工况时,电控单元根据发动机转速和节气门位置信号,从存储器中的数据表中查出相应的基本点火提前角。电控发动机点火提前角的葛郢汉控制答疑解惑43 2006年第8期总第166期QIC

6、HE Y UNY ONG汽车运用推迟角提前角IDL 通IDL 断冷却水温度(406080100120提前角喷油量时间(ms 图2发动机点火提前角的过热修正图3发动机点火提前角的空燃比反馈修正答疑解惑修正点火提前角除了发动机转速和负荷外,其它对点火提前角有重要影响的因素均被归入到修正点火提前角中,包括暖机修正、过热修正、空燃比反馈修正、怠速稳定性修正和爆震修正等。暖机修正是指节气门位置传感器的怠速触点IDL 闭合、发动机冷却水温度变化时,对点火提前角进行的修正。当冷却水温度低时,应增大点火提前角,以促使发动机尽快暖机;随着冷却水温度的升高,点火提前角修正值逐渐减小。过热修正是指发动机处于正常运行

7、工况(怠速触点IDL 断开时,若冷却水温度过高,为了避免产生爆震,应将点火提前角推迟;发动机处于怠速工况时(怠速触点IDL 闭合,若冷却水温度过高,为了避免发动机长时间过热,应将点火提前角增大。过热修正的变化规律如图2所示。空燃比反馈修正是指装有氧传感器的电控燃油喷射系统,电控单元根据氧传感器的反馈信号对空燃比进行修正。随着修正喷油的增加或减少,发动机转速在一定范围内波动。为了提高发动机转速的稳定性,在反馈修正油量减少时,点火提前角应相应地增加;当反馈修正油量增加时,点火提前角应相应地减小。空燃比反馈修正的变化规律如图3所示。怠速稳定性修正是指发动机在怠速工况运行时,由于负荷的变化,会使发动机

8、转速发生变化,电控单元要调整点火提前角,使发动机在规定的怠速转速下稳定运转。发动机处于怠速工况时,电控单元不断地计算发动机的平均转速。当发动机的实际转速低于规定的怠速转速时,电控单元根据实际转速与目标转速差值的大小,相应地增大点火提前角;当发动机的实际转速高于目标转速时,则减小点火提前角。爆震修正是就爆震与点火时刻的密切关系而言,一般来说,点火提前角越大,越容易产生爆震,此时推迟点火时间,对消除爆震有明显的作用。电控单元对爆震进行反馈控制时,首先把来自爆震传感器的输入信号进行滤波处理,滤波电路只允许特定范围频率的爆震信号通过滤波电路,由此达到将爆震信号与其它振动信号分离的作用。然后,电控单元将

9、此信号的最大值与爆震强度基准值进行比较,对是否发生爆震及爆震的强弱程度作出判断,如信号最大值大于基准值,即表示发生爆震,电控单元便推迟点火时间。当发动机的负荷低于一定值时,一般不会发生爆震,此时电控单元对点火提前角实行开环控制,在这种情况下,电控单元对爆震传感器的输入信号不再进行判别分析,只按预置数据及相关传感器的输入信号控制点火提前角的大小。对于应采用开环控制还是闭环控制,电控单元通过对反映发动机负荷状况的传感器的输入信号进行分析,作出相应的处理:电控单元对点火提前角进行闭环控制时,当发动机产生爆震后,电控单元根据爆震信号的强弱,控制推迟点火提前角度的大小,爆震强,推迟的角度大,爆震弱,推迟的角度小。每一次的反馈控制调整都以一固定的提前角度递减,直到爆震消失为止。当爆震消失后,电控单元又以一固定的提前角度逐渐增大点火提前角。当再次出现爆震时,电控单元又再次逐渐减小点火提前角。爆震修正反馈控制原理如图4所示。在需要对点火提前角进行闭环控制的工况,这种反馈控制调整过程是反复进行的。电控单元通过对点火提前角的反馈控制,可以使实际的点火提前角始终保持最佳。最大和最小