《车用发动机电子控制技术》课件-第六章 电控汽油喷射的辅助控制

第六章电控汽油喷射的辅助控制

——集中控制系统6.1点火时刻控制6.2怠速转速控制6.3进气系统控制6.4EGR控制6.5稀薄燃烧系统一、概述

整车集中控制领域:

发动机传动系的控制；

车辆行驶控制；

车身控制；

通讯等。发动机主/子控制系统：主控制—汽油喷射

EFI辅助控制—点火控制、怠速控制、EGR控制、进气系统可变控制、增压控制、变速器的控制、牵引力的控制、故障自诊断等。（ESC：ElectronicSparkAdvanceandDwellControl）第一节点火时刻控制空气流量计副节气门开度传感器

主节气门开度传感器VSV喷油器活性碳罐1G传感器

2O传感器排温传感器

排温传感器

燃料泵控制器

燃料泵2O传感器

2G传感器

起动机空气压缩机车速传感器空挡开关

车身控制单元分电器

点火线圈检测系统及警示灯

空调控制系统

牵引力控制单元巡航控制单元ABS控制单元

发动机

控制单元ECT控制单元大气压力传感器集中控制实例（丰田）点火系统及其工作原理：作用：将12V电到10~35kV高压电，并按规定时火花塞跳火点燃混合气。控制的必要性：

不同工况最佳点火提前角不同，

ig=f(n,负荷)；机械式点火系采用简单的离心式和真空式提前装置满足不了排放法规要求点火系统工作原理：

接通一次电路时，I1按指数规律增加；当I1达到饱和时切断，则I1发生突变；由电磁的互感现象在二次线圈中产生感应电动势EB；EB

I1有效值和一、二次线圈匝数。点火系统的控制内容目的：点火可靠、定时

更好地提高燃烧效率。控制内容：点火能量控制：各工况可靠点燃点火时刻控制：定时燃烧过程

二、电控点火系统组成点火控制系统的组成ECU：与EFI共用；由工况确定3DMAP(

igb-min-n)；根据tw进行修正;

确定最佳

ig。传感器：判定工况点火模块：替代断电器，由ECU控制指令驱动功率管，控制初级电流的ON/OFF；点火线圈：由初级线圈、次级线圈，铁芯组成。次级线圈感应电EB∝初级电流有效值iI；初级线圈阻抗；电源电压VB；通电时间分电器：将高压电分配给各气缸的火花塞；分电器内藏n曲轴位置传感器。火花塞：跳火，产生火花，点燃可燃混合气。结构有关由ECU控制点火能量Eof蓄电池点火系

i1的控制L1：一次线圈的感系数；i1：初级电流三、点火能量的控制点火系统控制方式：车用汽油机主要以蓄电池-点火线圈点火方式为主。根据i1的控制方式不同分为：断电器式点火方式和晶体管点火方式。特点：均控制i1。U：线圈两端电压R1：一次线圈阻抗t：通电时间i1(闭合角)的控制原则：初级电流尽可能饱和，但线圈不过热的最佳状态。∴点火能量的控制问题i1的控制，转化为:初级线圈通电时间t的控制

闭合角的控制传统点火系统触电式晶体管点火系统固定闭合角时一次电流波形闭合角(点火能量)的控制方法：三种固定闭合角方式特点：均通过凸轮控制断电器触点或晶体管的开关

一次线圈在固定曲轴转角内接通；通电时间与E/G的n有关；存在的问题：n

，闭合角一定时通电时间变短，EB

，若增加闭合角，低速时通电时间，线圈过热。措施：闭合角的控制

闭合角/定电流控制方式低速高速闭合角的控制方式：控制原则：当n

时，减小闭合角防止线圈过热；

n

时，增加闭合角保证高速点火能量闭合角控制方法的特点：

加快初级电流的变化速率问题：易电流过大

点火线圈过热i

定电流、闭合角控制电路定电流控制电路：保证短时间内通过大电流低速限流；i1的变化速率靠降低线圈阻抗来保证；防止低速线圈过热。高速区结合闭合角控制保证足够的EB高速点火可靠闭合角+定电流控制方式：

特点：闭合角控制电路+定电流控制电路闭合角控制电路由永久磁铁、感应线圈以及转子组成的感应脉冲发生器替代断电器；通过改变感应脉冲发生器晶体管通电时间控制闭合角；EB

n特性∵i1

电源电压变化;∴

根据V需要修正通电时间。三种控制方式的比较：1）最佳点火时刻

是使燃烧后的示功图面积最大。

控制方法：一般采用开环；有爆震传感器时，以KS信号

进行闭环控制。最佳点火时期影响因素：

、汽油、A/F、工况；

所以，对应各工况进行控制。机械式点火提前装置：靠离心提前装置和真空提前装置，只能实现简单的进角控制特性；电控点火控制：自由设定点火时刻

提高输出功率2~5%。最佳点火时刻

ig=基本点火时刻

igb+点火时刻修正值

四、点火时刻的控制基本点火时刻

igbMAP：

igb=f(n,负荷)的三维脉谱图形式表示；以二维数组的形式

igb=f(min,n)存入ROM。运行时，由n和min调出数据，以二次插值法，给出点火提前角的基本量。当节气门全开状态时，只靠n确定最佳点火特性。点火时刻的修正：当怠速等tw较低时，按冷却液温度变化进行修正;当tw>85C时，为防止过热进行高温修正。低温修正高温修正2）点火时刻的控制方式要求：点火时期的控制精度，要求1

CA(相当于发动机6000rpm时仅占30s)为保证这种控制精度，要求曲轴位置传感器（精确测量）、高速计数器及相应的控制方法。分类：根据曲轴位置传感器的不同，分三大类：方式I：按气缸间隔角发生信号的曲轴位置传感器：对4缸机，以曲轴位置信号发生时刻为基准，检测到1#缸曲轴位置（TDC）脉冲信号时：

在上升沿开始计数，到事先设定的断电时刻切断电源发生点火信号；

下降沿开始计数，到设定时刻开始接通通电时间控制。曲轴位置传感器控制方法I方式断电点火通电开始曲轴位置信号计数器点火信号整形1缸脉冲上升沿方式II：曲轴位置传感器输出气缸间隔角信号(180

CA)的同时，输出30(6)

CA信号。特点：在180

CA信号基础上，取出点火之前的30(6)

CA曲轴位置信号，从该信号开始用高速定时计数器

控制通电开始时刻和点火时刻。曲轴位置传感器控制方法断电点火通电开始曲轴位置信号6CA1缸脉冲上升沿判缸信号180CA方式III：采用能发生气缸间隔信号（180

CA）和每度（1

CA）转角位置的曲轴位置传感器。特点：以气缸信号为基准，按每1

CA信号倒计数，在事先所设定的曲轴位置上发生通电信号和点火信号。曲轴位置传感器控制方法断电点火通电开始曲轴位置信号1

1缸脉冲信号方式II和方式III的过渡工况的控制精度高，但结构复杂。（1）起动时点火时期控制起动工况的特点：转速低（<500rpm）;

进气流量/进气压力等信号不稳；∴采用非同期喷射因此，点火时刻的控制分为：起动期起动后起动期点火时刻：固定初始点火提前角，

根据TW修正；TW

，

ig起动后：n>设定值(500r/min)时

ig基本(n,负荷)+(TW)，即3）过渡工况点火时刻的控制点火模块控制框图：作用：根据ECU的控制信号驱动功率管，控制初级电流的ON/OFF点火模块的

控制信号(2)怠速时点火时期的控制目标怠速点火提前角：基本怠速

igI0：由怠速转速、空调开关等确定需准确判定怠速工况怠速触点修正量：

I=c1+c2+c3c1:TW的修正量c2:空调等修正量c3:怠速喷油增量D的修正=基本怠速增量D1+起动后怠速增量D2（从初值

衰减）怠速点火提前角控制不同冷却水温下起动时的增量比较:起动时间tDBA：起动温度为15CB：起动温度为10C当起动时，不同冷却液温度（A,B）即使达到同样的TW，因怠速增量不同，A/F不同，∴需修正

ig怠速外加负荷而提高怠速转速时，为防止爆燃在怠速过渡工况对点火提前角进行控制流程图用怠速计数器CICL计数

怠速持续时间怠速过渡状态下点火提前角控制开始条件的设定。由怠速外带负荷和怠速运行持续时间来设定怠速过渡时的点火提前角。怠速过渡状态下点火时刻的控制：

根据进气压力修正

ig的初值，

以防爆震

ig的初值设定为A+3

CA最佳点火时刻的计算流程：基本提前角

=(n,负荷)温度校正起动后与暖机校正喷油切断？工况点校正

瞬态工况校正

点火提前限制有效点火提前怠速校正爆燃校正喷油切断前校正

恢复供油后校正最佳点火时刻（目标值）的设定：兼顾动力性、经济性及排放特性；根据n和负荷确定基本点火时刻；根据TW、p0、EGR、爆震程度等修正：Motronic系统y(3)加速过渡工况点火时刻的控制目的：保证加速工况下最佳点火时刻

降低加速时车辆前后振动，改善加速舒适性。控制方法：加速开始后的一定期间内，按所设定的

iga运行，之后逐渐恢复到正常的点火提前角

igb。由

Acc检测加速状态后所经历时间确定计算加速点火时刻

iga的时刻；由汽车运行状态确定

iga的初值

ig0=f(n,va,ig)-MAP。衰减开始时刻：加速后所经历时间t=f(n,va,ig)-MAP来确定。

igamax：不失火最大

ig不失火处理

ig：衰减值

amax:限定值

igk:不同条件确定的点火时刻加速时点火时刻修正控制效果4）稳定工况点火时刻的修正控制

ign=kn

ign必要性：

车辆稳定运行时，发动机转速有波动，造成不适的振动。措施：

根据n的变动量

n，修正控制点火提前角，控制Ttq，

n。控制方法：

igb=f(n,min)，nt(瞬态)、nm(平均)稳态(THA<10,

THA<2,

pin<1.3kPa)下：

n=n-nm>0时修正：

ign=f(

n)MAP3DMAP(kn-n-pin)kn:感度系数

ig=

igb-

ignnm

ignnt根据转速变动控制点火时刻的实例1）爆燃控制系统概述爆震的概念、特征、危害控制目的：提高点火时期控制精度，使点火时刻尽可能接近爆震界限

最大限度地获得最大动力。对增压汽油机爆震控制意义更大。因汽油机增压进气压力和温度增加，易产生爆震。五、爆燃控制点火时刻与爆震的关系：对应发动机不同工况，存在不同的最佳点火时刻靠近爆震限附近。

∴

爆震控制的实质：就是最佳点火时刻的反馈控制爆震控制系统组成：用什么信息判断？判定区？判定值？

爆震传感器：测爆震时机体的振动(6~9kHz);ECU：进行爆震判定及控制；点火模块：控制点火时刻（1）爆震传感器：利用压电效应将爆震时的机体振动信息=振幅和频率，转换为电信号。传感器分类：共振型非共振型；火花塞座型共振型非共振型火花塞座型1-接线头；2-压电元件；3-外壳；4-安装螺纹；5-重块；6-火花塞；7-爆燃传感器共振型：主要由振子和压电元件组成。振子：与爆震振动相同频率振动；具有滤波性。压电元件：检测振子振动时的压力

转换为电信号。非共振型：无共振振子;

压电元件直接测振动;

并使之转换为电信号。需带滤波器，检测爆震频率范围的振动成分。爆震传感器de输出特性火花塞座型：在火花塞上装入压电元件，测燃烧压力

检测爆震。（2）爆震判定

爆震发生时期：在上死点之后的10~30

CA范围内。设定的目的：为了避免由于其它噪声造成爆震误检。爆震判定区的设定:

只在点火开始到一定的曲轴转角位置内进行爆震判定。如点火开始~40

CA爆震判定值的设定:必要性：无爆震时随机振动

爆震传感器输出一定峰值信号误诊；当爆震时，一定频率范围内的振幅

；为区别爆震和噪声

以免误诊，设定爆震判定值。爆震判定值的要求：①比一般振动峰值大，比爆震时的振幅小；②用“信号相似原则”

噪音信号，爆震信号

爆震判定值=爆震信号平均值×常数发生爆震条件：爆震传感器信号值>判定值时。爆震控制框图

非共振型爆震传感器信号滤波峰值拾波、演算、判定处理控制点火时刻。（3）爆震控制方法：

与点火时刻控制同时进行。爆震(KS信号>判定值)时：从基本点火时期按规定角步长迅速迟后；然后每隔若干循环（5~20r），将点火提前1

CA，直到恢复原点火提前角为止。若无爆震时，按规定的

角步长缓慢进角。轻微爆震状态：每秒振荡1~2次。如5~10

CA爆震时点火控制定时图含爆燃控制的发动机控制单元示意图爆燃控制装置组成：爆燃检测部、爆燃控制部和驱动部爆燃检测部：由爆燃传感器等构成，主要检测爆燃信号。爆燃控制部：由爆燃检测信号判定爆燃；同时判定需控制点火时刻的气缸，并设定点火时刻及该点火时刻维持时间。之后驱动部：指点火模块，控制点火时刻爆燃判定和需控制的气缸判定点火提前角及提前角的控制时间的演算爆燃控制流程图当Vk>BG

K=判定值时，进行点火提前角迟后控制。Vk：爆燃传感器输出信号峰值;BG：噪声信号峰值K：<1的常数为精确判定和控制爆震，需考虑机械噪声成分Nk和点火等电器噪声成分ND。此时爆燃判定值Bk为爆燃判定条件：(Vk-Nk–ND)>BkNk和ND的确定方法：有两种根据电动机反拖发动机时爆燃传感器输出信号来确定Nk；ND是在点火开关ON且接通其他电器负载状态下，学习爆燃传感器的输出峰值Vk来设定。学习Nk和ND，在下坡道上行驶时切断燃油且起动机ON时，通过学习爆燃传感器输出信号峰值来设定Nk或ND。a)Vk>BG

K来判定时b)(Vk-Nk–ND)>Bk来判定时

爆燃时点火时刻的控制精度（ISC：IdleSpeedControl）第二节怠速转速控制必要性：

怠速时发动机内部阻力变化，或节气门间隙/怠速系附着沉积物的影响

怠速空气量变化

nI波动。当nI

时怠速不稳，舒适性

；起步时易熄火；当nI

时，油耗增加。怠速控制目的：使nI稳定在目标怠速转速=f(tw,负载)怠速控制系统组成：怠速开关怠速控制阀ECU等组成依据：Acc&n控制对象：

怠速进气量喷油量二、怠速进气量的控制方式怠速空气量的控制方法：

有自动空气阀式、电控怠速控制阀式和电控节气门式三种1）自动空气阀式结构特点：与节气门怠速空气道并联设置专用空气阀（三章）；

根据tw自动控制流经空气阀的空气流量。控制目的：配合怠速控制系统实现快怠速控制。2）电控怠速控制阀式系统组成：传感器部分、ECU及执行器等组成。执行器=怠速控制阀：步进电机式、电磁阀式两种。电磁阀式：旋转滑阀式和线性位移式两种步进电机式怠速控制阀及其工作原理结构：原理：特性：1-阀2-转子3-蜗杆4-轴承

5-步进线圈6-阀轴7-阀座组成：转子、定子、进给螺杆及控制阀原理：转子内侧蜗轮与进给蜗杆构成蜗轮蜗杆机构，空气阀与蜗杆做成一体转子由永久磁铁构成，其N、S极在圆周上排列形成八对磁极；A由1、3相绕组(励磁线圈)构成，B定子由2、4相绕组构成，各定子有八对爪极(N、S极)；由ECU控制相线脉冲-依次导通VT1~VT4，使转子按一定步长正/反转

控制空气阀开度。相线绕组控制电路ECU控制的相线脉冲：按1→2→3→4相顺序依次迟后90

相位角时，定子上N极向右方向移动，转子正转；按1→2→3→4相顺序依次超前90

相位角时，定子上的N极向左方向移动，转子反转。转子每一极(N或S极)与定子的SS极或NN极对应，转子转动一圈为32个步需约1/4s，步进电动机工作范围为0~125个步。旋转式比例电磁阀

组成：由驱动部分和旋转滑阀部分组成驱动部分：两个线圈和永久磁铁构成比例电磁阀。线圈永久磁铁轴双金属片阀体阀原理：

滑阀固定在永久磁铁驱动轴上，同步旋转控制进气量。控制：

ECU通过反相占空比控制VT1和VT2

两个线圈磁场永久磁铁旋转一定角度.特点：开度控制稳定，不受压力的影响。线性位移式电磁阀特点：操纵力弱，所能控制的空气流量少，故与空气阀并用；但响应速度快。弹簧线圈推杆阀阀体进气口消除负压用波纹筒阀组成：电磁线圈、阀轴、回位弹簧以及阀等构成控制原理：通过两个线圈反相位占空比

控制流经线圈的电流

控制与阀一体的铁芯的轴向位移

控制阀的开启面积。3）电控节气门控制式

1-怠速开关2-怠速调节3-节气门位置传感器

4-怠速DC5-缓冲回位弹簧6-怠速位置传感器组成：由怠速DC、节气门位置传感器、怠速位置传感器、怠速开关及回位弹簧等组成。控制：ECU根据怠速开关判定为怠速工况；根据目标怠速转速驱动怠速DC，结合怠速位置传感器信息反馈控制节气门开度。特点：可精确控制最小目标节气门开度，以实现怠速转速稳定；易实现快怠速控制。电控节气门工作区示意图：如图所示三个工作区静态时：靠复位弹簧保持在9

的开度=跛行回家位置；怠速位置：开度<跛行回家位置；正常工况位置：开度>跛行回家位置在静态位置前后的开度范围，复位弹簧扭矩方向相反。-80-60-40-200204060800102030405060708090节气门转角//

弹簧扭矩/N·m怠速正常运行跛行位置三、怠速nI的控制（ISC）控制流程：首先判定发动机运行工况；如起动工况，按起动工况控制脉谱进行控制；怠速工况时，由MAP(nI-tw)读取目标怠速转速nIT；当nI(实测)-nIT>±25r/min时，驱动ISC执行器控制怠速进气量使nI稳定。根据怠速时带空调等负荷，需修正目标怠速转速，进行高怠速控制。怠速nI的

控制方法：有开环和闭环两种。过渡工况——起动、暖机、急减速等工况，采用开环控制稳定怠速工况：PID闭环控制；n为反馈信号。即，对怠速控制阀开度：

H：怠速控制阀开度变化量——控制量;Hp、HI、HD：为比例项、积分项和微分项；KC：比例放大系数；

n

：怠速转速的变化，TI：积分时间，TD：微分时间，t：时间积分项

HI：给出怠速控制阀开度位置的基本控制量；

主要在E/G已达到正常水温的稳定怠速时起作用。

目的：使实际转速及时调整到目标怠速转速。积分项，分别针对空调压缩机、自动变速器N/D档及动力转向泵ON/OFF状态进行调节。比例项、微分项：主要是在怠速控制阀的快速反应中起作用

使转速变化时能快速接近目标值。nI控制时的注意事项：因进排气波动和燃烧过程的随机性，nI随机变动；怠速控制不可以完全克服这种变动。∴在怠速控制软件设计时：要保持怠速控制阀位置的相对稳定性，避免过于频繁往复动作用

为此设置nI变化阈值（如

nI=15~50rpm）

仅当转速变化大于该值时，系统才做出反应。控制阀开度控制步长的确定：通常选择的步长相应于15~50r/min的转速变化。怠速控制框图：怠速状态的判定：节气门开度传感器和n信息来判断。仅在节气门全关的怠速状态下进行反馈控制。一旦控制节气门开度，就停止怠速转速反馈控制。车速变速负荷空调开关TW目标转速比较控制量计算怠速状态判定执行器驱动电路

n

节气门全关信号执行器ECU1）起动时怠速控制阀的控制起动时：∵怠速控制阀预先设定为全开位置

空气流量最大，易于起动。起动后：至n<n1(500r/min)之前，按tw确定的目标怠速控制阀开度脉谱进行控制。n>n1时：起动结束，判定怠速后，由tw确定的怠速控制阀开度脉谱求目标怠速开度gcal:其中，gsta：冷起动加浓修正值，MAP(gsta-tw)

保持一段时间不变后衰减；gtho：润滑油温度修正值，

MAP(gtho-tO-润滑油)，修正摩擦损失功随润滑油温度变化的部分；gthw：tw的修正值，MAP(gthw-tw)；gfl：暖机后怠速控制阀开度学习值和反馈控制的初始值之和。起动时怠速控制阀开度的控制状态正常怠速为了确定gtho，需根据冷却液温度tW和进气温度tA来推算tO。润滑油温度的推算流程图推算程序按设定时间间隔中断处理；当|tA-tW|(设定值)时，认为是长时间暖车后的状态，此时令tO=tW；|tA-tW|>时，认为未充分暖车，此时：tWi-1:起动前上一次运行时的温度；tOi-1:起动前上一次运行时的tO；tW:实测冷却液温度；、:小于1的设定值。非起动工况时2）怠速时燃油喷射时期的学习控制必要性：为了改善怠速稳定性、怠速排放特性及起步加速性，优化控制怠速喷射时刻。控制方法：首先根据tw和tA，将喷射时刻学习领域划分成低温、常温和高温三个区域:

tW/

C

tA/

C-10…80-10

┇

+30

┇

…

┇…

┇

80

…-30表6-4喷射时刻修正脉谱(

CA)根据E/G温度状态按表6-4脉谱修正基本喷射时刻修正至

nI<N(设定值)。低温区:tw和tA<-10

C；常温区：-10~80

C；高温区：tw和tA>80

C;必要性进排气系统直接影响充气效率；固定进气系统（进气管长、配气相位）不能兼顾高低速性能；可变系统：可变进气管长度；可变进气涡流可变配气相位；可变增压第三节进气系统控制目的：充分利用进气波动效应充气效率；可兼顾高低速性能；一、可变进气管长的控制可变进气系统:压力脉动增压式;可变惯性增压;流线动力型等几种进气控制阀进气控制杆进气控制阀进气管短进气管长真空室负压切换阀进气支管

进气控制阀谐振管高速时控制阀开低速时控制阀关1）压力脉动增压式可变进气系统(ACIS)：

-Acousticcontrolinductionsystem原理：利用进气管内压力脉动多进气；脉动效应

n和进气管长度ACIS-I系统：主进气管长-低速;副进气管短-高速;内设控制阀进气控制阀进气控制阀控制机构控制机构I谐振管II谐振管高速区中低速区ACIS-II系统：双谐振管系统

在第二谐振管进口处设置控制阀，随转速控制实际谐振管长度2)可变惯性增压进气系统VICS：(VariableInertiaChargingSystem)特点：

利用进气过程中各支管之间反射波的原理进行增压。结构：

进气支管之间连通；并设有控制阀。高速时，打开支管连通其他支管压力波不经谐振管直接传播到。稳压箱真空室密封板控制阀控制阀连通道惯性增压原理：当发火顺序为1-3-4-2，第缸压缩上止点时；

1缸进气门处反射的压力波传播到3缸；当3缸进气门关闭之前到达正压波时惯性增压。控制效果：传播原理：3）可变惯性谐振复合增压进气系统结构特点：V型6缸同一侧的1、3、5缸和2、4、6缸各自采用独立的进气管2(共振管)、稳压箱和各自的进气支管;稳压箱和各缸进气支管长度构成该气缸的惯性增压系统；长进气管、稳压箱以及各气缸构成各自的共振系统。共振增压惯性增压共振增压工作原理：当第1缸进气门关闭之前，因进气压缩波的作用，两个稳压箱内的气柱产生共振

压力波反射到第1缸

进气充量，此时惯性增压系统停止工作。相对共振管进气支管(惯性系统)很短

进气支管内气流惯性可忽略。进气过程中气缸内的容积与稳压箱容积相比也很小。当n

2000r/min（低速）时，惯性增压系统管长短，共振点(n)高，所以基本不振动，此时通过共振管的谐振效果提高充气效率；当n

4000r/min（高速）时，共振管内气流和两个大体积稳压箱因其固有频率低而不共振，只有惯性增压系统内的气柱共振，从而提高充气效率。中速(n=3000r/min)时，共振管和惯性增压系统内气柱均不共振，从而充气效率降低，出现转矩低谷现象。措施：在两个稳压箱之间设置切换阀，由此调整共振频率，实现中速惯性增压。效果：整个转速范围内都获得良好的充气效率。4）流线动力型进气系统（AD：Aero-dynamic）进气总管进气歧管气缸盖结构特点：采用U形长管；进气支管内径逐渐缩小；气流加速气流惯性低速充气效率

改善燃烧速率二、4气门机构及可变进气涡流控制

结构特点：2进2排系统，每缸设置2个不同长度的进气支管。低速：

关闭控制阀，只长U形管惯性充气缸内产生强涡流。高速：

开控制阀，长、短管同时进气进气损失和涡流

v4气门控制系统由ECU通过n和负荷信息控制进气控制阀实现高低速工况最佳进气状态。进气控制阀节气门体节气门调节阀真空室长U形管短管执行器4气门与2气门E/G性能对比经济性对比HC排放对比流量系数对比4气门机构可变进气涡流控制进气涡流强度流取决于n、进气道结构及气门布置等；必要性：适当加强sr时，改善混合气形成条件，

火焰传播速度，

循环变动，

爆燃倾向；过强时，进气阻力增加，充气效率降低。控制方法：两个进气门分别布置在对应的两个进气道上，其中一个进气道上设置控制阀。当n低时需要提高sr，此时关闭控制阀；高速时打开控制阀，气缸中心对称布置的两个进气门同时进气，sr

；同时因实际进气截面积增加，充气效率

。进气涡流控制阀控制程序

流程图sr控制阀通过直流电动机来控制；ECU根据喷射量、n及tw等信息，确定对应工况目标开度值SCVt；3DMAP(SCVt-n-tw);低速轻负荷域：分层稀薄燃烧，要求较弱sr，SCVt=10%~50%；中速中负荷域：预混合燃烧，需较强的sr，SCVt=0；高速大负荷域：SCVt=100%

确保进气量。目标开度值的设定：当目标开度值得标志参数VSCV=1时，令A=SCV/5，取整后的值设为B

A，此时得实际开度目标值SCVt=B

5

。求出SCVt后将VSCV取反(=0)。这样，被控制的SCVt实际上是按发动机工况确定的目标开度值SCV的5的倍数(5

，10

，15

等)设定的。当VSCV=0时，令C=SCV/3，整后的值设定为D

C

，由此确定实际开度目标值SCVt=D

3

。然后将标志参数VSCV取反(=1)。这样，此时实际控制用目标开度值SCVt是按SCV的3的倍数(3

，6

，9

等)设定。特点：SCVt按3

或5

小开度步长交替地变化，在一定负荷和转速变化范围内进气涡流控制阀开度不变，从而抑制控制阀开度因颤动而造成的控制阀驱动电动机及其传动轴的磨损，以及传动轴等在固定位置上集中磨损的现象。三、可变配气相位的控制1）MIVEC(MitsubishiInnovativeValvetimingandliftElectronicControl)结构特点：配气相位和升程2段可变

高低速凸轮+可动摇臂高速凸轮低速凸轮高速摇臂低速摇臂T型柄结构:控制原理：高低速凸轮对应高低速摇臂摇臂轴T型杆控制气门；ECU通过油压控制高低速摇臂与摇臂轴的传动情况气门升程、相位可变控制。MIVEC配气相位及气门升程控制特性：采用MIVEC系统时输出转矩特性：MIVEC机构油压控制系统：1-蓄电池2-油压控制阀线圈3-继电器4-ECUMIVEC的MD控制功能及效果：4缸

2缸工作减小机械损失约44%，热效率可提高17%左右

2)VVT-i（VariableValveTiming-intelligent）油压控制阀带轮齿轮曲轴位置传感器机油泵凸轮位置传感器组成：由带轮，凸轮轴位置传感器，曲轴位置传感器，ECU，油压控制阀。

ECU由工况确定最佳配气相位控制指令油压控制阀带轮相对凸轮轴偏转ECU：控制油压柱塞左右移动凸轮轴相对带轮偏转一定角度配气相位连续可变。带轮6与曲轴链传动油压室（迟后）油压室（进角）凸轮轴上的齿3与柱塞内齿4啮合蜗轮蜗杆外齿轮内齿与柱塞外齿啮合驱动：曲轴传动带带轮外齿轮柱塞齿轮凸轮轴柱塞和凸轮轴构成涡轮蜗杆效果：可控制气门重叠角控制内部EGR

适应不同工况节能与减排要求特点：◎

因排气中部分未燃气再次吸入气缸燃烧∴HC，NOx；

◎升程不可控，只控制进气相位气门重叠角的控制：内部EGR3）配气机构发展趋势：全程可变配气正时(FVVT:FullyVariableValveTiming)气门升程控制规律电控液压气门控制器从SIHCCISIHCCI相位调整EGR的作用：EGR热容量高，惰性气体

影响混合气着火特性，

燃烧温度

抑制NOx生成。但过大：着火特性，燃烧迟后，影响性能∴根据工况，需精确控制EGR。

EGR控制指标：EGR率有两种定义式第四节EGR的控制易控制需专用测试设备一、概述控制目的：适应不同工况，控制最佳EGR率

有效抑制NOx排放。

EGR率过大时，发动机的动力性和经济性

，同时烟

度也增加。控制方式：

机械式—通过进气压力和排气压力控制EGR率；但EGR率的变

化规律受限。电控式—通过电磁阀任意控制EGR率。组成：EGR阀+控制系统EGR阀：基本上与机械式相同；膜片，弹簧，负压控制系统

改为电控式大气压力室进气压力室排气压力室二、电控式EGR控制系统开环控制系统：EGR率只受EGR控制程序中预先设定的EGR率脉谱，无EGR率（阀开度）反馈信号；EGR闭环控制系统：ECU直接检测EGR率或EGR阀开度，以此作为反馈信号，对EGR率或EGR阀开度进行反馈控制。EGR阀的控制方式：二大类

开环式和闭环式控制系统1）EGR开环控制系统分类：根据EGR阀的控制特点分为

简单的开关式

可变EGR率的电控式

背压修正式电控式三种。真空泵进气管真空管电磁阀EGR阀EGR管排气管发动机ECU组成：多(2)个EGR阀EGR阀控制用电磁阀真空系统控制EGR阀ECU传感器：Acc开度\n\tw\起动开关等特点：通过ECU控制负压，使EGR阀开关；控制精度

开关式电控EGR控制系统可变EGR率电控系统：开环式和闭环式

EGR开环控制：ECU通过控制VCM阀控制EGR阀开度实现EGR率可变60%一周期100%40%占空比60%1/20sm电磁阀VCM阀EGR阀EGR管节气门开度传感器ECU真空度

EGR阀开度定压阀由占空比控制真空度VCM阀（Vacuumcontrolmodulator）

由定压阀和电磁阀构成。当负压室真空度<设定值时，膜片右移而开启，EGR阀开；当负压室真空度>设定值时，膜片关闭

EGR阀关进气管真空度继续

时，负压室保持定压ECU控制电磁阀调节EGR阀真空度EGR率可变定压阀定压阀膜片弹簧负压室大气进气负压怠速调节用电磁阀EGR控制用电磁阀目的：以防随进气真空度

EGR过大2）EGR闭环控制系统：2种EGR阀开度传感器EGR阀节气门空滤器ECU电磁阀EGR开度为反馈信号的闭环控制系统：设置EGR阀开度传感器

ECU以EGR率为反馈信号的闭环控制系统：在稳压箱内设置EGR率传感器测混合气中氧浓度ECU反馈控制目的：适应节能和降低CO2排放的要求趋势：MPIGDI；A/F20~50稀薄燃烧：使发动机在最佳百公里油耗的稀薄空燃比下稳定工作。ΔTtq稀燃条件：g100min；NOxmin；ΔTtq<限值第五节稀薄燃烧系统一、稀薄燃烧系统概述稀燃关键：精确控制A/F

扩大稀燃范围

A/FTz

，NOx稀燃==分层燃烧技术：火花塞附近浓混合气；其他空间稀混合气；点燃浓混合气扩散传播取决于缸内混合气浓度梯度的分布稀燃方式：

化油器式电控汽油喷射式：PFI(MPI)GDI二、稀薄燃烧方式及特点GDI与PFI燃烧过程的比较：GDI的特点：中低负荷区，可减小节气门的节流作用，使泵气损失降低，易实现稳定的分层燃烧。因缸内喷射雾化，所以吸收汽化潜热，缸内温度降低，传热损失减小，充气效率提高，易于提高压缩比。有利于缸内分层充气和燃烧，同时相对MPI燃烧方式，燃烧速度快，热效率高，所以可有效推迟点火时刻，有利于

Nox排放。空然比A/F的控制精度高，提高过渡工况的响应特性。车用E/G适合于稀薄燃烧的工况领域：整个运行工况范围：采用混合燃烧模式，即稀薄燃烧仅对中小负荷区进行。稀燃区：在压缩行程后期喷油，缸内形成上浓下稀的分层混合气，(A/F)m=25以上，同时迟点火时刻、实施EGR等控制排放；大负荷：，为输出最大转矩，提供功率混合气，为此在进气行程中喷油，缸内形成均匀混合气；中等负荷高速区：采用理论混合气燃烧，通过三效催化装置降低排放。1）进气管喷射（PFI）式稀燃技术通过气流与喷射时刻的匹配，在

缸内形成A/F的分层分布。缸内气流特性：双进气道控制

直进气道+螺旋进气道特点：只在小（部分）负荷域实现稀燃，稀薄程度较低。直进气道螺旋进气道喷油器进气控制阀进气控制阀进气门排气门连接通道PFI稀燃系统气流组织方式：轴向分层横向分层轴向分层稀燃：配合缸内气流强度，在进气晚期喷射由缸内强涡流实现混合气浓度梯度分布。特点：喷射时刻决定浓混合气（火花塞）位置；螺旋气道径向>轴向；径向向气缸圆周扩散分布；

配合轴向分量形成上浓下稀混合气分布进气道导向较强的轴向气流早期喷射:形成预混合气正常燃烧后期喷射:

上浓下稀混合气A/F22，降低油耗12%横向分层稀燃：特点：4气门机构，利用滚流，配合喷射方式形成横向分层=中央浓两侧稀。

滚流：随压缩过程而增强；火花塞中央布置喷油器进气口隔板活塞中央布置火花塞可实现A/F23；改善经济性6~8%；降低NOx排放80%GDIPFIPFI稀燃的局限性：

存在节气门泵气损失，