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外文資料譯文
燃料汽車電子設(shè)備
隨著油價(jià)的不斷上漲,汽車制造商們正在重新設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng),以適應(yīng)燃料中乙醇用量不斷增加的趨勢。
世界原油產(chǎn)量預(yù)計(jì)將在2010-2020年之間達(dá)到頂峰,期間,原油的消耗量將比新探明儲(chǔ)量更重要,原油價(jià)格也將會(huì)不停的上漲,交通業(yè)是耗油大戶,隨著油價(jià)的上漲,汽車必須提高燃油利用率。
汽車同時(shí)也是最大的污染源,在法規(guī)的約束下,交通運(yùn)輸所帶來的污染已經(jīng)得到了有效地改善,特別是鉛和一氧化碳的排放量明顯降低了。然而,一些長期的污染問題仍待解決,特別是以二氧化碳為代表的溫室氣體排放。
為了在競爭中生存,汽車制造商們正在研究能降低油耗或減少廢氣排放的新技術(shù)和代用燃料,作為一種代用燃料,乙醇憑借其靈活的使用方式,越來越多的受到青睞。駕駛員可以在標(biāo)準(zhǔn)的汽油和乙醇之間靈活的選擇。
“發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)于這種柔性燃料系統(tǒng)來說是必不可少的?!狈▏?yīng)商法雷奧稱,“改系統(tǒng)可以控制扭矩、輔助系統(tǒng)、診斷故障、更重要的是,他能控制廢氣排放?!?
扭矩控制功能可根據(jù)駕駛員需要的操縱性和加速能力調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制功能還可以和其他一些功能,如牽引力控制、巡航控制、變速器和制動(dòng)器等相互配合。
尾氣排放主要分為3類:排氣管排放、加油時(shí)產(chǎn)生的排放和蒸發(fā)性排放,要解決為期排放所帶來的問題,關(guān)鍵是要符合尾氣排放標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)盡量降低油耗。這兩點(diǎn)可以通過專用后處理裝置,如催化轉(zhuǎn)換器、傳感器和機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)控制扭矩和排放的方式很復(fù)雜,進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣和再循環(huán)廢氣通過專用的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精確的定量控制,首先噴入適量的燃油,以實(shí)現(xiàn)最能發(fā)揮催化劑效率的最佳空\燃比,接著適時(shí)點(diǎn)燃混合氣,三元催化會(huì)最終使廢氣排放保持在可接受的水平上。
所有這些功能需要通過數(shù)據(jù)總線和導(dǎo)線的連接與其它電子裝置相互配合。通過這些裝置發(fā)回的反饋信息,發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)可以屏蔽無關(guān)的干擾和變化。
提高燃油利用率和減少溫室氣體排放可通過采用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)或使用不同的燃料來實(shí)現(xiàn)。至于哪種方法更好,這要取決于成本、市場接受度以及政治和財(cái)政上的刺激等因素。
例如,使用E85燃料,即含85%乙醇和15%汽油的混合燃料的汽車,其排放量只有單純使用汽油時(shí)的79%,乙醇之所以成為廣受歡迎的代用燃料,主要是因?yàn)樗暮剂勘绕蜕?,所以燃燒時(shí)產(chǎn)生的廢氣也相對(duì)較少。
與使用汽油的車相比,大部分使用酒精的車一氧化碳和二氧化碳排放量更低、烷烴或非烷烴碳?xì)渑欧帕肯嗟然蚋停褂靡掖己推偷钠囁a(chǎn)生的氮氧化物排放量大致相同,因?yàn)橐掖既剂系母邠]發(fā)性成分含量比汽油低,所以蒸發(fā)性排放量也較低。
此外,乙醇可以用農(nóng)作物來生產(chǎn),因此是一種可再生燃料,生物乙醇實(shí)際上不產(chǎn)生任何來自化石的二氧化碳,也就是說,二氧化碳的凈增加值為零 。
減少汽車排放量的潛力是巨大的,但如果完全依賴生物燃料,則需要大量的種植面積,因此在今后的一段時(shí)間里,乙醇的市場占有率與原油相比仍將十分有限,如果汽車能在兩種燃料之間靈活選擇,那么用乙醇做燃料仍不失為一種緩解石油危機(jī)的有效方法。
與傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)相比,裝有柔性燃料發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)在不增加成本的情況下,可以在普通無鉛汽油和含酒精0到100%的混合燃料之間任意轉(zhuǎn)換,正是因其幾乎不需要增加額外成本,該技術(shù)在農(nóng)業(yè)資源富庶的國家尤其受歡迎。
然而,對(duì)原有發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一些改裝還是必要的。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上使用的某些材料和酒精是完全不相容的?!叭剂系母g性和揮發(fā)性是對(duì)零部件影響最大的兩個(gè)因素,”法雷奧公司稱,“因此需要對(duì)油泵、燃油管路、油箱和噴油器的材料和設(shè)計(jì)進(jìn)行更改?!?
但是并沒有必要為乙醇特制熱導(dǎo)傳感器。乙醇的理論空/燃比與汽油相差很大,例如E100為9:1,E85為10:1,3而汽油則為14.7:1,因此,可以用汽油機(jī)上已有的標(biāo)準(zhǔn)氧化傳感器來確定酒精和汽油的含量。
盡管從加油泵中流出的混合燃料的酒精含量是一定的,但油箱里的酒精含量可能會(huì)不一樣,因?yàn)榧尤氲娜剂峡赡軙?huì)和油箱中原來剩余的燃料混合在一起,這就需要發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)根據(jù)汽車的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,以保證最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)效果。
相同體積的乙醇所含的能量比汽油大約低30%,燃料消耗也相應(yīng)的比汽油機(jī)高30%,為了解決效率降低的問題,汽車制造商們將油箱的容積相應(yīng)增大,這樣汽車的行駛里程就不會(huì)因此降低,噴油器的流量范圍也必須相應(yīng)的增大。
由于乙醇中含有的高揮發(fā)性物質(zhì)比汽油少,因此可能會(huì)因發(fā)冷起動(dòng)問題,解決這一問題有兩個(gè)方法:在美國和瑞典,混合燃料中至少含有一定量的汽油,冬季的汽油含量可高達(dá)30%,在瑞典,冬天常常需要在-10℃的低溫下起動(dòng),為此,車輛都備有一種電熱裝置為汽車保溫。
在巴西,人們用純酒精作燃料,不過在車上要另加一個(gè)小型的備用汽油油箱,并且專門為冷起動(dòng)增加一套燃油管。同時(shí)也可以通過改進(jìn)啟動(dòng)器來增加起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。
巴西產(chǎn)的柔性燃料汽車上,發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)必須控制來自冷起動(dòng)油箱的輸入信號(hào),并且在該油箱油量過低時(shí)能夠察覺;系統(tǒng)的輸出信號(hào)必須能通過電控汽油泵繼電器和冷起動(dòng)噴油電磁閥,控制冷起動(dòng)的供油量。
這種車上還可以選裝顯示設(shè)備,包括顯示所用燃料和冷啟動(dòng)油箱位過低的指示器。這些功能用標(biāo)準(zhǔn)汽油機(jī)ECU進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
在寒冷天氣里,發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)在啟動(dòng)專用的電控泵和電磁閥的同時(shí),用汽油進(jìn)行“全組壁濕預(yù)噴”。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到足夠快的轉(zhuǎn)速,噴油器就會(huì)開始噴射乙醇。因此,汽油噴射在幾秒鐘之內(nèi)就會(huì)停止。
發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)是怎么知道燃油的混合比的?不是靠不斷的測量混合氣的濃度,而是通過標(biāo)準(zhǔn)的上游氧傳感器來確定酒精和汽油的量。該傳感器可測出實(shí)現(xiàn)最佳催化率所需的空然比和實(shí)際空燃比的差。
“微小的誤差可通過用于噴油正時(shí)的‘A反饋’校正法直接消除,誤差很大時(shí),則說明燃料的性質(zhì)發(fā)生了改變?!狈ɡ讑W公司稱。“然后,發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)會(huì)重新對(duì)空然比進(jìn)行估算,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得的空/ 燃比和汽油/乙醇比之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系,將其換算為汽油和乙醇的混合比?!?
為了增強(qiáng)可靠性,一有跡象表明燃料很可能發(fā)生了改變,發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)就會(huì)對(duì)酒精濃度進(jìn)行估算。估算的時(shí)候采用關(guān)于主油箱油位的信息,如果發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)能收到這樣的信息的話。
將發(fā)動(dòng)機(jī)所需的扭矩?fù)Q算為發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)所需的空氣、燃料用量和點(diǎn)火時(shí)間時(shí),需要考慮實(shí)際參數(shù)的變化,如理論空燃比、熱值和燃燒效率等。“對(duì)于混和燃料,發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)和各種行為是通過將估算的乙醇/汽油比作為插值參數(shù)而求出的,”法雷奧公司稱,在計(jì)算噴油量和點(diǎn)火提前指時(shí)用的是同一參數(shù)。
進(jìn)氣量也會(huì)發(fā)生變化,汽油和乙醇的蒸發(fā)潛熱值相差很大,簡單的說,乙醇會(huì)使吸入的空氣因冷卻而密度增加。進(jìn)入氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量隨之增大。為此,校準(zhǔn)進(jìn)氣量時(shí)就必須按100%乙醇和100%汽油兩種情況進(jìn)行。
“據(jù)我們估計(jì),幾年內(nèi)大部分歐洲和美國汽車都會(huì)在燃油中加入乙醇?!狈ɡ讑W公司表示,“E85燃料是否會(huì)成為標(biāo)準(zhǔn)還很難說,不過我們以為此作好準(zhǔn)備。”
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