一种两缸发动机的判缸方式
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摘要：在目前成熟的电喷技术基础上，结合两缸发动机一二缸之间固有的工作循环特性，提出一种利用TMAP压力判缸的技术，此种判缸技术能够准确的进行一缸上止点的判断。在采用了此种判缸技术的同时可以取消凸轮轴相位传感器，从而使发动机电喷机械结构简化，同时达到降低成本的效果。此种判缸技术经过试验验证，效果良好，能够进行批量生产。
目前多缸电喷式发动机的判缸方式，均采用相位传感器配合曲轴位置传感器的形式，判缸准确，可靠性强。本文在目前成熟的电喷技术基础上，结合两缸发动机一二缸之间固有的工作循环特性，提出利用TMAP采集进气歧管压力信号对两缸发动机进行判缸的技术。此种判缸方式不但判缸准确，而且还可以达到降低发动机成本的功效。
1 原理简述
目前发动机的工作循环，均采用一个工作循环四冲程的方式。发动机的一个工作循环中，曲轴转两周，凸轮轴转一周，在多缸发动机中，单独通过曲轴的位置信息，还不能准确的判断发动机各缸的工作状态，必须联合凸轮轴与曲轴的位置关系信息进行判断，于是除了在进气歧管的谐振腔上安装进气温度压力传感器（TMAP）之外，还要增加凸轮轴相位传感器。凸轮轴相位传感器安装在发动机凸轮轴端部，区分一缸的压缩上止点和排气上止点，此种判缸技术称为凸轮轴判缸。
而对于两缸发动机来说，采用凸轮轴判缸方式过于复杂，且浪费成本。因为两缸发动机曲轴的曲拐布置只能有两种方式，从而一缸和二缸工作循环的对应关系非常明确。即如曲拐为180°对置布置，第一缸在进气、压缩、做功、排气，则二缸对应的工作循环是排气、进气、压缩、做功；如曲拐是0°同向布置，第一缸在进气、压缩、做功、排气工作循环时，则二缸对应的工作循环是做功、排气、进气、压缩。因而可采用利用TMAP采集进气压力信号进行判缸的压力判缸技术。
凸轮轴相位传感器采用霍尔原理，集成电路位于永磁体一极的前端，当凸轮轴带动的信号轮经过时，齿形的变化导致磁力线强弱的变化，输出电压信号。凸轮轴相位传感器的主要作用是采集凸轮轴配气凸轮轴位置的信号，输入给ECU，以便ECU识别一缸的压缩上止点，从而进行顺序喷油控制、点火时刻控制及爆燃控制。
TMAP主要作用是采集进气歧管内绝对压力和进气温度信息，是将进气歧管绝对压力传感器和进气歧管绝对温度传感器功能结合在同一传感器中，实现反馈进气歧管内绝对压力和温度的功能。绝对压力传感器测量发动机吸入的空气量，是构成速度密度型空气流量计量方式的重要原件。进气绝对压力传感器部分有一个密封的弹性膜片和一个铁磁芯，膜片和铁磁芯精确的放置在线圈内，当感应到压力时，就会产生一个与参考电压成比例的输出信号。该传感器直接感应发动机进气歧管内部绝对压力状况，发动机控制模块以此信号为基础参考其他发动机状况参数，调节喷入发动机的燃油供给量。
在利用凸轮轴相位传感器判缸技术时，TMAP总是安装在进气歧管的谐振腔上，而两缸发动机采用的压力判缸技术，需要将TMAP安装在进气歧管的任一支管上，当TMAP采集到进气歧管内压力变化的信号，则此缸处于进气行程中。因两缸发动机的曲轴曲拐有且只能有两种布置方式，在明确曲轴曲拐的布置方式后，判定了某一缸在进气行程中，则就能推断另一缸所处的工作循环状态。我们以两缸发动机曲轴曲拐为对置布置，TMAP安装在进气歧管的一缸支管上为例，则一缸和二缸之间的工作循环关系为表1，压力判缸的流程图为图1。
采用此种判缸技术，可取消凸轮轴相位传感器，对应的发动机线束上可减少接插件，不但可以达到机械系统布置简单、节约成本的目的，还能免去对凸轮轴相位传感器的安装及维护，提高了整个电喷系统的可靠性，降低了系统的维护难度。
2 试验验证
以某款两缸发动机为例，采用TMAP压力判缸技术进行一次试验验证，主要测试额定功率和最大扭矩，以及燃油消耗。对比发动机分别采用压力判缸与凸轮轴判缸两种判缸技术，发动机性能上的差异。
TMAP的布置，必须要将TMAP安装在进气歧管的任一支管上，我们以安装在发动机第一缸的进气支管上为例进行研究和试验。
从试验数据上可以看出，与采用凸轮轴进行判缸的方式进行对比，发动机在功率、最大扭矩、2000rpm2bar、3bar、4bar的燃油消耗率等方面的性能上，没有较大的差异，即利用此种判缸方式所测得的发动机性能参数，其值在发动机设定的性能参数的公差范围内。从而说明，两缸电喷发动机采用TMPA压力判缸技术，其判缸方式的准确度，能够达到采用凸轮轴相位传感器进行判缸的程度。但是在成本上却占有相对的优势，且可减少对相位传感器的维护。
3 结论
经过试验验证，两缸发动机采用TMAP压力判缸技术能够准确的进行判缸，与采用传统的凸轮轴判缸技术在发动机性能上无差异。采用TMAP压力判缸技术，可取消凸轮轴相位传感器，从而降低了发动机的成本。
参考文献：
[1]陈家瑞主编，汽车构造，第二版. 北京：机械工业出版社，2005.
[2]周龙保主编，内燃机学，第二版.北京：机械工业出版社，2005.