汽油機(jī)電子控制工程

1、2021-12-22021-12-2o復(fù)習(xí)：汽油機(jī)和柴油機(jī)幾個(gè)概念：內(nèi)燃機(jī)&外燃機(jī)；四沖程&二沖程；點(diǎn)燃&壓燃；（爆震）均質(zhì)燃燒&分層燃燒； （直噴）汽油機(jī)電控&柴油機(jī)電控；汽車柴油化；前言2021-12-211汽油機(jī)及其性能指標(biāo)；12控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；13基于扭矩結(jié)構(gòu)的控制算法模型；1 綜述2021-12-2o汽油機(jī)及其控制目標(biāo)1 綜述 汽油機(jī)是一種使汽油和空氣的混合物在其汽缸內(nèi)部燃燒產(chǎn)生熱能，并將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的動(dòng)力裝置。車用汽油機(jī)通常為四沖程汽油機(jī)，如圖所示。我們把汽油機(jī)連續(xù)完成進(jìn)氣、壓縮、膨脹做功和排氣四個(gè)沖程叫作汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)。工作

2、循環(huán)不斷延續(xù)下去，汽油機(jī)就不斷向外輸出功率。2021-12-2o汽油機(jī)工作過(guò)程要點(diǎn)通常，汽油機(jī)在進(jìn)氣行程吸入的是燃料和空氣的混合氣，由于混合氣是在汽缸外部形成的，燃料與空氣 的混合時(shí)間較長(zhǎng)，所以進(jìn)入汽缸內(nèi)部之后混合已比較均勻。如果燃燒效率相同，汽油機(jī)的輸出功率正比于進(jìn)入汽油機(jī)內(nèi)部的可燃混合氣總數(shù)，進(jìn)入的混合氣越多，汽油機(jī)輸出的功率越大?？杖急瓤杖急扔糜诿枋隹扇蓟旌蠚庵锌諝馀c燃料的質(zhì)量之比。燃油供給系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)：按要求，供給燃油和空氣，并使之均勻混合后進(jìn)入汽缸。點(diǎn)火點(diǎn)火：進(jìn)入汽油機(jī)的可燃混合氣在壓縮行程后期由火花塞點(diǎn)燃點(diǎn)燃，并在膨脹行程對(duì)外做功。1 綜述 進(jìn)氣、壓縮、

3、膨脹做功和排氣四個(gè)沖程2021-12-2o汽油機(jī)主要性能指標(biāo)動(dòng)力性能動(dòng)力性能有效功率：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的功率，通常用Pe表示，單位為kW。 有效扭矩：指發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)曲軸或飛輪對(duì)外輸出的扭矩，通常用Te表示，單位為Nm。轉(zhuǎn)速：指發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)，通常用n表示，單位為r/min。 經(jīng)濟(jì)性能經(jīng)濟(jì)性能燃油消耗率：是發(fā)動(dòng)機(jī)每發(fā)出1kW有效功率在1小時(shí)內(nèi)所消耗的燃油質(zhì)量，通常用ge表示，其單位為g/kWh排放性能排放性能排放性能指標(biāo)包括排放煙度、有害氣體(CO，HC，NOx)排放量、噪聲等。 其他：安全性、舒適性其他：安全性、舒適性1 綜述 2021-12-2o汽油機(jī)工況1 綜述 扭矩轉(zhuǎn)

4、速驅(qū)動(dòng)螺旋槳驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)水泵點(diǎn)工況線工況面工況汽車運(yùn)行工況是最復(fù)雜的面工況工況和性能緊密相關(guān)2021-12-2o影響汽油機(jī)主要性能的決定因素 由汽油機(jī)的工作原理可知，可燃混合氣的制備及其在缸內(nèi)可靠、適時(shí)地點(diǎn)燃是決定汽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性及動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等至關(guān)重要的因素。完成這兩項(xiàng)功能的是汽油機(jī)的燃油供給系和點(diǎn)火系。 燃油供給系統(tǒng)（空燃比控制）；燃油供給系統(tǒng)（空燃比控制）；點(diǎn)火系統(tǒng)（點(diǎn)火控制）點(diǎn)火系統(tǒng)（點(diǎn)火控制） ；進(jìn)排氣系統(tǒng)（進(jìn)排氣控制）；進(jìn)排氣系統(tǒng)（進(jìn)排氣控制）；。結(jié)論：改進(jìn)汽油機(jī)性能首先要改進(jìn)燃油供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)和進(jìn)排氣系統(tǒng)性能。1 綜述 進(jìn)氣壓縮膨脹做功排氣2021-12-2圖 化油器式發(fā)

5、動(dòng)機(jī) 化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)有百年發(fā)展和在發(fā)動(dòng)機(jī)歷史上重要地位，但由于節(jié)能減排的要求日益提高，已經(jīng)被淘汰。o化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)1 綜述 2021-12-2o化油器式汽油機(jī)性能的局限性 圖 化油器結(jié)構(gòu)空燃比的調(diào)節(jié)依賴化油器機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。1 2021-12-2o化油器式汽油機(jī)性能的局限性 圖 點(diǎn)火提前角及能量的調(diào)節(jié)性能點(diǎn)火提前角及能量的調(diào)節(jié)依賴離心、真空等機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。1 綜述 2021-12-2o化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)化油器缺點(diǎn)：燃油霧化質(zhì)量受空氣密度的影響；空燃比受空氣密度的影響；多缸混合不均勻；負(fù)荷變動(dòng)造成油耗和排放惡化；體積效率低；化油器結(jié)冰；發(fā)動(dòng)機(jī)姿態(tài)受限制；發(fā)動(dòng)機(jī)倒拖影響排放和油耗；后果：排放和油

6、耗問(wèn)題突出1 綜述 2021-12-2o12電噴發(fā)動(dòng)機(jī)圖 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng) 1 綜述 2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)噴油量、點(diǎn)火時(shí)刻及能量等完全由控制器軟件“柔性”控制，因此，汽油機(jī)性能可以大大優(yōu)化。1 綜述 2021-12-2 發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)： 又稱發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)EMS （Engine Management System）、發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)，就是將多項(xiàng)目控制集中在一個(gè)動(dòng)力控制模塊PCM （ Power Control Module ）或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元ECU （ Engine Control Unit）上完成，共用傳感器。主要由傳感器、 PCM和執(zhí)行器組成

7、。o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)1 綜述 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)的組成檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，并送至控制單元。接受傳感器的輸入信號(hào)，分析計(jì)算后產(chǎn)生輸出信號(hào)送至執(zhí)行器。接收控制單元的輸出信號(hào)，產(chǎn)生執(zhí)行動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)各種控制。1 綜述 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)1 綜述 AUTOSAR是由歐日的主要汽車生產(chǎn)商和一些芯片制造商推出的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。是為了應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的汽車電子系統(tǒng)：提高系統(tǒng)的靈活性；增加系統(tǒng)的更新和升級(jí)性能；改善系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；在設(shè)計(jì)過(guò)程中能更早地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。其中，The Run-Time Environment (RTE): 提供基礎(chǔ)的通信服務(wù)，支持軟件構(gòu)件間和軟件

8、構(gòu)件到基礎(chǔ)軟件模塊的通信。 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1）節(jié)氣門位置傳感器及電子油門 節(jié)氣門位置傳感器主要用于獲取駕駛指令和推算進(jìn)氣量； 1 綜述 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 2）轉(zhuǎn)速和相位傳感器 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 2）轉(zhuǎn)速和相位傳感器 汽油機(jī)中需要相位信號(hào)控制的系統(tǒng)：噴油相位（正時(shí)）控制系統(tǒng)；點(diǎn)火相位（正時(shí)）控制系統(tǒng)；配氣相位（正時(shí)）控制系統(tǒng)；。03602021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 4）噴嘴 5）電子點(diǎn)火系統(tǒng)2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)

9、電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 6）怠速執(zhí)行器2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 7）進(jìn)氣流量傳感器、進(jìn)氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器 測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度，避免發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱； 冷卻液（發(fā)動(dòng)機(jī)）溫度傳感器 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 8）發(fā)動(dòng)機(jī)爆震傳感器用于測(cè)量汽油機(jī)有無(wú)爆震； 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 9）氧傳感器（傳感器）主要用于測(cè)量廢氣中氧含量，可以進(jìn)一步判斷空燃比是否合適，又稱入傳感器； 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 9）氧傳感器

10、（傳感器）二氧化鋯式氧傳感器； 2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)重要傳感器、執(zhí)行器 1 綜述 9）氧傳感器（傳感器）二氧化鈦式氧傳感器 ； 2021-12-2l燃油控制：控制噴油量和噴油正時(shí)l點(diǎn)火控制：控制點(diǎn)火提前角、閉合角和爆震控制l怠速控制、排放控制、進(jìn)氣控制、增壓控制、點(diǎn)火失效控制、自診斷系統(tǒng)等。o發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的控制項(xiàng)目1 綜述 2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)1、電子控制，響應(yīng)快2、進(jìn)氣阻力減少，體積效率高 3、驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性高4、點(diǎn)火提前角優(yōu)化控制 5、各缸工作差異不大 1 綜述 2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn) 1.空然比控制精確 2.霧化好 3.混合氣受環(huán)境影響小 4.

11、偏濃修正少5.怠速轉(zhuǎn)速低 6.斷油及停缸方便 7.可增大氣門疊開(kāi)角 8.易實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒 1 綜述 2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)1.可實(shí)現(xiàn)空燃比閉環(huán)控制2.為三元催化器提供條件 3.實(shí)現(xiàn)排放監(jiān)控4.易實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒5.結(jié)合EGR廢氣再循環(huán)效果更佳1 綜述 2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)類型性能比較 系統(tǒng)類型系統(tǒng)類型 指標(biāo)指標(biāo) 化油器化油器 單點(diǎn)噴射單點(diǎn)噴射 多點(diǎn)噴射多點(diǎn)噴射 缸內(nèi)直接噴射缸內(nèi)直接噴射動(dòng)動(dòng)力力性性功率功率 +扭矩扭矩* 加速性加速性*+經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性-+排排放放HC及及CO-+-+成本成本+*進(jìn)氣增壓適用性進(jìn)氣增壓適用性*+符號(hào)意義： - 較差； * 一般； + 好； + 很好；

12、 + 非常好。另注：表中的排放指標(biāo)除化油器外均指帶三元催化器的狀態(tài)。 1 綜述 2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)類型噴射位置噴入汽缸噴在進(jìn)氣門前噴在節(jié)氣門上直接噴射間接噴射連續(xù)噴射間歇噴射開(kāi)環(huán)控制閉環(huán)控制模擬控制數(shù)字控制機(jī)械控制電子控制控制噴射方式1 綜述 2021-12-2o按噴射位置分類:進(jìn)氣管噴射指的是噴油器將汽油噴入進(jìn)氣管，在進(jìn)氣管內(nèi)形成混合氣。進(jìn)氣管噴射噴油器的噴油壓力低，只有200300KPa（0.20.3MPa）。缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)指的是噴油器直接將汽油噴入氣缸，這種方式噴油器的噴油壓較高，可達(dá)35MPa，噴油器的結(jié)構(gòu)比進(jìn)氣管噴射復(fù)雜。 1 綜述 2021-12-2單點(diǎn)噴射 噴油器安裝

13、在進(jìn)氣總管的節(jié)氣門上方，類似于化油氣器式汽油機(jī)。多點(diǎn)噴射 每一個(gè)氣缸的進(jìn)氣岐管上都安裝了一個(gè)噴油器，汽油噴在進(jìn)氣門附近并與空氣混合。o按噴嘴數(shù)量分類:1 綜述 2021-12-2o13電噴發(fā)動(dòng)機(jī)歷史汽油噴射技術(shù)的發(fā)展歷史起源于，由德國(guó)Wright兄弟首先在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)上采用了向進(jìn)氣管連續(xù)噴射汽油的混合氣配制方法。第二次世界大戰(zhàn)以后，汽油噴射技術(shù)才逐漸應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上。 60年代以前，車用汽油噴射裝置大多采用機(jī)械式柱塞噴射泵，其控制功能借助于機(jī)械裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴，因此發(fā)展緩慢，技術(shù)上無(wú)重大突破，應(yīng)用范圍也僅限于賽車和為數(shù)不多的追求高速和大功率的豪華型轎車上，在車用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域內(nèi)化

14、油器仍占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。70年代后期，全球電子技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是集成電路、大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，迅速推動(dòng)了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在汽車技術(shù)上的應(yīng)用并快速發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)從單一的點(diǎn)火時(shí)刻控制和單一的燃油噴射空燃比控制開(kāi)始，逐步擴(kuò)展到發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制、排氣再循環(huán)(EGR)控制、燃油蒸發(fā)控制(EVAP)、可變進(jìn)氣控制、渦輪增壓控制等多項(xiàng)內(nèi)容的發(fā)動(dòng)機(jī)綜合控制系統(tǒng)，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)集中控制系統(tǒng)。90年代中后期，伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)已成為車載局域網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。1997年以后，內(nèi)燃式汽油機(jī)已開(kāi)始采用汽油直噴技術(shù)進(jìn)行稀薄燃燒，進(jìn)一步降低了油耗和排放。1 綜述 2

15、021-12-2o14汽油機(jī)電噴系統(tǒng)的扭矩結(jié)構(gòu)模型 發(fā)動(dòng)機(jī)最終輸出的扭矩是發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要指標(biāo)，而且汽車的加速和減速過(guò)程其實(shí)就是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩增加和減少的過(guò)程，因此發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制的核心是扭矩控制，所有發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的控制都是圍繞扭矩來(lái)進(jìn)行，通過(guò)扭矩?cái)?shù)學(xué)模型計(jì)算出目標(biāo)輸出扭矩，然后再通過(guò)進(jìn)氣、噴油、點(diǎn)火等一系列動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前各大公司的汽油機(jī)電子控制系統(tǒng)大多是基于扭矩結(jié)構(gòu)的，例如博世、西門子和德?tīng)柛！? 綜述 2021-12-2o14汽油機(jī)電噴系統(tǒng)的扭矩結(jié)構(gòu)模型 第一步是扭矩需求分析及目標(biāo)扭矩計(jì)算。第二步就是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)扭矩值。1 綜述 特點(diǎn)：嚴(yán)格按照基本物理方程構(gòu)造; 子系統(tǒng)可以很容易的構(gòu)造并加入

16、 到基本扭矩結(jié)構(gòu)之中，例如進(jìn)氣 管長(zhǎng)度可變子系統(tǒng)，凸輪軸相位 調(diào)節(jié);基本匹配簡(jiǎn)單化，只有在發(fā)動(dòng)機(jī) 硬件更改情況下，才需要重新匹配;子功能模塊可以相互獨(dú)立進(jìn)行匹配， 如， 催化器、怠速調(diào)節(jié)、增壓壓力調(diào)節(jié)、行駛速度調(diào)節(jié)等。2021-12-2o汽油機(jī)扭矩需求分析及目標(biāo)扭矩計(jì)算 第一步是計(jì)算目標(biāo)扭矩，最主要的扭矩當(dāng)然來(lái)自于駕駛員加速踏板，但其他子系統(tǒng)的扭矩要求同樣不可忽視，例如怠速控制，倒拖控制，車輛動(dòng)態(tài)控制，駕駛舒適性控制，車速和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速限制，發(fā)動(dòng)機(jī)部件溫度保護(hù)等。綜合全部扭矩要求以后，還必須考慮在啟動(dòng)，怠速，催化器加熱等情況下的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩儲(chǔ)備問(wèn)題，最后得到一個(gè)在當(dāng)前工況下的目標(biāo)扭矩值。1 綜述

17、2021-12-2o14汽油機(jī)扭矩轉(zhuǎn)換計(jì)算 1 綜述 第二步就是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)扭矩值，通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)化器，將目標(biāo)扭矩值分別換算到直接影響扭矩值的各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)變量例如節(jié)氣門開(kāi)度，點(diǎn)火角，噴油脈寬，增壓壓力等。2021-12-2o扭矩方程構(gòu)造)(dzw * (red) * )(*),(_motoptnrlMiMi 1 綜述 其中：Mi:燃燒產(chǎn)生的內(nèi)部實(shí)際扭矩;nmot:發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；rl為相對(duì)進(jìn)氣充量，代表負(fù)荷；為空氣燃油比例；dzw實(shí)際點(diǎn)火角與最優(yōu)點(diǎn)火角差值；red：斷油缸數(shù) 。系數(shù):2021-12-2o點(diǎn)火角效率 通過(guò)對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)的多次測(cè)量結(jié)果表明，點(diǎn)火角效率n（dzw）對(duì)最后實(shí)際輸出扭矩的關(guān)系由最優(yōu)點(diǎn)火角

18、和實(shí)際點(diǎn)火角之間的差值決定，與轉(zhuǎn)速負(fù)荷沒(méi)有關(guān)系。如圖所示，測(cè)量點(diǎn)涵蓋了該發(fā)動(dòng)機(jī)的全部負(fù)荷和轉(zhuǎn)速范圍，從中得出了點(diǎn)火角效率和dzw的關(guān)系式，在眾多測(cè)量點(diǎn)中間的線是用均方根誤差最小的方法擬合出來(lái)的曲線（標(biāo)準(zhǔn)偏差大約為1.5Nm），因此在ECU中使用該曲線作為特性線是完全滿足精度要求的。 實(shí)測(cè)和計(jì)算的點(diǎn)火角效率比較實(shí)測(cè)和計(jì)算的點(diǎn)火角效率比較1 綜述 2021-12-2o空燃比效率 空燃比效率定義為不同空燃比下的有效熱效率除以理論空燃比下的有效熱效率。采用的實(shí)驗(yàn)方法為穩(wěn)定工況，保持空燃比為14.7，調(diào)整點(diǎn)火角至MBT(Minimum Spark Advance for Best Torque)點(diǎn)后，保

19、持點(diǎn)火提前角不變，調(diào)整空燃比。橫坐標(biāo)為實(shí)際空燃比，縱坐標(biāo)為空燃比效率。在多個(gè)具有代表性的工況點(diǎn),空燃比從14.6 開(kāi)始變稀，空燃比效率先增加，在空燃比達(dá)到15.5 左右時(shí)，空燃比效率開(kāi)始下降，而空燃比從14.6 開(kāi)始加濃時(shí)空燃比效率是逐漸減少的。趨勢(shì)和NOX排放一致，其擬合誤差隨不同工況有所區(qū)別?？杖急刃屎涂杖急刃屎蚇OXNOX排放的比較排放的比較1 綜述 2021-12-2o汽油機(jī)輸出扭矩實(shí)現(xiàn)（兩路實(shí)現(xiàn)） 扭矩結(jié)構(gòu)通過(guò)兩條路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，一條路徑稱之為慢速空氣路徑，控制所有影響缸內(nèi)充量的執(zhí)行器，例如節(jié)氣門，廢氣渦輪增壓閥等；另一條路徑稱之為快速曲軸同步路徑，控制所有其他影響扭矩的執(zhí)行器，例如

20、點(diǎn)火，噴油，燃油切斷等。這樣做的好處是發(fā)動(dòng)機(jī)可以在動(dòng)態(tài)工況下，快速響應(yīng)扭矩需求。 扭矩結(jié)構(gòu)兩路實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)扭矩結(jié)構(gòu)兩路實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn) 1 綜述 2021-12-2o汽油機(jī)電噴系統(tǒng)的標(biāo)定和匹配 第一階段稱為熱力學(xué)開(kāi)發(fā)，這一階段由于發(fā)動(dòng)機(jī)硬件還未最后確定，因此此時(shí)進(jìn)行的匹配和標(biāo)定是粗糙和大致的，一般是從型號(hào)相近的發(fā)動(dòng)機(jī)ECU中獲取相關(guān)數(shù)據(jù)特性場(chǎng)，大致標(biāo)定點(diǎn)火，噴油等重要的特性場(chǎng)，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)在各個(gè)工況點(diǎn)的運(yùn)行狀況，檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)附件如燃油泵，機(jī)油泵，水泵，節(jié)氣門等各機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件是否滿足設(shè)計(jì)要求，最后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試，畫出特性曲線，檢查最終輸出最大扭矩，最大功率以及燃油消耗率是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。第二階段稱為

21、臺(tái)架穩(wěn)態(tài)標(biāo)定，當(dāng)熱力學(xué)開(kāi)發(fā)階段結(jié)束以后，發(fā)動(dòng)機(jī)就被安裝至發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試臺(tái)架上，這一階段的標(biāo)定至關(guān)重要，直接影響下一階段的整車標(biāo)定，主要的工作是進(jìn)氣系統(tǒng)標(biāo)定，扭矩模型標(biāo)定，另外還有一些小模塊例如爆震控制，排氣溫度模型標(biāo)定，排放控制等。第三階段就是整車標(biāo)定，將發(fā)動(dòng)機(jī)裝車以后，在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行最后階段的匹配，這一部分的工作主要包括冷啟動(dòng)，排放，怠速穩(wěn)定性，以及駕駛性能。全部參數(shù)標(biāo)定結(jié)束以后，還要進(jìn)行冬季試驗(yàn)，夏季試驗(yàn)和高原試驗(yàn)，以檢驗(yàn)匹配數(shù)據(jù)的可靠性。 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架匹配標(biāo)定試驗(yàn)是整個(gè)匹配標(biāo)定工作中基礎(chǔ)性的一步，是獲取電控系統(tǒng)各控制參數(shù)的基本手段。 1 綜述 2021-12-22 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽

22、油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制21空燃比對(duì)汽油機(jī)性能的影響22供油系統(tǒng)及影響噴油精度的因素23汽油機(jī)進(jìn)氣量信息的獲取24燃油定量決策25 閉環(huán)控制26根據(jù)工況的燃油噴射修正27油箱蒸發(fā)物控制2021-12-2o空燃比和發(fā)動(dòng)機(jī)性能理論空燃比 A/F= 14.7=空空燃燃比比14.72 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù) 2021-12-2o空燃比和發(fā)動(dòng)機(jī)性能2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制經(jīng)濟(jì)空燃比功率空燃比2021-12-2o空燃比和發(fā)動(dòng)機(jī)性能2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制空燃比與排放2021-12-2o空燃比和發(fā)動(dòng)機(jī)性能2 汽油機(jī)燃油

23、系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制空燃比與排放2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油供給系統(tǒng)2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)油軌2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油壓力調(diào)節(jié)器、阻尼器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o電噴發(fā)

24、動(dòng)機(jī)燃油噴嘴 電壓驅(qū)動(dòng)是指正ECU驅(qū)動(dòng)噴油器噴油電脈沖的電壓是恒定的。這種噴油器又可分為高阻型和低阻型兩種。低阻型噴油器是用56V的電壓驅(qū)動(dòng)；其電磁線圈的電阻較小，約34；不能直接和12V電源連接，否則，會(huì)燒壞電磁線圈，因此需串聯(lián)附加電阻。高阻抗型噴油器是用12V電壓驅(qū)動(dòng)；其電磁線圈電阻較大，約為1216；在檢修時(shí)，可直接和12V電源連接。 在電流驅(qū)動(dòng)回路中無(wú)附加電阻，低阻噴油器直接與蓄電池連接，通過(guò)ECU中的晶體管對(duì)流過(guò)噴油器電磁線圈的電流進(jìn)行控制。電流驅(qū)動(dòng)脈沖開(kāi)始時(shí)是一個(gè)較大的電流，使電磁線圈產(chǎn)生較大的吸力，以打開(kāi)針閥，然后再用較小的電流保持針閥的開(kāi)啟。 噴油器按電磁線圈的控制方式不同，可

25、分為電壓驅(qū)動(dòng)式和電流驅(qū)動(dòng)式兩種，如圖所示。2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴特性2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制噴油量Q=噴嘴流量qf * ti噴嘴流量qf：g/sti：噴油時(shí)間msqf：噴嘴流量，g/s；K：和流量系數(shù)膨脹系數(shù)幾何尺寸相關(guān)的系數(shù)；p：燃油差壓值 ，Pa ；1 ：燃油的密度，kg/m3； 噴嘴流量2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴類型2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o電噴發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴油相位2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制同時(shí)噴射(節(jié)省硬件，性能差)成組噴射(

26、硬件適中，性能較好)順序噴射(硬件成本高，性能好)2021-12-2o燃油定量及控制系統(tǒng)2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制理論上，根據(jù)空氣&燃油理想混合要求，只要知道實(shí)際的進(jìn)氣量，就可以簡(jiǎn)單計(jì)算出需要的噴油量。噴嘴的噴油量可以事先試驗(yàn)標(biāo)定，可以非常精確；但進(jìn)氣量的測(cè)量難度大，精度差，涉及的因素多，是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)。理論空燃比為 A/F= 14.72021-12-2o燃油定量及控制系統(tǒng)2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制進(jìn)氣量的測(cè)量方法很多，主要可以這樣歸類：直接測(cè)量：1 空氣質(zhì)量流量計(jì)；間接測(cè)量：2 轉(zhuǎn)速密度法；3 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角法；2021-12-2o空氣質(zhì)量流量

27、傳感器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制空氣質(zhì)量流量傳感器構(gòu)造及敏感元件2021-12-2o空氣質(zhì)量傳感器原理2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制空氣質(zhì)量流量測(cè)量電路原理空氣質(zhì)量流量傳感器輸出2021-12-2o空氣質(zhì)量傳感器原理2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制空氣質(zhì)量流量傳感器內(nèi)部溫度調(diào)整cradncfcQQQQPessRIPe MsBsRRUI)()(2/1MsscradncfcBRRRQQQQU)(ttAhQssfc0ncQ0cQ)(44ttAQssradkttt)20(0傳感電阻熱功率：傳感器輸出信號(hào)電壓 計(jì)算：簡(jiǎn)化：fcQPe其中：傳感電阻熱

28、功率：強(qiáng)制對(duì)流功率：自然對(duì)流功率：輻射功率：傳導(dǎo)功率：傳感器電流、電阻ssRIncQradQcQBU環(huán)境空氣溫度傳感電阻表面溫度積傳感電阻有效傳熱表面：波爾茲曼常數(shù)數(shù)：傳感電阻表面輻射系強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù):ttAhsa2021-12-2o轉(zhuǎn)速密度法2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制真空度傳感器2021-12-2o轉(zhuǎn)速密度法2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制MnormMluftrl breffirgsTTVhVhPPPrl00)(mRTPV breffirgsbreffluftluftTRVhPPTRVhPM)(00TRVhPMnormMluft：實(shí)際進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣充

29、量；：實(shí)際進(jìn)入燃燒室的進(jìn)氣充量； Mnorm：標(biāo)準(zhǔn)情況下充滿燃燒室的進(jìn)氣充量；：標(biāo)準(zhǔn)情況下充滿燃燒室的進(jìn)氣充量；P0，T0：標(biāo)準(zhǔn)情況下，大氣壓力和大氣溫度；：標(biāo)準(zhǔn)情況下，大氣壓力和大氣溫度；Pluft，Tbr：實(shí)際進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度；：實(shí)際進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度；Pirg：殘余廢氣分壓力；：殘余廢氣分壓力；Vheff，Vh：氣缸的有效容積和理論容積。：氣缸的有效容積和理論容積。2021-12-2o轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)角法2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制節(jié)氣門位置傳感器)(vdkspvdktvdkPPKLAFffMsndkMsdkvdktvdkTTf00PPfvdkpvdk12)()(1)(vdk

30、svdksvdksPPPPPPKLAFMsdk，Msndk：標(biāo)準(zhǔn)情況下流過(guò)節(jié)氣門的空氣流量；Ftvdk，F(xiàn)pvdk：氣體壓力和溫度修正系數(shù)；KLAF：空氣流動(dòng)系數(shù)，與節(jié)氣門前后壓力有關(guān);K：空氣比熱比，為 1.4。2021-12-2o其他：阻流板式空氣流量傳感器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制阻流板式空氣流量傳感器特點(diǎn): 阻流板式空氣流量傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、具有良好的工作可靠性，在發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量的變化范圍內(nèi)其測(cè)量精度穩(wěn)定。其缺點(diǎn)是進(jìn)氣阻力大、信號(hào)的反應(yīng)比較遲緩，由于測(cè)量的是體積流量，需要對(duì)大氣壓力及進(jìn)氣溫度進(jìn)行修正。 2021-12-2o其他：超聲波空氣流量傳感器 卡門渦

31、旋的頻率f與空氣流速v有如下關(guān)系：式中 d 渦流發(fā)生器外徑； St斯特羅巴爾數(shù)。 合理地設(shè)計(jì)進(jìn)氣通道截面積和渦流發(fā)生器的尺寸，使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流速范圍內(nèi)的St為一常數(shù)。這樣，只要測(cè)出卡門渦旋的頻率f，就可以知道空氣的流速v，乘以空氣通道的截面積便可獲得空氣的體積流量。 2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量傳感器動(dòng)態(tài)特性比較2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制信號(hào)節(jié)氣門信號(hào)真空度信號(hào)阻流板信號(hào)熱線信號(hào)熱膜信號(hào)2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)噴油決策2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制噴油匹配數(shù)據(jù)庫(kù)（MAP圖）空燃比閉環(huán)控制各工況策略（包

32、括起動(dòng)等）2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)噴油決策M(jìn)AP圖噴油時(shí)間特性場(chǎng)2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)噴油決策說(shuō)明進(jìn)氣溫度/氣壓修正：針對(duì)進(jìn)氣體積流量2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制最高轉(zhuǎn)速限制：使轉(zhuǎn)速在最高轉(zhuǎn)速+/-150rpm范圍波動(dòng)，提醒駕駛員；電壓修正：針對(duì)電池電壓對(duì)噴油量的影響；2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制=0.9912021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)氧傳感器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)線性氧傳感器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電

33、子控制2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)三元催化器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)窗2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制面臨的主要問(wèn)題2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制1 信號(hào)滯后（死時(shí)間）；2 信號(hào)不能反饋實(shí)際數(shù)值；3 控制精度高；0.9912021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制策略2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)閉環(huán)控制噴油修正系數(shù)調(diào)整策略2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制策略2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)閉環(huán)控制噴油自學(xué)習(xí)值獲取2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)

34、閉環(huán)控制策略2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)閉環(huán)控制噴油自學(xué)習(xí)值分配：1）乘法修正系數(shù)：如，海拔高度引起的空氣密度變化；燃油成分；（全過(guò)程）2）加法修正系數(shù)：如，進(jìn)氣管漏氣；噴嘴誤差；（進(jìn)氣流量/噴油量小時(shí)識(shí)別）2021-12-2o各個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況下的控制策略起動(dòng)和暖機(jī)工況燃油定量控制怠速轉(zhuǎn)速控制倒拖工況燃油定量控制過(guò)渡工況燃油補(bǔ)償部分負(fù)荷和全負(fù)荷工況燃油定量控制2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o起動(dòng)和暖機(jī)工況燃油定量控制2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)溫度越低，汽油越容易凝結(jié)在進(jìn)氣歧管及氣門，造成混合氣過(guò)稀霧化不良，

35、汽油機(jī)不易啟動(dòng)，因此要增加噴油量，幫助汽油機(jī)起動(dòng)。ECU依照冷卻水的溫度給予不同的修正系數(shù)，水溫越低修正系數(shù)越大，噴油量增加，起動(dòng)以后修正系數(shù)慢慢減少至零為止。實(shí)際上，暖機(jī)過(guò)程還有一個(gè)加熱排氣管的要求。一般采取提供稀薄混合氣、推遲點(diǎn)火的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)怠速空氣執(zhí)行器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)怠速空氣執(zhí)行器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)怠速空氣執(zhí)行器2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制2021-12-2o怠速轉(zhuǎn)速控制2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制怠速轉(zhuǎn)速

36、控制根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度及工況有關(guān)。2021-12-2o部分負(fù)荷工況2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制o全負(fù)荷工況修正閉環(huán)控制全負(fù)荷混合氣加濃2021-12-2o過(guò)渡工況的燃油修正2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制過(guò)渡工況的識(shí)別；過(guò)渡工況的策略；2021-12-2o倒拖工況燃油定量控制2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制倒拖控制策略；2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)油箱蒸發(fā)物排放控制2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制油箱蒸發(fā)物吸收；炭罐清洗；怠速、全負(fù)荷工況需求；2021-12-2o發(fā)動(dòng)機(jī)炭罐清洗2 汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)燃油系統(tǒng)電子控制炭罐含油

37、量的影響；炭罐自學(xué)習(xí)；清洗氣流量控制；2021-12-23.1點(diǎn)火提前角及其優(yōu)化3.2點(diǎn)火系統(tǒng)介紹3.3爆震控制3.4主要工況點(diǎn)火提前角控制3.5閉合角電子控制3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制2021-12-2o汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制2021-12-2o汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)性能的影響3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制點(diǎn)火對(duì)經(jīng)濟(jì)、排放性能的影響2021-12-2o汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)性能的影響3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制點(diǎn)火對(duì)動(dòng)力性能的影響2021-12-2o汽油機(jī)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2021-12-2o汽油機(jī)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)原理2021-12-2o汽油機(jī)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制按下電鍵，電路中電流i隨時(shí)間t增長(zhǎng)的規(guī)律為 L充電功率： P=i* VL=i*（V-iR）L存儲(chǔ)能量： E=Pdt電路最大電流為充電過(guò)程2021-12-2o汽油機(jī)傳統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)3 汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)電子控制汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)