一汽大众发动机管理系统5

爆震控制
利用专门的传感器可以探测到爆燃，这种传感器可以感应到在固体 中传递的声波。 将一个或几个爆震传感器安装在发动机的合适位置上，就可以探测 到特有的由爆震产生的振荡信号，爆震传感器将这些振荡信号转为合 适的电信号，并送到ECU中以进行随后的处理。 ECU通过一个特别的算法可以探测到每一个气缸每一个燃烧循环可 能出现的初期爆燃现象。 如果确认某一缸此时已爆震，将启动一个特殊的程序来减小该缸点 火提前角，倘若爆震的危险又消失了，该缸的提前角又逐渐增大，直 到达到点火提前角预置值。 爆燃将产生可听到的爆震声并造成发动机的损坏，利用爆震识别和 爆震控制算法可以防止爆燃的的产生。
增压控制
低滞后)。而 采用电子增压压力调节系统就可以避免这种滞后。
系统可以在部分节气门开度时减少喷油的数量，并控制废气旁通阀 打开模式，从而实现以下结果：
－ 发动机的背压损失和压气机的功率输出均下降； － 压气机出口处的温度和压力均下降； － 流过节气阀门的压降减小。
蒸发排放控制
活性炭再生（清洗）气流 活性炭再生气流是组成成分未知的油气混合气，它不仅含有新鲜空 气，还有从活性炭吸取的高浓度燃油蒸汽，因而是影响λ闭环控制的主 要因素。 再生气流的流量要占整个进气流量的1％，若其完全是新鲜混合 气，那么进气浓度将降低1％。 若其含有丰富的油气，那么以理论空燃比14.7计算λ的话，它将使 进气浓度升高30％。 此外，气流中的油气密度是空气的两倍。
爆震控制
下图展示了4缸发动机爆震控制的过 程。
爆震控制
4缸发动机中的利用改变 点火正时控制爆震的算法 K1，2，3 气缸1…3爆震 气缸4中没有爆震 a）点火延迟 b）点火正时提前保持步长 c) 点火正时提前提前
点 火 提 前 角
循环数
爆震控制
实践证明，若系统允许采用更高的压缩比将会在耗油率和扭矩输 出上获得改进。利用爆震控制系统，就没有必要设定可能出现恶劣情 况的点火提前角。 相反，理想的条件（如发动机最大可能的压缩比、最好的燃油质 量、最不可能发生爆燃的气缸）将作为计算点火提前角的基础参数。 这样就有可能在各种发动机和发动机的整个使用寿命期间，使各 个气缸工作在接近爆燃的极限值的区域，从而获得最优的燃烧效率。 要让该种爆震控制系统工作，首要的先决条件是系统能可靠地探 测出任何一个或所有超过指定烈度的爆燃。 这个要求不仅是针对每一个气缸，还要求在所有的发动机运行可 能工况内都实现这个条件。
增压控制
为了满足上述要求，首先要求废气涡轮增压器以及它的增压控制系 统必须与发动机精确匹配。 与增压压力控制相关的部件和参数为： － － － 电-气控制的增压空气再循环阀， 气动膜有效工作面积、行程以及气动腔内的弹性， 废气旁通阀端的截面和阀瓣。
λ的闭环控制
3）λ的变化
由于传感器的响应模式取决于当前混合气是由稀变到浓还是由浓变 到稀，因此采用对称的控制方法将会得到略微稀的混合气。 由于只有在λ＝0.99~1的范围内，三元催化器的效率才是最高的， 因此必须采用一种非对称的控制方法使得混合气的成分处于最优转化 范围。
λ的闭环控制
4）自适应的λ闭环预置控制 λ闭环控制系统总是在基于先前的氧传感器测量信号来修正随后 的喷油，因此，不可避免地要考虑气体传送的时间。 采用这种主动适应性差的控制方法来获得新的运行点将会导致λ偏 离λ＝1的位置，并且这种情况还会持续下去，直到系统的循环性控制 重新建立平衡为止。 针对这种情况，为了符合排放要求，需要采用一种特殊的缺省预 置控制的方式。 这种预置控制是在发动机管理系统和发动机匹配的时候完成编程 的，对应的λ控制MAP图储存在程序存储区中。 当然，考虑到车辆运行寿命期间的变化和燃油质量、密度等的影 响，还需要对这些缺省值进行修正。
λ的闭环控制
宽带氧传感器的λ闭环控制 双态氧传感器电压阶跃变化的方式只能描述混合气的两种状 态：稀和浓。而宽带氧传感器可以用连续信号的形式监测出混合气偏 离λ＝1时的情况。 换句话说，宽带传感器使基于连续信号而不是双态信号的控制 策略成为可能。 采用此策略的优点在于： － 定量地给出测量出来的混合气成分和指定混合气成分之间 的差距, 从而更好地响应动力变化； － 可以把λ的调节设定值设定在不等于1的任何值。 对于利用稀混合气来进行省油的策略，第二条优点极为重要。
λ的闭环控制
当发动机运行在一特定的转速和负荷范围时，若λ控制单元一直采 用的是一套固定的修正措施，那么λ的自适应单元将记录这些修正，把 它们存到非暂存的存储区中（RAM或稳定电流供电的EEPROM）。 然后，修正后的预置控制又立即开始准备紧接着的下一个控制循 环，预设占空比，直到λ闭环控制有效为止。 若非暂存的存储区出现电源中断，λ的自适应学习功能将用一个未 修正的预置值重新开始自适应学习。
λ的闭环控制
5）双氧传感器的λ闭环控制 将一个氧传感器安装在三元催化器的尾部（催化器后方）可 以减轻废气对其的污染和热应力影响。 这种类型的辅助传感器可以产生第二个与主氧传感器（安装 在催化器前，靠近发动机方向）生成信号相重叠并增强它的信号， 从而确保混合气成分在更长一段时间内稳定。 基于单个主氧传感器的λ闭环控制的振荡模式具有非对称性， 采用双重控制系统将修正此不对称性，从而对λ的漂移进行补偿。 如果λ控制策略是基于催化器尾部的氧传感器的测量，这样就 会造成气体传输时间的加长，进而导致控制延迟的增加。 催化器尾部传感器不仅可以帮助λ控制系统在更长的时间内维 持混合气成分的稳定，还可以用作评价三元催化器效率的工具。
爆震控制
爆震自适应控制 实际上发动机运行时，不同气缸的爆震极限值都是不同的， 因此也要相应地调整各个气缸。 为了在不断变化的运行工况内使预置的点火正时能够适应各 缸不同的爆震极限，就需要为各个气缸的预置点火正时储存不同的 偏移量。 这些数据可针对不同的发动机转速和负荷，它们以非易失的 程序MAP图的形式储存在永久供电的RAM中。 采用这种方法就可能在任何工况、即使是在发动机转速和负 荷发生突变的情况下，让发动机以最高效率工作，而不会有发生可 听到的爆震的危险。 利用爆震控制系统，发动机甚至可以使用低辛烷值的燃油。 标准的匹配是假设发动机采用的是高级燃油。也允许使用普通汽 油。
爆震控制
爆震控制 爆震控制
电子点火控制可以做到根据发动机的转速、温度和负荷精确地控 制点火正时。尽管有这个精确度，传统系统在实际运行的时候点火时 刻和保证阈值之间还是存在着较大的裕量。考虑到一些有风险的因素 如发动机的公差、发动机的老化、环境和温度的影响将会导致爆震的 可能性增大，因此这个裕量是必要的。 但是若考虑到这些因素，在设计发动机的时候就会以牺牲耗油率 和扭矩输出为代价来推迟点火提前角，从而避免爆震。 可分别对各缸点火正时进行精确控制的ME7系统采用了爆震控制， 可以有效地克服这些缺点。
蒸发排放控制
炭罐阀 炭罐阀在保证λ的波 动为最小值的同时还要确 保炭罐精确的通气量。 炭罐阀结构示意图如 右图所示。
图9：炭罐阀
1 管接头，2密封元件，3衔铁 4弹簧片，5电磁线圈，6 密封 座， 7 蒸气流道
蒸发排放控制
ECU相关的控制功能 为了保证混合气适应过程能在不受到炭罐清洗气流干扰的情况 下进行，ECU以一定有规律的时间间隔关闭炭罐吸气阀。 当需产生清洗气流的时候，ECU将根据当前的瞬时工况向炭罐 阀发出控制信号，打开炭罐阀从而获得最优的气流流量。 由上一次再生循环的情况决定了一定的气态的“燃油负荷”，进 而被随后的清洗气流吸入。同时，系统将根据清洗气流可能吸入的 燃油量缩短喷油时间。 由于混合气成分的自适应过程是一个相对独立的过程，因而系 统会将λ的变化视为燃油负荷变化的结果，进而采取正确措施对λ的 初始设定进行修正。
蒸发排放控制
对于这种“对负荷敏感”的炭罐清洗气流控制方式，ME-Motronic 采用的是类似进气歧管模型之类的参数，例如管子的内部压力和温度 等。这样有利于炭罐清洗气流的精确计算。 根据设计，系统具备了可由炭罐清洗气流提供多达40％的进气燃油 量的能力。 当λ闭环控制没有启动的时候，只允许最少量的炭罐清洗气流进入 进气系统，因为直到进入λ控制前系统无法抑制由于清洗气流造成的混 合气成分的变化。 为了防止未燃的燃油蒸汽进入三元催化器，当出现节气门全开而燃 油供应须切断（飞车断油）的时候，炭罐吸气阀必须立即关闭。
增压控制
增压控制 增压控制
如右图所示，增 电子增压压力控制的执行机构 压压力控制是一种气 1 控制阀 P 增压压力 动控制，它利用一个 P2 膜盒内压力 D TVM 从ECU到控制阀的触发信 直接和压气机出口相 号 通的执行器－－废气 VT 通过涡轮的体积流量 VWG 通过废气旁通阀的体积流 旁通阀来实现。 量 在满负荷时可靠 旁通的方法来实现增 压压力限制。 在低速加速的时 候，打开废气旁通阀, 降低排气背压,缩短 “增压滞后”的时间。
式， c 进行峰值限制延迟后的控制参数
喷油时间被调整(延长或缩短)， 而控制因子的响应则设置成一种稳 定的振荡状态。
λ的闭环控制
对于采用双态型λ传感器的系统来说，以λ＝1为中心持续不断地作 振荡性调整是获得最优λ控制的唯一方法。 λ闭环控制的精度取决于为了抵销空气过量系数变化而对控制因子 进行调整的速度。 由于当燃料不断地进入燃烧室的时候，氧传感器还安装在排气管 后面，这样就必然造成从空气变化到控制电路响应之间存在着滞后， 这个滞后时间的长短取决于发动机的负荷和转速。
蒸发排放控制
蒸发排放控制 蒸发排放控制
1）燃油蒸汽来源 油箱内燃料受到下列方式加热： － 外围部件的热辐射 － 来自燃油系统回油管的溢出燃油，该燃油已经在流过发动机的 时候 被加热。 油箱受热将导致碳氢化合物主要以蒸汽的形式从油箱挥发出去。
蒸发排放控制
2）对碳氢化合物挥发 的限制 法律强制要求碳氢化 合物的挥发必须在一定限 度范围内。 蒸发排放控制系统配 备了一个安装在油箱通气 导管尾部的利用活性炭过 滤的炭罐，利用该控制系 统实现碳氢化合物挥发的 限制。
λ的闭环控制