基于扭矩的发动机控制策略.

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100%
Percentage of Indicated MBT Torque [%]
90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0 5 10 15 20 25
Extrapolated Portion of Curve
KtTRQC_Pct_TorqLossFromSprkRtd
» 用于克服发动机运动阻力, 泵气损失和附件阻力的扭矩
– 净扭矩(Net torque)
» 从发动机输出至变速箱的扭矩 - 不考虑发动机惯性矩 » 也称发动机制动力矩或飞轮力矩
– 未经控制扭矩(Unmanaged torque)
» 当未实施扭矩控制, 例如车辆驱动力控制时的扭矩值
– 经控制扭矩(Managed torque)
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白彬毅, 5/15/2005
扭矩控制的原理结构
1) 发动机扭矩估测
– 根据EMS传感器及发动机数据估测指示扭矩, 净扭矩, 摩擦扭矩, 发动机附件阻力扭矩
2) 期望扭矩计算
– 期望净扭矩的计算是基于: » 加速踏板位置 » 发动机转速 » 变速箱档位 » 进气温度和压力 » 电子节气门工作状况
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接收处理多项扭矩请求
– 核实每项扭矩请求 – 快速(点火提前角控制)或慢速(进气, 燃油控制)减扭请求 – 增扭请求(进气控制)
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白彬毅, 5/15/2005
扭矩控制的优点

全时扭矩控制的优越性
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扭矩是发动机对车辆的基本输出量 使得进排气相位控制更易实现并且性能更优 驾驶性 » “自动” 补偿由于变速箱,进排气相位变化, 空燃比变化, 催 化器起燃控制引起的扭矩变化 » 减少加速踏板快速运动引起的冲击 » 为实现对应加速踏板的车辆响应可调性提供了更多空间(除 油门全开时) » 更精确的发动机附件及摩擦扭矩补偿
– 最大发动机负扭矩(Maximum negative engine torque)
» 在当前发动机转速及环境调件下断油时的发动机净扭矩
– 扭矩请求源(Torque command source)
» 可能发出扭矩请求的EMS控制模块: 加速踏板, 定速巡航, 变速箱, 车辆驱动力控制, 发动机倒拖控制, 限速控制等
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白彬毅, 5/15/2005
扭矩估测简介
指示扭矩计算: – 模型计算从燃油化学能到动能的转
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燃油化学能 =燃油质量*燃油热值 » 燃油质量计算是基于燃油喷射量
在最佳点火提前角(MBT)时的指示扭矩 = 燃油化学能*发动机热效率*转化常数 » 发动机热效率 = f(RPM, A/F Ratio) - 指示效率 » 在最佳点火提前角(MBT)时和理想空燃比条件下的指示效率近乎不变 根据实际点火提前角调整指示扭矩 » 最佳点火提前角(MBT) = f(RPM, Load) + EGR Spark {for VVT, based on cam angle} » 扭矩损失 = f(spark delta from MBT)
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» »
限速 – 发动机转速及车速 …
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白彬毅, 5/15/2005
扭矩控制的原理结构
4)扭矩控制

根据期望指示平均压力(IMEP)计算期望燃油质量 在燃油量基础上计算其它参数(气量, 点火提前角) 缸内燃烧状况控制要求计算指示平均压力(IMEP)
– 进气量:计算调节所需节气门开度及进排气门相位, 以实现期望扭矩值(慢 速扭矩控制目标值) – 推迟点火提前角以满足快速扭矩控制目标值 – 如电子节气门失灵则断油以减扭以满足慢速扭矩控制目标值
30
35
40
45
50
Delta Spark Retard from MBT [CA deg.]
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白彬毅, 5/15/2005
常用的扭矩概念
– 驾驶员意图扭矩(Driver intent torque)
» 基于驾驶员的意图请求(来自加速踏板)
– 最大发动机扭矩(Maximum engine torque)
» 在当前发动机转速及环境调件下节气们全开时的发动机净 扭矩
» 在当前燃油, 点火提前角和进气量情况下, 包括由于扭矩控制引起的上述 量变化情况下的扭矩值
– 慢速控制扭矩(Slow Torque)
» 用于进气或燃油控制的目标扭矩
– 快速控制扭矩(Fast Torque)
» 用于点火提前角控制的目标扭矩 » 用于满足车辆驱动力或变速箱要求的扭矩控制
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扭矩控制策略的目标

根据驾驶员意图实现最佳车辆响应
– 调整发动机扭矩输出以实现驾驶性目标 » 对应加速踏板输入的最佳响应 – 协调各控制装置以降低油耗 – 协调并充分发挥电子节气门, 进排气门正时及自动变速箱对动力 总成性能的改善 – 在发动机硬件性能允许范围内给予空燃比, 点火提前角, EGR, 进排相位及自动变速箱档位以灵活变化的空间, 同时不影响发动 机扭矩输出
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白彬毅, 5/15/2005
扭矩估测流程
扭矩估测逻辑概要
燃油/进气量变 + 空燃比
计算最佳点火提前角
(MBT)
计算发动机热效率
计算最佳点火提前角
(MBT)的延迟
计算最佳点火提前角 (MBT)下扭矩值
计算由于点火提前角 延迟引起的扭矩损失
计算发动机摩擦扭矩
计算发动机净扭矩
– 所需指示平均压力(IMEP)
» 希望发动机产出的指示平均压力, 此量与发动机指示扭矩成 正比, 单位为千帕(kPa)
Байду номын сангаас
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白彬毅, 5/15/2005
常用的扭矩概念
– 指示扭矩(Indicated torque)
» 由混合汽燃烧产生的扭矩
– 摩擦扭矩(Friction torque)
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白彬毅, 5/15/2005
扭矩控制的原理结构
3)扭矩请求源的选择
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增扭源选择 (最小期望扭矩) » 加速踏板,,,, 发动机倒拖控制, 限速控制等 » 怠速控制 » 定速巡航控制 » 车辆稳定性控制 减扭源选择 (最大期望扭矩) » 车辆驱动力控制 » 变速箱控制
保证换档质量及防破坏性驾驶