发动机电喷系统控制策略
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工 作 请 求
系 统 控 制
执 行 器 动 作
误 差 监 控
控 制 结 果
发动机管理系统概述
发动机管理系统主要功能目标
优良的整车 驾驶性能 系统自身 故障诊断 满足日趋 严格的废气 排放法规
发动机管理系统概述
信号输入
发动机转速传感器 进气歧管绝对压力传感器 曲轴(凸轮轴)位置传感器 节气门位置传感器 冷却液温度传感器 进气温度传感器 氧传感器 系统电压信号 空调请求开关信号 空调压力开关 爆震传感器 车速传感器 废气再循环控制信号 空气流量传感器 变速箱档位信号 自动变速箱停车档位信号 动力转向信号 巡航控制请求开关 防盗器控制信号 燃油泵继电器
E C M
发动机管理系统的基本控制逻辑
里程累计功能控制： 里程累计功能控制：
•
里程累计功能是专为售后质保里程统计而设定，不用来替代现有的 车速和里程表。 系统根据车速传感器取得车速信号，并进行里程累计。里程数达到 80000公里后，系统停止里程累计 。 系统将里程累计功能用于以下两方面： - 在磨合期内，系统对未满磨合期的整车进行车速的限制。 - 质保期内，系统启动里程累计保护逻辑。无论善意或恶意，当车 速传感器及其连接线路发生故障时，系统对发动机实施保护断油措 施，发动机转速不能超过2500转，限制车辆的驾驶速度，以督促车 辆使用 者修复此故障。 总的里程累计数大于700km 时，限速功能失效。
发动机管理系统的基本控制逻辑
三元催化器温度控制逻辑
启动初期，三元催化器需快速加热，使催化器开始工作，以减 少废气排放。通常采用适度推迟点火提前角的方法加快加热进 程。
•
三元催化器保护控制 发动机运转时系统对三元催化器的工作温度进行预测，当预测温 度高于保护温度时，开始计时，若在规定的时间内催化器工作温度 始终高于保护温度，系统则控制燃油供给量，加浓?空燃比，以降 低催化器的工作温度；一段时间后，系统预测催化器温度已降低后， 恢复至先前空燃比，并继续预测催化器的工作温度，准备实施保 护 。
起温度与空燃比
•启动初期；进气歧管内部压力显示为周围大气压力。节气门关闭， 怠速调节器指定为一个根据启动温度而定的固定参数。 •启动过程中；燃油喷射量根据发动机的温度而变化，点火角也不断 调整并随着发动机温度、进气温度和发动机转速而变化。 •启动过程结束；发动机转速超过600转，结束启动工况。
发动机管理系统的基本控制逻辑
发动机管理系统的基本控制逻辑
点火控制逻辑： 点火控制逻辑：
• 线圈充磁控制；点火线圈充磁时间决定了火花塞的点火能量。太长 的充磁时间会损害线圈或线圈驱动器，太短会导致失火。 • 主点火提前角；发动机水温正常后，通常节气门开启时的主点火角 就是最佳扭矩点(MBT)时的最小点火角或爆震临界点(KBL)；节气门关 闭时，点火角应该小于MBT点以获得怠速稳定性。 • 点火提前角的修正；水温修正、进气温修正、海拔高度补偿修正、 怠速修正、加速修正、动力加浓修正、减速断油修正、空调控制修正、 废气再循环修正。
发动机管理系统的基本控制逻辑
爆震控制逻辑： 爆震控制逻辑：
•
•
•
爆震控制功能用于消除发动机燃烧时可能发生的爆震，优化发动机 动力性和燃油经济性。 爆震控制工作条件； - 发动机运行且运行时间要超过2秒； - 发动机转速大于800rpm； - MAP > 40 kPa 爆震控制模式； - 稳态爆震控制；一旦爆震发生，系统将快速推迟点火提前角， 消除爆震。 - 瞬态爆震控制；在急加速时，爆震容易发生，系统预测爆震可 能发生，会自动推迟点火提前角，以避免超限(强烈)的爆震发生。 - 适应性爆震控制；当发动机磨损后运行时，系统将自动地对点 火提前角进行适应性调整，杜绝强烈爆震的发生。
控制输出
系统控制
发 动 机 控 制 模 块 (ECM)
喷油嘴 点火正时 怠速及起动空气控制阀 碳罐蒸发器 空调压缩机 空调风扇 变速箱换档指示 废气再循环 巡航 发动机故障指示灯 系统通讯接口 防盗器控制 燃油压力 燃油滤清 点火能量 三元催化器废气转化
发动机管理系统开发流程
发机管理系统的标定匹配包含哪些项目： 发机管理系统的标定匹配包含哪些项目：
发来自百度文库机管理系统的基本控制逻辑
怠速控制逻辑： 怠速控制逻辑：
• 怠速控制是指在节气阀关闭状态下系统对发动机转速的闭环控制。系统 对怠速的控制是通过对以下几个参数的调整使实际转速与目标怠速相吻 合： 怠速空气量控制； 燃油喷射量的控制； 点火正时的控制。 • 目标怠速是根据诸多因素决定的： - 当发动机水温较低时，系统给出较高的目标怠速1200转以加速暖车； 而对于采用机械风扇的发动机，当发动机冷却液温度过高时，系统也会 施以较高的怠速1300转，目的是增加冷却水箱的进风量； - 外加负载；空调发生变化时，系统将提高怠速150转。 - 近光灯开启后，为补偿其电力消耗，目标怠速将提升50 rpm。 - 系统电压补偿；当系统电压<12V时，系统会自动提升目标怠速 150转。 - 车速补偿；车辆在行驶时，目标怠速较停车时提高50转， - 减速调节；减速及停车时，逐步递减至停车状态目标怠速。
发动机管理系统的基本控制逻辑
• • • • • • • • • • • • • • • • (a) Ideal gas law terms: BPW = Base Pulse Width MAP = Manifold Pressure Term BPC = Base Pulse Constant Term VE = Volumetric Efficiency 1/T = Inverse of the absolute temperature 1/(A/F) = Inverse Air Fuel Ratio Term (b) Correction terms: for non-ideal gas behaviour. F33 = Battery Voltage Correction Term BLM = Block Learn Memory Correction Term LEGR = LEGR Correction Term DFCO = Decel Fuel Cutoff scale factor Term DE = Decel Enleanment Multiplier Term CORRCL = Closed Loop Correction Term MAP AE = MAP Acceleration Enrichment Term IAC AE = IAC Acceleration Enrichment Term
– – – – – – – – – – – – – – – 发动机管理系统所需适宜硬件的选择 发动机初始样机性能台架匹配标定试验 车辆驾驶特性标定 整车排放测试试验及标定 冷冻室标定试验 寒带严寒季节环境使用条件下的测试标定试验 室内高温标定试验 热带高温季节环境使用条件下的测试标定试验 高原地区环境使用条件下的测试标定试验 整车排放测试试验及标定总结 发动机管理系统的成套系统和标定匹配结果测试 系统故障诊断功能标定 抗电磁干扰性能试验 电磁兼容性试验 车辆最终排放性能的鉴定试验
发动机管理系统的基本控制逻辑
碳罐电磁阀控制逻辑
油箱外部热量辐射和回油热量传递， 油箱内的燃油被加热，并形成燃油 蒸汽，被收集在活性碳罐中。碳罐 电磁阀控制活性碳罐与进气歧管之 间通道的开关时间。
•
•
碳罐电磁阀的工作条件 - 系统电压低于17V。 - 65.25℃ < 发动机水温 < 110.25℃ - 节气门开度超过1.2%且小于100%。 - 发动机已进入闭环工作模式或断油时间已经超过2秒。 碳罐电磁阀工作模式；其开度由ECM根据发动机状态确定的占空比 (PWM)信号来决定。在非怠速情况下，最大碳罐电磁阀开度由闭环空 气流量确定，最大值为100％ 。
发动机管理系统的基本控制逻辑
冷却风扇控制： 冷却风扇控制：
系统控制发动机和空调的冷却风扇，ECM根据发动机 冷却液温度 高低及是否符合打开空调的条件等依据决定是否打开各个风扇。 - 当水温大于92.25℃时，低速风扇开始运行； - 当水温小于87℃时，低速风扇停止运行。 - 当水温大于98.25℃时，高速风扇开始运行； - 当水温小于93℃时，高速风扇停止运行。
发动机管理系统基本控制策略
研发中心标定匹配
目
录
发动机管理系统概述 发动机管理系统开发流程 发动机管理系统的启动控制逻辑 发动机管理系统的喷油控制逻辑 发动机管理系统的点火控制逻辑 发动机管理系统的怠速控制逻辑 发动机管理系统的爆震控制逻辑 发动机管理系统的超速、减速及溢油断油控制逻辑 发动机管理系统的碳罐电磁阀控制逻辑 发动机管理系统的三元催化器温度控制逻辑 发动机管理系统的冷却风扇控制逻辑 发动机管理系统的防盗器控制逻辑 发动机管理系统的整车的排放控制逻辑 发动机管理系统的EOBD故障诊断控制逻辑
系统控制 – 喷油脉宽控制
进气歧管绝对压力 闭环控制修正 喷油嘴常数 电源电压修正 充气温度 空气流量 充气效率 自学习修正 加速加浓 减速减烯 减速断油 废气循环 速度速度-密度方式 的数学模型确定 基础喷油量 空燃比
喷油脉宽
发动机管理系统的基本控制逻辑
BPW（基本喷油脉宽， Wide） BPW（基本喷油脉宽，Base Pulse Wide）的计算 速度密度法进气流量的计算是基于理想气体状态方程PV＝ mRT，进气流量 m=1/R×PV×1/T，其中1/R为常数，所以 只要知道进气的压力、体积、和温度就可以计算出进入每 一汽缸的进气流量。加上给定的空燃比、喷嘴流量已知就 可以计算出喷油脉宽。 理论计算公式如下： BPWFactor = BPC * VE * 1/T * 1/(A/F) * F33(BAT) * *ReBLM * DFCO * DE *Re-scaling Factor BPW = BPWFactor * MAP + CLCORR Normal Pulse Width ( when injector was off ) = BPW + MAPAE + IAC AE +Injector BiasF27 Normal Pulse Width ( when injector was on ) = BPW + MAPAE + IAC AE
发动机管理系统开发流程
系统定义 初始标定设定 零部件特性定义
发动机基础标定
车辆准备
热带开发 完成最终标定 排放标定 寒带开发 高原试验 车辆基础标定
热态验证 客户验收 根据标定实际情况选择验证内容 高原验证 冷态验证 最终验证
发动机管理系统的基本控制逻辑
启动控制逻辑： 启动控制逻辑：
•点火开关打开后，油泵将运转1.5秒 后停止。 •发动机开始转动，ECM检测到2个有效 的58X信号后，油泵开始运转。 •失去转速信号后0.8秒或防盗器要求 关闭油泵，油泵停止运转。 •启动预喷；启动预喷只在正常启动过 程中喷一次。
发动机管理系统的基本控制逻辑
超速、 超速、减速及溢油断油控制
• 无论何种情况，当发动机的转速超过系统中设定的最高转速时，系 统将切断供油来抑制转速无限制地上升，以保护发动机，防止“飞 车”；当转速回到系统规定的最高转速限制以下后，立即恢复供油。 • 发动机正常运转过程中，驾驶员松开油门踏板，车辆进入滑行并反 拖发动机，此时，汽车不需要发动机提供动力；而由于节流阀完全 关闭后，进气量很小，发动机会因燃烧不良而造成有害排放物增加， 因此，系统在此时将切断供油，这样可以大大降低发动机有害排放 物的生成，同时，也能改善燃油经济性。 • 发动机经数次不成功的起动后，汽缸内部会有未燃烧的汽油积存， 俗称“淹缸”，驾驶员可将油门踏板踩到底，起动发动机，系统会 自动使用极稀空燃比，使气缸中多余汽油在发动机的转动过程中排 出。
发动机管理系统概述
发动机控制模块 (ECU)通过接收在发动 (ECU)通过接收在发动 机及车身不同位置的传 感器信号及工作请求开 关信号， 关信号，对发动机的工 作状态进行分析计算后， 作状态进行分析计算后， 按照预先设定好的数学 模型，通过发动机及车 模型， 身上的执行器， 身上的执行器，对发动 机的油、 机的油、火、气及相应 的机构进行精确的控制。 的机构进行精确的控制。 闭 环 控 制
系 统 控 制
执 行 器 动 作
误 差 监 控
控 制 结 果
发动机管理系统概述
发动机管理系统主要功能目标
优良的整车 驾驶性能 系统自身 故障诊断 满足日趋 严格的废气 排放法规
发动机管理系统概述
信号输入
发动机转速传感器 进气歧管绝对压力传感器 曲轴(凸轮轴)位置传感器 节气门位置传感器 冷却液温度传感器 进气温度传感器 氧传感器 系统电压信号 空调请求开关信号 空调压力开关 爆震传感器 车速传感器 废气再循环控制信号 空气流量传感器 变速箱档位信号 自动变速箱停车档位信号 动力转向信号 巡航控制请求开关 防盗器控制信号 燃油泵继电器
E C M
发动机管理系统的基本控制逻辑
里程累计功能控制： 里程累计功能控制：
•
里程累计功能是专为售后质保里程统计而设定，不用来替代现有的 车速和里程表。 系统根据车速传感器取得车速信号，并进行里程累计。里程数达到 80000公里后，系统停止里程累计 。 系统将里程累计功能用于以下两方面： - 在磨合期内，系统对未满磨合期的整车进行车速的限制。 - 质保期内，系统启动里程累计保护逻辑。无论善意或恶意，当车 速传感器及其连接线路发生故障时，系统对发动机实施保护断油措 施，发动机转速不能超过2500转，限制车辆的驾驶速度，以督促车 辆使用 者修复此故障。 总的里程累计数大于700km 时，限速功能失效。
发动机管理系统的基本控制逻辑
三元催化器温度控制逻辑
启动初期，三元催化器需快速加热，使催化器开始工作，以减 少废气排放。通常采用适度推迟点火提前角的方法加快加热进 程。
•
三元催化器保护控制 发动机运转时系统对三元催化器的工作温度进行预测，当预测温 度高于保护温度时，开始计时，若在规定的时间内催化器工作温度 始终高于保护温度，系统则控制燃油供给量，加浓?空燃比，以降 低催化器的工作温度；一段时间后，系统预测催化器温度已降低后， 恢复至先前空燃比，并继续预测催化器的工作温度，准备实施保 护 。
起温度与空燃比
•启动初期；进气歧管内部压力显示为周围大气压力。节气门关闭， 怠速调节器指定为一个根据启动温度而定的固定参数。 •启动过程中；燃油喷射量根据发动机的温度而变化，点火角也不断 调整并随着发动机温度、进气温度和发动机转速而变化。 •启动过程结束；发动机转速超过600转，结束启动工况。
发动机管理系统的基本控制逻辑
发动机管理系统的基本控制逻辑
点火控制逻辑： 点火控制逻辑：
• 线圈充磁控制；点火线圈充磁时间决定了火花塞的点火能量。太长 的充磁时间会损害线圈或线圈驱动器，太短会导致失火。 • 主点火提前角；发动机水温正常后，通常节气门开启时的主点火角 就是最佳扭矩点(MBT)时的最小点火角或爆震临界点(KBL)；节气门关 闭时，点火角应该小于MBT点以获得怠速稳定性。 • 点火提前角的修正；水温修正、进气温修正、海拔高度补偿修正、 怠速修正、加速修正、动力加浓修正、减速断油修正、空调控制修正、 废气再循环修正。
发动机管理系统的基本控制逻辑
爆震控制逻辑： 爆震控制逻辑：
•
•
•
爆震控制功能用于消除发动机燃烧时可能发生的爆震，优化发动机 动力性和燃油经济性。 爆震控制工作条件； - 发动机运行且运行时间要超过2秒； - 发动机转速大于800rpm； - MAP > 40 kPa 爆震控制模式； - 稳态爆震控制；一旦爆震发生，系统将快速推迟点火提前角， 消除爆震。 - 瞬态爆震控制；在急加速时，爆震容易发生，系统预测爆震可 能发生，会自动推迟点火提前角，以避免超限(强烈)的爆震发生。 - 适应性爆震控制；当发动机磨损后运行时，系统将自动地对点 火提前角进行适应性调整，杜绝强烈爆震的发生。
控制输出
系统控制
发 动 机 控 制 模 块 (ECM)
喷油嘴 点火正时 怠速及起动空气控制阀 碳罐蒸发器 空调压缩机 空调风扇 变速箱换档指示 废气再循环 巡航 发动机故障指示灯 系统通讯接口 防盗器控制 燃油压力 燃油滤清 点火能量 三元催化器废气转化
发动机管理系统开发流程
发机管理系统的标定匹配包含哪些项目： 发机管理系统的标定匹配包含哪些项目：
发来自百度文库机管理系统的基本控制逻辑
怠速控制逻辑： 怠速控制逻辑：
• 怠速控制是指在节气阀关闭状态下系统对发动机转速的闭环控制。系统 对怠速的控制是通过对以下几个参数的调整使实际转速与目标怠速相吻 合： 怠速空气量控制； 燃油喷射量的控制； 点火正时的控制。 • 目标怠速是根据诸多因素决定的： - 当发动机水温较低时，系统给出较高的目标怠速1200转以加速暖车； 而对于采用机械风扇的发动机，当发动机冷却液温度过高时，系统也会 施以较高的怠速1300转，目的是增加冷却水箱的进风量； - 外加负载；空调发生变化时，系统将提高怠速150转。 - 近光灯开启后，为补偿其电力消耗，目标怠速将提升50 rpm。 - 系统电压补偿；当系统电压<12V时，系统会自动提升目标怠速 150转。 - 车速补偿；车辆在行驶时，目标怠速较停车时提高50转， - 减速调节；减速及停车时，逐步递减至停车状态目标怠速。
发动机管理系统的基本控制逻辑
• • • • • • • • • • • • • • • • (a) Ideal gas law terms: BPW = Base Pulse Width MAP = Manifold Pressure Term BPC = Base Pulse Constant Term VE = Volumetric Efficiency 1/T = Inverse of the absolute temperature 1/(A/F) = Inverse Air Fuel Ratio Term (b) Correction terms: for non-ideal gas behaviour. F33 = Battery Voltage Correction Term BLM = Block Learn Memory Correction Term LEGR = LEGR Correction Term DFCO = Decel Fuel Cutoff scale factor Term DE = Decel Enleanment Multiplier Term CORRCL = Closed Loop Correction Term MAP AE = MAP Acceleration Enrichment Term IAC AE = IAC Acceleration Enrichment Term
– – – – – – – – – – – – – – – 发动机管理系统所需适宜硬件的选择 发动机初始样机性能台架匹配标定试验 车辆驾驶特性标定 整车排放测试试验及标定 冷冻室标定试验 寒带严寒季节环境使用条件下的测试标定试验 室内高温标定试验 热带高温季节环境使用条件下的测试标定试验 高原地区环境使用条件下的测试标定试验 整车排放测试试验及标定总结 发动机管理系统的成套系统和标定匹配结果测试 系统故障诊断功能标定 抗电磁干扰性能试验 电磁兼容性试验 车辆最终排放性能的鉴定试验
发动机管理系统的基本控制逻辑
碳罐电磁阀控制逻辑
油箱外部热量辐射和回油热量传递， 油箱内的燃油被加热，并形成燃油 蒸汽，被收集在活性碳罐中。碳罐 电磁阀控制活性碳罐与进气歧管之 间通道的开关时间。
•
•
碳罐电磁阀的工作条件 - 系统电压低于17V。 - 65.25℃ < 发动机水温 < 110.25℃ - 节气门开度超过1.2%且小于100%。 - 发动机已进入闭环工作模式或断油时间已经超过2秒。 碳罐电磁阀工作模式；其开度由ECM根据发动机状态确定的占空比 (PWM)信号来决定。在非怠速情况下，最大碳罐电磁阀开度由闭环空 气流量确定，最大值为100％ 。
发动机管理系统的基本控制逻辑
冷却风扇控制： 冷却风扇控制：
系统控制发动机和空调的冷却风扇，ECM根据发动机 冷却液温度 高低及是否符合打开空调的条件等依据决定是否打开各个风扇。 - 当水温大于92.25℃时，低速风扇开始运行； - 当水温小于87℃时，低速风扇停止运行。 - 当水温大于98.25℃时，高速风扇开始运行； - 当水温小于93℃时，高速风扇停止运行。
发动机管理系统基本控制策略
研发中心标定匹配
目
录
发动机管理系统概述 发动机管理系统开发流程 发动机管理系统的启动控制逻辑 发动机管理系统的喷油控制逻辑 发动机管理系统的点火控制逻辑 发动机管理系统的怠速控制逻辑 发动机管理系统的爆震控制逻辑 发动机管理系统的超速、减速及溢油断油控制逻辑 发动机管理系统的碳罐电磁阀控制逻辑 发动机管理系统的三元催化器温度控制逻辑 发动机管理系统的冷却风扇控制逻辑 发动机管理系统的防盗器控制逻辑 发动机管理系统的整车的排放控制逻辑 发动机管理系统的EOBD故障诊断控制逻辑
系统控制 – 喷油脉宽控制
进气歧管绝对压力 闭环控制修正 喷油嘴常数 电源电压修正 充气温度 空气流量 充气效率 自学习修正 加速加浓 减速减烯 减速断油 废气循环 速度速度-密度方式 的数学模型确定 基础喷油量 空燃比
喷油脉宽
发动机管理系统的基本控制逻辑
BPW（基本喷油脉宽， Wide） BPW（基本喷油脉宽，Base Pulse Wide）的计算 速度密度法进气流量的计算是基于理想气体状态方程PV＝ mRT，进气流量 m=1/R×PV×1/T，其中1/R为常数，所以 只要知道进气的压力、体积、和温度就可以计算出进入每 一汽缸的进气流量。加上给定的空燃比、喷嘴流量已知就 可以计算出喷油脉宽。 理论计算公式如下： BPWFactor = BPC * VE * 1/T * 1/(A/F) * F33(BAT) * *ReBLM * DFCO * DE *Re-scaling Factor BPW = BPWFactor * MAP + CLCORR Normal Pulse Width ( when injector was off ) = BPW + MAPAE + IAC AE +Injector BiasF27 Normal Pulse Width ( when injector was on ) = BPW + MAPAE + IAC AE
发动机管理系统开发流程
系统定义 初始标定设定 零部件特性定义
发动机基础标定
车辆准备
热带开发 完成最终标定 排放标定 寒带开发 高原试验 车辆基础标定
热态验证 客户验收 根据标定实际情况选择验证内容 高原验证 冷态验证 最终验证
发动机管理系统的基本控制逻辑
启动控制逻辑： 启动控制逻辑：
•点火开关打开后，油泵将运转1.5秒 后停止。 •发动机开始转动，ECM检测到2个有效 的58X信号后，油泵开始运转。 •失去转速信号后0.8秒或防盗器要求 关闭油泵，油泵停止运转。 •启动预喷；启动预喷只在正常启动过 程中喷一次。
发动机管理系统的基本控制逻辑
超速、 超速、减速及溢油断油控制
• 无论何种情况，当发动机的转速超过系统中设定的最高转速时，系 统将切断供油来抑制转速无限制地上升，以保护发动机，防止“飞 车”；当转速回到系统规定的最高转速限制以下后，立即恢复供油。 • 发动机正常运转过程中，驾驶员松开油门踏板，车辆进入滑行并反 拖发动机，此时，汽车不需要发动机提供动力；而由于节流阀完全 关闭后，进气量很小，发动机会因燃烧不良而造成有害排放物增加， 因此，系统在此时将切断供油，这样可以大大降低发动机有害排放 物的生成，同时，也能改善燃油经济性。 • 发动机经数次不成功的起动后，汽缸内部会有未燃烧的汽油积存， 俗称“淹缸”，驾驶员可将油门踏板踩到底，起动发动机，系统会 自动使用极稀空燃比，使气缸中多余汽油在发动机的转动过程中排 出。
发动机管理系统概述
发动机控制模块 (ECU)通过接收在发动 (ECU)通过接收在发动 机及车身不同位置的传 感器信号及工作请求开 关信号， 关信号，对发动机的工 作状态进行分析计算后， 作状态进行分析计算后， 按照预先设定好的数学 模型，通过发动机及车 模型， 身上的执行器， 身上的执行器，对发动 机的油、 机的油、火、气及相应 的机构进行精确的控制。 的机构进行精确的控制。 闭 环 控 制