汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定技術(shù).doc

第一章標(biāo)定過(guò)程概述動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的目標(biāo)每個(gè)標(biāo)定過(guò)程的第一步是確定動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)標(biāo)定的目標(biāo)。典型情況應(yīng)包括以下幾方面內(nèi)容：發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和輸出扭矩驅(qū)動(dòng)性能不同溫度下起動(dòng)時(shí)間加速和減速性能期望的燃油特性工作溫度范圍硬件選擇在性能指標(biāo)確定后，為了達(dá)到這些目標(biāo)，需要選擇各種各樣的系統(tǒng)硬件。節(jié)氣門(mén)口的直徑由發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)的最大空氣流量決定。油泵流量和噴油器動(dòng)態(tài)范圍由怠速和節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油需要量決定。排放標(biāo)準(zhǔn)排放標(biāo)準(zhǔn)可能要求使用外接EGR閥、防燃油蒸氣污染系統(tǒng)、催化轉(zhuǎn)換器的數(shù)量和大小、暖機(jī)催化轉(zhuǎn)換器和輔助空氣閥(脈動(dòng)空氣/空氣泵等)。爆震控制如果需要用最大點(diǎn)火提角來(lái)滿(mǎn)足功率和燃油經(jīng)濟(jì)性要求，或者車(chē)輛可能使用不同辛烷值的汽油，那么可能需要安裝爆震控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)功器上的初步開(kāi)發(fā)一旦系統(tǒng)硬件配置確定，就可以利用一或兩臺(tái)手工裝配的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器初步開(kāi)發(fā)。試驗(yàn)前，必須安排時(shí)間排除測(cè)功器硬件的故障，確認(rèn)系統(tǒng)零部件達(dá)到技術(shù)要求，并且實(shí)際上通訊系統(tǒng)已正常工作。發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器用于評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)性能以及制定空燃比分布、所要求的點(diǎn)火提前角和充氣效率圖。發(fā)動(dòng)機(jī)性能在節(jié)氣門(mén)部分開(kāi)度和全開(kāi)時(shí)測(cè)量空燃比分布。分析O2傳感器對(duì)各缸的響應(yīng)來(lái)確定混合氣濃和稀情況下的最佳扭矩點(diǎn)影響。確定節(jié)氣門(mén)部分開(kāi)度和功率加濃的燃油精度。測(cè)定有效燃油消耗率。發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)圖部分負(fù)荷/節(jié)氣門(mén)全開(kāi)的MBT。點(diǎn)火界線(xiàn)與燃油辛烷值關(guān)系。點(diǎn)火與冷卻水溫的關(guān)系。點(diǎn)火與EGR的關(guān)系。EGR圖與發(fā)動(dòng)機(jī)排放關(guān)系。點(diǎn)火圖與EGR和發(fā)動(dòng)機(jī)排放的關(guān)系。燃油經(jīng)濟(jì)性/NOx與HC的折衷選擇。充氣效率(VE)圖(速度密度系統(tǒng))?？諝饬髁坑?jì)校準(zhǔn)(質(zhì)量流量系統(tǒng))。車(chē)輛驅(qū)動(dòng)性能的開(kāi)發(fā)一旦可以得到足夠數(shù)量的能夠批量生產(chǎn)的零部件，就應(yīng)馬上著手組裝一或兩輛試驗(yàn)車(chē)，作為一個(gè)典型的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行早期的標(biāo)定開(kāi)發(fā)和車(chē)輛驅(qū)動(dòng)性能評(píng)價(jià)。最重要的一些標(biāo)定工作包括以下幾項(xiàng)：起動(dòng)供油量冷機(jī)和熱機(jī)供油量瞬態(tài)供油量冷態(tài)試驗(yàn)在標(biāo)定過(guò)程期間有兩種類(lèi)型冷機(jī)試驗(yàn)。第一種類(lèi)型，稱(chēng)為冷機(jī)，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫等于或者接近于環(huán)境溫度的情況。第二種類(lèi)型，稱(chēng)為冷環(huán)境，適用于低溫環(huán)境下進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)。冷環(huán)境試驗(yàn)，可以用一個(gè)冷的或予熱過(guò)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行；具體根據(jù)試驗(yàn)技術(shù)要求而定(即模擬整夜停車(chē)后或再起動(dòng))。燃油標(biāo)定燃油標(biāo)定分為兩種主要類(lèi)型，開(kāi)環(huán)和閉環(huán)標(biāo)定。開(kāi)環(huán)標(biāo)定可進(jìn)一步分為三種，一種對(duì)于冷機(jī)和暖機(jī)運(yùn)行是通用的，一種只能用于冷機(jī)運(yùn)行，一種只能用于暖機(jī)運(yùn)行。開(kāi)環(huán)標(biāo)定冷機(jī)和暖機(jī)起動(dòng)燃油控制起動(dòng)后A/F隨時(shí)間衰減的控制開(kāi)環(huán)冷機(jī)開(kāi)環(huán)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷加濃這階段的目標(biāo)是保持A/F是理論混合比或在理論混合比附近，使催化轉(zhuǎn)換器效率最高，同時(shí)保證良好的驅(qū)動(dòng)性能。開(kāi)環(huán)標(biāo)定冷機(jī)開(kāi)環(huán)冷機(jī)標(biāo)定包括以下功能：功率功率加濃(PE)加速加濃(AE)開(kāi)發(fā)冷機(jī)開(kāi)環(huán)標(biāo)定時(shí)，工作重點(diǎn)應(yīng)該是在保證良好全面的驅(qū)動(dòng)性能的同時(shí)避免過(guò)度供油，否則會(huì)導(dǎo)致火花塞積碳和產(chǎn)生黑煙。開(kāi)環(huán)標(biāo)定暖機(jī)開(kāi)環(huán)暖機(jī)標(biāo)定包括下述功能：催化劑和發(fā)動(dòng)機(jī)的保護(hù)功率加濃(PE)加速加濃(AE)根據(jù)時(shí)間、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的燃油加濃可用于保護(hù)催化劑，根據(jù)冷卻液溫度的加濃可使動(dòng)力傳動(dòng)系冷卻。功率加濃(PE)供油可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能、防止爆震并降低活塞溫度。閉環(huán)標(biāo)定閉環(huán)燃油標(biāo)定的目的是在下述情況下保持空燃比的精確控制：驅(qū)動(dòng)性能加濃減速減稀(DE)減速斷油(DFCO)閉環(huán)A/F比控制的主要目的是保持最優(yōu)A/F比使催化劑的轉(zhuǎn)換效率最高。驗(yàn)證初步標(biāo)定的驗(yàn)證是通過(guò)在冷、熱溫度條件下進(jìn)行的一系列大范圍試驗(yàn)完成的。一旦完成了初始發(fā)動(dòng)機(jī)控制圖和驅(qū)動(dòng)性能評(píng)價(jià)，就應(yīng)開(kāi)始車(chē)輛排放性能的開(kāi)發(fā)，這樣在這一過(guò)程結(jié)束后便可確保達(dá)到排放認(rèn)證要求。車(chē)輛排放試驗(yàn)在車(chē)輛排放試驗(yàn)階段，為了獲得最佳排放性能，應(yīng)精細(xì)調(diào)整最初開(kāi)環(huán)燃油標(biāo)定的數(shù)據(jù)，特別在以下幾個(gè)方面：加速和功率加濃限制起動(dòng)供油量點(diǎn)火EGR負(fù)荷和海拔高度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響怠速空氣控制系統(tǒng)對(duì)總的排放的影響在排放試驗(yàn)以后，車(chē)輛和控制系統(tǒng)現(xiàn)在的任務(wù)是在惡劣條件下進(jìn)行一系列試驗(yàn)來(lái)確定它的適應(yīng)能力，包括溫度極限和高海拔高度。低溫室試驗(yàn)在低溫室內(nèi)試驗(yàn)階段，要測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速和燃油消耗量，以及蓄電池電壓下降條件下油泵輸出的油量，還應(yīng)該檢查火花塞是否被淹，這表明起動(dòng)混合氣是否過(guò)濃。冷機(jī)行車(chē)試驗(yàn)冷機(jī)行車(chē)試驗(yàn)是為了評(píng)價(jià)冷機(jī)車(chē)輛的起動(dòng)、起步和在高海拔地區(qū)運(yùn)行時(shí)的性能。在高溫情況下，即在高溫室內(nèi)或在高溫行駛時(shí)也要評(píng)價(jià)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)性能。這種做法是為了確定熱燃油輸送的問(wèn)題，象燃油蒸氣、怠速不穩(wěn)定或催化轉(zhuǎn)換器的溫度過(guò)高等，如果需要應(yīng)進(jìn)行修正。高溫室試驗(yàn)在高溫室內(nèi)試驗(yàn)期間，評(píng)價(jià)下述性能：起動(dòng)供油量在高溫環(huán)境條件下加速加濃和減速減稀的功能蒸發(fā)排放性能熱機(jī)行車(chē)試驗(yàn)在熱機(jī)行車(chē)試驗(yàn)期間，車(chē)輛經(jīng)過(guò)一系列定量測(cè)試評(píng)價(jià)下列性能：熱起動(dòng)熱態(tài)供油瞬態(tài)燃油響應(yīng)高海拔地區(qū)的性能蒸發(fā)排放情況在遇到類(lèi)似于拖掛或爬陡坡時(shí)的大負(fù)荷情況下，測(cè)量催化轉(zhuǎn)換器的溫度。車(chē)輛排放試驗(yàn)整理進(jìn)行一系列大量試驗(yàn)之后，車(chē)輛的硬件和軟件標(biāo)定結(jié)果應(yīng)徹底地進(jìn)行全面的整理。在整個(gè)全部的標(biāo)定過(guò)程中，為了在性能和排放兩者之間都能很好地兼顧，應(yīng)不斷地對(duì)各種燃油和怠速控制的標(biāo)定進(jìn)行精細(xì)的調(diào)整。在提交車(chē)輛進(jìn)行系統(tǒng)和標(biāo)定試驗(yàn)或排放認(rèn)證試驗(yàn)之前，凍結(jié)軟件和硬件的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)是很重要的。在整個(gè)驅(qū)動(dòng)性能試驗(yàn)階段，一定要保持燃油特性的一致。系統(tǒng)和標(biāo)定試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制系統(tǒng)的性能和標(biāo)定的精確性在系統(tǒng)和標(biāo)定試驗(yàn)期間被驗(yàn)證，這些試驗(yàn)包括：冷機(jī)標(biāo)定行駛噪音水平海拔高度標(biāo)定熱機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)還要評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)管理控制系統(tǒng)的電氣性能。電磁干擾(EMI)試驗(yàn)EMI試驗(yàn)可以確定系統(tǒng)對(duì)外部產(chǎn)生的電磁干擾是否敏感。電磁兼容性(EMC)試驗(yàn)EMC試驗(yàn)保證系統(tǒng)內(nèi)部各種電子零部件不產(chǎn)生相互干擾的信號(hào)。車(chē)輛排放認(rèn)證試驗(yàn)車(chē)輛排放認(rèn)證試驗(yàn)是標(biāo)定過(guò)程的最后一步，通常是最困難的一步。在認(rèn)證試驗(yàn)期間，標(biāo)定工程師們將看到他們所作的車(chē)輛標(biāo)定開(kāi)發(fā)究竟結(jié)果如何；然而如果在開(kāi)發(fā)期間利用了大量的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，獲得好的試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)當(dāng)完全不足為怪。如果整個(gè)標(biāo)定開(kāi)發(fā)過(guò)程都是一步一步扎實(shí)地進(jìn)行，那么在提交車(chē)輛進(jìn)行排放認(rèn)證之前就可以精確地估計(jì)出最終的試驗(yàn)結(jié)果。為什么整車(chē)試驗(yàn)不同于發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)整車(chē)試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)在有些工況有著明顯的差別。所以在完成初始發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器開(kāi)發(fā)后，進(jìn)行廣泛的整車(chē)開(kāi)發(fā)是很重要的。一些原因是：底盤(pán)動(dòng)態(tài)特性發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)不能提供車(chē)輛的“駕駛感”。對(duì)于許多參數(shù)的標(biāo)定來(lái)說(shuō)這是很重要的，尤其在怠速和接近于怠速的工況。如不進(jìn)行整車(chē)標(biāo)定，則許多簡(jiǎn)單的瞬態(tài)標(biāo)定也不能有效地進(jìn)行。進(jìn)氣系統(tǒng)在測(cè)功器試驗(yàn)中精確地重現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)氣系統(tǒng)的特性是困難的。車(chē)身結(jié)構(gòu)通常會(huì)對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)的性能有影響。溫度發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)不能產(chǎn)生與整車(chē)相同的溫度變化率。另外大多數(shù)的測(cè)功器試驗(yàn)設(shè)備不能在極端溫度狀況下進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)。瞬態(tài)試驗(yàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器上進(jìn)行瞬態(tài)試驗(yàn)很復(fù)雜并會(huì)花費(fèi)大量時(shí)間。在車(chē)輛上(道路試驗(yàn)或底盤(pán)測(cè)功器試驗(yàn))則與開(kāi)車(chē)一樣簡(jiǎn)單。同時(shí)從車(chē)輛上獲得的瞬態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)更有價(jià)值(見(jiàn)底盤(pán)動(dòng)態(tài)特性)。第二章發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定，穩(wěn)態(tài)測(cè)功器試驗(yàn)基本穩(wěn)態(tài)標(biāo)定定義發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)的試驗(yàn)工況點(diǎn)，使之容易作為標(biāo)定時(shí)的節(jié)點(diǎn)使用。利用發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)設(shè)定一個(gè)標(biāo)定開(kāi)始的基準(zhǔn)。盡量減少在車(chē)上開(kāi)發(fā)基本標(biāo)定參數(shù)(燃油，EGR補(bǔ)償和點(diǎn)火)所需的時(shí)間。在車(chē)上驗(yàn)證初始測(cè)功器試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在進(jìn)氣、燃燒或排氣系統(tǒng)中有任何改變，均需對(duì)基本燃油、EGR補(bǔ)償和點(diǎn)火表進(jìn)行重新標(biāo)定?；救加蜆?biāo)定基本噴油脈寬公式中用到以下參數(shù):基本脈寬常數(shù)負(fù)荷變量(LV8)質(zhì)量空氣流量或歧管絕對(duì)壓力A/F比系數(shù)海拔高度修正系數(shù)EGR補(bǔ)償系數(shù)AE系數(shù)DE系數(shù)塊學(xué)習(xí)系數(shù)蓄電池電壓閉環(huán)修正點(diǎn)火基本燃油標(biāo)定下面主要是討論基本脈寬計(jì)算中的充氣效率和EGR的補(bǔ)償。它們是發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)中得到的基本數(shù)據(jù)。充氣效率充氣效率(VE)針對(duì)泵氣損失對(duì)基本噴油脈寬進(jìn)行修正。在軟件中LV8是以轉(zhuǎn)速和負(fù)荷為基礎(chǔ)的三維表。它通常以和系數(shù)值相當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)值格式來(lái)顯示。對(duì)每一個(gè)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷點(diǎn)從發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)數(shù)據(jù)中選擇VE值并將它裝入相應(yīng)的表中。發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)數(shù)據(jù)不能復(fù)蓋整個(gè)表中所有的位置，所以必須進(jìn)行插值計(jì)算。負(fù)荷變化數(shù)據(jù)的驗(yàn)證圖1和圖2是進(jìn)行18循環(huán)(FTP)排放試驗(yàn)和公路燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)得到的。在x-y繪圖機(jī)上監(jiān)控轉(zhuǎn)速和負(fù)荷點(diǎn)，以確定最高密度區(qū)域。這些區(qū)域表示要進(jìn)一步標(biāo)定開(kāi)發(fā)的穩(wěn)定工況點(diǎn)。在排放底盤(pán)測(cè)功器上按照最初設(shè)定的轉(zhuǎn)速/負(fù)荷點(diǎn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，以確認(rèn)和發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)結(jié)果完全一致。圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)荷點(diǎn)-18熱循環(huán)FTP(4.5L)圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/負(fù)荷點(diǎn)-公路燃油經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)(4.5L)開(kāi)環(huán)方法在整個(gè)FTP18循環(huán)過(guò)程中，不斷調(diào)整A/F直到它變成14.7為止。這是通過(guò)改變LV8值(負(fù)荷參數(shù))來(lái)實(shí)現(xiàn)的。A/F比值用排放A/F分析儀來(lái)獲得。在完成此項(xiàng)任務(wù)時(shí)必需禁止下列各項(xiàng)，以免相互影響。加速加濃減速減稀功率加濃閉壞塊學(xué)習(xí)碳罐凈化下游空氣EGR整個(gè)過(guò)程要監(jiān)測(cè)以下參數(shù):RPMLV8脈寬排氣背壓MAP或MAF(歧管絕對(duì)壓力或質(zhì)量空氣流量)蓄電池電壓歧管空氣溫度閉環(huán)方法除了在開(kāi)環(huán)方法中相同的那些項(xiàng)外還監(jiān)控閉壞積分項(xiàng)。從VE值和閉環(huán)積分項(xiàng)中可以計(jì)算出使A/F達(dá)到14.7的VE值。據(jù)此修改VE表的標(biāo)定值，以適應(yīng)保持理論混合比的需要。在確定VE值時(shí)，歧管空氣溫度的修正將是主要因素。穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)應(yīng)小心保持工況點(diǎn)在排放測(cè)試范圍內(nèi)。在某些區(qū)域中可能希望發(fā)動(dòng)機(jī)工作于非理論混合比狀況。數(shù)據(jù)的改變需要逐個(gè)進(jìn)行標(biāo)定和試驗(yàn)，以確定它們對(duì)排放的影響。為了怠速的穩(wěn)定，在MAP和RPM低時(shí)將混合氣加濃。為了減速時(shí)保護(hù)催化轉(zhuǎn)換器或?yàn)榱薍C的排放和斷油瞬間平順地減速，在MAP低時(shí)將混合氣減稀。如果功率加濃供油不隨轉(zhuǎn)速或海拔高度變化，在MAP和RPM高的節(jié)氣門(mén)全開(kāi)(WOT)工況將混合氣減稀。在高海拔高度地區(qū)需進(jìn)行類(lèi)似的排放底盤(pán)測(cè)功器試驗(yàn)。EGR補(bǔ)償當(dāng)EGR引入系統(tǒng)時(shí)，EGR補(bǔ)償改變基本的脈寬。當(dāng)EGR起作用時(shí)燃油補(bǔ)償是漸增的，當(dāng)禁止EGR時(shí)燃油補(bǔ)償逐漸減少。在軟件中EGR補(bǔ)償是根據(jù)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的三維表，或map。從發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)得到EGR百分比數(shù)值可以裝入這個(gè)表中(假設(shè)EGR閥已選擇好)。在排放底盤(pán)測(cè)功器上發(fā)動(dòng)機(jī)在主要轉(zhuǎn)速/負(fù)荷點(diǎn)上穩(wěn)態(tài)運(yùn)行，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)數(shù)據(jù)可在整車(chē)上復(fù)現(xiàn)。除了將修改EGR補(bǔ)償值以達(dá)到理論混合比外，其它的方法都與前文所述相同。這種形式的驗(yàn)證試驗(yàn)在盡可能多的裝有“普通”零件的車(chē)輛上進(jìn)行，以得到平均EGR補(bǔ)償值。修改EGR補(bǔ)償表的標(biāo)定值，以適應(yīng)保持理論混合比的需要。在高海拔地區(qū)需要進(jìn)行類(lèi)似的排放底盤(pán)測(cè)功器試驗(yàn)開(kāi)發(fā)。EGR率定義為：CO2在進(jìn)氣道中%CO2在排氣道中% EGR標(biāo)定目標(biāo)(2.5L)基本點(diǎn)火標(biāo)定總的點(diǎn)火提前角EGRON(通)或OFF(斷)查表值大氣壓力補(bǔ)償冷卻液溫度補(bǔ)償冷卻液過(guò)熱補(bǔ)償?shù)∷賱?dòng)態(tài)點(diǎn)火初始點(diǎn)火提前角圖4 點(diǎn)火正時(shí)與EGR%的關(guān)系(1.3L)基本點(diǎn)火提前角的標(biāo)定主要集中于總點(diǎn)火提前角計(jì)算中的EGR ON/OFF(通/斷)項(xiàng)。EGR通時(shí)EGR點(diǎn)火提前角加大，EGR斷時(shí)減小，如圖4所示，注意MBT隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加和隨負(fù)荷的減少。EGR ON(通)和OFF(斷)點(diǎn)火提前角被建立為一個(gè)以轉(zhuǎn)速和負(fù)荷為座標(biāo)的三維表，典型的點(diǎn)火鉤狀曲線(xiàn)如圖5所示。從發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功器試驗(yàn)數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)于每一轉(zhuǎn)速和負(fù)荷點(diǎn)選擇MBT點(diǎn)火提前角值，并將它裝入表中的相應(yīng)位置。在可能的情況下都應(yīng)使用EGR ON(通)或OFF(斷)的MBT點(diǎn)火提前角。在某些情況下不能用MBT:在怠速時(shí)為了保證怠速穩(wěn)定性為了減少NOx排放在爆震限制時(shí)使用爆震傳感器的車(chē)輛一般將點(diǎn)火表標(biāo)定到接近MBT并追蹤爆震值。通常點(diǎn)火提前角應(yīng)在MBT，但不能超過(guò)比爆震界限小3度的安全界限。發(fā)動(dòng)機(jī)控制圖表和EMS工作在GM發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中使用許多標(biāo)定常數(shù)和表。這些表提供了進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)控制的基礎(chǔ)。對(duì)于使用速度密度系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)概括如下:充氣效率=f (發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,歧管壓力)，如圖6所示點(diǎn)火提前角=f (發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,歧管壓力)控制的A/F比=f (冷卻液溫度,歧管壓力,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間)EGR補(bǔ)償=f (發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,歧管壓力)目標(biāo)怠速=f (冷卻液溫度)噴油器補(bǔ)償=f (蓄電池電壓)燃油泵補(bǔ)償=f (蓄電池電壓)圖5 典型的點(diǎn)火“鉤”狀曲線(xiàn),2400rpm,無(wú)EGR圖6 充氣效率map第三章發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定，閉環(huán)燃油控制假設(shè):如果A/F被控制在理論混合比附近，排放將滿(mǎn)足目標(biāo)要求并具有良好的驅(qū)動(dòng)性能。典型的發(fā)動(dòng)機(jī)排放如圖7所示。圖7 A/F對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響排放控制策略車(chē)輛排放控制分兩個(gè)基本階段：1).暖機(jī)冷機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器不起作用階段，典型的是FTP的第一個(gè)50-150秒。 (美國(guó)聯(lián)邦試驗(yàn)程序，排放試驗(yàn))2).熱機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器工作階段。暖機(jī)目標(biāo)盡可能快地使催化轉(zhuǎn)換器達(dá)到工作溫度，以減少排放(在催化劑起作用后排氣尾管中排放物濃度是低的)。在暖機(jī)期間，由于催化效率低A/F應(yīng)調(diào)整到稍比理論混合比稀(即A/F=16)，如圖8所示。用這種辦法可以得出以下結(jié)果:1).混合氣稀發(fā)動(dòng)機(jī)輸出CO和HC低。2).車(chē)輛運(yùn)行于比NOX最高點(diǎn)更稀的空燃比，相對(duì)冷的發(fā)動(dòng)機(jī)也使得NOX比較低。3).排氣溫度接近最大值可縮短轉(zhuǎn)換器開(kāi)始工作所需的時(shí)間。4).為了保持良好驅(qū)動(dòng)性能，稀的A/F允許大的加速加濃。5).減速時(shí)，運(yùn)行于理論空燃比或混合氣稍濃情況下可避免因混合氣過(guò)稀造成的失火。圖8 典型的催化劑工作圖熱機(jī)和轉(zhuǎn)換器起作用階段的目標(biāo)(穩(wěn)定階段,在催化轉(zhuǎn)換器起作用后)以下目標(biāo)用于熱機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器起作用階段:1).為了HC、CO和NOX的轉(zhuǎn)換效率最高，將A/F保持或接近理論混合比，如圖9所示。2).在催化轉(zhuǎn)換器效率最高的A/F混合氣條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。3).A/F值振蕩的頻率(O2值過(guò)零次數(shù))最高。4).在節(jié)氣門(mén)和轉(zhuǎn)速變化期間，A/F偏離的幅度最小。5).在排放試驗(yàn)期間不允許功率加濃。6).為了保持催化轉(zhuǎn)換器良好的性能和使用壽命，應(yīng)保持A/F接近理論混合比。圖9 三元催化劑轉(zhuǎn)化效率燃油控制車(chē)輛沒(méi)有達(dá)到予定的工況時(shí)，進(jìn)行開(kāi)環(huán)燃油控制。當(dāng)已經(jīng)具備閉環(huán)控制條件時(shí)，如機(jī)油、充氣和冷卻液溫度達(dá)到最低要求時(shí)，系統(tǒng)將進(jìn)入閉環(huán)方式運(yùn)行，A/F將由排氣中氧的含量來(lái)控制。速度密度系統(tǒng)閉環(huán)(C/L)燃油控制對(duì)速度密度系統(tǒng)由下面方法確定燃油輸出量(每熱力循環(huán)的質(zhì)量):開(kāi)環(huán)燃油輸出量=PW * I = I *BPC*MAP*CHARGE*VE*DE*AE*EGR*CORRVOLT+INJOFF閉環(huán)燃油輸出量=PW * I = I* BPC*MAP*CHARGE*VE*CORRCL*BLM*PLM*DE*AE*EGR* CORRVOLT+INJOFF質(zhì)量空氣流量系統(tǒng)閉環(huán)(C/L)燃油控制對(duì)于質(zhì)量空氣流量系統(tǒng)用下面方法確定燃油輸出量(每熱力循環(huán)的質(zhì)量):開(kāi)環(huán)燃油輸出量 =*DE*AE*CORRVOLT+INJOFF閉環(huán)燃油輸出量 = *CORRCL*BLM*PLM*DE*AE*CORRVOLT+INJOFFCORRCL(閉環(huán)修正)項(xiàng)CORRCL系數(shù)包含兩部分：一項(xiàng)是偏離理論空燃比的修正，稱(chēng)為積分項(xiàng)；另一項(xiàng)稱(chēng)為比例項(xiàng)，如圖10所示。比例項(xiàng)使催化轉(zhuǎn)換器維持高頻的變化，它可使A/F在理論混合比附近振蕩以改善催化劑的作用。通過(guò)使用未濾波的氧傳感器輸出電壓獲得比例項(xiàng)，如圖11所示。比例項(xiàng)階躍變化強(qiáng)迫氧傳感器向與其上一讀數(shù)相反的方向變化。CORRCL項(xiàng)代表了PCM對(duì)供油量進(jìn)行的短期修正，是對(duì)氧傳感器電壓在450mV門(mén)檻值以上或以下所占時(shí)間多少的響應(yīng)。如果濾波后氧傳感器電壓主要是在450mV以下，表示A/F混合氣稀，燃油積分值將增加，告訴PCM增加油量。如果氧傳感器電壓主要在門(mén)檻值以上，PCM將通過(guò)積分項(xiàng)減少供油以校正混合氣過(guò)濃的狀況。標(biāo)定目標(biāo)是確定比例增益使燃油從濃到稀的整個(gè)變化過(guò)程中，尾管輸出的排放最低(典型值為35%)。確定積分增益的速度也是標(biāo)定的目標(biāo)，快的增益對(duì)排放通常是好的，但可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)波動(dòng)(由于扭矩變化引起)。塊學(xué)習(xí)值燃油長(zhǎng)期修正項(xiàng)，BLM，是從燃油短期修正項(xiàng)中導(dǎo)出的，用于供油的長(zhǎng)期修正。當(dāng)數(shù)值為128表示供油量不需要補(bǔ)償即可保持理論A/F比。當(dāng)數(shù)值低于128表示燃油系統(tǒng)太濃要減少供油量(減少?lài)娪兔}寬)。當(dāng)數(shù)值高于128表示混合氣稀PCM通過(guò)增加供油量(增加噴油脈寬)進(jìn)行補(bǔ)償。塊學(xué)習(xí)是補(bǔ)償系統(tǒng)固定誤差的有效方法。只有當(dāng)熱機(jī)，中等穩(wěn)定負(fù)荷和閉環(huán)控制方式運(yùn)行時(shí)才允許對(duì)塊學(xué)習(xí)值進(jìn)行修改。如果閉環(huán)積分值指出混合氣偏濃，塊學(xué)習(xí)值將少量地減少(燃油量較少)，在稀混合氣情況下則相反，如圖12所示。定義了22個(gè)單元存儲(chǔ)BLM值。這些單元是根據(jù)BLM濾波后的值，存放在掉電不丟失存儲(chǔ)器(SAM)中。因此，SAM較BLM修改得慢。BLM有4個(gè)怠速單元，兩個(gè)減速單元(高轉(zhuǎn)速一個(gè)，低轉(zhuǎn)速一個(gè))和16個(gè)按照負(fù)荷和轉(zhuǎn)速存儲(chǔ)部分節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的單元。塊學(xué)習(xí)值的范圍從0-2:如果發(fā)動(dòng)機(jī)在理論混合比條件下運(yùn)行，塊學(xué)習(xí)值 = 128 / 128 = 1如果發(fā)動(dòng)機(jī)在稀混合氣條件下運(yùn)行，塊學(xué)習(xí)值 = x/128 式中128x256如果發(fā)動(dòng)機(jī)在濃混合氣條件下運(yùn)行，塊學(xué)習(xí)值 = x/128 式中0x128圖10 閉環(huán)(C/L)燃油修正項(xiàng)圖11 氧傳感器輸出(未濾波)圖12 對(duì)于濃/稀A/F混合氣的典型塊學(xué)習(xí)值第四章發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定，瞬態(tài)燃油控制為什么瞬態(tài)燃油需要補(bǔ)償?1).因?yàn)閭魉脱舆t，PCM必須用老的信息計(jì)算所需的燃油量，并是在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)最終充滿(mǎn)空氣之前供油2).PCM有在設(shè)計(jì)中固有的時(shí)間延遲3).傳感器有響應(yīng)延遲4).進(jìn)氣量的測(cè)量點(diǎn)與供油點(diǎn)不同TBI系統(tǒng)根據(jù)歧管壓力和溫度在進(jìn)氣歧管處用速度密度法測(cè)量空氣流量，測(cè)量點(diǎn)在進(jìn)氣歧管，而供油點(diǎn)在節(jié)氣門(mén)處MPFI系統(tǒng)用質(zhì)量空氣流量傳感器在節(jié)氣門(mén)處測(cè)量空氣流量，而供油點(diǎn)在進(jìn)氣門(mén)處1) - 4)項(xiàng)需要短時(shí)間內(nèi)立即修正。它是用節(jié)氣門(mén)偏差值調(diào)用加速加濃(AE)子程序?qū)崿F(xiàn)的。5).當(dāng)采用TBI系統(tǒng)時(shí)，燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中移動(dòng)得比空氣慢，特別是附著在進(jìn)氣歧管表面上的液態(tài)部分。6).留存在進(jìn)氣歧管中的燃油質(zhì)量隨歧管壓力和轉(zhuǎn)速而變化。歧管中壓力較高時(shí),壁面上液態(tài)燃油增多。7).基本燃油的標(biāo)定是在穩(wěn)態(tài)下進(jìn)行的。在瞬態(tài)期間會(huì)有一些誤差。5) - 8) 項(xiàng)是較長(zhǎng)時(shí)間變化的項(xiàng)。根據(jù)MAP偏差值或LV8偏差值進(jìn)行補(bǔ)償。圖13 TBI燃油供給系統(tǒng)瞬態(tài)燃油補(bǔ)償定義：控制A/F比根據(jù)工況由PCM計(jì)算的預(yù)定A/F比。實(shí)際或排氣A/F比實(shí)際在燃燒室中的并可在排氣中測(cè)量的A/F比。在穩(wěn)定工況期間，實(shí)際的和控制的A/F比接近于相等。1加速加濃(AE)在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加時(shí)提供附加燃料的軟件算法，根據(jù)下列各項(xiàng)增加燃油量:1.節(jié)氣門(mén)位置(TPS偏差值A(chǔ)E)2.負(fù)荷偏差值(MAP偏差值或LV8偏差值A(chǔ)E)減速減稀(DE)DE是在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷減小時(shí)減少?lài)娪土康能浖惴?，根?jù)下列各項(xiàng)進(jìn)行減稀:1.節(jié)氣門(mén)位置(TPS偏差值DE)2.負(fù)荷(MAP偏差值或LV8偏差值)AE和DE的目的是保持排氣A/F比接近控制A/F比，而不是加濃或減稀混合氣。2減速斷油(DFCO)噴油量為0，汽車(chē)行駛反拖發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)(車(chē)輛滑行)的一種運(yùn)行方式。3功率加濃(PE)發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷時(shí)，控制A/F比減小的一種運(yùn)行方式，此時(shí)犧牲排放和燃油經(jīng)濟(jì)性使功率最大。功率加濃還被用來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)和排放系統(tǒng)中的溫度。對(duì)于性能來(lái)說(shuō)最佳A/F比是在13:1和13.5:1之間，這被稱(chēng)為L(zhǎng)BT。PE提高了在節(jié)氣門(mén)全開(kāi)(WOT)時(shí)的動(dòng)力性能，減小了節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)爆震的傾向并可防止催化劑過(guò)熱。驅(qū)動(dòng)性能術(shù)語(yǔ)下面定義了一些術(shù)語(yǔ)，并附有圖示說(shuō)明，它們將在本章和以后章節(jié)中被引用。滯后節(jié)氣門(mén)踩下后明顯反應(yīng)滯后。(上面的曲線(xiàn)是TPS輸出)圖14 滯后下沉汽車(chē)加速變慢，然后再加速，這時(shí)節(jié)氣門(mén)位置沒(méi)有改變。 圖15 下沉波動(dòng)加速率緩慢地重復(fù)改變。 圖16 波動(dòng)喘振傳動(dòng)系統(tǒng)中扭矩快速變化。 圖17 喘振瞬態(tài)燃油控制概述為了計(jì)算瞬態(tài)燃油偏差，有兩種瞬態(tài)燃油補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ杭铀偌訚?AE)和減速減稀(DE)。另外還有一種算法是減速斷油(DFCO)，在發(fā)動(dòng)機(jī)不需要燃油時(shí)停止供油來(lái)幫助改善燃油經(jīng)濟(jì)性(即急減速時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng))。在這些算法中基于冷卻液溫度的算法是一個(gè)重要的修正項(xiàng)，因?yàn)槿加偷恼舭l(fā)特性主要和溫度有關(guān)，因此在溫度低時(shí)需要進(jìn)行更多的AE和DE。4加速加濃(AE)算法節(jié)氣門(mén)打開(kāi)過(guò)程和PCM的響應(yīng)如表所示。情況變化操作1. 節(jié)氣門(mén)開(kāi)始打開(kāi) PCM檢測(cè)到TPS信號(hào)2. 流入進(jìn)氣歧管的空氣量立即增加，實(shí)際流量可能超過(guò)最大穩(wěn)態(tài)流量。 PCM計(jì)算AE燃油量3. 歧管壓力開(kāi)始升高。燃油凝結(jié)在歧管壁上。 噴油量增加4. 較多空氣和較少燃油進(jìn)入燃燒室導(dǎo)致A/F變稀。 PCM計(jì)算的基本噴油量增加5. 附加的燃油到達(dá)燃燒室。A/F達(dá)到正常。 AE持續(xù)進(jìn)行，但加濃量不斷減少表1 節(jié)氣門(mén)打開(kāi)瞬間變化過(guò)程注意下面定義的軟件項(xiàng)會(huì)在以后的舉例中使用F21-(實(shí)際TPS) - (濾波后TPS)F22-(實(shí)際MAP) - (濾波后MAP)F34-冷卻液溫度F35-(實(shí)際MAP) - (濾波后MAP)F37-冷卻液溫度F38-轉(zhuǎn)速F210-TPSTPS偏差值A(chǔ)E節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)要進(jìn)行軟件濾波。將實(shí)測(cè)值和濾波后數(shù)值進(jìn)行比較，以檢測(cè)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度增加的速率，如圖18所示。TPS偏差值 = (實(shí)際TPS) - (濾波后TPS)TPS偏差值A(chǔ)E在以下情況時(shí)起作用:發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行不在高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或高車(chē)速斷油方式下運(yùn)行TPS偏差值門(mén)檻值TPS偏差值A(chǔ)E公式：F21(TPS偏差值) F38(rpm) F210(TPS) F37(冷卻液溫度)圖18 加速加濃(AE)模擬負(fù)荷偏差值A(chǔ)E(此例使用MAP)歧管壓力信號(hào)要進(jìn)行軟件濾波。將實(shí)測(cè)值和濾波值比較檢測(cè)歧管壓力增加的速率，MAP偏差值A(chǔ)E的模擬如圖19所示。MAP偏差值 = (實(shí)際MAP) - (濾波后MAP)MAP偏差值A(chǔ)E在以下情況時(shí)起作用:發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行不在高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或高車(chē)速斷油方式下運(yùn)行MAP偏差值門(mén)檻值MAP偏差值A(chǔ)E公式：F22(MAP偏差值) F38(rpm) F37(冷卻液溫度)在圖20中表示了兩種不同加速加濃的響應(yīng)。式中F22、F37、F38是可標(biāo)定項(xiàng)，MAP偏差值A(chǔ)E計(jì)算公式包含在PCM的軟件中。AE燃油累加值A(chǔ)E燃油量規(guī)定為程序每循環(huán)一次(12.5ms)噴油脈寬增加幾ms并以異步方式供油。如果這個(gè)量太小不足以進(jìn)行燃油精確計(jì)量的話(huà)，可將每次燃油累加直到能被準(zhǔn)確計(jì)量為止。在MPFI系統(tǒng)中，AE燃油也可加到同步燃油脈寬中以正常供油方式供油。圖19 MAP偏差值A(chǔ)E模擬圖20 TPS偏差值與MAP偏差值A(chǔ)E對(duì)比的模擬減速減稀(DE)算法TPS偏差值DETPS偏差值DE定義為：TPS偏差值 = TPS t=n-1 - TPS t=nTPS偏差值DE在以下情況時(shí)起作用：發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行TPS偏差值標(biāo)定門(mén)檻值TPS偏差值DE公式(TPS偏差值) KDESCALEF34(冷卻液溫度)；式中KDESCALE是標(biāo)尺因子。TPS偏差值DE定義為基本噴油量計(jì)算中減少的百分?jǐn)?shù)。負(fù)荷偏差值DE(此例使用MAP)歧管壓力信號(hào)要進(jìn)行軟件濾波。將實(shí)際值和濾波值進(jìn)行比較以檢測(cè)壓力減小的速率。MAP偏差值 = (濾波后MAP) - (實(shí)際MAP)MAP偏差值DE在以下情況時(shí)起作用：發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行從AE邏輯得到TPS偏差值標(biāo)定門(mén)檻值MAP偏差值標(biāo)定的門(mén)檻值DE量 = F35(MAP偏差值)F32(冷卻液溫度)TPS偏差值DE定義為基本噴油量計(jì)算中減少的百分?jǐn)?shù)。最大噴油量減少量是100%。TPS偏差值A(chǔ)E的標(biāo)定對(duì)幅度的大小進(jìn)行標(biāo)定，使得節(jié)氣門(mén)快速打開(kāi)的開(kāi)始階段，發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)良好。調(diào)整加濃的持續(xù)時(shí)間，使得節(jié)氣門(mén)打開(kāi)較慢時(shí)響應(yīng)良好。為了滿(mǎn)足排放要求，根據(jù)需要減少加濃油量。負(fù)荷(MAP)偏差值A(chǔ)E的標(biāo)定。標(biāo)定至中等節(jié)氣門(mén)開(kāi)度時(shí)響應(yīng)良好。為了最好的排放性能調(diào)整加濃燃油量和持續(xù)時(shí)間。TPS偏差值DE的標(biāo)定標(biāo)定至減少在節(jié)氣門(mén)快速關(guān)閉時(shí)因混合氣過(guò)濃而出現(xiàn)失火。負(fù)荷偏差值DE的標(biāo)定主要用于減少排放。標(biāo)定至在各種節(jié)氣門(mén)關(guān)閉速度下均保持實(shí)際A/F接近于所要求的A/F。冷卻液溫度修正系數(shù)調(diào)整至在所有溫度情況下均保持良好響應(yīng)。在冷態(tài)運(yùn)行時(shí)由于燃油特性附加AE和DE油量的標(biāo)定。TBI和MPFI標(biāo)定策略對(duì)于TBI和MPFI系統(tǒng)，瞬時(shí)燃油標(biāo)定是相同的。但對(duì)不同的噴射方法，加濃(減稀)的幅度和持續(xù)時(shí)間有明顯的差別。同步供油同步噴射在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的特定點(diǎn)開(kāi)始。同步噴射是以曲軸傳感器提供的參考信號(hào)為基準(zhǔn)開(kāi)始的。異步供油異步噴射在PCM程序循環(huán)中的特定點(diǎn)開(kāi)始。從節(jié)氣門(mén)改變瞬間到噴油開(kāi)始的時(shí)間延遲要減到最小。在MPFI系統(tǒng)中，燃油量在各氣缸之間分配并不均勻。當(dāng)節(jié)氣門(mén)迅速打開(kāi)時(shí)，為了使燃油迅速進(jìn)入氣缸以減輕下沉現(xiàn)象，由TPS偏差值A(chǔ)E決定的異步噴射起著很重要的作用，如圖21所示。圖21 節(jié)氣門(mén)瞬變過(guò)程減速斷油(DFCO)DFCO的目標(biāo)使燃油消耗減至最低。避免發(fā)動(dòng)機(jī)減速時(shí)失火，保護(hù)催化轉(zhuǎn)換器。在裝有催化轉(zhuǎn)換器的車(chē)輛上使排氣污染減至最低。增加發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)能力?？梢赃M(jìn)行DFCO的條件發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。RPM表中值(冷卻液溫度的函數(shù)) 。車(chē)速標(biāo)定值。節(jié)氣門(mén)關(guān)閉(TPS標(biāo)定值) 。MAP標(biāo)定值。在使能DFCO前必須滿(mǎn)足上述所有條件一段時(shí)。應(yīng)避免在換檔時(shí)進(jìn)行DFCO。進(jìn)入DFCO在一段時(shí)間內(nèi)周期將使燃油量逐漸減少到0，使扭矩變化平穩(wěn)。退出DFCO如果長(zhǎng)時(shí)間(即下坡距離很長(zhǎng))進(jìn)行DFCO，進(jìn)氣歧管會(huì)變干并且發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)變冷。當(dāng)退出DFCO時(shí)，應(yīng)噴入額外的燃料以補(bǔ)償殘留在進(jìn)氣歧管壁面上的液態(tài)燃油。額外增加的燃油量將根據(jù)冷卻液溫度、TPS信號(hào)電壓、rpm和DFCO的時(shí)間而定。第五章發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定，冷態(tài)和熱態(tài)驅(qū)動(dòng)性能1冷態(tài)的供油概念燃燒要求空氣和燃油蒸氣的比例在稀燃界限和濃燃界限之間。14.7汽油蒸氣的理論空燃比。稀燃和濃燃界限為：稀蒸氣當(dāng)量比0.6或A/F24濃蒸氣當(dāng)量比4.0或A/F3.5當(dāng)量比(實(shí)際)/14.7。發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際界限并沒(méi)有那么寬。冷機(jī)時(shí)，噴射燃油的大部分仍保持液態(tài)。液態(tài)汽油不會(huì)燃燒。僅蒸發(fā)為氣態(tài)的那部分噴射燃油能用來(lái)達(dá)到稀燃界限。必須限制液態(tài)燃油的量。液態(tài)燃油過(guò)多會(huì)淹沒(méi)火花塞。必須盡量提高氣態(tài)/液態(tài)比以使冷起動(dòng)性能和冷機(jī)驅(qū)動(dòng)性能達(dá)到最佳。圖22顯示了低溫對(duì)起動(dòng)時(shí)間的不利影響以及隨著溫度降低對(duì)濃混合氣要求的變化。圖22 蒸氣當(dāng)量比冷態(tài)的供油概念(續(xù))燃油蒸氣的產(chǎn)生量是下列參數(shù)的函數(shù)：溫度(PCM輸入)燃油特性(餾分，蒸氣壓力)歧管絕對(duì)壓力(PCM輸入)對(duì)蒸發(fā)的次要影響因素包括：液態(tài)燃油的暴露面積空氣流速?lài)娪推黛F化(PFI)噴油器噴束(PFI)噴油器噴油正時(shí)(PFI)，圖23顯示了蒸發(fā)對(duì)著火時(shí)間的重要影響。冷起動(dòng)標(biāo)定冷起動(dòng)包括三個(gè)階段：1). 拖動(dòng)階段從開(kāi)始拖動(dòng)到第一個(gè)氣缸著火2). 拖動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)階段第一個(gè)氣缸著火到冷機(jī)轉(zhuǎn)速上升3). 暖機(jī)階段冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到穩(wěn)定的暖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)圖23 燃油蒸發(fā)特性2拖動(dòng)階段拖動(dòng)階段從發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)(PCM探測(cè)到來(lái)自曲軸位置傳感器的參考脈沖)到由于燃燒使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升時(shí)為止。圖24為節(jié)氣門(mén)體噴射(TBI)系統(tǒng)的空燃比(A/F)在拖動(dòng)階段的控制規(guī)程，請(qǐng)注意其開(kāi)始時(shí)為濃，逐漸減稀空燃比。請(qǐng)注意系統(tǒng)是可以調(diào)節(jié)的(即變量A-E都可以用標(biāo)定工具來(lái)改變)。拖動(dòng)階段的狀況：由于有起動(dòng)機(jī)負(fù)載，蓄電池電壓低而且有波動(dòng)。由于提供給電子燃油泵的電壓不穩(wěn)定，所以燃油壓力低而且有波動(dòng)。不可預(yù)測(cè)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)速。不可預(yù)測(cè)的空氣流速。拖動(dòng)階段的目標(biāo)：盡快使發(fā)動(dòng)機(jī)著火。避免供油過(guò)多和火花塞淹沒(méi)。拖動(dòng)階段的標(biāo)定策略：要有大的初始基本脈寬使進(jìn)氣歧管濕潤(rùn)并達(dá)到稀燃界限。在順序噴射系統(tǒng)中，在識(shí)別出判缸信號(hào)(凸輪軸傳感器)之前，所有噴油器將同時(shí)工作。在繼續(xù)拖動(dòng)過(guò)程中減小基本脈寬以避免火花塞淹沒(méi)。供油應(yīng)比預(yù)期的量更濃些，以補(bǔ)償由于蓄電池電壓低造成的燃油壓力低和噴油器響應(yīng)時(shí)間慢。圖24 起動(dòng)階段TBI空燃比規(guī)程3拖動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)階段拖動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)階段始于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由于第一次燃燒而提高，至發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在某個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的參考脈沖數(shù)(KERUNCNTR)時(shí)期內(nèi)都超過(guò)某個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的轉(zhuǎn)速閾值(KRPMUP)時(shí)為止。圖25顯示了空燃比在拖動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)階段中逐漸提高的過(guò)程。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在20個(gè)參考脈沖后仍未著火，則空燃比將保持在7.5，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)著火，空燃比將迅速提高以防失速。拖動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)階段狀況：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速迅速提高(乘10倍)。進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力(MAP)下降使燃油蒸發(fā)加強(qiáng)?？諝饬魉偬岣呒訌?qiáng)了燃燒室內(nèi)的空氣旋流。燃燒室溫度上升。拖動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)階段的目標(biāo)：在這個(gè)嚴(yán)重不穩(wěn)定的工況中提供適量的燃油。避免供油過(guò)多，它會(huì)導(dǎo)致失速或排放污染過(guò)量。拖動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)階段的標(biāo)定策略：隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，迅速減小基本噴油脈寬，以清除進(jìn)氣歧管中積存的液態(tài)燃油。圖25 拖動(dòng)到運(yùn)轉(zhuǎn)階段TBI的空燃比規(guī)程4暖機(jī)階段暖機(jī)階段從發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在某個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)定參考脈沖數(shù)(KERUNCNTR)時(shí)期內(nèi)都超過(guò)某個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的轉(zhuǎn)速閾值(KRPMUP)時(shí)開(kāi)始，至能夠進(jìn)行閉環(huán)控制所要求的條件滿(mǎn)足時(shí)為止。圖26顯示了暖機(jī)階段空燃比逐漸上升的過(guò)程，從中也可看出系統(tǒng)參數(shù)可通過(guò)標(biāo)定員進(jìn)行調(diào)整，具有很大的靈活性。暖機(jī)階段狀況：當(dāng)車(chē)輛被開(kāi)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和歧管絕對(duì)壓力(MAP)都有變化。冷卻液溫度不斷上升。穩(wěn)定工況下所需液態(tài)燃油量減少。過(guò)渡工況下所需供油量隨冷卻液溫度上升而緩慢減少。暖機(jī)階段的目標(biāo)：在所有駕駛情況下保持良好的驅(qū)動(dòng)性能(平穩(wěn)性和響應(yīng)性)。保持空燃比稍稀于理論混合氣以促使催化轉(zhuǎn)換器進(jìn)入工作狀態(tài)。暖機(jī)過(guò)程的標(biāo)定策略：根據(jù)冷卻液溫度、MAP和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間調(diào)整空燃比。通過(guò)很好地控制瞬態(tài)供油來(lái)滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)性能要求，而不是設(shè)定更濃的控制空燃比。隨著冷卻液溫度的升高逐漸停止瞬態(tài)供油。調(diào)整基本脈寬以防混合氣偏濃以及排放污染過(guò)多。圖26 TBI 暖機(jī)階段的空燃比規(guī)程脈寬公式(TBI)BPW常數(shù)MAPTA/FVECLCFF33(速度密度法)BPW常數(shù)M空氣A/FCLCFF33(空氣質(zhì)量流量法)常數(shù)：氣缸容積、噴油器大小、廢氣再循環(huán)(EGR)補(bǔ)償、速度密度。MAP歧管絕對(duì)壓力，單位kPa。T歧管空氣溫度的倒數(shù)。A/F控制空燃比的倒數(shù)。VE充氣效率項(xiàng)(根據(jù)轉(zhuǎn)速和MAP查表)。CLCF閉環(huán)修正系數(shù)。F33蓄電池電壓燃油泵修正表(參見(jiàn)圖27)。M空氣從空氣質(zhì)量流量計(jì)得到的空氣質(zhì)量。在節(jié)氣門(mén)體噴射(TBI)系統(tǒng)中，此基礎(chǔ)脈寬公式在起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)供油時(shí)都使用。在氣道噴射(PFI)系統(tǒng)中，此公式在運(yùn)轉(zhuǎn)供油時(shí)使用。起動(dòng)供油有時(shí)直接用相同形式的查表值，但替換了空燃比。圖27 典型的燃油泵蓄電池修正系數(shù)低溫試驗(yàn)冷起動(dòng)標(biāo)定工作通常在低溫室中進(jìn)行。低溫驅(qū)動(dòng)性能通常在冬天(溫度低于-20F，-29)進(jìn)行試驗(yàn)，并經(jīng)過(guò)設(shè)于加拿大Kapuskasing的GM低溫開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)驗(yàn)證。高溫環(huán)境試驗(yàn)高溫試驗(yàn)通常在亞歷桑那州Mesa的沙漠場(chǎng)地上進(jìn)行，那里的環(huán)境溫度會(huì)超過(guò)100F(38)。熱態(tài)靜置和重新起動(dòng)試驗(yàn)熱態(tài)靜置和重新起動(dòng)試驗(yàn)是用來(lái)評(píng)價(jià)車(chē)輛長(zhǎng)時(shí)間放置于熱環(huán)境中以后重新起動(dòng)的能力和驅(qū)動(dòng)性能。按時(shí)間表進(jìn)行主動(dòng)暖機(jī)(在環(huán)形試驗(yàn)場(chǎng)上)。在防風(fēng)木屋內(nèi)熱態(tài)靜置560分鐘。使噴油器達(dá)到最高溫度。重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，開(kāi)車(chē)行駛。熱怠速穩(wěn)定性試驗(yàn)熱怠速穩(wěn)定性試驗(yàn)在長(zhǎng)時(shí)間怠速(1530分鐘，駐車(chē)于防風(fēng)木屋內(nèi))過(guò)程中進(jìn)行，以判斷發(fā)動(dòng)機(jī)熱怠速特性的平順性和穩(wěn)定性。海拔高度補(bǔ)償標(biāo)定在各種海拔高度條件提供可以接受的驅(qū)動(dòng)性能和排放性能。海拔高度會(huì)影響到對(duì)點(diǎn)火正時(shí)的要求。高海拔環(huán)境狀況：空氣密度較小(相同體積中所含質(zhì)量較少)。最大功率性能下降。發(fā)動(dòng)機(jī)絕對(duì)背壓下降。海拔每升高1000英尺，最大可能的歧管真空度下降約3.5kPa。高海拔補(bǔ)償由于在高海拔時(shí)廢氣再循環(huán)(EGR)流量較小，故此時(shí)需要進(jìn)行廢氣再循環(huán)(EGR)補(bǔ)償。在高海拔時(shí)EGR閥兩邊的壓差較小(參見(jiàn)圖28)。(即當(dāng)海拔時(shí)，排氣背壓下降-MAP)。由于EGR量較少，必須推遲點(diǎn)火提前角以防止爆燃(爆震)。大氣壓力感測(cè)進(jìn)行海拔高度補(bǔ)償需要某種形式的大氣壓力感測(cè)。專(zhuān)用的大氣壓力(Baro)傳感器。選擇歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器的讀數(shù)，在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)接通但還未起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)或者在低轉(zhuǎn)速節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)讀取MAP電壓。根據(jù)其它傳感器(即TPS，MAF和RPM)的信號(hào)預(yù)測(cè)大氣壓力。圖28 背壓型EGR(%)與海拔高度的關(guān)系高海拔的標(biāo)定供油：空氣質(zhì)量流量法供油不需要穩(wěn)定工況補(bǔ)償。速度密度法供油要求限制充氣效率(VE)補(bǔ)償和廢氣再循環(huán)(EGR)補(bǔ)償。對(duì)瞬態(tài)供油，空氣質(zhì)量流量法和速度密度法系統(tǒng)都可能需要補(bǔ)償，取決于供油技術(shù)。廢氣再循環(huán)(EGR)：隨著海拔高度的提高，EGR閥兩邊的壓差減小，導(dǎo)致EGR流量減少(排氣背壓降低)。真空度控制的EGR閥也會(huì)受到高海拔的影響。EGR閥必須開(kāi)至足夠大以滿(mǎn)足高海拔受EGR影響的NOx排放。點(diǎn)火：點(diǎn)火正時(shí)的需求隨EGR濃度而改變。為了優(yōu)化燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，點(diǎn)火正時(shí)必須隨著EGR濃度的增加而提高，參見(jiàn)圖29。沒(méi)有高海拔補(bǔ)償?shù)能?chē)輛：由于需要滿(mǎn)足高海拔時(shí)的排放要求，所以在低海拔時(shí)EGR濃度會(huì)比所需要的更大一些。在低海拔時(shí)點(diǎn)火提前角會(huì)比最佳值偏小，以避免當(dāng)高海拔時(shí)EGR流量減小而出現(xiàn)爆燃。為避免高海拔時(shí)出現(xiàn)爆燃所作的折衷會(huì)使低海拔時(shí)車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)性能和燃油經(jīng)濟(jì)性下降。圖29 點(diǎn)火正時(shí)與海拔高度EGR修正的關(guān)系第六章發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定，怠速控制怠速控制怠速在控制系統(tǒng)中的功能是當(dāng)節(jié)氣門(mén)全閉后使發(fā)動(dòng)機(jī)保持目標(biāo)轉(zhuǎn)速。在GM的車(chē)輛中，使用兩種怠速控制系統(tǒng)：怠速轉(zhuǎn)速控制(ISC)系統(tǒng)，用步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)節(jié)氣門(mén)位置，見(jiàn)圖30。怠速空氣控制(IAC)系統(tǒng)，用步進(jìn)電機(jī)調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的旁通空氣量，見(jiàn)圖31和圖32。怠速質(zhì)量評(píng)價(jià)已經(jīng)建立了許多評(píng)價(jià)怠速質(zhì)量的主觀標(biāo)準(zhǔn)；然而，還沒(méi)有一個(gè)關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)平均怠速的顧客接受程度標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)評(píng)價(jià)怠速質(zhì)量時(shí)，需要考慮以下原則：系統(tǒng)應(yīng)使怠速保持一定轉(zhuǎn)速，而不使駕駛員覺(jué)察有異常。駕駛員不需了解怠速控制；系統(tǒng)應(yīng)保持平穩(wěn)的操作。系統(tǒng)應(yīng)使由怠速控制而引起的干擾最小。怠速空氣控制閥在目標(biāo)轉(zhuǎn)速附近不應(yīng)有動(dòng)作。在穩(wěn)定工況操作或瞬時(shí)負(fù)荷下不應(yīng)有振蕩或超調(diào)。轉(zhuǎn)速(RPM)標(biāo)準(zhǔn)偏差提供對(duì)于怠速控制的客觀標(biāo)準(zhǔn)。提供對(duì)于怠速質(zhì)量或潛在怠速質(zhì)量的定量標(biāo)準(zhǔn)。(不包括發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝與隔振)。對(duì)于比較硬件的改變或不同的標(biāo)定尤其有用。圖30 怠速控制系統(tǒng)31 TBI怠速空氣控制系統(tǒng)怠速空氣控制(IAC)怠速期間，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷會(huì)由于動(dòng)力轉(zhuǎn)向、空調(diào)或其它電力的需求而有所變化。為了負(fù)擔(dān)節(jié)氣門(mén)全閉后出現(xiàn)的負(fù)荷，通過(guò)一個(gè)電子控制的閥提供額外的空氣：即怠速空氣控制閥，或IACV。IACV安裝在節(jié)氣門(mén)體的管道中并與PCM相連。由PCM產(chǎn)生的一系列的電壓脈沖可使步進(jìn)驅(qū)動(dòng)樞軸(每個(gè)脈沖一步)從全開(kāi)運(yùn)動(dòng)到全關(guān)。若要減少空氣流量并降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，則使樞軸伸向軸座。若要增加空氣流量并提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，則使樞軸遠(yuǎn)離軸座。目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速通過(guò)對(duì)若干輸入信息計(jì)算而得。其中一個(gè)輸入信息是作冷卻液溫度的函數(shù)的基本怠速轉(zhuǎn)速。冷機(jī)時(shí)，PCM發(fā)出高怠速命令以幫助進(jìn)行暖機(jī)。在某些狀態(tài)下，需要在基本怠速轉(zhuǎn)速上加上一些修正量。從停車(chē)或空檔狀態(tài)換檔起步，或打開(kāi)空調(diào)，會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷。為了負(fù)擔(dān)增加了的負(fù)荷，PCM再額外打開(kāi)IACV的樞軸若干步以保持穩(wěn)定怠速轉(zhuǎn)速。圖32 MPFI 怠速空氣控制怠速空氣控制系統(tǒng)功能在所有操作工況下保持目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速。補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化。防止失速。通過(guò)標(biāo)定最低怠速轉(zhuǎn)速(怠速轉(zhuǎn)速每降低100rpm，可提高0.5mile/gallon)及降低減速期間空氣流量(相應(yīng)會(huì)降低供油量)來(lái)將燃油消耗率降為最低。使用學(xué)習(xí)功能，為由于老化及車(chē)輛之間的正常差異引起的變化提供補(bǔ)償，消除需要周期進(jìn)行的怠速調(diào)整在節(jié)氣門(mén)全閉減速時(shí)，通過(guò)向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)加額外的空氣而減少排放。改善車(chē)輛的駕駛性能。在盡量減少對(duì)駕駛員的干擾情況下，完成這些功能。死區(qū)必須設(shè)置得足夠?qū)?，以避免系統(tǒng)在其自振頻率附近發(fā)生振蕩。閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制用于在節(jié)氣門(mén)全閉后對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。GM的大多數(shù)車(chē)輛都是根據(jù)下列原則實(shí)現(xiàn)閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制：節(jié)氣門(mén)全閉(TPS電壓標(biāo)定閾值)。車(chē)輛速度0(KPH標(biāo)定閾值)?；騌PM目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速(僅自動(dòng)變速器)根據(jù)使用情況，還有可能加入以下原則：冷起動(dòng)時(shí)，為了使系統(tǒng)穩(wěn)定而推遲怠速控制。負(fù)荷變化時(shí)(例如使用空調(diào)壓縮機(jī)離合器或換檔時(shí))，推遲怠速控制。目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速標(biāo)定在進(jìn)行怠速轉(zhuǎn)速標(biāo)定時(shí)，一定要考慮下列各項(xiàng)：避免將怠速轉(zhuǎn)速控制在車(chē)身或變速器的共振范圍內(nèi)。對(duì)沒(méi)電的蓄電池充電時(shí)需要較高的怠速轉(zhuǎn)速。怠速轉(zhuǎn)速應(yīng)足夠高以防止失速，尤其是冷機(jī)時(shí)。由IAC閥提供的空氣量到底占發(fā)動(dòng)機(jī)怠速空氣需求量的百分之幾？有些系統(tǒng)被標(biāo)定為熱機(jī)時(shí)IAC閥的步數(shù)為0(閥全閉)，這會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)的控制轉(zhuǎn)速過(guò)高。典型情況下，IAC閥應(yīng)提供怠速時(shí)1/4的空氣量。在極限空調(diào)負(fù)荷時(shí)，需要提高目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速以提供足夠的制冷。在冷機(jī)時(shí)提高怠速轉(zhuǎn)速，對(duì)于使催化轉(zhuǎn)換器盡快進(jìn)入工作狀態(tài)是十分有利的。閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制算法閉環(huán)轉(zhuǎn)速控制算法包含了三項(xiàng)：積分項(xiàng)，比例項(xiàng)，及微分項(xiàng)。每一項(xiàng)都在算法中提供了一種特殊的功能。積分累加控制，由小的、遞增的步數(shù)組成。比例瞬時(shí)控制，僅依賴(lài)于目標(biāo)與實(shí)際轉(zhuǎn)速之間的瞬時(shí)差值。微分瞬時(shí)控制，僅依賴(lài)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化率及變化方向。積分項(xiàng)積分項(xiàng)用于控制IAC閥移動(dòng)的步數(shù)或脈沖數(shù)而使發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。達(dá)到目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速所需的步數(shù)或脈沖數(shù)存儲(chǔ)于四個(gè)怠速單元(RAM地址)中的一個(gè)之中，見(jiàn)表2。當(dāng)四個(gè)學(xué)習(xí)值存儲(chǔ)單元中的某一個(gè)單元的條件滿(mǎn)足時(shí)，該單元將被用于計(jì)算目標(biāo)怠速轉(zhuǎn)速。四個(gè)怠速單元的定義如下：停車(chē)/