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1、电喷标定基础培训,上汽技术中心动力总成部杨飞赟,目录,EMS基本原理EMS的硬件与软件EMS控制策略内容标定的流程,EMS基本原理,系统基本功能 EMS发动机管理系统的基本功能是根据驾驶者的意愿设置相应的扭矩输出。具体地说，就是利用加速踏板位置传感器反映当前驾驶者的驾驶意愿，中央电控单元将认为当前的加速踏板位置传感器的测量值对应着一个特定的输出扭矩，为了获得这个对应的扭矩，中央电控单元将在采集各类发动机工况参数和车辆运行参数的基础上，协调各个输出控制信号，如：-气缸进气量-喷油量-点火正时 以达到要求的输出扭矩，同时系统将监测当前运行参数的变化情况。,EMS基本原理,系统辅助功能 EMS系统同
2、时广泛采用了辅助的开环和闭环控制功能，包括：怠速控制 闭环控制 燃油蒸发排放控制 巡航控制 降低NOx排放的排气再循环控制(EGR)降低HC排放的二次空气喷射控制,EMS基本原理,由于多种因素的共同作用，这些辅助功能已被提高到了一个重要的位置。这些因素包括：要求降低尾气排放的法规 对进一步提高燃油经济性的不懈追求 对安全性和驾驶舒适性的更高要求,EMS基本原理,系统扩展 EMS系统也可进行扩展，以集成以下配置：-涡轮增压器和可变进气歧管控制(可提高动力输出)-发动机阀门正时可变的凸轮轴控制(可降低燃油消耗和排放，同时提高动力输出)-爆震控制、发动机转速控制和车速控制(可保护发动机和车辆)。,E
3、MS基本原理,系统基本控制策略 EMS（ME7/M7）系列的发动机管理系统采用的是基于扭矩控制的控制策略。使用该控制策略，可以使系统针对不同发动机和使用环境，方便灵活地集成众多功能。大多数辅助开环和闭环控制功能都会体现在对发动机扭矩的影响上，这经常导致同时出现相互矛盾的要求。该控制策略则能够区分出这些相互矛盾的需求的优先程度，并执行最至关重要的需求,这也是基于扭矩控制的控制策略的优势所在。,EMS基本原理,系统接口 在ME7系统中，中央控制单元采用CAN(Controller Area Network,控制器局域网)总线与车内掌管其它系统的不同控制单元保持通信与互相协作。这种协作的一个例子是当
4、进行换档时，控制单元可操纵自动变速箱的ECU来执行扭矩的减少，从而减少变速箱的磨损。同样，如果安装了TCS(牵引控制系统)，当感受到车轮滑动时，它的ECU会把相应的数据传递给控制单元，使其降低发动机扭矩。这也是采用基于扭矩的柔性响应控制的另一个好处。,EMS基本原理,系统诊断 由于器件故障将可能导致严重的安全或排放问题，在线诊断系统(On-Board Diagnosis)是发动机管理系统的标准配置。利用在线诊断，系统可以诊断出象空气流量计、电子节气门体、氧传感器、碳罐阀等诸多器件的故障。ME7系统可满足OBD和EOBD标准。,M7系统结构图,ME7系统结构图,主要电子零部件,主要电子零部件,主
5、要电子零部件,电子节气门体,电子油门踏板,主要零部件功能,主要零部件功能,ECU硬件原理示意图,ECU内部模块,ECU管脚分配,ECU线束原理图,M(E)7系统功能,项目功能需求表（FR）,发动机在燃烧作功冲程中产生的动能由下列因素所确定：-进气门关闭时进入的可供燃烧的进气量；驾驶员通过加速踏板的机械连接直接控制节气门开度 怠速调节器-同时进入的可供燃烧的燃油量；喷油量与喷油正时的控制-点火火花开始点燃空燃混合气的着火点。点火正时与闭合角的控制,发动机性能的影响因素,1 空气和燃油蒸汽2 碳罐控制阀3 通往蒸发排放控制系统4 废气5 有可调开度的EGR阀门6 空气质量流量（大气压力）7 空气质
6、量流量（进气管压力）8 新鲜空气冲量（燃烧室压力）9 残余废气量10 废气11 进气门12 排气门 节气门开启角,“气”,“气”的控制,节气门控制 对火花塞式发动机而言，决定功率输出的首要因素是气缸进气量。发动机管理系统主要是通过调节节气门开度来控制气缸进气的。,“气”的控制,常规系统 常规的设计是依靠机械的连接来控制节气门，借助系缆或机械拉杆传递加速踏板的运动，相应地转变成节气门的动作。发动机冷车启动时，为了克服较大的内部摩擦消耗需要吸入较多的空气和喷入额外多的燃油；同时，当辅助设备如空调压缩机被打开时，气缸也需要吸入更多的空气来弥补驱动功率的损失。,“气”的控制,这些额外的空气要求可通过空
7、气旁通执行器来满足，这种执行器能控制一个绕过节气门的额外气流通道。另一种选择是使用一种可随发动机需求变化而相应调整节气门最小开度的节气门执行器来满足这种要求。但这两种情况下为满足发动机需求波动而对空气流量进行电子控制的范围都是有限的，仅局限在某些特定工况，比如说怠速控制。,“气”的控制,带有ETC的系统 如下图所示，ETC(电子节气门控制)控制涉及部件包括：加速踏板、EMS ECU、和电子节气门总成。,“气”的控制,ETC系统部件说明：-加速踏板：内有两个输出信号同向变化的电位器负责监控踏板的位置。踏板的位置由驾驶员决定。-电子节气门体：包括节气阀门、节气门执行器(一直流电机)、节气门开度传感
8、器。其中开度传感器是两个输出反向互补的电位器。ME7系统将ETC控制与负责点火、喷油和大量辅助功能的发动机管理ECU集成在一起，而无需为ETC配备一个专门的ECU。,“气”的控制,ETC系统控制原理：加速踏板位置传感器将感受到的加速踏板位置信号传递给ECU，ECU计算出相应的节气门开度，在根据发动机当前运行工况作适当调整后，产生一个相应的控制信号传递给电子节气门总成的节气门执行器。节气门执行器能够对ECU的输出控制信号做出精确的响应，同时两个节气门位置传感器又将当前的节气门开度信息反馈给ECU，由ECU再做适当的反馈控制。电子节气门总成上的两个反相互补节气门位置传感器连同加速踏板上监控踏板运动
9、行程的两个电位器，构成了整个ETC监控功能的一部分，能提供系统所期望的冗余度。,“气”的控制,在整个发动机运行期间，ETC控制系统会不断地检查和监测所有能影响节气门开度的传感器信号和计算。一旦遇到故障，系统的初始反应是回复到基于冗余传感器信号的状态并进行数据处理。如果没有冗余的信号可用，则节气门开度调整到默认的位置。,“气”的控制,尽管节气门控制是控制发动机进气的主要方式，仍然有许多其它的系统型式也能够实现对进入气缸中的新鲜空气和残留废气数量的调整，包括：-可变进排气阀门正时-排气再循环(EGR)-可变进气歧管布置(动态增压）-废气涡轮增压,多点喷油系统(MPI)1 燃油2 空气3 节气门4
10、进气歧管5 喷油嘴6 发动机,外部形成混合气的系统这种供油系统最显著的特点是：空燃混合气在燃烧室外的进气歧管内形成。多点喷油系统多点喷射为上述混合气形成准则提供了理想的基础。在这种系统中，每个气缸都配有自己的喷油嘴，把燃油直接喷射到进气门前面部位。喷油量根据进气量、发动机水温和转速等条件精确计算的。,“油”,“油”的控制,燃油喷射 为满足汽车平稳运行和低排放的严格要求，每一个工作循环都需要提供完全精确的混合气配制。喷射的燃油量必须精确计量以匹配吸入的空气量。如今，准确的喷油正时也变得越来越重要，因此，ME7系统采用的是多点燃油喷射，即每个气缸都配有一个电磁喷油器。喷油器由ECU控制，可在准确的
11、时间点将精确的燃油量直接喷向气缸进气门附近，这样大大避免了喷出燃油沿进气管壁的凝结。因为这种凝结将导致所需混合气空燃比的偏离。此外，对于多点燃油喷射系统来说，因为发动机进气歧管只通过供燃烧的空气，所以可以优化其形状和尺寸来实现发动机的动态增压。,在提前点火的点火时刻曲轴和活塞的位置TDC:上止点，BDC:下止点 Z:点火时刻,点火提前角是用曲轴的上止点（TDC）来表示。提前角是以TDC前的角度来度量的。相应的数字称为点火（正时提前）角。把点火时间向后移到TDC，称之为“延迟点火正时”；把点火时间向前移到更早的点火点，称之为“提前点火”，如图所示。点火正时的选择必须满足以下准则：-最大的发动机功
12、率-最佳的燃油经济性-发动机无爆震-排气清洁但这些要求不可能同时得到满足，必须根据具体情况制定折衷的方案。要达到要求的扭矩，最佳点火提前角取决于若干因素，最重要的因素包括发动机转速、负荷、发动机结构、燃料品质和运行工况等（如起动、怠速、全速和倒拖工况）。,“火”,发动机爆震是由于火花塞点燃的火焰前锋尚未到达而部分空燃混合气已突然自燃引起的，这种情况属于点火提前角过大。爆震不仅导致燃烧室的温度升高，反过来又可以引起提前着火，而且会引起压力的升高。现在，在点燃式发动机中使用高压缩比比以前常用的压缩比带来更大的爆震危险。两种不同形式的爆震应当加以区别。-发动机低转速高负荷时的加速爆震（可清楚的听见金
13、属敲击声）-发动机高转速高负荷时的高速爆震 长时间的爆震对发动机有极大的损害（气缸盖垫片和轴承损坏，活塞损坏）以及火花塞的损坏。,爆震,控制策略,如综述中所述，ME7系统除了闭环控制，怠速闭环控制，爆震控制之外，还在于ME7的控制系统是基于扭矩控制这个平台的，下面将对以下ME7系统的主要计算、控制策略进行论述：,基于扭矩控制的理论,气缸进气量的计算,点火正时的计算和控制,喷油计算和控制,对不同运行工况的处理,怠速闭环控制,爆震控制,的闭环控制,蒸发排放控制,增压控制,安全保护,驾驶性能改善,基于扭矩控制的策略,发动机管理系统的首要任务是将驾驶指令反映到发动机的功率和扭矩输出上。不论是在恒速前进
14、还是加速前进，驾驶员都需要发动机输出扭矩克服前进中的阻力。此外，系统内许多功能子系统（如怠速控制和转速调速等）参与对行驶伺服机构（如电子牵引力控制，自动变速箱）和通常的汽车附属功能（如空调等）的控制，并将这些设备对发动机功率输出调整要求告诉EMS系统。例如，在启动空调压缩机时，空调控制系统就会向ECU请求增加输出功率。早期发动机运行时，作为控制参数的气缸充气量、燃油质量和点火正时都被认为是控制指令而直接执行，当各种可能互相矛盾的需求同时出现时，彼此之间没有协调。,基于扭矩控制的策略,采用基于扭矩控制策略的ME7系统则前进了一步，它首先对各部件的要求进行优先级判断和协调，然后再利用得出的控制参数
15、去实现指定扭矩的输出。这种协调控制的策略能确保发动机在各个工况下实现排放和耗油的优化。此外，采用基于扭矩的控制策略，就能比较方便地做到：根据不同的发动机和客户使用要求，将众多的不同控制功能集成到不同型号的发动机管理系统中，供用户自由选择。也就是说，从而使ME7型发动机管理系统具有更好的移植性。,基于扭矩控制的策略,基于扭矩控制的策略,发动机的扭矩计算 燃烧过程产生的内部扭矩是基于扭矩控制的ME7系统的基本参数。发动机的实际输出扭矩还要从中扣除摩擦、泵气损失、驱动辅助器件（水泵、交流发电机等）和传动装置所消耗的能量。基于扭矩控制的最终目的是能够选择最精确的发动机参数以精确地响应驾驶指令，同时还要
16、补偿损失以及满足给其他辅助部件供能的需要。,基于扭矩控制的策略,实际输出扭矩的调节 ME7系统在扭矩生成的时候采用两种方法调节输出扭矩：一种是控制电子节气门（ETC）改变进气量，这是一种逐渐缓慢过渡的方法，另外一种是采用调节点火正时或关闭某个气缸喷油的快速响应方式。采用缓慢过渡的方法实际上就是控制进气量的方法，主要负责稳态运行；而快速响应的方式（调节点火正时）可以在扭矩生成时对动力变化非常迅速地响应。,对不同工况的运行处理,可用不同的扭矩输出和发动机转速来区分发动机的不同运行工况。右图显示了发动机运行的不同工况范围对应的扭矩和转速范围。,对不同工况的运行处理,起动 在起动过程中，进气量、喷油量
17、和点火时间根据专门的计算结果来调整。起动后工况 起动后工况(紧接在起动过程结束之后)的混合气仍然较浓，但相比起动初始时已减少喷油量和进气量。点火提前角也作相应调整，以适应修正后的喷油量和不同的运行工况的需要。直到平稳过渡到暖机工况后，起动后工况结束。,对不同工况的运行处理,暖机和催化转换器加热 当发动机在冷车状态下起动后，需要调整气缸进气、喷油和点火以满足发动机输出更大扭矩的要求。这个过程一直持续到升高至合适的温度为止。在这个过程中首要的事情是快速加热催化净化器，使催化净化器迅速转换到工作状态以大幅度降低排放。,对不同工况的运行处理,暖机和催化转换器加热 当发动机在冷车状态下起动后，需要调整气
18、缸进气、喷油和点火以满足发动机输出更大扭矩的要求。这个过程一直持续到升高至合适的温度为止。在这个过程中首要的事情是快速加热催化净化器，使催化净化器迅速转换到工作状态以大幅度降低排放。,对不同工况的运行处理,怠速工况 在怠速时，发动机没有扭矩输出，燃烧过程产生的能量被用来维持发动机本身的运转和驱动附属设备。在这种工况下，维持运转所需要的扭矩和怠速转速一起决定了油耗。在交通严重拥堵时，车辆很多油耗就是在这种工况下发生的，它被用来克服怠速时最低水平的摩擦损耗，并由此决定了低怠速的转速。闭环怠速控制能保证在设定的怠速状态下稳定、可靠地工作，而与其他条件的变化无关。这些变化则可能是由于多种因素，诸如电气
19、系统、空调压缩机、自动变速箱齿轮啮合、助力转向等引起的电流波动等而导致的。,对不同工况的运行处理,WOT(满负荷)在节气门全开(WOT)时没有节气损失，发动机在任何给定的转速下均可发出最大潜能的功率。,对不同工况的运行处理,过度工况1）加速/减速 一部分喷入进气道的燃油并未及时到达气缸参加随后的燃烧。相反，在进气歧管壁上生成了一层油膜。在大负荷和喷油量增加的情况下，这层油膜所含有的燃油迅速增加。当加速时节气门开度增大，一部分喷射的燃油被这层油膜吸收，因此相应地必须喷射额外数量的燃油以弥补这部分损失，防止加速时混合气变稀。同样，因为一旦负荷下降，管壁上油膜中含有的额外燃油将重新气化，所以减速时喷
20、油量必须相应地降低。,对不同工况的运行处理,2）飞车倒拖断油/恢复供油 当高转速飞车，或者处于拖动时的节制状态，发动机提供给飞轮的能量会变为负值。在这些情况下，发动机的摩擦和空气阻力都能使车辆减速；而喷油或不喷油，发动机都能持续运转。对于被动的、无喷油的倒拖工况，喷油须被抑制以减少燃油消耗和排放。基于扭矩的控制能对喷油脉宽施加一个可调的抑制作用，通过逐渐地而非突然地减少特定的输出量，来防止在过渡到倒拖工况时发生扭矩跳变。当转速降到高于怠速转速的某个特定的值时，喷油重新开始。在喷油重新开始的过程中，基于扭矩的控制功能控制着扭矩缓慢地增长，以确保发动机扭矩的建立平稳进行(平滑过渡)。,怠速闭环控制
21、,目的 怠速期间，发动机并不在飞轮端输出扭矩，为了在尽可能低的转速下维持稳定的转速，怠速闭环控制系统必须要努力维持扭矩输出和发动机自身耗能的平衡。在怠速期间，发动机提供能量是必要的，因为这可以满足众多部件耗能的需要，这可能包括发动机曲轴的内部摩擦，气阀伺服机构以及诸如冷却水泵之类的辅助设备。,怠速闭环控制,发动机的内部摩擦损失将由于温度的波动而产生各种变化。此外，在整个发动机的服务寿命期间，尽管摩擦损失变化很慢，但是还是始终在改变。发动机所承担的负荷也可能由于一些外部辅助设备（如空调压缩机）的起动和关闭而在一个较大的范围内变化。由于采用的是更小质量的往复运动部件和飞轮以及更大容量的进气歧管，因
22、此现代发动机对负荷的变化特别敏感。,怠速闭环控制,运行理念 ME7这种基于扭矩控制的发动机管理系统要求怠速闭环控制能够定量输出功率，以确保在任何工况下都能维持怠速工况的稳定。其结果是使在转速降低的时候增加输出功率，而在转速升高的时候降低功率输出。系统在识别到一些影响因素，如空调压缩机起动或自动变速箱换档的时候，将会相应地增加功率输出。,怠速闭环控制,在低温情况下，由于要克服更大的摩擦损失或维持更高的怠速转速，输出扭矩必须增大。将这些输出功率要求累加起来后，送到扭矩协调处理单元，再由它进行计算，得出相应所需的充气质量、混合气成分和点火正时。,的闭环处理,利用三元催化净化器对排气进行后处理是一种有
23、效的降低排气有害物质浓度的方法。三元催化净化器可以将碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）减少98乃至更多，并将其转换成水（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮气（N2）。,的闭环处理,如下图所示，转换的效率取决于发动机空燃比是否在1的附近很小范围内。,的闭环处理,双态型传感器的闭环控制1）控制范围 为了有效地同时处理排气中典型的有害物质，调节必须极为严格地限制在能同时对三种有害物质有效转化的范围内。闭环控制要求保证发动机运行在=0.991内。ME7系统在计算喷油时间的时候利用了这个来自氧传感器的信号。右图展示了闭环控制的结构原理。,的闭环处理,2）控制过程 闭环控制只有等到氧
24、传感器能够完全工作时才起作用。事实上,有一个辅助电路负责始终不停地监测氧传感器的工作状况。当氧传感器过冷或已损坏（短路或开路）时，它发出的信号是不真实的，会被ECU拒绝。依据各自设计和安装位置的不同，现在的加热型传感器在绝大多数系统中的启动反应时间在15秒到30秒之间。为了平滑地运行，冷的发动机需要较浓的混合气（1），这也是为什么只有当发动机达到一定温度后，才能启动的闭环控制的原因。,的闭环处理,一旦启动闭环控制，ECU将利用一个比较器将传感器信号转换成二进制的形式。的闭环控制通过修正一系列的控制变量来响应氧传感器送来的信号(1，混合气稀1，混合气浓)，并以此产生控制因子，该控制因子被用作修正
25、喷油时间的相乘因子。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。,的闭环处理,对于采用双态型传感器的系统来说，以1为中心持续不断地作振荡性调整是获得最优控制的唯一方法。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。,的闭环处理,只有等过了这段时间之后，才能确定如何调节混合气成分，这样，在控制因子的循环性的变化中必然会存在一个最小周期。此外，信号的处理时间和传感器的响应延迟又进一步地
26、加剧了这段滞后时间。尽管振荡周期的长短由气体的传送速度决定，但是在整个发动机的负荷和转速范围内，即使气体传送速度有变化，这种倾斜变化的控制因子振荡的幅度基本为常数。在混合气成分调整过程中，控制因子的阶跃式的变化加快了控制速度，从而有可能缩短振荡周期。,的闭环处理,3）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0.991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。,的闭环处理,4）自适应的闭环预置控制 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
27、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偏离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。,的闭环处理,当发动机运行在一特定的转速和负荷范围时，若控制单元一直采用的是一套固定的修正措施，那么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
28、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，直到闭环控制有效为止。若非暂存的存储区出现电源中断，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。,的闭环处理,5）双氧传感器的闭环控制 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，从而对的漂移进行补偿。如
29、果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。,的闭环处理,宽带氧传感器的闭环控制 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；可以把的调节设定值设定在不等于1的任何值。对于利用稀混合
30、气来进行省油的策略，第二条优点极为重要。,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。,蒸发排放控制,炭罐内的活性炭吸附燃油蒸汽，只允许空气进入大气，同时也起到了油箱释压的作用。为了保证炭罐内的活性炭的再生，在炭罐内还有一根管子和进气管
31、相通。发动机一运行就要在进气歧管内产生真空度，就要形成吸气气流；当空气经过活性炭进入进气歧管时，气流将带走吸附在活性炭上的油蒸汽，并将它们带到发动机烧掉 在连接炭罐和进气歧管之间的管子上有一个阀门炭罐阀，该阀门用于控制清洗炭罐阀的气流。,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。,蒸
32、发排放控制,炭罐阀 炭罐阀在保证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。,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，因而系统会将的变化视为燃油负荷变化的结果，进而采取正确措施对的
33、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。,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
34、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。,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,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
35、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。,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
36、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。,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
37、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。,增压控制,如右图所示，增压压力控制是一种气动控制，它利用一个直接和压气机出口相通的执行器废气旁通阀来实现。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。,增压控制,低速时加速，还会有明显的增压器响应延迟（即增压器滞后)。而
38、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。,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。,增压控制,ME-Motronic系统利用电子增压压力控制将进气压力调整到特定的值。再将该特定增压压力转化为对应于所期望的最大气缸充气量。而基于
39、扭矩控制的控制单元又将此期望值转换为对应的设置节气门开度和控制废气旁通阀的占空比信号。这个信号用于调节废气旁通阀的开度。根据当前的运行工况由程序MAP得到的调节点和实际监测得到的增压压力值可能存在不同，系统控制电路将对此差别进行计算和补偿。控制单元的计算结果还用于确定最大气缸充气量的计算。,增压控制,对于增压发动机来说，在发动机和增压器之间的排气温度不应超过某个限值，这就是为什么 Motronic系列的增压系统毫无例外地是与爆震控制系统一起使用的原因。因为只有爆震控制系统才能保证发动机在整个使用寿命期间都在最大点火提前角下工作。而这种在所有情况下的最佳点火正时将会产生很低的排气温度。通过影响气
40、缸的充气过程，从而抑制增压压力波动或者使混合气的成分更均匀，还能进一步降低排气的温度。,安全保护,车速和发动机转速限制 过高的发动机转速将会导致各动力装置的损害（如气阀伺服机构，活塞等）。转速限制功能避免了发动机转速超过限定值。采用车速限制也是必要的，这是因为要考虑到一些特定的设备或市场要求，如轮胎、汽车悬挂设备等。,安全保护,此外，几家德国汽车制造商也自愿承诺将他们生产的汽车车速限定在250km/h。车速限制和发动机转速限制的实现采用的是相同的原理。一旦超过速度阈值，系统中的控制算法就将降低发动机的功率输出。对发动机功率输出的限制功能已经包含在了基于扭矩控制的ME7系统之中。,安全保护,扭矩
41、和功率限制 为了降低某些动力传动系统部件（如变速箱）的负荷，有时也须限制扭矩的输出。在基于扭矩控制的ME-Motronic中有针对这种扭矩限制的设置。也可以通过控制发动机的转速和扭矩来限制发动机的最终功率输出。,安全保护,排气温度限制 高的排气温度将对排气系统的各部件造成损害。因此，在ECU中有一个模型用于仿真排气系统各部件的温度。通过安装一个温度传感器可以满足系统高精度监控的要求。排气温度超过一定限值时，会激发系统的混合气加浓控制，这时可以因更多的燃油蒸发吸取热量而使排气冷却。此外，限制进气量和扭矩也是可供选用的办法。,安全保护,汽车防盗 为了防止非法使用汽车，ME7系统具备一项功能，该功能
42、保证只有通过一条特殊的控制线释放ECU自身的管理功能之发动机才能启动。实际上这个释放控制是通过一个外部的控制单元传送的密码信号实现的。这个外部控制单元通过分析点火钥匙上发送器发送的信号或密码键盘输入的密码来核实用户的授权是否合法。,驾驶性能改善,传动系统冲击力抑制 突然踩压或释放加速踏板将导致负荷产生增减的变化，进而将在动力传动系统上产生晃动。特别是当扭矩反向传送到连接衬套或变速箱的时候，这种摇晃就更加明显。例如，当变速器由闭合转到松开，发动机由一个连接齿轮转到另外一个齿轮的时候。,驾驶性能改善,通过控制扭矩上升和下降的幅度可以阻止、至少在强度上可以减轻这种力的传递，从而实现更加平滑、温和的过
43、渡。为了调节飞轮扭矩，也需要对点火正时和气缸充气量进行调节。,驾驶性能改善,振荡阻尼功能 发动机和它的驱动机构是一个质量弹簧系统，这就意味着在发动机运行的时候，这个系统就会发生振荡。振荡阻尼功能块可以探测出这种振荡，并且可以通过调节各个相位上的扭矩输出抑制振荡。系统振荡可以通过比较驾驶员要求的转速和实际转速之间的差别关系来确认。通过调节点火正时来实现对系统振荡的干预。有效地抑制振荡，就需要在扭矩振荡周期中相反的相位上改变扭矩输出。,驾驶性能改善,巡航控制 巡航控制功能是指系统可以在驾驶员没有踩下加速踏板的时候自动调节发动机的功率输出以克服滚动和空气阻力的变化，从而实现汽车恒速行驶的功能。除了稳
44、定当前车速，巡航控制系统还具有一系列的辅助功能。巡航控制提高了长途驾驶的舒适性，同时也有利于遵守已经颁布的车速限制规定。由于ME-Motronic系统的电子节气门控制已具备了驱动节气门执行器的功能，因此可以很容易地将巡航控制功能集成到系统中。,驾驶性能改善,巡航功能 驾驶员可以利用拨动操作杆或开关的办法实现以下功能：-采纳当前行驶速度并维持运行(设置)，-加速到预定的行驶速度并维持运行，-减速加速到预定的行速度并维持运行，-加速直到回复一个已经储存的速度(恢复)，-逐渐增加到一个设定的速度(逐渐加速)，-逐渐减少到一个设定的速度(逐渐减速)，-关闭主开关或警示开关上的巡驶控制。,综合诊断,诊断
45、过程在Motronic系统中，“在线诊断”(OBD)系统是标准配置。它负责监控ECU的命令和系统响应，同时辨别传感器信号的真伪。这种测试过程在车辆正常运行时持续不断地进行着。ECU系统会自动存储所辨认出的错误代码以及它们产生的具体工况。车辆检测时，可以用故障诊断仪通过标准的接口读出并显示这些信息。这些信息可以帮助维修人员进行故障诊断。故障诊断已远远超越了早期系统用于满足“加州空气资源局”所颁布强制法规的范畴。所有一旦失效可能导致排放恶化的部件都必须在监控之中，并通过点亮仪表板上的诊断信号灯来指示监测到的故障。这种扩展了的故障诊断被称为OBD II；而一种适用于欧洲情况的OBD系统则称为EOBD
46、。,综合诊断,通过在ECU接口上连接客户自己的诊断仪或博世车用诊断仪，可以读出故障代码。当然，这样的诊断仪也能用于记录下测试的数据(例如发动机转速)。OBDII采用了由汽车工程师协会(SAE)定义的存储故障数据的标准协议，从而可以使用标准的、易于购买的“扫描工具”来获取故障内存区信息。,综合诊断,应急（跛行-回家）模式 从车辆出现故障到开至附近的维修站进行维修的一段间隔内，系统会基于默认值和紧急运行功能来操控点火正时和空燃比。尽管损失了些舒适和便捷，但总能保证车辆的持续运行。当ECU辨认出输入脚的故障代码后，作为响应，它会从仿真模型中取代数据、或退回到基于某个冗余信号维持系统的继续运行。一旦在
47、ECU的输出端出现故障，系统会针对不同的故障执行相应的后备操作。例如：当点火电路出现故障，ECU会对受其影响的气缸喷油进行抑制，以防止对催化转换器造成损害。电子节气门(ETC)驱动器有一个由弹簧拉力预设的默认最小开度位置，这使得发动机能维持在较低转速下的运行，即使重要的电子节气门控制电路出现了故障，ME系统仍然能够在受限制的工况下运转。,发动机准备,台架基本匹配,车辆准备,整车匹配,排放优化（精调）,环境试验：夏季、冬季、高原,数据审查,认可试验,数据认可,批量生产,数据冻结,台架基本匹配的整车验证,驾驶性匹配（精调）,故障诊断OBD/EOBD,电子节气门监控(仅对ME7系统),客户认可,露点、温度、振动、点火能量、EMC,耐久性试验（由客户实施）,反馈线,交互线,匹配过程简介,起动匹配,怠速控制,碳罐控制,空调/风扇匹配,驾驶性匹配（粗调）,Lambda闭环控制(上游和下游),排气温度模型(露点及氧传感器加热）,三元催化器加热和保护,发动机最高转速限制,最高车速限制,巡航控制,过渡工况匹配,整车匹配/性能优化,高温环境模拟,低温环境模拟,排放匹配,匹配过程简介,主要标定模块,
