2008暑期培訓(xùn)

-發(fā)動機(jī)電控管理系統(tǒng)原理與檢修-培訓(xùn)師：周俊speedboat724@2008暑期培訓(xùn)

-發(fā)動機(jī)電控管理系統(tǒng)原理與檢修-培訓(xùn)師：周1目錄目錄2發(fā)動機(jī)型號：TU5JP4發(fā)動機(jī)系統(tǒng)：ME7.4.4發(fā)動機(jī)排量：1.6L/直列4缸發(fā)動機(jī)最大功率：78kW/5750rpm發(fā)動機(jī)最大扭矩：145N·M/4000rpm系統(tǒng)特點：1、滿足EUIII排放標(biāo)準(zhǔn)；2、采用無回油系統(tǒng)；3、采用氣缸充量控制技術(shù)；4、利用軟件判別相位等。TU5JP4/ME7.4.4項目背景發(fā)動機(jī)型號：TU5JP4TU5JP4/ME7.4.4項目3K/KE-、LH-JetronicMotronicME/MED電噴系統(tǒng)發(fā)展概況K/KE-、LH-JetronicMotronicME/ME4Jetronic以控制燃油供給為重點的燃油噴射系統(tǒng)，而電子點火系統(tǒng)提供最佳的點火控制。Motronic集電子點火和電控汽油噴射于一體的數(shù)字式發(fā)動機(jī)集中控制系統(tǒng)，根據(jù)共同適用的優(yōu)化準(zhǔn)則來控制燃油噴射系統(tǒng)和點火系統(tǒng)電噴系統(tǒng)發(fā)展概況JetronicMotronic電噴系統(tǒng)發(fā)展概況5系統(tǒng)類別系統(tǒng)特征L-Jetronic空氣流量計-量板式K-Jetronic機(jī)械燃油噴射系統(tǒng)KE-Jetronic機(jī)電混合燃油噴射系統(tǒng)/氧傳感器Mono-Jetronic單點燃油噴射系統(tǒng)LH-Jetronic空氣流量計-熱線/膜式Jetronic系統(tǒng)類別系統(tǒng)特征L-Jetronic空氣流6系統(tǒng)類別系統(tǒng)特征MA-Motronic量板式角度計/轉(zhuǎn)速傳感器ML-Motronic空氣流量計-量板式M-Motronic空氣流量計-熱線/膜式MK-Motronic空氣流量計（K-Motronic）MP-Motronic進(jìn)氣壓力傳感器/轉(zhuǎn)速傳感器ME-MotronicE-gas/ETC電子節(jié)氣門Motronic系統(tǒng)類別系統(tǒng)特征MA-Motronic量板7BOSCHME7.4.4系統(tǒng)是目前國內(nèi)采用的德國BOSCH公司生產(chǎn)的Motronic系列發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)（EngineManagementSystem簡稱EMS）的最先進(jìn)的一種，與之前系統(tǒng)的最大不同在于該系統(tǒng)的控制策略是基于扭矩控制的。它是以一個發(fā)動機(jī)電子控制單元（簡稱ECU）為控制中心，利用安裝在發(fā)動機(jī)不同部位的傳感器測得發(fā)動機(jī)的各種工作參數(shù)，按照由發(fā)動機(jī)電子控制單元中設(shè)定的控制程序，精確地控制噴油量、點火提前角，使發(fā)動機(jī)在各種工況下都能以最佳狀態(tài)工作，即最佳的動力輸出，最經(jīng)濟(jì)的油耗，最佳的尾氣排放。ME7.4.4系統(tǒng)基本原理BOSCHME7.4.4系統(tǒng)是目前國內(nèi)采用的德國BO8ME7.4.4系統(tǒng)采用多點順序噴油控制，其控制策略包括起動控制、怠速閉環(huán)控制、空燃比閉環(huán)控制、炭罐控制、過渡工況控制、點火角控制、爆震控制、空調(diào)控制、滑行斷油和超速斷油控制、三元催化器的加熱和保護(hù)控制、系統(tǒng)自診斷等。系統(tǒng)預(yù)留與ABS、自動變速箱、空氣囊等的通訊接口，且具有防盜功能。ME7系統(tǒng)采用了電子節(jié)氣門（ElectronicThrottleControl,簡稱ETC)，使得發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量不直接由加速踏板來控制，而是由電控單元采集分析諸多信號后通過控制節(jié)氣門開度來精確確定。ME7.4.4系統(tǒng)基本原理ME7.4.4系統(tǒng)采用多點順序噴油控制，其控制策略包括起動控9控制指令電控單元發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集功能診斷功能診斷傳感器執(zhí)行器ME7.4.4系統(tǒng)基本原理控制指令電控單元發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集功能診斷功能診斷傳感器執(zhí)行器M10進(jìn)氣溫度發(fā)動機(jī)溫度進(jìn)氣壓力噴射

點火

計算機(jī)1＃缸參考值發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速／位置雙繼電器節(jié)氣門位置噴嘴4x1燃油泵爆震催化器下游濃度點火線圈2x2催化器上游濃度空氣泵怠速調(diào)節(jié)電瓶電壓

BSI碳罐閥車速節(jié)氣門加熱氧傳感器加熱噴射點火測試信號燈ANTIDEMARRAGE

CODE壓力開關(guān)PRISECENTRALISEE風(fēng)扇繼電器EGR閥EGR閥位置助力轉(zhuǎn)向到位信息ME7.4.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)氣溫度發(fā)動機(jī)溫度進(jìn)氣壓力噴射

點火

計算機(jī)1＃缸參考值發(fā)動11ME7.4.4系統(tǒng)原理圖ME7.4.4系統(tǒng)原理圖12暑期培訓(xùn)發(fā)動機(jī)電控ppt課件13暑期培訓(xùn)發(fā)動機(jī)電控ppt課件14暑期培訓(xùn)發(fā)動機(jī)電控ppt課件15系統(tǒng)基本功能

ME7發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的基本功能是根據(jù)駕駛者的意愿設(shè)置相應(yīng)的扭矩輸出。具體地說，就是利用加速踏板位置傳感器反映當(dāng)前駕駛者的駕駛意愿，中央電控單元將認(rèn)為當(dāng)前的加速踏板位置傳感器的測量值對應(yīng)著一個特定的輸出扭矩，為了獲得這個對應(yīng)的扭矩，中央電控單元將在采集各類發(fā)動機(jī)工況參數(shù)和車輛運行參數(shù)的基礎(chǔ)上，協(xié)調(diào)各個輸出控制信號，如：-氣缸進(jìn)氣量-噴油量-點火正時

以達(dá)到要求的輸出扭矩，同時系統(tǒng)將監(jiān)測當(dāng)前運行參數(shù)的變化情況。系統(tǒng)基本功能16系統(tǒng)輔助功能

ME7系統(tǒng)同時廣泛采用了輔助的開環(huán)和閉環(huán)控制功能，包括：—怠速控制—

閉環(huán)控制—燃油蒸發(fā)排放控制—巡航控制—降低NOx排放的排氣再循環(huán)控制(EGR)

—降低HC排放的二次空氣噴射控制系統(tǒng)輔助功能17ME7的主要控制系統(tǒng)發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)主要通過控制：進(jìn)氣、噴油、點火來實現(xiàn)對整個發(fā)動機(jī)的運行管理，本章將主要就以下三個分系統(tǒng)介紹ME7主要的控制系統(tǒng)：燃油系統(tǒng)點火系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)ME7的主要控制系統(tǒng)發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)主要通過控制：進(jìn)氣18節(jié)氣門控制

對火花塞式發(fā)動機(jī)而言，決定功率輸出的首要因素是氣缸進(jìn)氣量。

發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)主要是通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度來控制氣缸進(jìn)氣的。進(jìn)氣系統(tǒng)節(jié)氣門控制進(jìn)氣系統(tǒng)19常規(guī)系統(tǒng)

常規(guī)的設(shè)計是依靠機(jī)械的連接來控制節(jié)氣門，借助系纜或機(jī)械拉桿傳遞加速踏板的運動，相應(yīng)地轉(zhuǎn)變成節(jié)氣門的動作。發(fā)動機(jī)冷車啟動時，為了克服較大的內(nèi)部摩擦消耗需要吸入較多的空氣和噴入額外多的燃油；同時，當(dāng)輔助設(shè)備如空調(diào)壓縮機(jī)被打開時，氣缸也需要吸入更多的空氣來彌補(bǔ)驅(qū)動功率的損失。進(jìn)氣系統(tǒng)1怠速旁通閥3節(jié)氣閥2ECU4旁通管常規(guī)系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)1怠速旁通閥3節(jié)氣閥2ECU20

這些額外的空氣要求可通過空氣旁通執(zhí)行器來滿足，這種執(zhí)行器能控制一個繞過節(jié)氣門的額外氣流通道。另一種選擇是使用一種可隨發(fā)動機(jī)需求變化而相應(yīng)調(diào)整節(jié)氣門最小開度的節(jié)氣門執(zhí)行器來滿足這種要求。但這兩種情況下為滿足發(fā)動機(jī)需求波動而對空氣流量進(jìn)行電子控制的范圍都是有限的，僅局限在某些特定工況，比如說怠速控制。進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)21帶有ETC的系統(tǒng)如下圖所示，ETC(電子節(jié)氣門控制)控制涉及部件包括：加速踏板、EMSECU、和電子節(jié)氣門總成。進(jìn)氣系統(tǒng)加速踏板EMSECU電子節(jié)氣門體電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)：監(jiān)測模塊傳感器執(zhí)行器電子節(jié)氣門總成帶有ETC的系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)加速踏板EMSECU電子節(jié)氣門體22ETC系統(tǒng)部件說明：

-加速踏板：內(nèi)有兩個輸出信號同向變化的電位器負(fù)責(zé)監(jiān)控踏板的位置。踏板的位置由駕駛員決定。

-電子節(jié)氣門體：包括節(jié)氣閥門、節(jié)氣門執(zhí)行器(一直流電機(jī))、節(jié)氣門開度傳感器。其中開度傳感器是兩個輸出反向互補(bǔ)的電位器。

ME-Motronic系統(tǒng)將ETC控制與負(fù)責(zé)點火、噴油和大量輔助功能的發(fā)動機(jī)管理ECU集成在一起，而無需為ETC配備一個專門的ECU。

進(jìn)氣系統(tǒng)ETC系統(tǒng)部件說明：進(jìn)氣系統(tǒng)23進(jìn)氣系統(tǒng)ETC控制系統(tǒng)部件：1電子節(jié)氣門體2EMSECU3加速踏板下圖給出的是一典型的ETC系統(tǒng)部件的圖片：進(jìn)氣系統(tǒng)ETC控制系統(tǒng)部件：下圖給出的是一典型的ETC系統(tǒng)部24ETC系統(tǒng)控制原理：

加速踏板位置傳感器將感受到的加速踏板位置信號傳遞給ECU，ECU計算出相應(yīng)的節(jié)氣門開度，在根據(jù)發(fā)動機(jī)當(dāng)前運行工況作適當(dāng)調(diào)整后，產(chǎn)生一個相應(yīng)的控制信號傳遞給電子節(jié)氣門總成的節(jié)氣門執(zhí)行器。節(jié)氣門執(zhí)行器能夠?qū)CU的輸出控制信號做出精確的響應(yīng)，同時兩個節(jié)氣門位置傳感器又將當(dāng)前的節(jié)氣門開度信息反饋給ECU，由ECU再做適當(dāng)?shù)姆答伩刂?。電子?jié)氣門總成上的兩個反相互補(bǔ)節(jié)氣門位置傳感器連同加速踏板上監(jiān)控踏板運動行程的兩個電位器，構(gòu)成了整個ETC監(jiān)控功能的一部分，能提供系統(tǒng)所期望的冗余度。進(jìn)氣系統(tǒng)ETC系統(tǒng)控制原理：進(jìn)氣系統(tǒng)25

在整個發(fā)動機(jī)運行期間，ETC控制系統(tǒng)會不斷地檢查和監(jiān)測所有能影響節(jié)氣門開度的傳感器信號和計算。一旦遇到故障，系統(tǒng)的初始反應(yīng)是回復(fù)到基于冗余傳感器信號的狀態(tài)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。如果沒有冗余的信號可用，則節(jié)氣門開度調(diào)整到默認(rèn)的位置。進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)26

盡管節(jié)氣門控制是控制發(fā)動機(jī)進(jìn)氣的主要方式，仍然有許多其它的系統(tǒng)型式也能夠?qū)崿F(xiàn)對進(jìn)入氣缸中的新鮮空氣和殘留廢氣數(shù)量的調(diào)整，包括：-可變進(jìn)排氣閥門正時-排氣再循環(huán)(EGR)-可變進(jìn)氣歧管布置(動態(tài)增壓）-廢氣渦輪增壓進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)氣系統(tǒng)27燃油供應(yīng)與傳送

電動燃油泵從油箱中泵出燃油，經(jīng)燃油濾清器強(qiáng)制過濾后，燃油被送往燃油分配管。燃油分配管上裝有由電磁控制的噴油器，可以精確地將一定數(shù)量的燃油噴入進(jìn)氣歧管。在配有回油管的系統(tǒng)中，燃油流經(jīng)油壓調(diào)節(jié)器后多于的部分會返回油箱中。燃油系統(tǒng)燃油供應(yīng)與傳送燃油系統(tǒng)28燃油系統(tǒng)可分為帶回流管和不帶回流管的兩種，在無回油管的系統(tǒng)中，油壓調(diào)節(jié)器緊挨著油泵安裝?；赜凸芫涂墒÷粤?，這不僅可減少生產(chǎn)的成本，而且可降低油箱里的溫度。溫度的降低意味著不僅碳?xì)浠衔锏呐欧鸥伲胰加驼舭l(fā)排放系統(tǒng)的表現(xiàn)會更佳。右圖給出的是帶回流管的燃油系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)54312帶回流管的燃油系統(tǒng)1油罐2電動燃油泵3燃油濾清器4油壓調(diào)節(jié)器5電磁噴油器燃油系統(tǒng)可分為帶回流管和不帶回流管的兩種，在無回油管29燃油系統(tǒng)

1）電動燃油泵2）燃油分配管

3）燃油濾清器4）油壓調(diào)節(jié)器

5）電磁噴油器

燃油系統(tǒng)的組成：燃油系統(tǒng) 1）電動燃油泵2）燃油分配管301）電動燃油泵電動燃油泵維持著由油箱而來的連續(xù)不斷的燃油流動。它可以安裝在油箱里或者油箱外的油路中。目前多采用的是在油箱內(nèi)安裝油泵總成，這種油泵總成集成了油泵與油位傳感器，并設(shè)有一渦旋狀隔板結(jié)構(gòu)以去除回油管中的油蒸汽。燃油系統(tǒng)兩級電動輸油泵（側(cè)道泵和內(nèi)嚙合齒輪泵）1第一級（側(cè)道泵）2主級（內(nèi)嚙合齒輪泵）3電動機(jī)轉(zhuǎn)子4換向器5單向閥6電線接頭1）電動燃油泵燃油系統(tǒng)兩級電動輸油泵（側(cè)道泵和內(nèi)嚙合齒輪泵）312）燃油分配管燃油經(jīng)油泵后流過燃油分配管，燃油分配管上裝有噴油器，在這里燃油被均勻的分配到各個噴油器。在有回油管的系統(tǒng)中還有壓力調(diào)節(jié)器。燃油分配管的尺寸經(jīng)過精心設(shè)計，以防止由于噴油器的開關(guān)引起諧振造成局部的油壓波動。這就避免了在負(fù)荷或轉(zhuǎn)速變化的過渡工況時噴入不規(guī)則數(shù)量的燃油。視不同車型的特殊需要，燃油分配管可采用鋼制、鋁制或塑料材料制造。同時燃油分配管也可集成一個測試閥，供檢修時卸壓以及測試之用。燃油系統(tǒng)2）燃油分配管燃油系統(tǒng)323）燃油濾清器燃油雜質(zhì)造成的污染會影響油壓調(diào)節(jié)器與噴油器的工作。因此有必要在油泵的下游安裝一個燃油濾清器。濾清器中含有紙制的濾芯，濾芯上帶有許多平均直徑僅10μm的微孔。燃油系統(tǒng)燃油濾清器1紙質(zhì)濾芯2濾網(wǎng)3支承板3）燃油濾清器燃油系統(tǒng)燃油濾清器334）油壓調(diào)節(jié)器噴油量由噴油脈寬和燃油分配管與進(jìn)氣歧管的壓差決定。有回油管的系統(tǒng)由油壓調(diào)節(jié)器負(fù)責(zé)維持燃油系統(tǒng)與進(jìn)氣歧管的壓差恒定。燃油系統(tǒng)油壓調(diào)節(jié)器1進(jìn)氣歧管接頭，2彈簧，3壓板，4膜片，5閥片，6進(jìn)油口，7回油口。4）油壓調(diào)節(jié)器燃油系統(tǒng)油壓調(diào)節(jié)器345）油壓衰減器

噴油器的循環(huán)工作與正排量燃油泵的周期性燃油卸壓特性都會引發(fā)燃油系統(tǒng)內(nèi)的壓力波。在惡劣的環(huán)境條件下，電動油泵、油路以及燃油分配管的支架會將這種壓力波動傳遞給油箱和車身。

通過使用特別設(shè)計的支架和油壓衰減器可以抑制這些噪聲源。油壓衰減器的設(shè)計與油壓調(diào)節(jié)器類似，由一個有彈簧預(yù)設(shè)力壓住的膜片將燃油腔與空氣腔分割開。燃油系統(tǒng)油壓衰減器1彈簧，2彈簧座板，3膜片，4進(jìn)油口，5回油口。5）油壓衰減器燃油系統(tǒng)油壓衰減器356）電磁噴油器當(dāng)電磁線圈中沒有電流通過時，由于彈簧力與燃油壓力的共同作用，閥針被壓向閥座，從而將燃油供應(yīng)系統(tǒng)與進(jìn)氣歧管隔斷。

當(dāng)電磁線圈通電時，線圈周圍產(chǎn)生磁場，從而提升銜鐵，閥針離開閥座，燃油便通過噴油器噴出。

電磁噴油器的結(jié)構(gòu)可參考下圖。

燃油系統(tǒng)6）電磁噴油器燃油系統(tǒng)36燃油系統(tǒng)EV6噴油器1O形圈2濾網(wǎng)3帶導(dǎo)線接頭的噴油器殼體4線圈繞組5彈簧6帶電磁銜鐵的針閥體7帶噴嘴盤的閥座電磁噴油器的結(jié)構(gòu)示意圖：燃油系統(tǒng)EV6噴油器電磁噴油器的結(jié)構(gòu)示意圖：37燃油噴射為滿足汽車平穩(wěn)運行和低排放的嚴(yán)格要求，每一個工作循環(huán)都需要提供完全精確的混合氣配制。噴射的燃油量必須精確計量以匹配吸入的空氣量。如今，準(zhǔn)確的噴油正時也變得越來越重要，因此，ME7系統(tǒng)采用的是多點燃油噴射，即每個氣缸都配有一個電磁噴油器。噴油器由ECU控制，可在準(zhǔn)確的時間點將精確的燃油量直接噴向氣缸進(jìn)氣門附近，這樣大大避免了噴出燃油沿進(jìn)氣管壁的凝結(jié)。因為這種凝結(jié)將導(dǎo)致所需混合氣空燃比的偏離。此外，對于多點燃油噴射系統(tǒng)來說，因為發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管只通過供燃燒的空氣，所以可以優(yōu)化其形狀和尺寸來實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的動態(tài)增壓。燃油系統(tǒng)燃油噴射燃油系統(tǒng)38燃油系統(tǒng)多點燃油噴射

1燃油

2空氣

3節(jié)氣門

4進(jìn)氣歧管

5噴油器

6發(fā)動機(jī)。多點燃油噴射示意圖如下：燃油系統(tǒng)多點燃油噴射多點燃油噴射示意圖如下：39燃油系統(tǒng)混合氣配制

可以采用各種不同的燃油調(diào)節(jié)方法來實現(xiàn)有效的燃油霧化，最大程度保證空燃混合氣的均勻性，同時使在進(jìn)氣管壁凝結(jié)程度最小。燃油霧化模式取決于噴油器出口端的幾何形狀、角度以及油滴的尺寸。對特定的氣缸頭與進(jìn)氣歧管幾何形狀而言，采用的噴油器應(yīng)有所不同。燃油系統(tǒng)混合氣配制40點火系統(tǒng)

點火系統(tǒng)的首要任務(wù)是保證在規(guī)定時間內(nèi)點燃混合氣。為此，點火系統(tǒng)必須嚴(yán)格控制點火正時，同時也要確?；鸹ㄈ軌蜥尫抛銐虻哪芰奎c燃混合氣。

右圖給出的是一典型的點火線圈。點火系統(tǒng)單火花點火線圈1驅(qū)動信號輸入端2多片鐵芯3初級線圈4次級線圈5彈簧接觸的高壓輸出端6火花塞接頭123456點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)的首要任務(wù)是保證在規(guī)定時間內(nèi)點燃混合41點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)主要由點火電子驅(qū)動電路、點火線圈、火花塞和高壓導(dǎo)線等組成。中央電控單元根據(jù)曲軸位置傳感器和轉(zhuǎn)速、水溫、電壓等信號計算出點火時刻和通電時間，并將此計算結(jié)果送至點火電子驅(qū)動電路。由點火電子組件控制點火線圈的初級電路的接通和斷開。點火線圈形式參見右圖。點火線圈（簡圖）a）單火花點火線圈(旋轉(zhuǎn)分配)b）單火花點火線圈(靜態(tài)分配)c）雙火花點火線圈(靜態(tài)分配)。點火系統(tǒng)點火系統(tǒng)主要由點火電子驅(qū)動電路、點火線圈、火花塞和高42點火電路

點火電路產(chǎn)生點火所需的高壓，然后在準(zhǔn)確的時刻供給相應(yīng)的火花塞。點火線圈點火線圈在閉合時儲存能量，在斷開時產(chǎn)生高壓，通過火花塞放電生成火花。點火系統(tǒng)點火電路點火系統(tǒng)43

電控單元ECU是發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的“處理與控制中心”。它采用預(yù)先存儲的功能或算法(處理程序)對由傳感器送來的信號進(jìn)行處理，并以這些傳感器信號為基礎(chǔ)計算得到控制信號，并通過驅(qū)動級直接將控制信號送往相應(yīng)的執(zhí)行器(例如點火線圈和噴油嘴)實施控制。

ME7發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的電控單元采用的是專門為發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)而設(shè)計定義的16位高性能微處理器，此外還為微處理器配有閃存（FlashMemory）可方便地實現(xiàn)程序和匹配數(shù)據(jù)的更新。

電控單元（ECU）電控單元（ECU）44主要結(jié)構(gòu)：電控單元（ECU）ME7電控單元：1多端插頭2電路板3驅(qū)動芯片4內(nèi)含ROM的功能處理器5閃存（儲存針對不同車型補(bǔ)充程序）6EEPROM7內(nèi)含ROM的擴(kuò)展處理器8閃存（儲存擴(kuò)展處理器的部分程序）9大氣壓力傳感器10CJ910芯片組（集成了5V電壓調(diào)節(jié)器和感應(yīng)式傳感器的處理電路）在背面還有外置RAM主要結(jié)構(gòu)：電控單元（ECU）ME7電控單元：45物理設(shè)計

電控單元（ElectricControlUnit,簡稱ECU）是由金屬外殼與敷有電子元器件的印刷電路板構(gòu)成。

具有混合電路的緊湊型ECU可以直接安裝在發(fā)動機(jī)上，獨特的設(shè)計使它能抵抗較高的熱應(yīng)力。通過一個多引腳的線束插頭將ECU與各傳感器和執(zhí)行器、當(dāng)然還有電源相連。這種接頭的引腳數(shù)目取決于ECU所包含的相應(yīng)功能的多少。在ME-Motronic系統(tǒng)中，接頭引腳不會少于100個。在PCB板的輸出功放電路下方（反面）有層金屬底板，利用穿孔連接來實現(xiàn)向金屬底板下表面的熱傳遞,并從那兒把輸出放大電路所產(chǎn)生的熱量通過“熱橋”傳遞給金屬外殼。電控單元（ECU）物理設(shè)計電控單元（ECU）46

ECU必須承受一些極端的考驗，比如溫度、濕度和物理應(yīng)力，并抵抗所導(dǎo)入的電磁干擾，抑制向外發(fā)射的高頻電磁靜電噪聲。 正常運行狀態(tài)下，ECU應(yīng)能實現(xiàn)在實際工作環(huán)境溫度和正常電源電壓下正確無誤地進(jìn)行信號處理。電源電壓調(diào)節(jié)器為ECU提供數(shù)字電路所需的5V恒定工作電壓。電控單元（ECU）電源電控單元（ECU）47信號輸入

傳感器信號首先經(jīng)過保護(hù)電路，再經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換器和放大器進(jìn)入ECU，主要類型如下：-模擬信號

ECU內(nèi)部集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)負(fù)責(zé)把模擬信號(例如加速踏板位置、空氣流量、發(fā)動機(jī)溫度、電源電壓比等信息)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。

-數(shù)字輸入信號例如空調(diào)、換檔選擇手柄等的開關(guān)信號，以及來自霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速脈沖可以直接供微處理器處理。 電控單元（ECU）信號輸入電控單元（ECU）48

—由感應(yīng)式傳感器送來的脈沖輸入信號提供了諸如車速、曲軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角等信息。它們由特殊電路進(jìn)行處理，并被轉(zhuǎn)換成方波信號。 根據(jù)系統(tǒng)集成度的不同，對原始信號的處理可以部分或完全由傳感器自身來完成。通過數(shù)據(jù)總線（CAN）傳遞的信息不需要進(jìn)行預(yù)處理。電控單元（ECU）電控單元（ECU）49信號處理

輸入信號由在ECU內(nèi)部的微處理器進(jìn)行處理。為使系統(tǒng)能正常運作，必須為微處理器配備已固化在非易失性存儲器(ROM或EPROM或FlashMemory)中的信號處理程序。這些存儲器中還包含用來指導(dǎo)發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)(EMS)工作的特定曲線和MAP圖（數(shù)據(jù)）。為適應(yīng)不同的發(fā)動機(jī)和車輛對各自不同數(shù)據(jù)范圍的需要，ECU直到生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)才進(jìn)行程序?qū)懭耄ó?dāng)然在這一過程里沒有必要打開ECU）。這樣就可減少應(yīng)任何一家汽車廠商的特殊要求而專門生產(chǎn)的ECU的類型。電控單元（ECU）信號處理電控單元（ECU）50

可讀/寫的隨機(jī)存儲器(RandomMemory，簡稱RAM)用來存儲計算結(jié)果和調(diào)節(jié)參數(shù)，以及由診斷所得出的系統(tǒng)故障信息。RAM必須要有不間斷的供電，一旦斷開與汽車電瓶的連接，所有的數(shù)據(jù)都將消失；恢復(fù)電瓶供電后，ECU必須重新計算適應(yīng)因子。為解決這一問題，有些ECU單元則將所需要的變量存儲在EEPROM(非易失性存儲器)中備用。電控單元（ECU）電控單元（ECU）51信號輸出

由微處理器控制的輸出驅(qū)動電路提供足夠的功率輸出直接驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這些驅(qū)動電路有一整套保護(hù)電路，以防止因?qū)Φ囟搪?、電源電壓波動和電器過載等造成損壞。

OBD診斷功能能夠檢查出驅(qū)動級的各種故障，并相應(yīng)地在必要時抑制該路輸出。故障入口程序也保存在RAM中，維修工程師就可用診斷儀與其串口相連，獲取相應(yīng)的故障信息。點火關(guān)閉中斷電源供應(yīng)時，有些ECU會依靠一套保持電路維持主繼電器開啟，直到完成程序處理。電控單元（ECU）信號輸出電控單元（ECU）52ME7系統(tǒng)的主要控制策略

如綜述中所述，ME7系統(tǒng)除了M1，M3系列所具有的閉環(huán)控制，怠速閉環(huán)控制，爆震控制之外，還在于ME7的控制系統(tǒng)是基于扭矩控制這個平臺的，下面將對以下ME7系統(tǒng)的主要計算、控制策略進(jìn)行論述：基于扭矩控制的理論氣缸進(jìn)氣量的計算點火正時的計算和控制噴油計算和控制對不同運行工況的處理怠速閉環(huán)控制爆震控制的閉環(huán)控制蒸發(fā)排放控制控制增壓控制安全保護(hù)駕駛性能改善ME7系統(tǒng)的主要控制策略如綜述中所述，ME7系統(tǒng)除了53

發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的首要任務(wù)是將駕駛指令反映到發(fā)動機(jī)的功率和扭矩輸出上。不論是在恒速前進(jìn)還是加速前進(jìn)，駕駛員都需要發(fā)動機(jī)輸出扭矩克服前進(jìn)中的阻力。

此外，系統(tǒng)內(nèi)許多功能子系統(tǒng)（如怠速控制和轉(zhuǎn)速調(diào)速等）參與對行駛伺服機(jī)構(gòu)（如電子牽引力控制，自動變速箱）和通常的汽車附屬功能（如空調(diào)等）的控制，并將這些設(shè)備對發(fā)動機(jī)功率輸出調(diào)整要求告訴Motronic系統(tǒng)。例如，在啟動空調(diào)壓縮機(jī)時，空調(diào)控制系統(tǒng)就會向ECU請求增加輸出功率。早期發(fā)動機(jī)運行時，作為控制參數(shù)的氣缸充氣量、燃油質(zhì)量和點火正時都被認(rèn)為是控制指令而直接執(zhí)行，當(dāng)各種可能互相矛盾的需求同時出現(xiàn)時，彼此之間沒有協(xié)調(diào)。基于扭矩控制的理論發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)的首要任務(wù)是將駕駛指令反映到發(fā)動機(jī)的功54采用基于扭矩控制策略的ME7系統(tǒng)則前進(jìn)了一步，它首先對各部件的要求進(jìn)行優(yōu)先級判斷和協(xié)調(diào)，然后再利用得出的控制參數(shù)去實現(xiàn)指定扭矩的輸出。這種協(xié)調(diào)控制的策略能確保發(fā)動機(jī)在各個工況下實現(xiàn)排放和耗油的優(yōu)化。

此外，采用基于扭矩的控制策略，就能比較方便地做到：根據(jù)不同的發(fā)動機(jī)和客戶使用要求，將眾多的不同控制功能集成到不同型號的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)中，供用戶自由選擇。也就是說，從而使ME7型發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)具有更好的移植性。基于扭矩控制的理論采用基于扭矩控制策略的ME7系統(tǒng)則前進(jìn)了一步，它首先對各部件55基于扭矩控制的理論外部請求:加速踏板(駕駛員)巡航控制外界動力條件舒適性和方便性起動加熱三元催化器怠速控制運行效率對扭矩輸出和運行效率進(jìn)行協(xié)調(diào)怠速控制轉(zhuǎn)速限制元件保護(hù)設(shè)定可能的各控制參數(shù)汽油發(fā)動機(jī)的扭矩調(diào)節(jié)起動節(jié)氣門開度點火正時噴油控制廢氣旁通閥基于扭矩控制的理論外部請求:起動運行效率對扭矩輸出和運行效率56發(fā)動機(jī)的扭矩計算燃燒過程產(chǎn)生的內(nèi)部扭矩是基于扭矩控制的ME-Motronic系統(tǒng)的基本參數(shù)。發(fā)動機(jī)的實際輸出扭矩還要從中扣除摩擦、泵氣損失、驅(qū)動輔助器件（水泵、交流發(fā)電機(jī)等）和傳動裝置所消耗的能量?；谂ぞ乜刂频淖罱K目的是能夠選擇最精確的發(fā)動機(jī)參數(shù)以精確地響應(yīng)駕駛指令，同時還要補(bǔ)償損失以及滿足給其他輔助部件供能的需要?；谂ぞ乜刂频睦碚摪l(fā)動機(jī)的扭矩計算基于扭矩控制的理論57實際輸出扭矩的調(diào)節(jié)

ME-Motronic系統(tǒng)在扭矩生成的時候采用兩種方法調(diào)節(jié)輸出扭矩：一種是控制電子節(jié)氣門（ETC）改變進(jìn)氣量，這是一種逐漸緩慢過渡的方法，另外一種是采用調(diào)節(jié)點火正時或關(guān)閉某個氣缸噴油的快速響應(yīng)方式。采用緩慢過渡的方法實際上就是控制進(jìn)氣量的方法，主要負(fù)責(zé)穩(wěn)態(tài)運行；而快速響應(yīng)的方式（調(diào)節(jié)點火正時）可以在扭矩生成時對動力變化非常迅速地響應(yīng)。具體調(diào)節(jié)過程可參照下圖?；谂ぞ乜刂频睦碚搶嶋H輸出扭矩的調(diào)節(jié)基于扭矩控制的理論58基于扭矩控制的理論外部和內(nèi)部扭矩要求(如轉(zhuǎn)速限制、空調(diào)壓縮機(jī)、自動變速箱等)改變進(jìn)氣量時的優(yōu)先級設(shè)定改變點火正時時的優(yōu)先級設(shè)定扭矩到進(jìn)氣量之間的轉(zhuǎn)換計算實際新鮮空氣進(jìn)氣量計算運行效率和參考扭矩噴油時間指定扭矩和同步控制信號（噴油、點火）之間的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)氣量和節(jié)氣門之間的對應(yīng)關(guān)系運行效率、、點火正時設(shè)定進(jìn)氣量參考點設(shè)定進(jìn)氣量進(jìn)氣量和啟動增壓器之間的對應(yīng)關(guān)系駕駛指令點火正時設(shè)定扭矩參考點進(jìn)氣管壓力節(jié)氣門開度啟動廢氣旁通閥利用改變進(jìn)氣量和點火正時改變扭矩輸出基于扭矩控制的理論外部和內(nèi)部扭矩要求(如轉(zhuǎn)速限制、空調(diào)壓縮59進(jìn)氣閥門關(guān)閉的時候氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量稱為進(jìn)氣量。還有一種和活塞位移無關(guān)的相對空氣量，它是當(dāng)前進(jìn)氣量和在標(biāo)準(zhǔn)條件下（P0=1.013kPa，T0=273K）氣缸所能容納的空氣質(zhì)量的比值。在計算噴油量的時候，必須要知道相對空氣量。它對于今天的火花塞式發(fā)動機(jī)來說是一個影響功率輸出的基本參數(shù)。氣缸進(jìn)氣量的計算進(jìn)氣閥門關(guān)閉的時候氣缸內(nèi)的空氣質(zhì)量稱為進(jìn)氣量。氣缸進(jìn)60

由于還沒有直接測量進(jìn)氣量的方法，因此必須利用現(xiàn)有的傳感器測量數(shù)據(jù)在仿真模型的基礎(chǔ)上計算出相對空氣量。

進(jìn)氣仿真模型應(yīng)滿足以下要求：

-精確地確定在不同運行條件下的進(jìn)氣量（包括在動力增壓、可選流程進(jìn)氣歧管、可變閥門正時等）；

-能夠?qū)Σ捎肊GR(廢氣再循環(huán))系統(tǒng)的排氣成分準(zhǔn)確反映；

-對任何設(shè)定進(jìn)氣量，都能夠計算出對應(yīng)節(jié)氣門開度的控制參數(shù)。氣缸進(jìn)氣量的計算由于還沒有直接測量進(jìn)氣量的方法，因此必須利用現(xiàn)有的傳感器測61考慮到可以利用氣體流過閥門（這里是節(jié)氣門）所遵循的方程，進(jìn)氣歧管仿真模型可以用來計算進(jìn)入氣缸的空氣量。

這時主要影響參數(shù)是緊挨著節(jié)氣門的前方空氣壓力、流過節(jié)氣門所造成的壓降以及節(jié)氣門的實際通流面積，所有這些參數(shù)都用進(jìn)氣歧管仿真模型計算得到。其它一些只和節(jié)氣門相關(guān)的特定參數(shù)，如氣流經(jīng)過節(jié)氣門時的摩擦損失，則必須是在建立試驗測量的基礎(chǔ)上定量給出。

計算出來的節(jié)氣門開度將以指令參數(shù)的形式傳送給節(jié)氣門的開度控制元件。

氣缸進(jìn)氣量的計算考慮到可以利用氣體流過閥門（這里是節(jié)氣門）所遵循的方程，進(jìn)氣621）噴油持續(xù)時間的計算要實現(xiàn)理論空燃比，氣缸充氣量是計算噴油量的基礎(chǔ)。同時結(jié)合與噴油器設(shè)計有關(guān)的固定常量來計算噴油持續(xù)時間。噴油持續(xù)時間也要受到噴油供油壓力和噴油背壓之間差值的影響。標(biāo)準(zhǔn)的噴油供油壓力是300KPa（3bar）。2）噴油正時為了保證燃燒質(zhì)量，在精確定量噴油量的同時還要有正確的噴油正時。

噴油計算與控制1）噴油持續(xù)時間的計算噴油計算與控制63噴油計算與控制來自負(fù)荷信號的基本噴油時間起動所需噴油時間起動后階段和預(yù)熱階段的修正。

閉環(huán)控制的修正瞬變補(bǔ)償停止噴油再開啟時的修正與運行點相關(guān)的噴油修正蓄電池電壓修正實際噴油時間是否超速，發(fā)動機(jī)或汽車限速噴油時間的計算：噴油計算與控制來自負(fù)荷信號的基本噴油時間起動所需噴油時間起動64

點火系統(tǒng)的目的是提供足夠的能量保證燃?xì)庠谇‘?dāng)?shù)臅r候完全燃燒。該能量來源于線圈閉合期間提供給初級線圈的能量。閉合結(jié)束的時間通常和點火時刻一致。ECU根據(jù)給點火線圈充電的需要確定閉合角的大小。

ME-Motronic的無分電式點火系統(tǒng)在線圈閉合開始時給線圈充電，斷開時激發(fā)點火。點火正時的計算與控制點火系統(tǒng)的目的是提供足夠的能量保證燃?xì)庠谇‘?dāng)?shù)臅r候完65點火正時的計算與控制由負(fù)荷和轉(zhuǎn)速信號所得到的基本點火提前角溫度修起動后和預(yù)熱修正與運行點相關(guān)的點火角修正超速斷油前的修正再開啟時的修正基于變速器調(diào)節(jié)修正點火提前角極限點火時刻怠速時的點火角修正爆震控制的點火角修正超速點火正時的計算點火正時的計算與控制由負(fù)荷和轉(zhuǎn)速信號所得到的基本點火提前角溫66可用不同的扭矩輸出和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來區(qū)分發(fā)動機(jī)的不同運行工況。

右圖顯示了發(fā)動機(jī)運行的不同工況范圍對應(yīng)的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍。

ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理發(fā)動機(jī)運行工況范圍滿負(fù)荷扭矩起動怠速超速斷油轉(zhuǎn)速恢復(fù)后部分負(fù)荷加速ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理發(fā)動機(jī)運行工況范圍滿負(fù)67轉(zhuǎn)速與負(fù)荷快速變化的過渡工況尤其重要，因為這些工況對混合氣形成狀況有特殊要求（例如這時將出現(xiàn)進(jìn)氣歧管壁上油膜的凝結(jié)和氣化現(xiàn)象）。另一個重要的環(huán)節(jié)是起動階段和隨后的暖機(jī)過程，這個過程將持續(xù)到發(fā)動機(jī)和排氣系統(tǒng)的溫度升高到正常工作水平。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理68起動

在起動過程中，進(jìn)氣量、噴油量和點火時間根據(jù)專門的計算結(jié)果來調(diào)整。起動后工況

起動后工況(緊接在起動過程結(jié)束之后)的混合氣仍然較濃，但相比起動初始時已減少噴油量和進(jìn)氣量。點火提前角也作相應(yīng)調(diào)整，以適應(yīng)修正后的噴油量和不同的運行工況的需要。直到平穩(wěn)過渡到暖機(jī)工況后，起動后工況結(jié)束。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理起動ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理69暖機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器加熱

當(dāng)發(fā)動機(jī)在冷車狀態(tài)下起動后，需要調(diào)整氣缸進(jìn)氣、噴油和點火以滿足發(fā)動機(jī)輸出更大扭矩的要求。這個過程一直持續(xù)到升高至合適的溫度為止。在這個過程中首要的事情是快速加熱催化凈化器，使催化凈化器迅速轉(zhuǎn)換到工作狀態(tài)以大幅度降低排放。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理暖機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器加熱ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理70使用這種方法時，發(fā)動機(jī)工作在高濃混合氣下(

<0.6)，以增加排氣中一氧化碳和碳?xì)涞暮?，相?yīng)地這時發(fā)動機(jī)效率會降低。新鮮的空氣(二次空氣并不參與缸內(nèi)燃燒過程)被直接引入到排氣閥下游以支持CO和HC的氧化。由此產(chǎn)生的加熱能量進(jìn)入催化轉(zhuǎn)換器，使它在最短的延遲時間達(dá)到工作溫度。一個電動真空泵從空氣濾清器室或一個特制的粗濾器中獲得二次空氣。這些空氣再通過一個卸放閥進(jìn)入排氣系統(tǒng)，同時有一個單向閥用來防止灼熱的排氣倒流回二次空氣系統(tǒng)。二次空氣ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理使用這種方法時，發(fā)動機(jī)工作在高濃混合氣下(<0.6)，以增71系統(tǒng)以一個指定的間隔去驅(qū)動二次空氣泵和空氣閥門，并由一個寬帶的

氧傳感器來精確判斷二次空氣泵的工作情況。這個過程產(chǎn)生足夠的熱量供遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)位置的催化凈化器使用。下圖分別顯示了有/無二次空氣噴射時，發(fā)動機(jī)在排放測試時最初一段時間內(nèi)的HC和CO排放曲線。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理14車速CO濃度車速HC濃度時間（秒）時間（秒）二次空氣使用效果比較（實線為無二次空氣，虛線為有二次空氣）系統(tǒng)以一個指定的間隔去驅(qū)動二次空氣泵和空氣閥門，并由一個寬帶72怠速工況

在怠速時，發(fā)動機(jī)沒有扭矩輸出，燃燒過程產(chǎn)生的能量被用來維持發(fā)動機(jī)本身的運轉(zhuǎn)和驅(qū)動附屬設(shè)備。在這種工況下，維持運轉(zhuǎn)所需要的扭矩和怠速轉(zhuǎn)速一起決定了油耗。

在交通嚴(yán)重?fù)矶聲r，車輛很多油耗就是在這種工況下發(fā)生的，它被用來克服怠速時最低水平的摩擦損耗，并由此決定了低怠速的轉(zhuǎn)速。

ME-Motronic的閉環(huán)怠速控制能保證在設(shè)定的怠速狀態(tài)下穩(wěn)定、可靠地工作，而與其他條件的變化無關(guān)。這些變化則可能是由于多種因素，諸如電氣系統(tǒng)、空調(diào)壓縮機(jī)、自動變速箱齒輪嚙合、助力轉(zhuǎn)向等引起的電流波動等而導(dǎo)致的。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理怠速工況ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理73WOT(滿負(fù)荷)

在節(jié)氣門全開(WOT)時沒有節(jié)氣損失，發(fā)動機(jī)在任何給定的轉(zhuǎn)速下均可發(fā)出最大潛能的功率。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理WOT(滿負(fù)荷)ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理74過度工況1）加速/減速一部分噴入進(jìn)氣道的燃油并未及時到達(dá)氣缸參加隨后的燃燒。相反，在進(jìn)氣歧管壁上生成了一層油膜。在大負(fù)荷和噴油量增加的情況下，這層油膜所含有的燃油迅速增加。當(dāng)加速時節(jié)氣門開度增大，一部分噴射的燃油被這層油膜吸收，因此相應(yīng)地必須噴射額外數(shù)量的燃油以彌補(bǔ)這部分損失，防止加速時混合氣變稀。

同樣，因為一旦負(fù)荷下降，管壁上油膜中含有的額外燃油將重新氣化，所以減速時噴油量必須相應(yīng)地降低。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理過度工況ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理75下圖展示了噴油和節(jié)氣門開度之間的響應(yīng)曲線。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理1根據(jù)進(jìn)氣量計算得出的噴油時間2修正后的噴油時間3噴油時間增加量4噴油時間減少量5節(jié)氣門開度噴油時間的調(diào)整下圖展示了噴油和節(jié)氣門開度之間的響應(yīng)曲線。ME7系統(tǒng)對不同運762）飛車倒拖斷油/恢復(fù)供油

當(dāng)高轉(zhuǎn)速飛車，或者處于拖動時的節(jié)制狀態(tài)，發(fā)動機(jī)提供給飛輪的能量會變?yōu)樨?fù)值。在這些情況下，發(fā)動機(jī)的摩擦和空氣阻力都能使車輛減速；而噴油或不噴油，發(fā)動機(jī)都能持續(xù)運轉(zhuǎn)。

對于被動的、無噴油的倒拖工況，噴油須被抑制以減少燃油消耗和排放。ME-Motronic基于扭矩的控制能對噴油脈寬施加一個可調(diào)的抑制作用，通過逐漸地而非突然地減少特定的輸出量，來防止在過渡到倒拖工況時發(fā)生扭矩跳變。當(dāng)轉(zhuǎn)速降到高于怠速轉(zhuǎn)速的某個特定的值時，噴油重新開始。在噴油重新開始的過程中，基于扭矩的控制功能控制著扭矩緩慢地增長，以確保發(fā)動機(jī)扭矩的建立平穩(wěn)進(jìn)行(平滑過渡)。ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理2）飛車倒拖斷油/恢復(fù)供油ME7系統(tǒng)對不同運行工況的處理77目的怠速期間，發(fā)動機(jī)并不在飛輪端輸出扭矩，為了在盡可能低的轉(zhuǎn)速下維持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，怠速閉環(huán)控制系統(tǒng)必須要努力維持扭矩輸出和發(fā)動機(jī)自身耗能的平衡。在怠速期間，發(fā)動機(jī)提供能量是必要的，因為這可以滿足眾多部件耗能的需要，這可能包括發(fā)動機(jī)曲軸的內(nèi)部摩擦，氣閥伺服機(jī)構(gòu)以及諸如冷卻水泵之類的輔助設(shè)備。怠速閉環(huán)控制目的怠速閉環(huán)控制78發(fā)動機(jī)的內(nèi)部摩擦損失將由于溫度的波動而產(chǎn)生各種變化。此外，在整個發(fā)動機(jī)的服務(wù)壽命期間，盡管摩擦損失變化很慢，但是還是始終在改變。發(fā)動機(jī)所承擔(dān)的負(fù)荷也可能由于一些外部輔助設(shè)備（如空調(diào)壓縮機(jī)）的起動和關(guān)閉而在一個較大的范圍內(nèi)變化。由于采用的是更小質(zhì)量的往復(fù)運動部件和飛輪以及更大容量的進(jìn)氣歧管，因此現(xiàn)代發(fā)動機(jī)對負(fù)荷的變化特別敏感。怠速閉環(huán)控制發(fā)動機(jī)的內(nèi)部摩擦損失將由于溫度的波動而產(chǎn)生各種變化。此外，79運行理念

ME7這種基于扭矩控制的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)要求怠速閉環(huán)控制能夠定量輸出功率，以確保在任何工況下都能維持怠速工況的穩(wěn)定。其結(jié)果是使在轉(zhuǎn)速降低的時候增加輸出功率，而在轉(zhuǎn)速升高的時候降低功率輸出。

系統(tǒng)在識別到一些影響因素，如空調(diào)壓縮機(jī)起動或自動變速箱換檔的時候，將會相應(yīng)地增加功率輸出。怠速閉環(huán)控制運行理念怠速閉環(huán)控制80

在低溫情況下，由于要克服更大的摩擦損失或維持更高的怠速轉(zhuǎn)速，輸出扭矩必須增大。將這些輸出功率要求累加起來后，送到扭矩協(xié)調(diào)處理單元，再由它進(jìn)行計算，得出相應(yīng)所需的充氣質(zhì)量、混合氣成分和點火正時。怠速閉環(huán)控制在低溫情況下，由于要克服更大的摩擦損失或維持更高的怠速轉(zhuǎn)速81

利用三元催化凈化器對排氣進(jìn)行后處理是一種有效的降低排氣有害物質(zhì)濃度的方法。三元催化凈化器可以將碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）減少98％乃至更多，并將其轉(zhuǎn)換成水（H2O）、二氧化碳（CO2）和氮氣（N2）。

的閉環(huán)控制利用三元催化凈化器對排氣進(jìn)行后處理是一種有效的降低排氣有害82

的閉環(huán)控制如下圖所示，轉(zhuǎn)換的效率取決于發(fā)動機(jī)空燃比是否在

＝1的附近很小范圍內(nèi)。三元催化凈化器的效率、傳感器輸出電壓與空氣過量系數(shù)之間的關(guān)系：1無三元催化凈化器時的發(fā)動機(jī)排放2有三元催化凈化器時的發(fā)動機(jī)排放3雙態(tài)型傳感器輸出電壓傳感器輸出電壓12發(fā)動機(jī)排放發(fā)動機(jī)排放3控制范圍濃過量空氣系數(shù)稀的閉環(huán)控制如下圖所示，轉(zhuǎn)換的效率取決于發(fā)動機(jī)空燃比83雙態(tài)型

傳感器的閉環(huán)控制1）控制范圍為了有效地同時處理排氣中典型的有害物質(zhì)，

調(diào)節(jié)必須極為嚴(yán)格地限制在能同時對三種有害物質(zhì)有效轉(zhuǎn)化的范圍內(nèi)。

閉環(huán)控制要求保證發(fā)動機(jī)運行在

=0.99~1內(nèi)。ME7系統(tǒng)在計算噴油時間的時候利用了這個來自氧傳感器的信號。

右圖展示了

閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)原理。

的閉環(huán)控制排氣進(jìn)氣燃油λ閉環(huán)控制電路示意圖1.空氣質(zhì)量流量流計2.發(fā)動機(jī)3a.λ氧傳感器13b.λ氧傳感器2（按要求配置）4.催化轉(zhuǎn)換器5噴油器6ECU。Us氧傳感器電壓，Uv噴油器控制電壓，VE噴油量雙態(tài)型傳感器的閉環(huán)控制的閉環(huán)控制排氣進(jìn)氣燃油λ閉環(huán)控制電842）控制過程

閉環(huán)控制只有等到氧傳感器能夠完全工作時才起作用。事實上,有一個輔助電路負(fù)責(zé)始終不停地監(jiān)測氧傳感器的工作狀況。當(dāng)氧傳感器過冷或已損壞（短路或開路）時，它發(fā)出的信號是不真實的，會被ECU拒絕。依據(jù)各自設(shè)計和安裝位置的不同，現(xiàn)在的加熱型傳感器在絕大多數(shù)系統(tǒng)中的啟動反應(yīng)時間在15秒到30秒之間。為了平滑地運行，冷的發(fā)動機(jī)需要較濃的混合氣（

<1），這也是為什么只有當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到一定溫度后，才能啟動

的閉環(huán)控制的原因。

的閉環(huán)控制2）控制過程的閉環(huán)控制85一旦啟動

閉環(huán)控制，ECU將利用一個比較器將傳感器信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的形式。

的閉環(huán)控制通過修正一系列的控制變量來響應(yīng)氧傳感器送來的信號(

>1，混合氣稀

<1，混合氣濃)，并以此產(chǎn)生控制因子，該控制因子被用作修正噴油時間的相乘因子。

噴油時間被調(diào)整(延長或縮短)，而控制因子的響應(yīng)則設(shè)置成一種穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)。

的閉環(huán)控制采用振蕩模式的動態(tài)

控制a單個雙態(tài)型

傳感器輸出信號，b控制因子的振蕩模式，c進(jìn)行峰值限制延遲后的控制參數(shù)一旦啟動閉環(huán)控制，ECU將利用一個比較器將傳感器信號轉(zhuǎn)換成86對于采用雙態(tài)型

傳感器的系統(tǒng)來說，以

＝1為中心持續(xù)不斷地作振蕩性調(diào)整是獲得最優(yōu)控制的唯一方法。

閉環(huán)控制的精度取決于為了抵銷空氣過量系數(shù)變化而對控制因子進(jìn)行調(diào)整的速度。由于當(dāng)燃料不斷地進(jìn)入燃燒室的時候，氧傳感器還安裝在排氣管后面，這樣就必然造成從空氣變化到控制電路響應(yīng)之間存在著滯后，這個滯后時間的長短取決于發(fā)動機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。

的閉環(huán)控制對于采用雙態(tài)型傳感器的系統(tǒng)來說，以＝1為中心持續(xù)不斷地87

的閉環(huán)控制只有等過了這段時間之后，才能確定如何調(diào)節(jié)混合氣成分，這樣，在控制因子的循環(huán)性的變化中必然會存在一個最小周期。此外，信號的處理時間和傳感器的響應(yīng)延遲又進(jìn)一步地加劇了這段滯后時間。

盡管振蕩周期的長短由氣體的傳送速度決定，但是在整個發(fā)動機(jī)的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，即使氣體傳送速度有變化，這種傾斜變化的控制因子振蕩的幅度基本為常數(shù)。在混合氣成分調(diào)整過程中，控制因子的階躍式的變化加快了控制速度，從而有可能縮短振蕩周期。的閉環(huán)控制只有等過了這段時間之后，才能確定如何調(diào)節(jié)混合氣成883）的變化由于傳感器的響應(yīng)模式取決于當(dāng)前混合氣是由稀變到濃還是由濃變到稀，因此采用對稱的控制方法將會得到略微稀的混合氣。由于只有在

＝0.99~1的范圍內(nèi)，三元催化器的效率才是最高的，因此必須采用一種非對稱的控制方法使得混合氣的成分處于最優(yōu)轉(zhuǎn)化范圍。

的閉環(huán)控制3）的變化的閉環(huán)控制894）自適應(yīng)的

閉環(huán)預(yù)置控制

閉環(huán)控制系統(tǒng)總是在基于先前的氧傳感器測量信號來修正隨后的噴油，因此，不可避免地要考慮氣體傳送的時間。采用這種主動適應(yīng)性差的控制方法來獲得新的運行點將會導(dǎo)致

偏離

＝1的位置，并且這種情況還會持續(xù)下去，直到系統(tǒng)的循環(huán)性控制重新建立平衡為止。針對這種情況，為了符合排放要求，需要采用一種特殊的缺省預(yù)置控制的方式。這種預(yù)置控制是在發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)匹配的時候完成編程的，對應(yīng)的

控制MAP圖儲存在程序存儲區(qū)中。當(dāng)然，考慮到車輛運行壽命期間的變化和燃油質(zhì)量、密度等的影響，還需要對這些缺省值進(jìn)行修正。

的閉環(huán)控制4）自適應(yīng)的閉環(huán)預(yù)置控制 的閉環(huán)控制90

當(dāng)發(fā)動機(jī)運行在一特定的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍時，若

控制單元一直采用的是一套固定的修正措施，那么

的自適應(yīng)單元將記錄這些修正，把它們存到非暫存的存儲區(qū)中（RAM或穩(wěn)定電流供電的EEPROM）。然后，修正后的預(yù)置控制又立即開始準(zhǔn)備緊接著的下一個控制循環(huán)，預(yù)設(shè)占空比，直到

閉環(huán)控制有效為止。若非暫存的存儲區(qū)出現(xiàn)電源中斷，

的自適應(yīng)學(xué)習(xí)功能將用一個未修正的預(yù)置值重新開始自適應(yīng)學(xué)習(xí)。

的閉環(huán)控制當(dāng)發(fā)動機(jī)運行在一特定的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范圍時，若控制單元一直采915）雙氧傳感器的

閉環(huán)控制將一個氧傳感器安裝在三元催化器的尾部（催化器后方）可以減輕廢氣對其的污染和熱應(yīng)力影響。這種類型的輔助傳感器可以產(chǎn)生第二個與主氧傳感器（安裝在催化器前，靠近發(fā)動機(jī)方向）生成信號相重疊并增強(qiáng)它的信號，從而確?；旌蠚獬煞衷诟L一段時間內(nèi)穩(wěn)定?；趩蝹€主氧傳感器的

閉環(huán)控制的振蕩模式具有非對稱性，采用雙重控制系統(tǒng)將修正此不對稱性，從而對

的漂移進(jìn)行補(bǔ)償。如果

控制策略是基于催化器尾部的氧傳感器的測量，這樣就會造成氣體傳輸時間的加長，進(jìn)而導(dǎo)致控制延遲的增加。催化器尾部傳感器不僅可以幫助

控制系統(tǒng)在更長的時間內(nèi)維持混合氣成分的穩(wěn)定，還可以用作評價三元催化器效率的工具。

的閉環(huán)控制5）雙氧傳感器的閉環(huán)控制的閉環(huán)控制92寬帶氧傳感器的

閉環(huán)控制

雙態(tài)氧傳感器電壓階躍變化的方式只能描述混合氣的兩種狀態(tài)：稀和濃。而寬帶氧傳感器可以用連續(xù)信號的形式監(jiān)測出混合氣偏離

＝1時的情況。換句話說，寬帶傳感器使基于連續(xù)信號而不是雙態(tài)信號的控制策略成為可能。

采用此策略的優(yōu)點在于：－定量地給出測量出來的混合氣成分和指定混合氣成分之間的差距,從而更好地響應(yīng)動力變化；－可以把

的調(diào)節(jié)設(shè)定值設(shè)定在不等于1的任何值。對于利用稀混合氣來進(jìn)行省油的策略，第二條優(yōu)點極為重要。

的閉環(huán)控制寬帶氧傳感器的閉環(huán)控制的閉環(huán)控制931）燃油蒸汽來源

油箱內(nèi)燃料受到下列方式加熱：－外圍部件的熱輻射－來自燃油系統(tǒng)回油管的溢出燃油，該燃油已經(jīng)在流過發(fā)動機(jī)的時候被加熱。油箱受熱將導(dǎo)致碳?xì)浠衔镏饕哉羝男问綇挠拖鋼]發(fā)出去。蒸發(fā)排放控制1）燃油蒸汽來源蒸發(fā)排放控制942）對碳?xì)浠衔飺]發(fā)的限制法律強(qiáng)制要求碳?xì)浠衔锏膿]發(fā)必須在一定限度范圍內(nèi)。蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)配備了一個安裝在油箱通氣導(dǎo)管尾部的利用活性炭過濾的炭罐，利用該控制系統(tǒng)實現(xiàn)碳?xì)浠衔飺]發(fā)的限制。圖8：蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)1從燃油箱到炭罐的管路，2炭罐，3新鮮空氣4炭罐清洗閥，5連接到進(jìn)氣岐管的管路，6節(jié)氣門，Δp：岐管壓力ps和大氣壓力pu之差。蒸發(fā)排放控制2）對碳?xì)浠衔飺]發(fā)的限制圖8：蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)蒸發(fā)排放控制95

炭罐內(nèi)的活性炭吸附燃油蒸汽，只允許空氣進(jìn)入大氣，同時也起到了油箱釋壓的作用。為了保證炭罐內(nèi)的活性炭的再生，在炭罐內(nèi)還有一根管子和進(jìn)氣管相通。發(fā)動機(jī)一運行就要在進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生真空度，就要形成吸氣氣流；當(dāng)空氣經(jīng)過活性炭進(jìn)入進(jìn)氣歧管時，氣流將帶走吸附在活性炭上的油蒸汽，并將它們帶到發(fā)動機(jī)燒掉在連接炭罐和進(jìn)氣歧管之間的管子上有一個閥門－－炭罐閥，該閥門用于控制清洗炭罐閥的氣流。蒸發(fā)排放控制炭罐內(nèi)的活性炭吸附燃油蒸汽，只允許空氣進(jìn)入大96活性炭再生（清洗）氣流活性炭再生氣流是組成成分未知的油氣混合氣，它不僅含有新鮮空氣，還有從活性炭吸取的高濃度燃油蒸汽，因而是影響

閉環(huán)控制的主要因素。再生氣流的流量要占整個進(jìn)氣流量的1％，若其完全是新鮮混合氣，那么進(jìn)氣濃度將降低1％。若其含有豐富的油氣，那么以理論空燃比14.7計算

的話，它將使進(jìn)氣濃度升高3