電噴標(biāo)定基礎(chǔ)培訓(xùn)上汽技術(shù)中心動力總成部楊飛赟目錄EMS基本原理EMS的硬件與軟件EMS控制策略內(nèi)容標(biāo)定的流程EMS基本原理系統(tǒng)基本功能

EMS發(fā)動機管理系統(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：-氣缸進氣量-噴油量-點火正時

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

EMS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EMS基本原理由于多種因素的共同作用，這些輔助功能已被提高到了一個重要的位置。這些因素包括：—要求降低尾氣排放的法規(guī)—對進一步提高燃油經(jīng)濟性的不懈追求—對安全性和駕駛舒適性的更高要求EMS基本原理系統(tǒng)擴展

EMS系統(tǒng)也可進行擴展，以集成以下配置：-渦輪增壓器和可變進氣歧管控制(可提高動力輸出)-發(fā)動機閥門正時可變的凸輪軸控制(可降低燃油消耗和排放，同時提高動力輸出)-爆震控制、發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制和車速控制(可保護發(fā)動機和車輛)。EMS基本原理系統(tǒng)基本控制策略

EMS（ME7/M7）系列的發(fā)動機管理系統(tǒng)采用的是基于扭矩控制的控制策略。使用該控制策略，可以使系統(tǒng)針對不同發(fā)動機和使用環(huán)境，方便靈活地集成眾多功能。大多數(shù)輔助開環(huán)和閉環(huán)控制功能都會體現(xiàn)在對發(fā)動機扭矩的影響上，這經(jīng)常導(dǎo)致同時出現(xiàn)相互矛盾的要求。該控制策略則能夠區(qū)分出這些相互矛盾的需求的優(yōu)先程度，并執(zhí)行最至關(guān)重要的需求,這也是基于扭矩控制的控制策略的優(yōu)勢所在。EMS基本原理系統(tǒng)接口在ME7系統(tǒng)中，中央控制單元采用CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域網(wǎng))總線與車內(nèi)掌管其它系統(tǒng)的不同控制單元保持通信與互相協(xié)作。這種協(xié)作的一個例子是當(dāng)進行換檔時，控制單元可操縱自動變速箱的ECU來執(zhí)行扭矩的減少，從而減少變速箱的磨損。同樣，如果安裝了TCS(牽引控制系統(tǒng))，當(dāng)感受到車輪滑動時，它的ECU會把相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳遞給控制單元，使其降低發(fā)動機扭矩。這也是采用基于扭矩的柔性響應(yīng)控制的另一個好處。EMS基本原理系統(tǒng)診斷由于器件故障將可能導(dǎo)致嚴(yán)重的安全或排放問題，在線診斷系統(tǒng)(On-BoardDiagnosis)是發(fā)動機管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

利用在線診斷，系統(tǒng)可以診斷出象空氣流量計、電子節(jié)氣門體、氧傳感器、碳罐閥等諸多器件的故障。

ME7系統(tǒng)可滿足OBDⅡ和EOBD標(biāo)準(zhǔn)。診斷接口電子控制單元ECU三元催化器M7系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖ME7系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主要電子零部件主要電子零部件主要電子零部件電子節(jié)氣門體電子油門踏板主要零部件功能序號零部件名稱功能M7ME7EUIIEIIIEOBD1電子控制器M(E)7.9.7發(fā)動機管理系統(tǒng)的核心，接收傳感器信號，通過軟件處理后，對執(zhí)行器發(fā)送控制信息，實現(xiàn)對噴油、點火等的控制?！獭獭獭?空氣質(zhì)量流量計或進氣壓力溫度傳感器DS-S/TF測量發(fā)動機進氣量或進氣歧管絕對壓力，提供發(fā)動機負(fù)荷信息?！獭獭獭?燃油分配管總成KSZ-S分配燃油，貯存燃油，提供燃油，調(diào)節(jié)油壓以保持噴油器進、出口的壓力差恒定不變?！獭獭獭?.1噴油器EV6將燃油噴在汽缸進氣口前?！獭獭獭?.2調(diào)壓閥DR2保持燃油分配管總成系統(tǒng)的壓力與進氣管內(nèi)的壓力差為恒值?！獭獭獭?凸輪軸位置傳感器PG區(qū)分一缸的壓縮上止點和排氣上止點?！獭獭獭?水溫傳感器TF-W測定發(fā)動機冷卻液溫度。

√√√√6爆震傳感器KS-1-K檢測發(fā)動機缸體振動情況，以供電子控制器識別發(fā)動機爆震工況?！獭獭獭?碳罐控制閥TEV-2控制蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)中再生氣流的流量?！獭獭獭?點火線圈ZSK-2x2提供火花塞點火所需的點火能量√√√√9轉(zhuǎn)速傳感器DG-6提供曲軸轉(zhuǎn)速信息和第一缸上止點信息√√√√主要零部件功能10油泵支架EKPT為電動燃油泵安裝在油箱內(nèi)提供良好的機械安裝支架?！獭獭獭?0.1油泵EKP13.5將燃油從油箱送往發(fā)動機，并提供足夠的燃油壓力和富余燃油。

√√√√11節(jié)氣門位置傳感器DKG-1提供發(fā)動機負(fù)荷信息、工況信息?！獭獭?2怠速調(diào)節(jié)器通過改變怠速旁通通道截面積影響旁通氣量，實現(xiàn)發(fā)動機怠速工況時轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制?！獭獭?3電子油門踏板（FPM）提供駕駛員所踩踏板的電壓信號√√√14電子節(jié)氣門體（DVE)控制發(fā)動機進氣量并提供節(jié)氣門開度信號√√√15氧傳感器(上游)LSH25C測定發(fā)動機排氣中氧氣含量，實現(xiàn)閉環(huán)控制

√√√√16氧傳感器(下游)LSH25C監(jiān)控三元催化轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換功能?！獭獭?7機油溫度傳感器檢測發(fā)動機機油溫度，控制VVT閥（僅VVT發(fā)動機）√√√√18振動加速度傳感器探測路面不平度，避免失火誤判斷?！獭獭?/p>

ECU硬件原理示意圖

ECU內(nèi)部模塊

ECU管腳分配

ECU線束原理圖

M(E)7系統(tǒng)功能

基本功能催化器加熱控制4缸順序噴射分缸爆震自適應(yīng)控制1x1，1x2,2x2等多種方式的點火控制冷卻風(fēng)扇控制增量系統(tǒng)的速度測量空調(diào)壓縮機控制節(jié)氣門位置測量車速和發(fā)動機轉(zhuǎn)速限制功能壓力傳感器負(fù)荷測量

兩點式或線性氧傳感器空燃比閉環(huán)控制

炭罐控制擴展功能混合氣自適應(yīng)控制CAN總線，防盜功能，巡航等車輛控制排溫保護VVT，Turbo，EGR，CBR，SU等發(fā)動機控制基于模型的過渡工況自適應(yīng)控制EOBD自診斷系統(tǒng)基于模型的扭矩控制怠速控制

項目功能需求表（FR）

發(fā)動機在燃燒作功沖程中產(chǎn)生的動能由下列因素所確定：--進氣門關(guān)閉時進入的可供燃燒的進氣量；駕駛員通過加速踏板的機械連接直接控制節(jié)氣門開度怠速調(diào)節(jié)器--同時進入的可供燃燒的燃油量；

噴油量與噴油正時的控制--

點火火花開始點燃空燃混合氣的著火點。

點火正時與閉合角的控制發(fā)動機性能的影響因素1空氣和燃油蒸汽2碳罐控制閥3通往蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)4廢氣5有可調(diào)開度的EGR閥門6空氣質(zhì)量流量（大氣壓力）7空氣質(zhì)量流量（進氣管壓力）8新鮮空氣沖量（燃燒室壓力）9殘余廢氣量10廢氣11進氣門12排氣門α節(jié)氣門開啟角“氣”“氣”的控制節(jié)氣門控制

對火花塞式發(fā)動機而言，決定功率輸出的首要因素是氣缸進氣量。

發(fā)動機管理系統(tǒng)主要是通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度來控制氣缸進氣的?！皻狻钡目刂瞥Ｒ?guī)系統(tǒng)常規(guī)的設(shè)計是依靠機械的連接來控制節(jié)氣門，借助系纜或機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)壓縮機被打開時，氣缸也需要吸入更多的空氣來彌補驅(qū)動功率的損失。1怠速旁通閥3節(jié)氣閥2ECU4旁通管“氣”的控制

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)動機需求波動而對空氣流量進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。“氣”的控制帶有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。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“氣”的控制ETC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)、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的電位器。

ME7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)動機管理ECU集成在一起，而無需為ETC配備一個專門的ECU?！皻狻钡目刂艵TC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)姆答伩刂啤?/p>

電子節(jié)氣門總成上的兩個反相互補節(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?！皻狻钡目刂?/p>

在整個發(fā)動機運行期間，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?！皻狻钡目刂?/p>

盡管節(jié)氣門控制是控制發(fā)動機進氣的主要方式，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：-可變進排氣閥門正時-排氣再循環(huán)(EGR)-可變進氣歧管布置(動態(tài)增壓）-廢氣渦輪增壓多點噴油系統(tǒng)(MPI)1

燃油2

空氣3

節(jié)氣門4

進氣歧管5

噴油嘴6

發(fā)動機外部形成混合氣的系統(tǒng)這種供油系統(tǒng)最顯著的特點是：空燃混合氣在燃燒室外的進氣歧管內(nèi)形成。

多點噴油系統(tǒng)多點噴射為上述混合氣形成準(zhǔn)則提供了理想的基礎(chǔ)。在這種系統(tǒng)中，每個氣缸都配有自己的噴油嘴，把燃油直接噴射到進氣門前面部位。噴油量根據(jù)進氣量、發(fā)動機水溫和轉(zhuǎn)速等條件精確計算的?！坝汀薄坝汀钡目刂迫加蛧娚錇闈M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氣門附近，這樣大大避免了噴出燃油沿進氣管壁的凝結(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)動機進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)動機的動態(tài)增壓。在提前點火的點火時刻曲軸和活塞的位置TDC:上止點，BDC:下止點Z:點火時刻

點火提前角是用曲軸的上止點（TDC）來表示。提前角是以TDC前的角度來度量的。相應(yīng)的數(shù)字稱為點火（正時提前）角。把點火時間向后移到TDC，稱之為“延遲點火正時”；把點火時間向前移到更早的點火點，稱之為“提前點火”，如圖所示。點火正時的選擇必須滿足以下準(zhǔn)則：--最大的發(fā)動機功率--最佳的燃油經(jīng)濟性--發(fā)動機無爆震--排氣清潔但這些要求不可能同時得到滿足，必須根據(jù)具體情況制定折衷的方案。要達到要求的扭矩，最佳點火提前角取決于若干因素，最重要的因素包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、發(fā)動機結(jié)構(gòu)、燃料品質(zhì)和運行工況等（如起動、怠速、全速和倒拖工況）?！盎稹卑l(fā)動機爆震是由于火花塞點燃的火焰前鋒尚未到達而部分空燃混合氣已突然自燃引起的，這種情況屬于點火提前角過大。爆震不僅導(dǎo)致燃燒室的溫度升高，反過來又可以引起提前著火，而且會引起壓力的升高?，F(xiàn)在，在點燃式發(fā)動機中使用高壓縮比比以前常用的壓縮比帶來更大的爆震危險。兩種不同形式的爆震應(yīng)當(dāng)加以區(qū)別。--發(fā)動機低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷時的加速爆震（可清楚的聽見金屬敲擊聲）--發(fā)動機高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷時的高速爆震

長時間的爆震對發(fā)動機有極大的損害（氣缸蓋墊片和軸承損壞，活塞損壞）以及火花塞的損壞。爆震控制策略

如綜述中所述，ME7系統(tǒng)除了閉環(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、控制策略進行論述：基于扭矩控制的理論氣缸進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)排放控制增壓控制安全保護駕駛性能改善基于扭矩控制的策略

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

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)動機功率輸出調(diào)整要求告訴EMS系統(tǒng)。例如，在啟動空調(diào)壓縮機時，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)?；谂ぞ乜刂频牟呗?/p>

采用基于扭矩控制策略的ME7系統(tǒng)則前進了一步，它首先對各部件的要求進行優(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)動機管理系統(tǒng)具有更好的移植性?；谂ぞ乜刂频牟呗酝獠空埱?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行協(xié)調(diào)怠速控制轉(zhuǎn)速限制元件保護設(shè)定可能的各控制參數(shù)汽油發(fā)動機的扭矩調(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策略發(fā)動機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ME7系統(tǒng)的基本參數(shù)。發(fā)動機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)電機等）和傳動裝置所消耗的能量。基于扭矩控制的最終目的是能夠選擇最精確的發(fā)動機參數(shù)以精確地響應(yīng)駕駛指令，同時還要補償損失以及滿足給其他輔助部件供能的需要?；谂ぞ乜刂频牟呗詫嶋H輸出扭矩的調(diào)節(jié)

ME7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)。對不同工況的運行處理

可用不同的扭矩輸出和發(fā)動機轉(zhuǎn)速來區(qū)分發(fā)動機的不同運行工況。

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

發(fā)動機運行工況范圍滿負(fù)荷扭矩起動怠速

超速斷油

轉(zhuǎn)速恢復(fù)后部分負(fù)荷加速對不同工況的運行處理起動在起動過程中，進氣量、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)過渡到暖機工況后，起動后工況結(jié)束。對不同工況的運行處理暖機和催化轉(zhuǎn)換器加熱當(dāng)發(fā)動機在冷車狀態(tài)下起動后，需要調(diào)整氣缸進氣、噴油和點火以滿足發(fā)動機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。對不同工況的運行處理暖機和催化轉(zhuǎn)換器加熱當(dāng)發(fā)動機在冷車狀態(tài)下起動后，需要調(diào)整氣缸進氣、噴油和點火以滿足發(fā)動機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。對不同工況的運行處理怠速工況在怠速時，發(fā)動機沒有扭矩輸出，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。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、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。對不同工況的運行處理WOT(滿負(fù)荷)

在節(jié)氣門全開(WOT)時沒有節(jié)氣損失，發(fā)動機在任何給定的轉(zhuǎn)速下均可發(fā)出最大潛能的功率。對不同工況的運行處理過度工況1）加速/減速一部分噴入進氣道的燃油并未及時到達氣缸參加隨后的燃燒。相反，在進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。對不同工況的運行處理2）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)動機提供給飛輪的能量會變?yōu)樨?fù)值。在這些情況下，發(fā)動機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。

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)動機扭矩的建立平穩(wěn)進行(平滑過渡)。怠速閉環(huán)控制目的怠速期間，發(fā)動機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)動機自身耗能的平衡。在怠速期間，發(fā)動機提供能量是必要的，因為這可以滿足眾多部件耗能的需要，這可能包括發(fā)動機曲軸的內(nèi)部摩擦，氣閥伺服機構(gòu)以及諸如冷卻水泵之類的輔助設(shè)備。怠速閉環(huán)控制

發(fā)動機的內(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）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氣歧管，因此現(xiàn)代發(fā)動機對負(fù)荷的變化特別敏感。怠速閉環(huán)控制運行理念

ME7這種基于扭矩控制的發(fā)動機管理系統(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

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。

的閉環(huán)處理

利用三元催化凈化器對排氣進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)處理

如下圖所示，轉(zhuǎn)換的效率取決于發(fā)動機空燃比是否在

＝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)動機排放2有三元催化凈化器時的發(fā)動機排放3雙態(tài)型傳感器輸出電壓

傳感器輸出電壓12發(fā)動機排放發(fā)動機排放3

控制范圍

濃過量空氣系數(shù)稀

的閉環(huán)處理雙態(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。排氣進氣燃油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

的閉環(huán)處理2）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)動機需要較濃的混合氣（

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

的閉環(huán)控制的原因。

的閉環(huán)處理一旦啟動

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)。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進行峰值限制延遲后的控制參數(shù)

的閉環(huán)處理

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行調(diào)整的速度。由于當(dāng)燃料不斷地進入燃燒室的時候，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)動機的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速。

的閉環(huán)處理

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)處理3）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)處理4）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)動機管理系統(tǒng)和發(fā)動機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行修正。

的閉環(huán)處理

當(dāng)發(fā)動機運行在一特定的轉(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)處理5）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)動機方向）生成信號相重疊并增強它的信號，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

的漂移進行補償。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)處理寬帶氧傳感器的

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行省油的策略，第二條優(yōu)點極為重要。蒸發(fā)排放控制1）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2）對碳?xì)浠衔飺]發(fā)的限制法律強制要求碳?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

炭罐內(nèi)的活性炭吸附燃油蒸汽，只允許空氣進入大氣，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)還有一根管子和進氣管相通。發(fā)動機一運行就要在進氣歧管內(nèi)產(chǎn)生真空度，就要形成吸氣氣流；當(dāng)空氣經(jīng)過活性炭進入進氣歧管時，氣流將帶走吸附在活性炭上的油蒸汽，并將它們帶到發(fā)動機燒掉在連接炭罐和進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氣流量的1％，若其完全是新鮮混合氣，那么進氣濃度將降低1％。若其含有豐富的油氣，那么以理論空燃比14.7計算

的話，它將使進氣濃度升高30％。此外，氣流中的油氣密度是空氣的兩倍。蒸發(fā)排放控制炭罐閥炭罐閥在保證

的波動為最小值的同時還要確保炭罐精確的通氣量。炭罐閥結(jié)構(gòu)示意圖如右圖所示。圖9：炭罐閥1管接頭，2密封元件，3銜鐵4彈簧片，5電磁線圈，6密封座，7蒸氣流道蒸發(fā)排放控制ECU相關(guān)的控制功能為了保證混合氣適應(yīng)過程能在不受到炭罐清洗氣流干擾的情況下進行，ECU以一定有規(guī)律的時間間隔關(guān)閉炭罐吸氣閥。當(dāng)需產(chǎn)生清洗氣流的時候，ECU將根據(jù)當(dāng)前的瞬時工況向炭罐閥發(fā)出控制信號，打開炭罐閥從而獲得最優(yōu)的氣流流量。

由上一次再生循環(huán)的情況決定了一定的氣態(tài)的“燃油負(fù)荷”，進而被隨后的清洗氣流吸入。同時，系統(tǒng)將根據(jù)清洗氣流可能吸入的燃油量縮短噴油時間。由于混合氣成分的自適應(yīng)過程是一個相對獨立的過程，因而系統(tǒng)會將

的變化視為燃油負(fù)荷變化的結(jié)果，進而采取正確措施對

的初始設(shè)定進行修正。蒸發(fā)排放控制

對于這種“對負(fù)荷敏感”的炭罐清洗氣流控制方式，ME-Motronic采用的是類似進氣歧管模型之類的參數(shù)，例如管子的內(nèi)部壓力和溫度等。這樣有利于炭罐清洗氣流的精確計算。根據(jù)設(shè)計，系統(tǒng)具備了可由炭罐清洗氣流提供多達40％的進氣燃油量的能力。當(dāng)

閉環(huán)控制沒有啟動的時候，只允許最少量的炭罐清洗氣流進入進氣系統(tǒng)，因為直到進入控制前系統(tǒng)無法抑制由于清洗氣流造成的混合氣成分的變化。為了防止未燃的燃油蒸汽進入三元催化器，當(dāng)出現(xiàn)節(jié)氣門全開而燃油供應(yīng)須切斷（飛車斷油）的時候，炭罐吸氣閥必須立即關(guān)閉。爆震控制

電子點火控制可以做到根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、