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发动机电喷系统标定介绍


发动机电喷系统标定介绍
研究院电控所
2005年6月 年 月

一、发动机电喷系统原理与结构的简单介绍
发动机管理系统是 利用各种传感器采 集、测定发动机的 各种参数,将其转 化为ECU可接受的 电信号后,再经过 ECU进行逻辑运算, 向执行器发出指令, 最终通过喷油器定 时、定量的喷入进 气管,使发动机在 各种工况下都能得 到

最佳浓度的混合 气。

下面主要是给大家介绍一下,标定 中常用的控制参数与相关执行器的控 制机理;目的是让大家通过机理来联 想到相关参数和执行器是如何来标定 的。

1、实际喷油量的计算机理 、
我们知道实际喷油量=基本 修正 我们知道实际喷油量 基本+修正 增量 基本 修正+增量

基本喷油量的控制方法:是根据每个工作循环(即 基本喷油量的控制方法 曲轴转两圈)的进气量,按照理论空燃比14.7计算出 的喷油量(在台架标定中进行的) 在台架标定中进行的)

修正包括进气温度修正、大气压力修正、电池电压 修正包括进气温度修正、大气压力修正、 修正

修正量的控制方法:是根据TA,MAP信号等实际运 转情况以及排放要求,对基本喷油量进行适当修正, 为了在不同条件下获得最佳浓度的混合气(在驾驶 性和环境试验中进行)

喷油增量:指一些特殊工况(启动,暖机,变工况等), 喷油增量 目的是使发动机获得良好的动力性、加速性、平顺 性等使用性能。

包括启动后增量、暖机增量和变工况的增量 包括启动后增量、

2、点火角的计算机理 、 点火提前角的定义: 点火提前角的定义:点火时曲轴的曲拐所在位置 与压缩行程终了活塞到达上止点时曲拐所在位置之 间的夹角
实际点火提前角=初始 基本 修正 实际点火提前角 初始+基本 初始 基本+修正

初始点火提前角: 初始点火提前角:对发动机来说是固定不变的, 在台架试验上进行。

※那么当我们不知道初始点火角,应该 那么当我们不知道初始点火角,

如何来设定呢? 如何来设定呢?

初始点火角是与转速传感器及靶轮的对应位置有 通常由客户给定。 关,通常由客户给定。当我们不知道初始点火 角的大小时, 角的大小时,我们可以通过调整一缸上止点来 确定。 确定。
转速传感器 此时正是上止点的位置

初始点火角=

基本点火提前角是ECU根据进气压力传感器和转 基本点火提前角 速RPM信号的对应关系从存储在ECU存储器中的 点火角脉谱值找到的(在先前的台架试验中标定过)

修正点火提前角是根据有关传感器(水温、爆震 修正点火提前角 等)加以修正,得到实际的点火提前角

3、怠速步进电机的控制机理 、
首先要知道怠速控制的本质是控制进气量

控制机理是通过ECU不断的采集转速传感器的信 控制机理 号,并与发动机的目标怠速相比较,如果存在偏差, ECU会根据THR传感器提供的信号,在怠速范围内 通过步进电机来调节旁通空气量,同时调节点火提 前角,使怠速达到一个动态 平衡的状态。

※怠速点火角的设置 怠速点火角的设置
原则: 原则: (1)、点火角尽量小(防止爆震),扭矩尽量大 (2)、在相同扭矩下,选较小的点火角

扭 矩
当实际转速低于目标转速时, 增大点火角;反之减少点火 角

点火角

怠速时的喷油量的控制机理是由ECU根据预先设 怠速时的喷油量的控制机理 置的怠速空燃比和实际的充气量(步进电机步数) 计算的;控制过程主要是通过传感器信号以及标定 时设定的开关量等。

4、活性炭罐电磁阀的控制机理 、 作用: 热浸损失和昼夜损失 作用:由于车辆在热浸损失 昼夜损失 热浸损失 昼夜损失作用的结果, 会导致CH的排放总量很高,一般要占总排量的 20%左右。通过设定电慈阀的开启时间和开度,由 ECU通过调节
控制: 控制 1)、在怠速范围内不要打开 )、在怠速范围内不要打开 )、 2)、在一定的转速RPM、节气门开度 )、在一定的转速 )、在一定的转速 、节气门开度THR、进气压力 、进气压力MAP下 下 3)、在RUN的状态下 )、在 )、 的状态下

5、电子扇的控制机理 、 有两档,快挡和慢挡;由ECT传感器感应信号,当 温度在95度左右时慢档打开,当温度在105度左右 时快档打开。

电子扇与硅油离合器风扇的对比
电子扇 好处: 好处: 1)、噪音较低 2)、产生的额外负载较小 3)、冷却效果较好 硅油 1、噪音较大 2、由于控制范围较广,多 余负载较大

六、空调的控制 当空调吸合的瞬间,会产生额外的负载, 当空调吸合的瞬间,会产生额外的负载,发动机 会出现转速下降,驾驶员感受发动机抖动, 会出现转速下降,驾驶员感受发动机抖动,另外 会造成风扇风量的减少,使发动机冷却速度变慢 使发动机冷却速度变慢,导 会造成风扇风量的减少 使发动机冷却速度变慢 导 致水温升高 控制:在空调离合器吸合的瞬间 想办法让转速迅 控制:在空调离合器吸合的瞬间,想办法让转速迅 速上升,即提高步进电机的步数来实现 即提高步进电机的步数来实现. 速上升 即提高步进电机的步数来实现
比如说:稳态时,步进电机与转速的对应关系 在吸合的瞬间,在70步的时候,给一个延时,让步进 70 780RPM 电机自学习到80步,那么在开空调的瞬间,步进电 100 1000RPM 机已经学到开空调前的步数,使转速平稳过度;反 之在关闭时,同样利用自学习,采用减少步数实现

七、开环与闭环的控制

1、ECU根据发动机冷却液温度ECT,进气温 度TA,启动环境温度来判断是否使用λ控制 (闭环控制),还是开环控制。 2、发动机在不同RPM和MAP下的最佳空燃 比已经在台架试验中标定过了,发动机在工 作过程中,ECU根据转速传感器、进气温度 压力传感器、节气门位置传感器THR等信号, 在空燃比脉谱图上查询最佳的空燃比修正系 数对空燃比进行修正。

3、发动机在不同工况下的空燃比范围 、
工况
起动 暖机 开环控制 闭环控制 过渡工况 怠速

A/F
2:1~12:1 2:1~15:1 2:1~15:1

发动机温度变化 氧传感器状态 由冷变凉 逐渐变热 冷变热
热 热 热 无信号 无信号直到发动机变热

有信号,但ECU不采用 有信号,ECU采用

14.7:1
取决于驾驶员操 作 取决于怠速控制 系统校正情况

有信号,但ECU不采用 有信号,ECU采用于否 取决于校正情况

4、下列工况ECU会进入开环控制 、下列工况 会进入开环控制
发动机工况
起动工况

开环控制方法
此时需要浓混合气,以便启动发动机

启动后暖机工况 发动机低于正常工作温度需要迅速暖机 大负荷( 大负荷(节气门 需要较浓的混合气,使发动机输出最大功率 全开) 全开)工况 过度工况 即加速加浓和减速减稀或断油

氧传感器低于正 需要开环控制(目前已采用电加热的方法使氧传感器迅速升温, 常工作温度 达到正常温度以便输出信号) 保持不变时 此时说明氧传感器失效,ECU会自动进入开环控制状态

八、排放控制
1、HC:对于四冲程发动机来说, HC主要来源于曲轴箱排放物和蒸 发排放物 均匀混合气生成未然HC的主要 均匀混合气生成未然 的主要 来源于:冷激效应、 来源于:冷激效应、油膜和沉积 物吸附以及碳氢化合物的后期氧 化等

2、NOX:主要是NO,由于空气中的O2与N2在高温下反应得到

汽油机的NO的控制及相关因素对其的影响 汽油机的 的控制及相关因素对其的影响
A)空燃比的影响 ) 一般发生在过量空气系数φα =1.1左 右,再增加时,会使NO下降 B)EGR率的影响 ) 率的影响 为了油耗低,在φα=1的条件下用燃 烧品质的最大EGR率获得尽可能较低 的NO排放

C)、点火正时的影响 )、点火正时的影响 )、 推迟点火,可以缩短已燃气 体停留在高温下的时间,从 而减少了NO排放 另外,推迟点火,常常会带 来燃油消耗率和升功率的降 低

※ 高温、高原和低温的标定,它的目的是想通过大气温 高温、高原和低温的标定, 水温、 度、水温、大气压力等参数的修正来使发动机能达到在标 准状况下的燃油与空气的比例( 准状况下的燃油与空气的比例(这里的比例不是单纯指理 论空燃比) 论空燃比) 大家在理解上句话的基础上,在标定的时候就可以在 相应不同工况下的油和气的控制模块中对一些参数进行 所以说台架标定是整个标定的基础, 修正,所以说台架标定是整个标定的基础,工作是枯燥 所以说台架标定是整个标定的基础 同时对后期的标定是很重要的。 的,同时对后期的标定是很重要的。

二、台架标定 由于台架标定在前段时间已经介绍了, 由于台架标定在前段时间已经介绍了, 原理都是一样的, 原理都是一样的,不在阐述 1、标定前的准备工作 、

发动机台架标定接线图
台架接线盒
油压 水温 背压 排温
1

点火开关 传感器5 电源 传感器地

电源地

2

碳罐阀

1 3 4

步进电机

节气门位 置传感器

1 2 3

1缸
1 2

2缸
1 2

3缸
1 2 1

4缸
2

点火线圈 相位传感器
1 2 3

水温传感器

出水管

喷油器

21+

加热 上氧

爆震传感器

下氧

排温

排气背压

21+

机油压力

减阵螺纹管

三元催化器

消音器

+ -

信号输入 信号输出

λ仪

+

-

稳压电源

23 B

IG1F 0.5 R/BL B16C 0.5 Br

IG2D R/W

B23E 0.5 B

IG1E 0.5 R/BL B16B 0.5 Br

IG2C R/W

10 G/Y

19 G/Br

22 R/Y

18 O/R B

23C

mm

8 O/BL 6 1.0 Br 24 75 R B 1 P/Y 23 14 G/P 22 R/Y 3 BL/V 2 R/W 11 R/G 19 G/Br 10 V/BL 18 O/R 9 Y/W 1 7 P/Y B V/Br R/Y 23 22

IG2B R/W

2 4 BL/R 1 1 20 BL/G

23 IG2A R/W 9 BL/W
10 V/BL B 23

24

9 Y/W

11 R/G R R

R/Br

mm

8 G/R 1 1

7 B/W 14 G/Gr

6 G/W

5 Y BL

4 BL/R 10 G G/Y 20 BL/G 19 1.0 Br

2

20
9 BL/W 18 1.0 BL/Y 17 1.0 Y/G

1

1

4 BL/R

BL/G

11 R R R/G

9 Y/W

24

23 R/Br

24

23 R/Br

21 W/Y

23B 19 6 1.0 1.0 Br Br B

22A R/Y 7

6 G/W

8 G/R

7 B/W

5 Y BL G

IG1B 0.5 R/

V/Br

18 1.0 BL/Y

IG1D 1.0 R/

17 1.0 Y/G

BATT

L
24 75 R 75 75 R .5 R/W

75 R .5 R .5 R R R

75

R

75 R 4 5 BL/R R R

R

A21 0.5 W/Y

14 R G/Gr R

75

.5 R/W

24 75 R 14 G/P

B16A 0.5 Br

3 BL/V

注意: 注意:初始点火角的设置

三、驾驶性 的标定
1、目的:车辆在
不同工况下也就是 在转速RPM和进气 压力MAP突变的情 况下,进一步修正 满足空气量和油量 来满足动力性能和 驾驶性的要求。满 足不同驾驶者的驾 驶要求

2、标定内容 、
起动 根据转速传感器检测到一缸上止点后若干齿后,ECU 根据转速传感器和水温传感器、进气温度的信号,做 为喷油量的计算依据,ECU根据起动开关及转速信号, 判断发动机是否进入起动状态。起动的转速低于某一 转速(此数值通过设定门槛值来实现)而不采用进气 压力信号,ECU会计算出一个固定的喷油量(通过标 定实现) 冷启动时,通过增加各缸喷油器的喷油持续时间或喷油次 数来增加喷油量

怠速

怠速时,要求转速平稳,无抖动现象,启动后发动 机转速迅速稳定在目标转速范围内。1的过渡是通 过标定怠速步进电机的自学习值来实现
起动预喷 起动加浓

转速 喷油量

怠速步进电机的闭环控制

实际转速与目标怠速相比较,ECU会向怠速控制阀发出脉冲信号,进行反馈控制

实际转速信号

目标怠速(通过标定设定门槛值)

例如:A)在加速工况下,节气门响应过程平顺,通过调节步进电 例如: )在加速工况下,节气门响应过程平顺, 机步数来实现

B)瞬态加速后回怠速波形(范围窄是为了更省油),平缓过渡,减 少怠速波动过程是通过相关参数的延时来实现。

平缓
范围尽量窄

谢谢大家


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