【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 是用曲軸的上止點(diǎn) （ TDC） 來(lái)表示 。 提前角是以 TDC前的角度來(lái)度量的 。 相應(yīng)的數(shù)字稱為點(diǎn)火 （ 正 時(shí)提前 ） 角 。 把點(diǎn)火時(shí)間向后移到 TDC， 稱之為 “ 延遲點(diǎn)火正 時(shí) ” ；把點(diǎn)火時(shí)間向前移到更早的點(diǎn)火點(diǎn) ， 稱之為 “ 提前點(diǎn)火 ” ， 如圖所示 。 點(diǎn)火 正 時(shí)的選擇必須滿足以下準(zhǔn)則： 最大的發(fā)動(dòng)機(jī)功率 最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性 發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)爆震 排氣清潔 但這些要求不可能同時(shí)得到滿足 ， 必須根據(jù)具體情況制定折衷的方案 。 要達(dá)到要求的扭矩 ， 最佳點(diǎn)火提前角取決于若干因素 ， 最重要的因素包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 、 負(fù)荷 、 發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 、 燃料品質(zhì)和運(yùn)行工況等 （ 如起動(dòng) 、 怠速 、 全速和倒拖工況 ） 。 “火” 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 發(fā)動(dòng)機(jī)爆震是由于火花塞點(diǎn)燃的火焰前鋒尚未到達(dá)而部分空燃混合氣已突然自燃引起的 ，這種情況屬于點(diǎn)火提前角過(guò)大 。 爆震不僅導(dǎo)致燃燒室的溫度升高 ， 反過(guò)來(lái)又可以引起提前著火 ， 而且會(huì)引起壓力的升高 。 現(xiàn)在 ， 在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中使用高壓縮比比以前常用的壓縮比帶來(lái)更大的爆震危險(xiǎn) 。 兩種不同形式的爆震應(yīng)當(dāng)加以區(qū)別 。 發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速高負(fù)荷時(shí)的加速爆震 （ 可清楚的聽(tīng)見(jiàn)金屬敲擊聲 ） 發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速高負(fù)荷時(shí)的高速爆震 長(zhǎng)時(shí)間的爆震對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)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 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 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(gè)平臺(tái)的，下面將對(duì)以下 ME7系統(tǒng)的主要計(jì)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(jì)算 點(diǎn)火正時(shí)的計(jì)算和控制 噴油計(jì)算和控制 對(duì)不同運(yùn)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(hù) 駕駛性能改善 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 基于扭矩控制的策略 發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)行駛伺服機(jī)構(gòu)（如電子牽引力控制，自動(dòng)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(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出調(diào)整要求告訴 EMS系統(tǒng)。例如，在啟動(dòng)空調(diào)壓縮機(jī)時(shí)，空調(diào)控制系統(tǒng)就會(huì)向ECU請(qǐng)求增加輸出功率。 早期發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，作為控制參數(shù)的氣缸充氣量、燃油質(zhì)量和點(diǎn)火正時(shí)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(shí)出現(xiàn)時(shí)，彼此之間沒(méi)有協(xié)調(diào)。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 基于扭矩控制的策略 ? 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(duì)各部件的要求進(jìn)行優(yōu)先級(jí)判斷和協(xié)調(diào)，然后再利用得出的控制參數(shù)去實(shí)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(dòng)機(jī)在各個(gè)工況下實(shí)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(dòng)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(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)中，供用戶自由選擇。也就是說(shuō)，從而使 ME7型發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)具有更好的移植性。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 基于扭矩控制的策略 外部請(qǐng)求 : 加速踏板 (駕駛員 ) 巡航控制 外界動(dòng)力條件 舒適性和方便性 起動(dòng) 加熱三元催化器 怠速控制 運(yùn)行效率 對(duì)扭矩輸出和運(yùn)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(dòng)機(jī) 的扭矩調(diào)節(jié) 起動(dòng) 節(jié)氣門開(kāi)度 點(diǎn)火正時(shí) 噴油控制 廢氣旁通閥 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 基于扭矩控制的策略 發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩計(jì)算 燃燒過(guò)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(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出扭矩還要從中扣除摩擦、泵氣損失、驅(qū)動(dòng)輔助器件（水泵、交流發(fā)電機(jī)等）和傳動(dòng)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(dòng)機(jī)參數(shù)以精確地響應(yīng)駕駛指令，同時(shí)還要補(bǔ)償損失以及滿足給其他輔助部件供能的需要。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 基于扭矩控制的策略 實(shí)際輸出扭矩的調(diào)節(jié) ME7系統(tǒng)在扭矩生成的時(shí)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(guò)渡的方法，另外一種是采用調(diào)節(jié)點(diǎn)火正時(shí)或關(guān)閉某個(gè)氣缸噴油的快速響應(yīng)方式。 采用緩慢過(guò)渡的方法實(shí)際上就是控制進(jìn)氣量的方法，主要負(fù)責(zé)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行；而快速響應(yīng)的方式（調(diào)節(jié)點(diǎn)火正時(shí)）可以在扭矩生成時(shí)對(duì)動(dòng)力變化非常迅速地響應(yīng)。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 對(duì)不同工況的運(yùn)行處理 可用不同的扭矩輸出和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)區(qū)分發(fā)動(dòng)機(jī)的不同運(yùn)行工況。 右圖顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的不同工況范圍對(duì)應(yīng)的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍。 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況范圍 滿 負(fù) 荷 扭 矩 起動(dòng) 怠速 超速 斷 油 轉(zhuǎn) 速 恢復(fù)后 部分負(fù)荷 加速 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 對(duì)不同工況的運(yùn)行處理 起動(dòng) 在起動(dòng)過(guò)程中，進(jìn)氣量、噴油量和點(diǎn)火時(shí)間根據(jù)專門的計(jì)算結(jié)果來(lái)調(diào)整。 起動(dòng)后工況 起動(dòng)后工況 (緊接在起動(dòng)過(guò)程結(jié)束之后 )的混合氣仍然較濃，但相比起動(dòng)初始時(shí)已減少噴油量和進(jìn)氣 量 。 點(diǎn)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(yùn)行工況的需要。 直到平穩(wěn)過(guò)渡到暖機(jī)工況后， 起 動(dòng)后工況結(jié)束。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 對(duì)不同工況的運(yùn)行處理 暖機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器加熱 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷車狀態(tài)下起動(dòng)后 ， 需要調(diào)整氣缸進(jìn)氣 、 噴油和點(diǎn)火以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)輸出更大扭矩的要求 。 這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到升高至合適的溫度為止 。 在這個(gè)過(guò)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。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 對(duì)不同工況的運(yùn)行處理 暖機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器加熱 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷車狀態(tài)下起動(dòng)后 ， 需要調(diào)整氣缸進(jìn)氣 、 噴油和點(diǎn)火以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)輸出更大扭矩的要求 。 這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到升高至合適的溫度為止 。 在這個(gè)過(guò)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。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 對(duì)不同工況的運(yùn)行處理 怠速工況 在怠速時(shí) ， 發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有扭矩輸出 ， 燃燒過(guò)程產(chǎn)生的能量被用來(lái)維持發(fā)動(dòng)機(jī)本身的運(yùn)轉(zhuǎn)和驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備 。 在這種工況下 ， 維持運(yùn)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(shí) ， 車輛很多油耗就是在這種工況下發(fā)生的 ， 它被用來(lái)克服怠速時(shí)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(wú)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(dòng)變速箱齒輪嚙合、助力轉(zhuǎn)向等引起的電流波動(dòng)等而導(dǎo)致的。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 對(duì)不同工況的運(yùn)行處理 WOT(滿負(fù)荷 ) 在節(jié)氣門全開(kāi) (WOT)時(shí)沒(méi)有節(jié)氣損失，發(fā)動(dòng)機(jī)在任何給定的轉(zhuǎn)速下均可發(fā)出最大潛能的功率。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 對(duì)不同工況的運(yùn)行處理 過(guò)度工況 1）加速 /減速 一部分噴入進(jìn)氣道的燃油并未及時(shí)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(shí)節(jié)氣門開(kāi)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(shí)混合氣變稀 。 同樣 ， 因?yàn)橐坏┴?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(shí)噴油量必須相應(yīng)地降低 。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 對(duì)不同工況的運(yùn)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(dòng)時(shí)的節(jié)制狀態(tài) ， 發(fā)動(dòng)機(jī)提供給飛輪的能量會(huì)變?yōu)樨?fù)值 。 在這些情況下 ， 發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)都能持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 。 對(duì)于被動(dòng)的 、 無(wú)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(duì)噴油脈寬施加一個(gè)可調(diào)的抑制作用 ， 通過(guò)逐漸地而非突然地減少特定的輸出量 ， 來(lái)防止在過(guò)渡到倒拖工況時(shí)發(fā)生扭矩跳變 。 當(dāng)轉(zhuǎn)速降到高于怠速轉(zhuǎn)速的某個(gè)特定的值時(shí)，噴油重新開(kāi)始。在噴油重新開(kāi)始的過(guò)程中，基于扭矩的控制功能控制著扭矩緩慢地增長(zhǎng)，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的建立平穩(wěn)進(jìn)行 (平滑過(guò)渡 )。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 怠速閉環(huán)控制 目的 怠速期間，發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)自身耗能的平衡。 在怠速期間，發(fā)動(dòng)機(jī)提供能量是必要的，因?yàn)檫@可以滿足眾多部件耗能的需要，這可能包括發(fā)動(dòng)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。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 怠速閉環(huán)控制 發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部摩擦損失將由于溫度的波動(dòng)而產(chǎn)生各種變化。此外，在整個(gè)發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)和關(guān)閉而在一個(gè)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(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)對(duì)負(fù)荷的變化特別敏感。 上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心 S A I C M O T O R T e c h n i c a l C e n t e r 怠速閉環(huán)控制 運(yùn)行理念 ME7這種基于扭矩控制的發(fā)動(dòng)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(shí)候增