汽車發(fā)動機標定技術.doc

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第一章 標定過程概述 動力傳動系統(tǒng)的目標 每個標定過程的第一步是確定動力傳動系統(tǒng)標定的目標。典型情況應包括以下幾方面內(nèi)容： — 發(fā)動機的功率和輸出扭矩 — 驅(qū)動性能 — 不同溫度下起動時間 — 加速和減速性能 — 期望的燃油特性 — 工作溫度范圍 硬件選擇 在性能指標確定后，為了達到這些目標，需要選擇各種各樣的系統(tǒng)硬件。 節(jié)氣門口的直徑 由發(fā)動機節(jié)氣門全開時的最大空氣流量決定。 油泵流量和噴油器動態(tài)范圍 由怠速和節(jié)氣門全開時發(fā)動機燃油需要量決定。 排放標準 排放標準可能要求使用外接EGR閥、防燃油蒸氣污染系統(tǒng)、催化轉換器的數(shù)量和大小、暖機催化轉換器和輔助空氣閥(脈動空氣/空氣泵等)。 爆震控制 如果需要用最大點火提角來滿足功率和燃油經(jīng)濟性要求，或者車輛可能使用不同辛烷值的汽油，那么可能需要安裝爆震控制系統(tǒng)。 １．１　發(fā)動機在測功器上的初步開發(fā) 一旦系統(tǒng)硬件配置確定，就可以利用一或兩臺手工裝配的發(fā)動機進行發(fā)動機測功器初步開發(fā)。 試驗前，必須安排時間排除測功器硬件的故障，確認系統(tǒng)零部件達到技術要求，并且實際上通訊系統(tǒng)已正常工作。 發(fā)動機測功器用于評價發(fā)動機性能以及制定空燃比分布、所要求的點火提前角和充氣效率圖。 發(fā)動機性能 —在節(jié)氣門部分開度和全開時測量空燃比分布。 —分析O2傳感器對各缸的響應來確定混合氣濃和稀情況下的最佳扭矩點影響。 —確定節(jié)氣門部分開度和功率加濃的燃油精度。 —測定有效燃油消耗率。 發(fā)動機控制參數(shù)圖 —部分負荷/節(jié)氣門全開的MBT。 —點火界線與燃油辛烷值關系。 —點火與冷卻水溫的關系。 —點火與EGR的關系。 —EGR圖與發(fā)動機排放關系。 —點火圖與EGR和發(fā)動機排放的關系。 —燃油經(jīng)濟性/NOx與HC的折衷選擇。 —充氣效率(VE)圖(速度密度系統(tǒng))。 —空氣流量計校準(質(zhì)量流量系統(tǒng))。 １．２　車輛驅(qū)動性能的開發(fā) 一旦可以得到足夠數(shù)量的能夠批量生產(chǎn)的零部件，就應馬上著手組裝一或兩輛試驗車，作為一個典型的開發(fā)平臺，進行早期的標定開發(fā)和車輛驅(qū)動性能評價。最重要的一些標定工作包括以下幾項： —起動供油量 —冷機和熱機供油量 —瞬態(tài)供油量 冷態(tài)試驗 在標定過程期間有兩種類型冷機試驗。第一種類型，稱為冷機，適用于發(fā)動機冷卻水溫等于或者接近于環(huán)境溫度的情況。 第二種類型，稱為冷環(huán)境，適用于低溫環(huán)境下進行性能實驗。冷環(huán)境試驗，可以用一個冷的或予熱過的發(fā)動機進行；具體根據(jù)試驗技術要求而定(即模擬整夜停車后或再起動)。 燃油標定 燃油標定分為兩種主要類型，開環(huán)和閉環(huán)標定。 開環(huán)標定可進一步分為三種，一種對于冷機和暖機運行是通用的，一種只能用于冷機運行，一種只能用于暖機運行。 １．３　開環(huán)標定—冷機和暖機 —起動燃油控制 —起動后A/F隨時間衰減的控制 —開環(huán)冷機 —開環(huán)轉速和負荷加濃 這階段的目標是保持A/F是理論混合比或在理論混合比附近，使催化轉換器效率最高，同時保證良好的驅(qū)動性能。 開環(huán)標定—冷機 開環(huán)冷機標定包括以下功能： —功率 —功率加濃(PE) —加速加濃(AE) 開發(fā)冷機開環(huán)標定時，工作重點應該是在保證良好全面的驅(qū)動性能的同時避免過度供油，否則會導致火花塞積碳和產(chǎn)生黑煙。 開環(huán)標定—暖機 開環(huán)暖機標定包括下述功能： —催化劑和發(fā)動機的保護 —功率加濃(PE) —加速加濃(AE) 根據(jù)時間、轉速和負荷的燃油加濃可用于保護催化劑，根據(jù)冷卻液溫度的加濃可使動力傳動系冷卻。 功率加濃(PE)供油可以提高發(fā)動機性能、防止爆震并降低活塞溫度。 １．４　閉環(huán)標定 閉環(huán)燃油標定的目的是在下述情況下保持空燃比的精確控制： —驅(qū)動性能加濃 —減速減稀(DE) —減速斷油(DFCO) 閉環(huán)A/F比控制的主要目的是保持最優(yōu)A/F比使催化劑的轉換效率最高。 驗證 初步標定的驗證是通過在冷、熱溫度條件下進行的一系列大范圍試驗完成的。 一旦完成了初始發(fā)動機控制圖和驅(qū)動性能評價，就應開始車輛排放性能的開發(fā)，這樣在這一過程結束后便可確保達到排放認證要求。 １．５　車輛排放試驗 在車輛排放試驗階段，為了獲得最佳排放性能，應精細調(diào)整最初開環(huán)燃油標定的數(shù)據(jù)，特別在以下幾個方面： —加速和功率加濃限制 —起動供油量 —點火 —EGR —負荷和海拔高度對發(fā)動機排放的影響 —怠速空氣控制系統(tǒng)對總的排放的影響 在排放試驗以后，車輛和控制系統(tǒng)現(xiàn)在的任務是在惡劣條件下進行一系列試驗來確定它的適應能力，包括溫度極限和高海拔高度。 低溫室試驗 在低溫室內(nèi)試驗階段，要測量發(fā)動機的起動轉速和燃油消耗量，以及蓄電池電壓下降條件下油泵輸出的油量，還應該檢查火花塞是否被淹，這表明起動混合氣是否過濃。 冷機行車試驗 冷機行車試驗是為了評價冷機車輛的起動、起步和在高海拔地區(qū)運行時的性能。 在高溫情況下，即在高溫室內(nèi)或在高溫行駛時也要評價車輛的驅(qū)動性能。這種做法是為了確定熱燃油輸送的問題，象燃油蒸氣、怠速不穩(wěn)定或催化轉換器的溫度過高等，如果需要應進行修正。 高溫室試驗 在高溫室內(nèi)試驗期間，評價下述性能： —起動供油量 —在高溫環(huán)境條件下加速加濃和減速減稀的功能 —蒸發(fā)排放性能 熱機行車試驗 在熱機行車試驗期間，車輛經(jīng)過一系列定量測試評價下列性能： —熱起動 —熱態(tài)供油 —瞬態(tài)燃油響應 —高海拔地區(qū)的性能 —蒸發(fā)排放情況 在遇到類似于拖掛或爬陡坡時的大負荷情況下，測量催化轉換器的溫度。 １．６　車輛排放試驗整理 進行一系列大量試驗之后，車輛的硬件和軟件標定結果應徹底地進行全面的整理。 在整個全部的標定過程中，為了在性能和排放兩者之間都能很好地兼顧，應不斷地對各種燃油和怠速控制的標定進行精細的調(diào)整。在提交車輛進行系統(tǒng)和標定試驗或排放認證試驗之前，凍結軟件和硬件的進一步開發(fā)是很重要的。 在整個驅(qū)動性能試驗階段，一定要保持燃油特性的一致。 系統(tǒng)和標定試驗 發(fā)動機管理控制系統(tǒng)的性能和標定的精確性在系統(tǒng)和標定試驗期間被驗證，這些試驗包括： —冷機標定 —行駛噪音水平 —海拔高度標定 —熱機標定 試驗還要評價發(fā)動機管理控制系統(tǒng)的電氣性能。 電磁干擾(EMI)試驗 EMI試驗可以確定系統(tǒng)對外部產(chǎn)生的電磁干擾是否敏感。 電磁兼容性(EMC)試驗 EMC試驗保證系統(tǒng)內(nèi)部各種電子零部件不產(chǎn)生相互干擾的信號。 １．７　車輛排放認證試驗 車輛排放認證試驗是標定過程的最后一步，通常是最困難的一步。 在認證試驗期間，標定工程師們將看到他們所作的車輛標定開發(fā)究竟結果如何；然而如果在開發(fā)期間利用了大量的發(fā)動機臺架試驗，獲得好的試驗結果應當完全不足為怪。如果整個標定開發(fā)過程都是一步一步扎實地進行，那么在提交車輛進行排放認證之前就可以精確地估計出最終的試驗結果。 為什么整車試驗不同于發(fā)動機測功器試驗 整車試驗和發(fā)動機測功器試驗在有些工況有著明顯的差別。所以在完成初始發(fā)動機測功器開發(fā)后，進行廣泛的整車開發(fā)是很重要的。 一些原因是： 底盤動態(tài)特性－發(fā)動機測功器試驗不能提供車輛的“駕駛感”。對于許多參數(shù)的標定來說這是很重要的，尤其在怠速和接近于怠速的工況。如不進行整車標定，則許多簡單的瞬態(tài)標定也不能有效地進行。 進氣系統(tǒng)－在測功器試驗中精確地重現(xiàn)車輛進氣系統(tǒng)的特性是困難的。車身結構通常會對進氣系統(tǒng)的性能有影響。 溫度－發(fā)動機測功器試驗不能產(chǎn)生與整車相同的溫度變化率。另外大多數(shù)的測功器試驗設備不能在極端溫度狀況下進行發(fā)動機試驗。 瞬態(tài)試驗－在發(fā)動機測功器上進行瞬態(tài)試驗很復雜并會花費大量時間。在車輛上(道路試驗或底盤測功器試驗)則與開車一樣簡單。同時從車輛上獲得的瞬態(tài)試驗數(shù)據(jù)更有價值(見底盤動態(tài)特性)。 第二章 發(fā)動機標定，穩(wěn)態(tài)測功器試驗 ２．１　基本穩(wěn)態(tài)標定 定義發(fā)動機測功器試驗的試驗工況點，使之容易作為標定時的節(jié)點使用。 利用發(fā)動機測功器試驗得到的數(shù)據(jù)設定一個標定開始的基準。 盡量減少在車上開發(fā)基本標定參數(shù)(燃油，EGR補償和點火)所需的時間。 在車上驗證初始測功器試驗數(shù)據(jù)。 在進氣、燃燒或排氣系統(tǒng)中有任何改變，均需對基本燃油、EGR補償和點火表進行重新標定。 ２．２　基本燃油標定 基本噴油脈寬公式中用到以下參數(shù): 基本脈寬常數(shù) 負荷變量(LV8) 質(zhì)量空氣流量或歧管絕對壓力 A/F比系數(shù) 海拔高度修正系數(shù) EGR補償系數(shù) AE系數(shù) DE系數(shù) 塊學習系數(shù) 蓄電池電壓 閉環(huán)修正 點火 基本燃油標定下面主要是討論基本脈寬計算中的充氣效率和EGR的補償。它們是發(fā)動機測功器試驗中得到的基本數(shù)據(jù)。 ２．３　充氣效率 充氣效率(VE)針對泵氣損失對基本噴油脈寬進行修正。在軟件中LV8是以轉速和負荷為基礎的三維表。它通常以和系數(shù)值相當?shù)挠嫈?shù)值格式來顯示。對每一個轉速和負荷點從發(fā)動機測功器試驗數(shù)據(jù)中選擇VE值并將它裝入相應的表中。發(fā)動機測功器試驗數(shù)據(jù)不能復蓋整個表中所有的位置，所以必須進行插值計算。 負荷變化數(shù)據(jù)的驗證 圖1和圖2是進行18循環(huán)(FTP)排放試驗和公路燃油經(jīng)濟性試驗得到的。在x-y繪圖機上監(jiān)控轉速和負荷點，以確定最高密度區(qū)域。 這些區(qū)域表示要進一步標定開發(fā)的穩(wěn)定工況點。在排放底盤測功器上按照最初設定的轉速/負荷點穩(wěn)態(tài)運行，以確認和發(fā)動機測功器試驗結果完全一致。 圖1 發(fā)動機轉速/負荷點-18熱循環(huán)FTP(4.5L) 圖2 發(fā)動機轉速/負荷點--公路燃油經(jīng)濟性試驗(4.5L) ２．４　開環(huán)方法 在整個FTP18循環(huán)過程中，不斷調(diào)整A/F直到它變成14.7為止。這是通過改變LV8值(負荷參數(shù))來實現(xiàn)的。A/F比值用排放A/F分析儀來獲得。在完成此項任務時必需禁止下列各項，以免相互影響。 加速加濃 減速減稀 功率加濃 閉壞 塊學習 碳罐凈化 下游空氣 EGR 整個過程要監(jiān)測以下參數(shù): RPM LV8 脈寬 排氣背壓 MAP或MAF(歧管絕對壓力或質(zhì)量空氣流量) 蓄電池電壓 歧管空氣溫度 ２．５　閉環(huán)方法 除了在開環(huán)方法中相同的那些項外還監(jiān)控閉壞積分項。從VE值和閉環(huán)積分項中可以計算出使A/F達到14.7的VE值。據(jù)此修改VE表的標定值，以適應保持理論混合比的需要。在確定VE值時，歧管空氣溫度的修正將是主要因素。穩(wěn)態(tài)運行時應小心保持工況點在排放測試范圍內(nèi)。 在某些區(qū)域中可能希望發(fā)動機工作于非理論混合比狀況。數(shù)據(jù)的改變需要逐個進行標定和試驗，以確定它們對排放的影響。 為了怠速的穩(wěn)定，在MAP和RPM低時將混合氣加濃。為了減速時保護催化轉換器或為了HC的排放和斷油瞬間平順地減速，在MAP低時將混合氣減稀。如果功率加濃供油不隨轉速或海拔高度變化，在MAP和RPM高的節(jié)氣門全開(WOT)工況將混合氣減稀。在高海拔高度地區(qū)需進行類似的排放底盤測功器試驗。 ２．６　EGR補償 當EGR引入系統(tǒng)時，EGR補償改變基本的脈寬。當EGR起作用時燃油補償是漸增的，當禁止EGR時燃油補償逐漸減少。在軟件中EGR補償是根據(jù)轉速和負荷的三維表，或map。從發(fā)動機測功器試驗得到EGR百分比數(shù)值可以裝入這個表中(假設EGR閥已選擇好)。在排放底盤測功器上發(fā)動機在主要轉速/負荷點上穩(wěn)態(tài)運行，以保證發(fā)動機測功器試驗數(shù)據(jù)可在整車上復現(xiàn)。除了將修改EGR補償值以達到理論混合比外，其它的方法都與前文所述相同。這種形式的驗證試驗在盡可能多的裝有“普通”零件的車輛上進行，以得到平均EGR補償值。修改EGR補償表的標定值，以適應保持理論混合比的需要。在高海拔地區(qū)需要進行類似的排放底盤測功器試驗開發(fā)。 EGR率定義為： CO2在進氣道中% CO2在排氣道中% EGR標定目標(2.5L) ２．７　基本點火標定 總的點火提前角＝ EGR"ON"(通)或"OFF"(斷)查表值 大氣壓力補償 冷卻液溫度補償 冷卻液過熱補償 怠速動態(tài)點火 初始點火提前角 圖4 點火正時與EGR%的關系(1.3L) 基本點火提前角的標定主要集中于總點火提前角計算中的EGR ON/OFF(通/斷)項。EGR通時EGR點火提前角加大，EGR斷時減小，如圖4所示，注意MBT隨發(fā)動機轉速的增加和隨負荷的減少。 EGR ON(通)和OFF(斷)點火提前角被建立為一個以轉速和負荷為座標的三維表，典型的點火鉤狀曲線如圖5所示。從發(fā)動機測功器試驗數(shù)據(jù)中對應于每一轉速和負荷點選擇MBT點火提前角值，并將它裝入表中的相應位置。在可能的情況下都應使用EGR ON(通)或OFF(斷)的MBT點火提前角。在某些情況下不能用MBT: 在怠速時為了保證怠速穩(wěn)定性 為了減少NOx排放 在爆震限制時 使用爆震傳感器的車輛一般將點火表標定到接近MBT并追蹤爆震值。通常點火提前角應在MBT，但不能超過比爆震界限小3度的安全界限。 ２．８　發(fā)動機控制圖表和EMS工作 在GM發(fā)動機管理系統(tǒng)中使用許多標定常數(shù)和表。這些表提供了進行發(fā)動機控制的基礎。對于使用速度密度系統(tǒng)的發(fā)動機概括如下: 充氣效率 = f (發(fā)動機轉速,歧管壓力)，如圖6所示 點火提前角 = f (發(fā)動機轉速,歧管壓力) 控制的A/F比 = f (冷卻液溫度,歧管壓力,發(fā)動機運行時間) EGR補償 = f (發(fā)動機轉速,歧管壓力) 目標怠速 = f (冷卻液溫度) 噴油器補償 = f (蓄電池電壓) 燃油泵補償 = f (蓄電池電壓) 圖5 典型的點火“鉤”狀曲線,2400rpm,無EGR 圖6 充氣效率map 第三章 發(fā)動機標定，閉環(huán)燃油控制 假設:如果A/F被控制在理論混合比附近，排放將滿足目標要求并具有良好的驅(qū)動性能。典型的發(fā)動機排放如圖7所示。 圖7 A/F對發(fā)動機排放的影響 排放控制策略 車輛排放控制分兩個基本階段： 1). 暖機－冷機和催化轉換器不起作用階段，典型的是FTP的第一個50-150秒。 (美國聯(lián)邦試驗程序，排放試驗) 2). 熱機和催化轉換器工作階段。 ３．１　暖機目標 盡可能快地使催化轉換器達到工作溫度，以減少排放(在催化劑起作用后排氣尾管中排放物濃度是低的)。在暖機期間，由于催化效率低A/F應調(diào)整到稍比理論混合比稀(即A/F=16)，如圖8所示。用這種辦法可以得出以下結果: 1).混合氣稀發(fā)動機輸出CO和HC低。 2).車輛運行于比NOX最高點更稀的空燃比，相對冷的發(fā)動機也使得NOX比較低。 3).排氣溫度接近最大值可縮短轉換器開始工作所需的時間。 4).為了保持良好驅(qū)動性能，稀的A/F允許大的加速加濃。 5).減速時，運行于理論空燃比或混合氣稍濃情況下可避免因混合氣過稀造成的失火。 圖8 典型的催化劑工作圖 ３．２　熱機和轉換器起作用階段的目標 　　　　　(穩(wěn)定階段,在催化轉換器起作用后) 以下目標用于熱機和催化轉換器起作用階段: 1). 為了HC、CO和NOX的轉換效率最高，將A/F保持或接近理論混合比，如圖9所示。 2). 在催化轉換器效率最高的A/F混合氣條件下運轉。 3). A/F值振蕩的頻率(O2值過零次數(shù))最高。 4). 在節(jié)氣門和轉速變化期間，A/F偏離的幅度最小。 5). 在排放試驗期間不允許功率加濃。 6). 為了保持催化轉換器良好的性能和使用壽命，應保持A/F接近理論混合比。 圖9 三元催化劑轉化效率  ３．３　燃油控制 車輛沒有達到予定的工況時，進行開環(huán)燃油控制。當已經(jīng)具備閉環(huán)控制條件時，如機油、充氣和冷卻液溫度達到最低要求時，系統(tǒng)將進入閉環(huán)方式運行，A/F將由排氣中氧的含量來控制。 速度密度系統(tǒng)閉環(huán)(C/L)燃油控制 對速度密度系統(tǒng)由下面方法確定燃油輸出量(每熱力循環(huán)的質(zhì)量): 開環(huán)燃油輸出量 =PW * I = I *BPC*MAP*CHARGE*VE*DE*AE*EGR*CORRVOLT+INJOFF 閉環(huán)燃油輸出量 =PW * I = I* BPC*MAP*CHARGE*VE*CORRCL*BLM*PLM*DE*AE*EGR* CORRVOLT+INJOFF 質(zhì)量空氣流量系統(tǒng)閉環(huán)(C/L)燃油控制 對于質(zhì)量空氣流量系統(tǒng)用下面方法確定燃油輸出量(每熱力循環(huán)的質(zhì)量): 開環(huán)燃油輸出量 = *DE*AE*CORRVOLT+INJOFF 閉環(huán)燃油輸出量 = *CORRCL*BLM*PLM*DE*AE*CORRVOLT+INJOFF ３．４　CORRCL(閉環(huán)修正)項 CORRCL系數(shù)包含兩部分：一項是偏離理論空燃比的修正，稱為積分項；另一項稱為比例項，如圖10所示。比例項使催化轉換器維持高頻的變化，它可使A/F在理論混合比附近振蕩以改善催化劑的作用。通過使用未濾波的氧傳感器輸出電壓獲得比例項，如圖11所示。比例項階躍變化強迫氧傳感器向與其上一讀數(shù)相反的方向變化。CORRCL項代表了PCM對供油量進行的短期修正，是對氧傳感器電壓在450mV門檻值以上或以下所占時間多少的響應。如果濾波后氧傳感器電壓主要是在450mV以下，表示A/F混合氣稀，燃油積分值將增加，告訴PCM增加油量。如果氧傳感器電壓主要在門檻值以上，PCM將通過積分項減少供油以校正混合氣過濃的狀況。標定目標是確定比例增益使燃油從濃到稀的整個變化過程中，尾管輸出的排放最低(典型值為3～5%)。確定積分增益的速度也是標定的目標，快的增益對排放通常是好的，但可能引起發(fā)動機波動(由于扭矩變化引起)。 ３．５　塊學習值 燃油長期修正項，BLM，是從燃油短期修正項中導出的，用于供油的長期修正。當數(shù)值為128表示供油量不需要補償即可保持理論A/F比。當數(shù)值低于128表示燃油系統(tǒng)太濃要減少供油量(減少噴油脈寬)。當數(shù)值高于128表示混合氣稀PCM通過增加供油量(增加噴油脈寬)進行補償。塊學習是補償系統(tǒng)固定誤差的有效方法。只有當熱機，中等穩(wěn)定負荷和閉環(huán)控制方式運行時才允許對塊學習值進行修改。如果閉環(huán)積分值指出混合氣偏濃，塊學習值將少量地減少(燃油量較少)，在稀混合氣情況下則相反，如圖12所示。定義了22個單元存儲BLM值。這些單元是根據(jù)BLM濾波后的值，存放在掉電不丟失存儲器(SAM)中。因此，SAM較BLM修改得慢。BLM有4個怠速單元，兩個減速單元(高轉速一個，低轉速一個)和16個按照負荷和轉速存儲部分節(jié)氣門開度的單元。 塊學習值的范圍從0-2: 如果發(fā)動機在理論混合比條件下運行，塊學習值 = 128 / 128 = 1 如果發(fā)動機在稀混合氣條件下運行，塊學習值 = x/128 式中128＜x≤256 如果發(fā)動機在濃混合氣條件下運行，塊學習值 = x/128 式中0≤x＜128 圖10 閉環(huán)(C/L)燃油修正項  圖11 氧傳感器輸出(未濾波) 圖12 對于濃/稀A/F混合氣的典型塊學習值 第四章 發(fā)動機標定，瞬態(tài)燃油控制 為什么瞬態(tài)燃油需要補償? 1). 因為傳送延遲，PCM必須用老的信息計算所需的燃油量，并是在發(fā)動機氣缸內(nèi)最終充滿空氣之前供油 2). PCM有在設計中固有的時間延遲 3). 傳感器有響應延遲 4). 進氣量的測量點與供油點不同 TBI系統(tǒng)根據(jù)歧管壓力和溫度在進氣歧管處用速度密度法測量空氣流量，測量點在進氣歧管，而供油點在節(jié)氣門處 MPFI系統(tǒng)用質(zhì)量空氣流量傳感器在節(jié)氣門處測量空氣流量，而供油點在進氣門處 1) - 4)項需要短時間內(nèi)立即修正。它是用節(jié)氣門偏差值調(diào)用加速加濃(AE)子程序?qū)崿F(xiàn)的。 5). 當采用TBI系統(tǒng)時，燃油在發(fā)動機進氣歧管中移動得比空氣慢，特別是附著在進氣歧管表面上的液態(tài)部分。 6). 留存在進氣歧管中的燃油質(zhì)量隨歧管壓力和轉速而變化。歧管中壓力較高時,壁面上液態(tài)燃油增多。 7). 基本燃油的標定是在穩(wěn)態(tài)下進行的。在瞬態(tài)期間會有一些誤差。 5) - 8) 項是較長時間變化的項。根據(jù)MAP偏差值或LV8偏差值進行補償。 圖13 TBI燃油供給系統(tǒng) 瞬態(tài)燃油補償定義： 控制A/F比 根據(jù)工況由PCM計算的預定A/F比。 實際或排氣A/F比 實際在燃燒室中的并可在排氣中測量的A/F比。在穩(wěn)定工況期間，實際的和控制的A/F比接近于相等。 ４．1　加速加濃(AE) 在發(fā)動機負荷增加時提供附加燃料的軟件算法，根據(jù)下列各項增加燃油量: 1. 節(jié)氣門位置(TPS偏差值AE) 2. 負荷偏差值(MAP偏差值或LV8偏差值AE) 減速減稀(DE) DE是在發(fā)動機負荷減小時減少噴油量的軟件算法，根據(jù)下列各項進行減稀: 1. 節(jié)氣門位置(TPS偏差值DE) 2. 負荷(MAP偏差值或LV8偏差值) AE和DE的目的是保持排氣A/F比接近控制A/F比，而不是加濃或減稀混合氣。 ４．2　減速斷油(DFCO) 噴油量為0，汽車行駛反拖發(fā)動機轉動(車輛滑行)的一種運行方式。 ４．3　功率加濃(PE) 發(fā)動機在高負荷時，控制A/F比減小的一種運行方式，此時犧牲排放和燃油經(jīng)濟性使功率最大。功率加濃還被用來降低發(fā)動機和排放系統(tǒng)中的溫度。對于性能來說最佳A/F比是在13:1和13.5:1之間，這被稱為LBT。PE提高了在節(jié)氣門全開(WOT)時的動力性能，減小了節(jié)氣門全開時爆震的傾向并可防止催化劑過熱。 驅(qū)動性能術語 下面定義了一些術語，并附有圖示說明，它們將在本章和以后章節(jié)中被引用。 滯后 節(jié)氣門踩下后明顯反應滯后。 (上面的曲線是TPS輸出) 圖14 滯后 下沉 汽車加速變慢，然后再加速，這時節(jié)氣門位置沒有改變。 圖15 下沉 波動 加速率緩慢地重復改變。 圖16 波動 喘振 傳動系統(tǒng)中扭矩快速變化。 圖17 喘振 瞬態(tài)燃油控制概述 為了計算瞬態(tài)燃油偏差，有兩種瞬態(tài)燃油補償?shù)姆椒ǎ? 加速加濃(AE)和減速減稀(DE)。另外還有一種算法是減速斷油(DFCO)，在發(fā)動機不需要燃油時停止供油來幫助改善燃油經(jīng)濟性(即急減速時使發(fā)動機制動)。在這些算法中基于冷卻液溫度的算法是一個重要的修正項，因為燃油的蒸發(fā)特性主要和溫度有關，因此在溫度低時需要進行更多的AE和DE。 ４．4　加速加濃(AE)算法 節(jié)氣門打開過程和PCM的響應如表所示。 情況變化 操作 1. 節(jié)氣門開始打開 PCM檢測到TPS信號 2. 流入進氣歧管的空氣量立即增加，實際流量可能超過最大穩(wěn)態(tài)流量。 PCM計算AE燃油量 3. 歧管壓力開始升高。燃油凝結在歧管壁上。 噴油量增加 4. 較多空氣和較少燃油進入燃燒室導致A/F變稀。 PCM計算的基本噴油量增加 5. 附加的燃油到達燃燒室。A/F達到正常。 AE持續(xù)進行，但加濃量不斷減少 表1 節(jié)氣門打開瞬間變化過程 注意下面定義的軟件項會在以后的舉例中使用 F21 - (實際TPS) - (濾波后TPS) F22 - (實際MAP) - (濾波后MAP) F34 - 冷卻液溫度 F35 - (實際MAP) - (濾波后MAP) F37 - 冷卻液溫度 F38 - 轉速 F210 - TPS TPS偏差值AE 節(jié)氣門位置信號要進行軟件濾波。將實測值和濾波后數(shù)值進行比較，以檢測節(jié)氣門開度增加的速率，如圖18所示。 TPS偏差值 = (實際TPS) - (濾波后TPS) TPS偏差值AE在以下情況時起作用: 發(fā)動機正在運行 不在高發(fā)動機轉速或高車速斷油方式下運行 TPS偏差值>門檻值 TPS偏差值AE公式： F21(TPS偏差值) F38(rpm) F210(TPS) F37(冷卻液溫度)  圖18 加速加濃(AE)模擬 負荷偏差值AE(此例使用MAP) 歧管壓力信號要進行軟件濾波。將實測值和濾波值比較檢測歧管壓力增加的速率，MAP偏差值AE的模擬如圖19所示。 MAP偏差值 = (實際MAP) - (濾波后MAP) MAP偏差值AE在以下情況時起作用: 發(fā)動機正在運行 不在高發(fā)動機轉速或高車速斷油方式下運行 MAP偏差值＞門檻值 MAP偏差值AE公式： F22(MAP偏差值) F38(rpm) F37(冷卻液溫度) 在圖20中表示了兩種不同加速加濃的響應。式中F22、F37、F38是可標定項，MAP偏差值AE計算公式包含在PCM的軟件中。 AE燃油累加值 AE燃油量規(guī)定為程序每循環(huán)一次(12.5ms)噴油脈寬增加幾ms并以異步方式供油。如果這個量太小不足以進行燃油精確計量的話，可將每次燃油累加直到能被準確計量為止。在MPFI系統(tǒng)中，AE燃油也可加到同步燃油脈寬中以正常供油方式供油。 圖19 MAP偏差值AE模擬 圖20 TPS偏差值與MAP偏差值AE對比的模擬 ４．５　減速減稀(DE)算法 TPS偏差值DE TPS偏差值DE定義為： TPS偏差值 = TPS t=n-1 - TPS t=n TPS偏差值DE在以下情況時起作用： 發(fā)動機正在運行 TPS偏差值>標定門檻值 TPS偏差值DE公式 (TPS偏差值) KDESCALEF34(冷卻液溫度)； 式中KDESCALE是標尺因子。 TPS偏差值DE定義為基本噴油量計算中減少的百分數(shù)。 負荷偏差值DE(此例使用MAP) 歧管壓力信號要進行軟件濾波。將實際值和濾波值進行比較以檢測壓力減小的速率。 MAP偏差值 = (濾波后MAP) - (實際MAP) MAP偏差值DE在以下情況時起作用： 發(fā)動機正在運行 從AE邏輯得到TPS偏差值＜標定門檻值 MAP偏差值＞標定的門檻值 DE量 = F35(MAP偏差值)F32(冷卻液溫度) TPS偏差值DE定義為基本噴油量計算中減少的百分數(shù)。最大噴油量減少量是100%。 TPS偏差值AE的標定 對幅度的大小進行標定，使得節(jié)氣門快速打開的開始階段，發(fā)動機響應良好。 調(diào)整加濃的持續(xù)時間，使得節(jié)氣門打開較慢時響應良好。 為了滿足排放要求，根據(jù)需要減少加濃油量。 負荷(MAP)偏差值AE的標定。 標定至中等節(jié)氣門開度時響應良好。 為了最好的排放性能調(diào)整加濃燃油量和持續(xù)時間。 TPS偏差值DE的標定 標定至減少在節(jié)氣門快速關閉時因混合氣過濃而出現(xiàn)失火。 負荷偏差值DE的標定 主要用于減少排放。 標定至在各種節(jié)氣門關閉速度下均保持實際A/F接近于所要求的A/F。 冷卻液溫度修正系數(shù) 調(diào)整至在所有溫度情況下均保持良好響應。 在冷態(tài)運行時由于燃油特性附加AE和DE油量的標定。 TBI和MPFI標定策略 對于TBI和MPFI系統(tǒng)，瞬時燃油標定是相同的。但對不同的噴射方法，加濃(減稀)的幅度和持續(xù)時間有明顯的差別。 同步供油 同步噴射在發(fā)動機循環(huán)中的特定點開始。 同步噴射是以曲軸傳感器提供的參考信號為基準開始的。 異步供油 異步噴射在PCM程序循環(huán)中的特定點開始。 從節(jié)氣門改變瞬間到噴油開始的時間延遲要減到最小。在MPFI系統(tǒng)中，燃油量在各氣缸之間分配并不均勻。 當節(jié)氣門迅速打開時，為了使燃油迅速進入氣缸以減輕下沉現(xiàn)象，由TPS偏差值AE決定的異步噴射起著很重要的作用，如圖21所示。 圖21 節(jié)氣門瞬變過程 減速斷油(DFCO) DFCO的目標 使燃油消耗減至最低。 避免發(fā)動機減速時失火，保護催化轉換器。 在裝有催化轉換器的車輛上使排氣污染減至最低。 增加發(fā)動機制動能力。 可以進行DFCO的條件 發(fā)動機運轉。 RPM＞表中值(冷卻液溫度的函數(shù)) 。 車速＞標定值。 節(jié)氣門關閉(TPS＜標定值) 。 MAP＜標定值。 在使能DFCO前必須滿足上述所有條件一段時。應避免在換檔時進行DFCO。 進入DFCO 在一段時間內(nèi)周期將使燃油量逐漸減少到0，使扭矩變化平穩(wěn)。 退出DFCO 如果長時間(即下坡距離很長)進行DFCO，進氣歧管會變干并且發(fā)動機會變冷。當退出DFCO時，應噴入額外的燃料以補償殘留在進氣歧管壁面上的液態(tài)燃油。額外增加的燃油量將根據(jù)冷卻液溫度、TPS信號電壓、rpm和DFCO的時間而定。 第五章 發(fā)動機標定，冷態(tài)和熱態(tài)驅(qū)動性能 ５．1　冷態(tài)的供油概念 燃燒要求空氣和燃油蒸氣的比例在稀燃界限和濃燃界限之間。 14.7＝汽油蒸氣的理論空燃比。 稀燃和濃燃界限為： 稀蒸氣當量比＝0.6或A/F＝24 濃蒸氣當量比＝4.0或A/F＝3.5 當量比＝(實際)/14.7。發(fā)動機的實際界限并沒有那么寬。 冷機時，噴射燃油的大部分仍保持液態(tài)。 液態(tài)汽油不會燃燒。僅蒸發(fā)為氣態(tài)的那部分噴射燃油能用來達到稀燃界限。必須限制液態(tài)燃油的量。 液態(tài)燃油過多會淹沒火花塞。 必須盡量提高氣態(tài)/液態(tài)比以使冷起動性能和冷機驅(qū)動性能達到最佳。圖22顯示了低溫對起動時間的不利影響以及隨著溫度降低對濃混合氣要求的變化。 圖22 蒸氣當量比 冷態(tài)的供油概念(續(xù)) 燃油蒸氣的產(chǎn)生量是下列參數(shù)的函數(shù)： 溫度(PCM輸入) 燃油特性(餾分，蒸氣壓力) 歧管絕對壓力(PCM輸入) 對蒸發(fā)的次要影響因素包括： 液態(tài)燃油的暴露面積 空氣流速 噴油器霧化(PFI) 噴油器噴束(PFI) 噴油器噴油正時(PFI)，圖23顯示了蒸發(fā)對著火時間的重要影響。 冷起動標定 冷起動包括三個階段： 1). 拖動階段 從開始拖動到第一個氣缸著火 2). 拖動到運轉階段 第一個氣缸著火到冷機轉速上升 3). 暖機階段 冷機運轉到穩(wěn)定的暖機運轉 圖23 燃油蒸發(fā)特性 ５．2　拖動階段 拖動階段從發(fā)動機開始轉動(PCM探測到來自曲軸位置傳感器的參考脈沖)到由于燃燒使發(fā)動機轉速上升時為止。圖24為節(jié)氣門體噴射(TBI)系統(tǒng)的空燃比(A/F)在拖動階段的控制規(guī)程，請注意其開始時為濃，逐漸減稀空燃比。請注意系統(tǒng)是可以調(diào)節(jié)的(即變量A-E都可以用標定工具來改變)。 拖動階段的狀況： 由于有起動機負載，蓄電池電壓低而且有波動。 由于提供給電子燃油泵的電壓不穩(wěn)定，所以燃油壓力低而且有波動。 不可預測的拖動轉速。 不可預測的空氣流速。 拖動階段的目標： 盡快使發(fā)動機著火。 避免供油過多和火花塞淹沒。 拖動階段的標定策略： 要有大的初始基本脈寬使進氣歧管濕潤并達到稀燃界限。 在順序噴射系統(tǒng)中，在識別出判缸信號(凸輪軸傳感器)之前，所有噴油器將同時工作。 在繼續(xù)拖動過程中減小基本脈寬以避免火花塞淹沒。 供油應比預期的量更濃些，以補償由于蓄電池電壓低造成的燃油壓力低和噴油器響應時間慢。 圖24 起動階段TBI空燃比規(guī)程 ５．3　拖動到運轉階段 拖動到運轉階段始于發(fā)動機轉速由于第一次燃燒而提高，至發(fā)動機轉速在某個經(jīng)過標定的參考脈沖數(shù)(KERUNCNTR)時期內(nèi)都超過某個經(jīng)過標定的轉速閾值(KRPMUP)時為止。圖25顯示了空燃比在拖動到運轉階段中逐漸提高的過程。如果發(fā)動機在20個參考脈沖后仍未著火，則空燃比將保持在7.5，一旦發(fā)動機著火，空燃比將迅速提高以防失速。 拖動到運轉階段狀況： 發(fā)動機轉速迅速提高(乘10倍)。 進氣歧管絕對壓力(MAP)下降使燃油蒸發(fā)加強。 空氣流速提高加強了燃燒室內(nèi)的空氣旋流。 燃燒室溫度上升。 拖動到運轉階段的目標： 在這個嚴重不穩(wěn)定的工況中提供適量的燃油。 避免供油過多，它會導致失速或排放污染過量。 拖動到運轉階段的標定策略： 隨著發(fā)動機轉速上升，迅速減小基本噴油脈寬，以清除進氣歧管中積存的液態(tài)燃油。 圖25 拖動到運轉階段TBI的空燃比規(guī)程 ５．4　暖機階段 暖機階段從發(fā)動機轉速在某個經(jīng)過標定參考脈沖數(shù)(KERUNCNTR)時期內(nèi)都超過某個經(jīng)過標定的轉速閾值(KRPMUP)時開始，至能夠進行閉環(huán)控制所要求的條件滿足時為止。圖26顯示了暖機階段空燃比逐漸上升的過程，從中也可看出系統(tǒng)參數(shù)可通過標定員進行調(diào)整，具有很大的靈活性。 暖機階段狀況： 當車輛被開動時，發(fā)動機轉速和歧管絕對壓力(MAP)都有變化。 冷卻液溫度不斷上升。 穩(wěn)定工況下所需液態(tài)燃油量減少。 過渡工況下所需供油量隨冷卻液溫度上升而緩慢減少。 暖機階段的目標： 在所有駕駛情況下保持良好的驅(qū)動性能(平穩(wěn)性和響應性)。 保持空燃比稍稀于理論混合氣以促使催化轉換器進入工作狀態(tài)。 暖機過程的標定策略： 根據(jù)冷卻液溫度、MAP和發(fā)動機運轉時間調(diào)整空燃比。 通過很好地控制瞬態(tài)供油來滿足驅(qū)動性能要求，而不是設定更濃的控制空燃比。 隨著冷卻液溫度的升高逐漸停止瞬態(tài)供油。 調(diào)整基本脈寬以防混合氣偏濃以及排放污染過多。 圖26 TBI 暖機階段的空燃比規(guī)程 ５．５　脈寬公式(TBI) BPW＝常數(shù)MAPT′A/F′VECLCFF33(速度密度法) BPW＝常數(shù)M空氣A/F′CLCFF33(空氣質(zhì)量流量法) 常數(shù)： 氣缸容積、噴油器大小、廢氣再循環(huán)(EGR)補償、速度密度。 MAP 歧管絕對壓力，單位kPa。 T′ 歧管空氣溫度的倒數(shù)。 A/F′ 控制空燃比的倒數(shù)。 VE 充氣效率項(根據(jù)轉速和MAP查表)。 CLCF 閉環(huán)修正系數(shù)。 F33 蓄電池電壓燃油泵修正表(參見圖27)。 M空氣 從空氣質(zhì)量流量計得到的空氣質(zhì)量。 在節(jié)氣門體噴射(TBI)系統(tǒng)中，此基礎脈寬公式在起動和運轉供油時都使用。在氣道噴射(PFI)系統(tǒng)中，此公式在運轉供油時使用。 起動供油有時直接用相同形式的查表值，但替換了空燃比。 圖27 典型的燃油泵蓄電池修正系數(shù) ５．６　低溫試驗 冷起動標定工作通常在低溫室中進行。低溫驅(qū)動性能通常在冬天(溫度低于-20F，-29℃)進行試驗，并經(jīng)過設于加拿大Kapuskasing的GM低溫開發(fā)機構驗證。 ５．７　高溫環(huán)境試驗 高溫試驗通常在亞歷桑那州Mesa的沙漠場地上進行，那里的環(huán)境溫度會超過100F(38℃)。 ５．８　熱態(tài)靜置和重新起動試驗 熱態(tài)靜置和重新起動試驗是用來評價車輛長時間放置于熱環(huán)境中以后重新起動的能力和驅(qū)動性能。 按時間表進行主動暖機(在環(huán)形試驗場上)。 在防風木屋內(nèi)熱態(tài)靜置5～60分鐘。 使噴油器達到最高溫度。 重新起動發(fā)動機，開車行駛。 ５．９　熱怠速穩(wěn)定性試驗 熱怠速穩(wěn)定性試驗在長時間怠速(15～30分鐘，駐車于防風木屋內(nèi))過程中進行，以判斷發(fā)動機熱怠速特性的平順性和穩(wěn)定性。 ５．１０　海拔高度補償標定 在各種海拔高度條件提供可以接受的驅(qū)動性能和排放性能。海拔高度會影響到對點火正時的要求。 高海拔環(huán)境狀況： 空氣密度較小(相同體積中所含質(zhì)量較少)。 最大功率性能下降。 發(fā)動機絕對背壓下降。 海拔每升高1000英尺，最大可能的歧管真空度下降約3.5kPa。 高海拔補償 由于在高海拔時廢氣再循環(huán)(EGR)流量較小，故此時需要進行廢氣再循環(huán)(EGR)補償。在高海拔時EGR閥兩邊的壓差較小(參見圖28)。(即當海拔↑時，[排氣背壓下降-MAP]↓)。 由于EGR量較少，必須推遲點火提前角以防止爆燃(爆震)。 大氣壓力感測 進行海拔高度補償需要某種形式的大氣壓力感測。 專用的大氣壓力(Baro)傳感器。 選擇歧管絕對壓力(MAP)傳感器的讀數(shù)，在點火開關接通但還未起動發(fā)動機時或者在低轉速節(jié)氣門全開時讀取MAP電壓。 根據(jù)其它傳感器(即TPS，MAF和RPM)的信號預測大氣壓力。 圖28 背壓型EGR(%)與海拔高度的關系 高海拔的標定 供油： 空氣質(zhì)量流量法供油不需要穩(wěn)定工況補償。 速度密度法供油要求限制充氣效率(VE)補償和廢氣再循環(huán)(EGR)補償。 對瞬態(tài)供油，空氣質(zhì)量流量法和速度密度法系統(tǒng)都可能需要補償，取決于供油技術。 廢氣再循環(huán)(EGR)： 隨著海拔高度的提高，EGR閥兩邊的壓差減小，導致EGR流量減少(排氣背壓降低)。 真空度控制的EGR閥也會受到高海拔的影響。 EGR閥必須開至足夠大以滿足高海拔受EGR影響的NOx排放。 點火： 點火正時的需求隨EGR濃度而改變。 為了優(yōu)化燃油經(jīng)濟性和排放性能，點火正時必須隨著EGR濃度的增加而提高，參見圖29。 沒有高海拔補償?shù)能囕v： 由于需要滿足高海拔時的排放要求，所以在低海拔時EGR濃度會比所需要的更大一些。 在低海拔時點火提前角會比最佳值偏小，以避免當高海拔時EGR流量減小而出現(xiàn)爆燃。 為避免高海拔時出現(xiàn)爆燃所作的折衷會使低海拔時車輛的驅(qū)動性能和燃油經(jīng)濟性下降。 圖29 點火正時與海拔高度EGR修正的關系 第六章 發(fā)動機標定，怠速控制 ６．１　怠速控制 怠速在控制系統(tǒng)中的功能是當節(jié)氣門全閉后使發(fā)動機保持目標轉速。在GM的車輛中，使用兩種怠速控制系統(tǒng)： 怠速轉速控制(ISC)系統(tǒng)，用步進電機調(diào)節(jié)節(jié)氣門位置，見圖30。 怠速空氣控制(IAC)系統(tǒng)，用步進電機調(diào)節(jié)進入發(fā)動機的旁通空氣量，見圖31和圖32。 怠速質(zhì)量評價 已經(jīng)建立了許多評價怠速質(zhì)量的主觀標準；然而，還沒有一個關于發(fā)動機平均怠速的顧客接受程度標準。當評價怠速質(zhì)量時，需要考慮以下原則： 系統(tǒng)應使怠速保持一定轉速，而不使駕駛員覺察有異常。 駕駛員不需了解怠速控制；系統(tǒng)應保持平穩(wěn)的操作。 系統(tǒng)應使由怠速控制而引起的干擾最小。怠速空氣控制閥在目標轉速附近不應有動作。 在穩(wěn)定工況操作或瞬時負荷下不應有振蕩或超調(diào)。 轉速(RPM)標準偏差 提供對于怠速控制的客觀標準。 提供對于怠速質(zhì)量或潛在怠速質(zhì)量的定量標準。(不包括發(fā)動機的安裝與隔振)。 對于比較硬件的改變或不同的標定尤其有用。 圖30 怠速控制系統(tǒng) 31 TBI怠速空氣控制系統(tǒng) ６．２　怠速空氣控制(IAC) 怠速期間，發(fā)動機負荷會由于動力轉向、空調(diào)或其它電力的需求而有所變化。為了負擔節(jié)氣門全閉后出現(xiàn)的負荷，通過一個電子控制的閥提供額外的空氣：即怠速空氣控制閥，或IACV。 IACV安裝在節(jié)氣門體的管道中并與PCM相連。由PCM產(chǎn)生的一系列的電壓脈沖可使步進驅(qū)動樞軸(每個脈沖一步)從全開運動到全關。 若要減少空氣流量并降低發(fā)動機轉速，則使樞軸伸向軸座。若要增加空氣流量并提高發(fā)動機轉速，則使樞軸遠離軸座。 目標怠速轉速通過對若干輸入信息計算而得。其中一個輸入信息是作冷卻液溫度的函數(shù)的基本怠速轉速。冷機時，PCM發(fā)出高怠速命令以幫助進行暖機。 在某些狀態(tài)下，需要在基本怠速轉速上加上一些修正量。 從停車或空檔狀態(tài)換檔起步，或打開空調(diào)，會增加發(fā)動機的負荷。為了負擔增加了的負荷，PCM再額外打開IACV的樞軸若干步以保持穩(wěn)定怠速轉速。  圖32 MPFI 怠速空氣控制 怠速空氣控制系統(tǒng)功能 在所有操作工況下保持目標怠速轉速。 補償發(fā)動機負荷的變化。 防止失速。 通過標定最低怠速轉速(怠速轉速每降低100rpm，可提高0.5mile/gallon)及降低減速期間空氣流量(相應會降低供油量)來將燃油消耗率降為最低。 使用學習功能，為由于老化及車輛之間的正常差異引起的變化提供補償，消除需要周期進行的怠速調(diào)整 在節(jié)氣門全閉減速時，通過向發(fā)動機內(nèi)加額外的空氣而減少排放。 改善車輛的駕駛性能。 在盡量減少對駕駛員的干擾情況下，完成這些功能。 死區(qū)必須設置得足夠?qū)?，以避免系統(tǒng)在其自振頻率附近發(fā)生振蕩。 ６．３　閉環(huán)轉速控制 閉環(huán)轉速控制用于在節(jié)氣門全閉后對發(fā)動機轉速進行控制。GM的大多數(shù)車輛都是根據(jù)下列原則實現(xiàn)閉環(huán)轉速控制： 節(jié)氣門全閉(TPS電壓＜標定閾值)。 車輛速度＝0(KPH＜標定閾值)。 或 RPM＜目標怠速轉速(僅自動變速器) 根據(jù)使用情況，還有可能加入以下原則： 冷起動時，為了使系統(tǒng)穩(wěn)定而推遲怠速控制。 負荷變化時(例如使用空調(diào)壓縮機離合器或換檔時)，推遲怠速控制。 ６．４　目標怠速轉速標定 在進行怠速轉速標定時，一定要考慮下列各項： 避免將怠速轉速控制在車身或變速器的共振范圍內(nèi)。 對沒電的蓄電池充電時需要較高的怠速轉速。 怠速轉速應足夠高以防止失速，尤其是冷機時。 由IAC閥提供的空氣量到底占發(fā)動機怠速空氣需求量的百分之幾？有些系統(tǒng)被標定為熱機時IAC閥的步數(shù)為0(閥全閉)，這會引起發(fā)動機的控制轉速過高。典型情況下，IAC閥應提供怠速時1/4的空氣量。 在極限空調(diào)負荷時，需要提高目標怠速轉速以提供足夠的制冷。 在冷機時提高怠速轉速，對于使催化轉換器盡快進入工作狀態(tài)是十分有利的。 ６．５　閉環(huán)轉速控制算法 閉環(huán)轉速控制算法包含了三項：積分項，比例項，及微分項。每一項都在算法中提供了一種特殊的功能。 積分 累加控制，由小的、遞增的步數(shù)組成。 比例 瞬時控制，僅依賴于目標與實際轉速之間的瞬時差值。 微分 瞬時控制，僅依賴于發(fā)動機轉速的變化率及變化方向。 積分項 積分項用于控制IAC閥移動的步數(shù)或脈沖數(shù)而使發(fā)動機實際轉速達到目標轉速。 達到目標怠速轉速所需的步數(shù)或脈沖數(shù)存儲于四個怠速單元(RAM地址)中的一個之中，見表2。當四個學習值存儲單元中的某一個單元的條件滿足時，該單元將被用于計算目標怠速轉速。 四個怠速單元的定義如下： 停車/空檔且空調(diào)關閉 驅(qū)動檔且空調(diào)關閉 停車/空檔且空調(diào)打開 驅(qū)動檔且空調(diào)打開 每次只有一個單元被激活。 單元的內(nèi)容經(jīng)常作為基本怠速位置。 只有在激活閉環(huán)轉速控制后，存于單元中的積分項數(shù)值才能被修改(用新的學習值)。  變速器 狀態(tài) 停車/空檔(P/N) 倒檔/驅(qū)動檔/低檔 空調(diào)狀態(tài) 空調(diào)關 單元#1 (學習值) 空調(diào)關-停車/空檔 單元#2 (學習值) 空調(diào)關-RDL 空調(diào)開 單元#3 (學習值) 空調(diào)開-停車/空檔 單元#4 (學習值) 空調(diào)開-RDL 表2 積分怠速單元構成 比例項 為積分項中所建立的基本怠速位置提供一個快速的修正量。修正量的依據(jù)是實際與目標怠速轉速的偏差值(轉速偏差)。 比例項在所有狀態(tài)下都被激活，包括怠速及行駛。 由比例項提供的怠速轉速的快速調(diào)整提高了發(fā)動機的負荷響應。 微分項 微分項根據(jù)怠速轉速增加或減小的快慢，對積分項提供修正量()。 如果在標定期間發(fā)現(xiàn)轉速偏差值超出了標定的數(shù)值，則微分項將根據(jù)需要調(diào)整IAC閥位置。 如果轉速下降，微分項增加旁通空氣量。 如果轉速上升，微分項減小旁通空氣量，圖33為PID實例。 圖33 PID控制舉例 ６．６　閉環(huán)轉速控制限值 由于IAC閥的特性及發(fā)動機的限制，存在著閉環(huán)轉速控制的限值。 由于發(fā)動機轉速的固有變動，轉速不可能控制在一個精確值上。對于怠速穩(wěn)定性來說，閉環(huán)轉速控制算法不應去追蹤這些固有的轉速變動。 根據(jù)發(fā)動機及應用的不同，IAC閥的分辯率為每步15至50rpm。 所有系統(tǒng)都有一個死區(qū)。引起修正的最小轉速差為15至50rpm。 點火正時與燃油控制的相互作用是十分重要的?？梢哉{(diào)整點火提前量或燃油供給量來提高怠速質(zhì)量。 ６．７　點火與供油的相互作用 在穩(wěn)定怠速狀態(tài)(沒有負荷的變動)，IAC閥不應有動作。 對IAC閥的邏輯控制不可能提高穩(wěn)態(tài)怠速質(zhì)量。 在正確標定IA算法時(適當?shù)牡∷僭鲆?，不會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)怠速問題。 ６．７．１　點火 發(fā)動機對于改變點火提前量的響應要比對于改變IA閥位置的響應快的多。 典型點火延遲-90曲軸轉角。 典型空氣延遲-360曲軸轉角。進氣歧管的容積會顯著地增大延遲，并會對發(fā)動機的響應產(chǎn)生過濾作用。 根據(jù)轉速的偏差改變點火提前量對于減小怠速轉速的變化是十分有效的。 ６．７．２　供油 因為空燃比(A/F)的變化會產(chǎn)生許多怠速問題，所以準確地標定開環(huán)及閉環(huán)燃油供給量是十分重要的。 如果轉速下降時過稀，發(fā)動機會發(fā)生顫抖并且變得不穩(wěn)定。 如果怠速時的供油量與空氣流量不匹配，則IA閥將無法控制發(fā)動機轉速。 ６．８　怠速空氣閥目標位置 根據(jù)下列變量計算目標IA閥位置： 基本怠速位置(來自激活了的怠速單元) 比例項 微分項 ＋冷卻液溫度修正 ＋節(jié)氣門跟隨器(或開啟器) ＋失速補救 ＋負荷變化偏差值 目標怠速位置每6.25ms或更長時間計算一次。 IAC閥通過IAC閥電機運動邏輯不斷向目標位置運動。 目標IA閥位置的精確性是十分重要的，以使在閉環(huán)怠速控制起作用前，發(fā)動機轉速接近目標值。由于下列因素，準確的IA閥位置是十分重要的。 如果開環(huán)轉速與目標轉速接近，則可以減少閉環(huán)轉速的負擔。 可以減少車輛之間的差異。 一些駕駛員很少停車足夠長時間以使怠速控制修正開環(huán)怠速轉速的偏差。 ６．８．１　冷機補償 為了補償冷機時所增加的摩擦，需要額外的旁通空氣量。在起動后及暖機期間，為提高冷機的怠速質(zhì)量，也要提高目標怠速轉速。 冷卻液修正(冷機補償項)是加在基本怠速位置上的偏差值。 偏差值是根據(jù)起動時的冷卻液溫度決定的。冷卻液溫度修正的衰減率是時間及冷卻液溫度變化的函數(shù)。這個偏差值可以被閉環(huán)轉速控制邏輯所修改。 ６．８．２　負荷補償 負荷補償使得怠速控制系統(tǒng)可以在發(fā)動機負荷的變化破壞怠速質(zhì)量之前，對其進行補償。 怠速控制不可能對大的瞬時負荷進行足夠快的響應。 為提供足夠的響應需要增加額外的輸入，或者在系統(tǒng)設計中采取折衰方案。 ６．８．３　空調(diào)負荷補償 空調(diào)系統(tǒng)是怠速中發(fā)動機最大的負荷。在接合空調(diào)壓縮機的離合器時，還會產(chǎn)生瞬時負荷峰值。空調(diào)負荷是下列各項的函數(shù)： 環(huán)境溫度 濕度 鼓風機轉速 空調(diào)設置(最大/正常) 在大多數(shù)應用中，由PCM控制空調(diào)壓縮機離合器的接合。 延遲壓縮機離合器的接合，直到增加了額外的空氣及燃油以負擔瞬時負荷。 在失速情況下關掉壓縮機。 起步時關掉壓縮機以提高加速性，尤其是在一些功率不中的車輛上。 在節(jié)氣門全開時關掉壓縮機10至30秒，以提高超車能力，尤其是在一些功率不