第十讲 发动机控制1.ppt

第十讲9S12单片机在汽油发动机控制中的应用 监控程序下载方法 连接电路板电源和串口 监控程序下载方法 用codewarrior4 6打开一个工程 并选择编译目标为TBDML 监控程序下载方法 点 debug 按钮 打开调试界面 监控程序下载方法 在HC12TBDML中选择load 并找到监控程序目录bin下的S12SerMon2r1 sx文件 点打开 监控程序则自动通过BDM下载 建立监控程序目标的工程 在选择编译目标时加入HCS12serialmonitor 使用监控程序调试 选择编译目标时注意 其他和使用BDM一样 监控程序模式下的存储器分配 P32重新定位后 0000 03ff1K寄存器空间 0800 0fff2KEEPROM 2000 3fff8KRAM 4000 7fff16K固定FLASH 8000 bfff16K页窗 c000 ffff16K固定FLASH 本讲主要内容 汽车结构发动机及汽缸结构汽车发动机工作状态切换发动机的启动控制发动机的怠速控制发动机的加减速控制发动机的停机控制 1 汽车结构 各系统介绍 排气系统 Exhaustsystem 负责排除尾气还包括消声器 氧传感器 排气歧管附近 三元催化器 将CO HC NOx转化成无害气体 EGR废气再循环系统 各系统介绍 悬架系统 Supportsystem 悬架是车架 或承载式车身 与车桥 或车轮 之间的一切传力连接装置的总称 一般由弹性元件 减震器和导向机构三部分组成 发动机 Engine 汽车所有能源的来源 一般汽车采用点燃式的汽油发动机 目前发动机有3 6缸 排量0 8 4升 汽缸排列分直列横置 V型排列 W型排列 水平对置 星型排列等 各系统介绍 转向系统 Steeringsystem 主要负责转向 转向轴承和前轮相连 高档轿车还采用助力转向系统 传动系统 Powertrain 包括发动机 提供动力 离合器 切断和结合动力 变速箱 改变速比和扭矩和实现倒车 传动轴 传递动力 中央传动器 实现减速和差速 半轴 传递动力 驱动轮 实现行走 各系统介绍 电气系统 Electricalsystem 包括供电 蓄电池 输电 线束 电缆 汽车电器 空调 头灯 等 冷却系统 Coolantsystem 包括冷却循环系统 冷却风扇 散热器等 燃油系统 Fuelsystem 包括燃油存储 油箱 传导 燃油管 油泵 喷射 喷油嘴 等 制动系统 Brakesystem 包括刹车系统和ABS系统等等 2 发动机结构图 发电机 节气门 汽缸 活塞 进气管 排气管 进气阀 排气阀 凸轮轴 曲轴 喷油嘴 火花塞 汽缸结构 3 发动机状态切换 发动机状态 停机系统处于上电状态 但是发动机不工作 启动发动机处于启动状态 怠速发动机处于稳定怠速的状态 加减速节气门动作 使发动机转速不断加速和减速 4 启动状态 发动机启动分为冷启动和热启动启动时的喷油脉冲都比较大 加浓的燃油有利于发动机从零速开始转动启动时喷油脉冲宽度会逐渐减小 启动程序控制 if AverageSpeed StartSpeed 开始喷油 启动程序是这样工作的 首先判断转速条件和模式条件 当发动机处于停止模式并且转速由启动机带动到一定值时 ECU才认为发动机进入启动过程 开始启动后 程序会自动保存状态并更新当前状态 然后开始喷油 启动程序控制 voidStartControl void if OilPumpWork OilPumpWork TRUE OpenOilPump AdjustStartIACV WaterTemp 在程序中 如果油泵没有打开 则打开油泵供油 程序会自动根据冷却水温度控制怠速控制阀的位置 它的开度是跟温度成反比的 温度低时 怠速阀开大以增加进入气缸的空气量 使启动顺利进行 反之则不需要大空气量 减小阀门的开度即可 良好的怠速阀控制程序可以减小启动发动机时的转速超调量 并使发动机尽快地进入怠速状态 这个程序在启动状态时循环执行 5 怠速控制 怠速工况怠速工况就是不踩油门时维持发动机正常运转时的发动机状态 怠速指发动机在此工况下的转速 单位为转 分钟 rpm 发动机运行在怠速工况时 可以在短时间内使汽车加速行驶而不用再重新启动发动机 汽车必须有怠速工况 才可以使用空调和助力转向系统等高级汽车电器 怠速控制 发动机的怠速转速一般在700 1200rpm之间 怠速转速的高低与发动机的类型 缸数 冷却水温度和电器负载大小等因素有密切的关系 通常 低怠速转速意味着更低的燃油消耗 有利于提高汽车的经济性 但是过低的怠速转速影响发动机运行的稳定性 怠速分为高怠速和低怠速 当汽车冷启动时 由于环境温度和自身的冷却水温度比较低 所以发动机必须运行在高怠速下进行暖机 怠速控制阀 怠速控制阀是一个空气阀门 它可以通过增大或减小怠速空气道的截面积来改变进入发动机空气量的大小 从而控制发动机的怠速转速 怠速控制阀只能提供较少的空气量 使发动机运行在较低的转速之下 怠速控制阀的主要部分是一个步进电机 通过对步进电机的控制 就可以改变怠速空气道的截面积 从而改变进入发动机空气量的大小以控制怠速 怠速控制阀 怠速阀的步进电机控制 步进电机只可以沿某个方向转动 以驱动阀的前进和后退 可以通过两个相位差 90度的脉冲序列来控制步进电机的动作 如果相差 90度 步进电机正转 相差 90度 步进电机则反转 步进电机的转动使怠速空气道截面积变化 从而改变进气量 怠速转速的PID控制 比例 积分 微分控制简称PID控制 PID控制以其稳定性好 工作可靠 调整方便而工业控制的主要技术之一 在汽车电子领域 可以使用PID控制怠速转速 也就是使怠速转速以较小的误差稳定在期望的目标转速附近 仅仅使用PID控制难以把转速精确地保持在目标转速附近 必须同时配合其他控制方法配合 比如点火提前角的调整等等 发动机转速的检测 发动机的转速值只有唯一一个来源 就是信号盘的齿轮信号 ECU通过检测曲轴位置传感器得到齿轮信号 信号盘和曲轴是同步转动的 得到了信号盘的齿轮信号 就得到了曲轴的转速 从而可以计算出发动机的转速 对于齿轮信号的捕捉 是通过MC9S12系列单片机中的ECT模块完成的 首先要对ECT模块进行初始化 然后设置好中断服务程序和中断向量 通过中断服务程序对齿轮信号进行计数 得到计数值后 就可以计算出瞬时转速和平均转速 ECT初始化 voidICOCInit void DDRT 0 xfc 设置PORTT的方向寄存器TSCR2 0 x04 设置分频因子为16MCCTL 0 x03 设置减法计数器DLYCT 0 x03 控制延迟计数ICSYS 0 x02 启用保持器TIOS TIOS 设置强制输出比较 中断服务程序 interruptvoidIC0 ISR void nIC0Counter TC0 获得当前IC0的计数值nIC0 nIC0Counter nIC0LastCounter 用当前计数值减上个齿计数值得到计数值差nIC0LastCounter nIC0Counter 当前计数值作为上个齿计数值保存 下次使用nStopCounter 0 有齿轮信号 曲轴停转计数值归零nGearCounter 齿计数 可以得到上止点位置和当前齿号等信息cCrankGearIndex 计数值数组序号自加 用于计算n个齿平均转速if cCrankGearIndex 20 cCrankGearIndex 0 在这里计算20齿平均转速 计数到20后归零unCrankGearWidth cCrankGearIndex nIC0 存储计数差到数组以计算平均转速 以下放置其他代码 原理就两个字 求差 和智能车的测速大同小异 使用PID控制怠速控制阀 首先通过对于发动机转速的检测明确当前转速 一般使用平均转速 和怠速目标转速 然后通过PID公式计算出怠速控制阀的目标位置 再调用怠速电机运动函数IACVMove实现对怠速控制阀开度的控制 PID控制程序是周期性调用的 这个周期称作PID控制周期 最佳周期 三个参数kp ki kd的确定来源于大量的实验数据 6 加减速控制 节气门是一个空气阀门 它控制着直接进入汽缸的空气量 当驾驶员启动汽车并进入怠速后 如果需要汽车行驶 那么就要踩下油门让发动机输出更大的功率以带动汽车运动 当汽车达到一定的速度 驾驶员可以松开油门使汽车滑行 发动机则重新回到怠速状态 加减速控制 发动机加减速的程序实现对于缓 急加速的判断是通过节气门位置的变化率实现的 首先定义一个变量dThrottleAccGate为变化率的门限值 如果变化率大于此值即为急加速 反之则为缓加速 而缓 急加速采用了不同的控制策略 对于缓加速而言 由于对气量要求并不很大 所以依然可以按照怠速脉谱查询喷油量 最多只需要进行喷油量的修正 而急加速则不然 如果不进行处理的话 发动机突然接受一个较大的空气量会因为油量未及时跟进而熄火 所以必须在检测到急加速状态的一开始 就对燃油进行加浓操作 加减速控制 对于缓 急减速的判断也是类似的 只是控制策略有所不同 当缓减速时 控制策略与缓加速正好是相反的过程 当急减速时 由于节气门在很短的时间内就处于全关状态 在喷油量需要减少的同时 必须把怠速阀打开到一定的位置 以免发生缺气熄火现象 停机控制 发动机的停机控制在发动机控制中也是很重要的一个