汽油机电子控制工程

沈勇：sheny

:021

-

69583794网盘：TJ_shenyong机电子控制机混合气、点火提前角的机械调整的组成及特点的分类及发展历史

内燃机几个重要概念

机控制的主要评价指标

化油器式

电喷发

电喷发机电喷系统的扭矩结构模型《汽油机电子控制》内燃机&外燃机；四冲程&二冲程；点燃&压燃；（爆震）均质燃烧&分层燃烧；（直喷）汽油机电控&柴油机电控；汽车柴油化；前言o复习：汽油机和柴油机几个概念：《机电子控制》效率前言o复习：发热能(热值)有效做功1/3排气损失（主要和排气温度有关）1/31/3机械损失散热损失分层燃烧能够提高压缩比，减少排气温度，降低散热损失，明显提高发效率。故目前 机也慢慢从均质燃烧向分层燃烧过渡。尤其是直喷 机的发展尤为迅速。《汽油机电子控制》汽油机及其性能指标；控制系统硬件系统结构；基于扭矩结构的控制算法模型；1综述1

综述汽油机及其控制目标汽油机是一种使汽油和空气的混合物在其汽缸内部燃烧产生热能，并将热能转换为机械能的动力装置。车用汽油机通常为四冲程汽油机，如图所示。我们把汽油机连续完成进气、压缩、膨胀做功和排气四个冲程叫作汽油机的一个工作循环。工作循环不断延续下去，汽油机就不断向外输出功率。《汽油机电子控制》汽油机工作过程要点通常，汽油机在进气行程吸入的是燃料和空气的混合气，由于混合气是在汽缸外部形成的，燃料与空气的混合时间较长，所以进入汽缸内部之后混合已比较均匀。如果燃烧效率越高，进入的混合气越多，则汽油机输出的功率越大。燃油供给系统、进排气系统：按要求，供给燃油和空气，并使之均匀混合后进入汽缸。空燃比：用于描述可燃混合气中空气与燃料的质量之比。进入汽油机的可燃混合气在压缩行程后期由火花塞点燃，并在膨胀行程对外做功。点火提前角：是从点火时刻起到活塞到达压缩上止点这段时间内曲轴转过的角度，直接影响到汽油机的各项性能。1

综述《汽油机电子控制》进气、压缩、膨胀做功和排气四个冲程动力性能有效功率：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的功率，通常用Pe表示，单位为kW。有效扭矩：指发动机通过曲轴或飞轮对外输出的扭矩，通常用Te表示，单位为N·m。转速：指发动机曲轴每分钟的转数，通常用n表示，单位为r/min。经济性能燃油消耗率：是发动机每发出1kW有效功率在1小时内所消耗的燃油质量，通常用ge表示，其单位为g/kW·h排放性能排放性能指标包括排放烟度、有害气体(CO，HC，NOx)排放量、噪声等。其他：安全性、舒适性1

综述汽油机主要性能指标《汽油机电子控制》1

综述汽油机工况《汽油机电子控制》扭矩转速驱动发电机驱动螺旋桨驱动水泵点工况线工况面工况汽车运行工况是最复杂的面工况工况和性能紧密相关图化油器式发动机化油器式发动机有百年发展和在发动机历史上重要地位，但由于节能减排的要求日益提高，已经被淘汰。化油器式发动机1

综述《汽油机电子控制》图

化油器结构1

综述化油器式汽油机性能的局限性空燃比的调节依赖化油器机械结构来实现。《汽油机电子控制》图

点火提前角及能量的调节性能《汽油机电子控制》1

综述化油器式汽油机性能的局限性点火提前角及能量的调节依赖离心、真空等机械结构来实现。化油器缺点：燃油雾化质量受空气密度的影响；空燃比受空气密度的影响；多缸混合不均匀；负荷变动造成油耗和排放恶化；体积效率低；化油器结冰；发动机姿态受限制；发动机倒拖影响排放和油耗；后果：排放和油耗问题突出1

综述化油器式发动机缺点《汽油机电子控制》图发动机电子控制系统1

综述1．2电喷发动机《汽油机电子控制》喷油量、点火时刻及能量等完全由控制器软件“柔性”控制，因此，汽油机性能可以大大优化。《汽油机电子控制》1

综述电喷发动机的结构优势发动机电子控制系统：又称发动机管理系统EMS

（Engine

Management

System）、发动机集中控制系统，就是将多项目控制集中在一个动力控制模块PCM（

PowerControl

Module

）或发动机控制单元ECU

（

Engine Control

Unit）上完成，共用传感器。主要由传感器、PCM和执行器组成。图发动机电控系统的组成《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统传感器：检测发动机运行参数，并送至控制单元。PCM

：接受传感器的输入信号，分析计算后产生输出信号送至执行器。执行器：接收控制单元的输出信号，产生执行动作，实现各种控制。《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统的组成《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统软件架构AUTOSAR是由欧日的主要汽车生产商和一些芯片制造商推出的产业标准。是为了应对日益复杂的汽车电子系统：提高系统的灵活性；增加系统的更新和升级性能；改善系统的可靠性和稳定性；在设计过程中能更早地发现问题。其中，The

Run-Time

Environment(RTE):

提供基础的通信服务，支持软件构件间和软件构件到基础软件模块的通信。；《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器1）节气门位置传感器及电子油门节气门位置传感器主要用于获取驾驶指令和推算进气量《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器1）节气门位置传感器及电子油门电子油门直接代表了驱动扭矩；《汽油机电子控制》1

综述发动机曲轴转角的感知四冲程发动机上止点：压缩上止点排气上止点《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器2）转速和相位传感器《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器2）转速和相位传感器汽油机中需要相位信号控制的系统：喷油相位（正时）控制系统；点火相位（正时）控制系统；配气相位（正时）控制系统；。。。。0º360º《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器4）喷嘴5）电子点火系统《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器6）怠速执行器《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器7）进气流量传感器、进气压力传感器、进气温度传感器冷却液（发动机）温度传感器测量发动机冷却液温度，避免发动机过热；《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器8）发动机爆震传感器用于测量汽油机有无爆震；《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器9）氧传感器（传感器）主要用于测量废气中氧含量，可以进一步判断空燃比是否合适，又称入传感器；《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器9）氧传感器（传感器）二氧化锆式氧传感器；《汽油机电子控制》1

综述发动机电子控制系统重要传感器、执行器Po2---氧分压9）氧传感器（传感器）二氧化钛是一种多孔性的陶瓷材料，利用热传导方式对二氧化钛芯片或厚膜可以直接进行加热，所以加热效率高，达到激活温度(规定温度为600℃)需要的时间很短。《汽油机电子控制》1

综述发动机电控系统的控制项目主要控制功能燃油控制：控制喷油量和喷油正时点火控制：控制点火提前角、闭合角和爆震控制辅助控制功能可变进气控制、增压控制、EGR控制、二次空气控制等。1、电子控制，响应快2、进气阻力减少，体积效率高3、驱动的稳定性高4、点火提前角优化控制5、各缸工作差异不大动力性《汽油机电子控制》1

综述电喷发动机特点《汽油机电子控制》1

综述电喷发动机特点汽油机电子控制技术的实现，改善了汽油机的结构。化油器发动机进气管布置电喷发动机进气管布置经济性空然比控制精确雾化好混合气受环境影响小偏浓修正少怠速转速低断油及停缸方便可增大气门叠开角易实现稀薄燃烧《汽油机电子控制》1

综述电喷发动机特点排放性能可实现空燃比闭环控制为三元催化器提供条件实现排放监控易实现稀薄燃烧结合EGR废气再循环效果更佳《汽油机电子控制》1

综述电喷发动机特点喷射位置喷入汽缸喷在进气门前喷在节气门上直接喷射间接喷射连续喷射间歇喷射开环控制闭环控制模拟控制数字控制机械控制电子控制控制喷射方式《汽油机电子控制》1

综述电喷发动机类型进气管喷射指的是喷油器将汽油喷入进气管，在进气管内形成混合气。进气管喷射喷油器的喷油压力低，只有200－300KPa（0.2－0.3MPa）。缸内直喷发动机指的是喷油器直接将汽油喷入气缸，这种方式喷油器的喷油压较高，可达3－5MPa，喷油器的结构比进气管喷射复杂。《汽油机电子控制》1

综述按喷射位置分类:单点喷射喷油器安装在进气总管的节气门上方，类似于化油气器式汽油机。《汽油机电子控制》1

综述按喷嘴数量分类:多点喷射每一个气缸的进气岐管上都安装了一个喷油器，汽油喷在进气门附近并与空气混合。系统类型指标化油器单点喷射多点喷射缸内直接喷射动力性功率++++++扭矩*加速性*++++++经济性-++++++排放HC及CO-+++++++-+++++成本++++++++*进气增压适用性*+++符号意义：-较差；*

一般；+好；++很好；+++非常好。另注：表中的排放指标除化油器外均指带三元催化器的状态。《汽油机电子控制》1

综述电喷发动机类型性能比较《汽油机电子控制》1

综述1．3电喷发动机历史20世纪初期汽油喷射技术的发展历史起源于，由德国Wright兄弟首先在飞机发动机上采用了向进气管连续喷射汽油的混合气配制方法。第二次世界大战以后，汽油喷射技术才逐渐应用于汽车发动机上。

60年代以前，车用汽油喷射装置大多采用机械式柱塞喷射泵，其控制功能借助于机械装置来实现，结构复杂、价格昂贵，因此发展缓慢，技术上无重大突破，应用范围也仅限于赛车和为数不多的追求高速和大功率的豪华型轿车上，在车用汽油发动机领域内化油器仍占有绝对的优势。1957.1

BENDIX公司正式推出\BOSCH公司买断1966

BOSCH公司推出K-JETRONIC\KE-JETRONIC70年代后期，全球电子技术有了长足的进步，特别是集成电路、大规模集成电路和超大规模集成电路的发展，迅速推动了计算机控制技术在汽车技术上的应用并快速发展。发动机电子控制技术从单一的点火时刻控制和单一的燃油喷射空燃比控制开始，逐步扩展到发动机怠速控制、排气再循环(EGR)控制、燃油蒸发控制(EVAP)、可变进气控制、涡轮增压控制等多项内容的发动机综合控制系统，称为发动机集中控制系统。1973

BOSCH公司批量L-JETRONIC;

D-JETRONIC1979

MOTRONIC1982

MONO-TRONIC1990

MONO-MOTRONIC1995UAES成立2006

联创公司成立90年代中后期，伴随着计算机网络技术的发展，发动机电子控制系统已成为车载局域网络的重要组成部分。1997年以后，内燃式汽油机已开始采用汽油直喷技术进行稀薄燃烧，进一步降低了油耗和排放。《汽油机电子控制》1

综述1．4汽油机电喷系统的扭矩结构模型发动机最终输出的扭矩是发动机性能的重要指标，而且汽车的加速和减速过程其实就是发动机输出扭矩增加和减少的过程，因此发动机电子控制的核心是扭矩控制，所有发动机运行

参数的控制都是围绕扭矩来进行，通过扭矩数学模型计算出目标输出扭矩，然后再通过进气、喷油、点火等一系列动作来实现。目前各大公司的汽油机电子控制系统大多是基于扭矩结构

的，例如博世、西门子和德尔福。燃烧室离合器变速箱&差速器车轮扭矩输出离合器传递损失变速箱及差速齿轮传递损失气缸充量Lambda点火角发动机充量交换损失和摩擦损失发动机附属装置消耗发动机扭矩-

-第一步是扭矩需求分析及目标扭矩计算。第二步就是实现目标扭矩值。《汽油机电子控制》1

综述1．4汽油机电喷系统的扭矩结构模型特点：①严格按照基本物理方程构造;②子系统可以很容易的构造并加入到基本扭矩结构之中，例如进气管长度可变子系统，凸轮轴相位调节;③基本匹配简单化，只有在发动机硬件更改情况下，才需要重新匹配;④子功能模块可以相互独立进行匹配，如，催化器、怠速调节、增压压力调节、行驶速度调节等。外部扭矩需求驾驶员愿望速度限制车辆动态控制行驶舒适性内部扭矩需求起动怠速调节转速限制部件热保护扭矩管理器协调管理扭矩和效率要求扭矩转换器换算扭矩为实际发动机变量效率要求起动催化器加热怠速调节效率扭矩扭矩节气门开度点火角分缸断油空燃比废气阀开度《汽油机电子控制》1

综述汽油机扭矩需求分析及目标扭矩计算第一步是计算目标扭矩，最主要的扭矩当然来自于驾驶员加速踏板，但其他子系统的扭矩要求同样不可忽视，例如怠速控制，倒拖控制，车辆动态控制，驾驶舒适性控制，车速和发

动机转速限制，发动机部件温度保护等。综合全部扭矩要求以后，还必须考虑在启动，怠速，催化器加热等情况下的发动机扭矩储备问题，最后得到一个在当前工况下的目标扭矩值。《汽油机电子控制》1

综述1．4汽油机扭矩转换计算第二步就是实现目标扭矩值，通过一个转化器，将目标扭矩值分别换算到直接影响扭矩值的各个发动机变量例如节气门开度，点火角，喷油脉宽，增压压力等。《汽油机电子控制》1

综述扭矩方程构造Mi

Mi

_

opt(rl,

nmot)*(λ)

*

(red)*(dzw)其中：Mi:燃烧产生的内部实际扭矩;

:系数nmot:发动机转速；rl为相对进气充量，代表负荷；λ为空气燃油比例；dzw实际点火角与最优点火角差值；red：断油缸数。实测和计算的点火角效率比较通过对不同发动机的多次测量结果表明，点火角效率n（dzw）对最后实际输出扭矩的关系由最优点火角和实际点火角之间的差值决定，与转速负荷没有关系。如图所示，测量点涵盖了该发动机的全部负荷和转速范围，从中得出了点火角效率和dzw的关系式，在众多测量点中间的线是用均方根误差最小的方法拟合出来的曲线（标准偏差大约为1.5Nm），因此在ECU中使用该曲线作为特性线是完全满足精度要求的。《汽油机电子控制》1

综述点火角效率空燃比效率和NOX排放的比较空燃比效率定义为不同空燃比下的有效热效率除以理论空燃比下的有效热效率。采用的实验方法为稳定工况，保持空燃比为14.7，调整点火角至MBT(Minimum

Spark

Advancefor

Best

Torque)点后，保持点火提前角不变，调整空燃比。横坐标为实际空燃比，纵坐标为空燃比效率。在多个具有代表性的工况点,空燃比从14.6

开始变稀，空燃比效率先增加，在空燃比达到15.5

左右时，空燃比效率开始下降，而空燃比从14.6

开始加浓时空燃比效率是

逐渐减少的。趋势和NOX排放一致，其拟合误差随不同工况有所区别。《汽油机电子控制》1

综述空燃比效率扭矩结构两路实现的优点扭矩结构通过两条路径来实现，一条路径称之为慢速空气路径，控制所有影响缸内充量的执行器，例如节气门，废气涡轮增压阀等；另一条路径称之为快速曲轴同步路径，控制所有其他影响扭矩的执行器，例如点火，喷油，燃油切断等。这样做的好处是发动机可以在动态工况下，快速响应扭矩需求。《汽油机电子控制》1

综述汽油机输出扭矩实现（两路实现）第一阶段称为热力学开发，这一阶段由于发动机硬件还未最后确定，因此此时进行的匹配和标定是粗糙和大致的，一般是从型号相近的发动机ECU中获取相关数据特性场，大致标定点火，喷油等重要的特性场，观察发动机在各个工况点的运行状况，检查发动机的各个附件如燃油泵，机油泵，水泵，节气门等各机械运动部件是否满足设计要求，最后对发动机进行测试，画出特性曲线，检查最终输出最大扭矩，最大功率以及燃油消耗率是否达到设计要求。第二阶段称为台架稳态标定，当热力学开发阶段结束以后，发动机就被安装至发动机测试台架上，这一阶段的标定至关重要，直接影响下一阶段的整车标定，主要的工作是进气系统标定，扭矩模型标定，另外还有一些小模块例如爆震控制，排气温度模型标定，排放控制等。第三阶段就是整车标定，将发动机装车以后，在转鼓试验台上进行最后阶段的匹配，这一部分的工作主要包括冷启动，排放，怠速稳定性，以及驾驶性能。全部参数标定结束以后，还要进行冬季试验，夏季试验和高原试验，以检验匹配数据的可靠性。发动机台架匹配标定试验是整个匹配标定工作中基础性的一步，是获取电控系统各控制参数的基本手段。《汽油机电子控制》1

综述汽油机电喷系统的标定和匹配《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制空燃比的确定燃油供给及喷油量修正进气充量估计喷油决策油箱蒸发物控制《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制2．1

空燃比的确定=空燃比14.7《汽油机电子控制》过量空气系数

2

汽油机燃油系统电子控制-空燃比的确定空燃比和过量空气系数理论空燃比

A/F=

14.7《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-空燃比的确定空燃比和发动机性能经济空燃比功率空燃比《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-空燃比的确定空燃比和发动机性能空燃比与排放《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-空燃比的确定空燃比和发动机性能空燃比综合控制目标过量空气系数=0.99~1《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制2．2

燃油供给及喷油量修正《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制燃油供给系统-燃油供给及喷油量修正单点&多点燃油供给系统

油路特点：大量回油到油箱《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机燃油泵容积泵流道泵-燃油供给及喷油量修正《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机油轨-燃油供给及喷油量修正电喷发动机燃油压力调节器、阻尼器《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制油压限制、油压稳定-燃油供给及喷油量修正《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机燃油喷嘴典型的二阶系统：

影响响应速度因素？-燃油供给及喷油量修正《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机燃油喷嘴喷油器按电磁线圈的控制方式不同，可分为电压驱动式和电流驱动式两种，如图所示。电压驱动是指正ECU驱动喷油器喷油电脉冲的电压是恒定的。这种喷油器又可分为高阻型和低阻型两种。低阻型喷油器是用5～6V的电压驱动；其电磁线圈的电阻较小，约

3～4Ω；不能直接和12V电源连接，否则，会烧坏电磁线圈，因此需串联附加电阻。高阻抗型喷油器是用12V电压驱动；其电磁线圈电阻较大，约为12～16Ω；在检修时，可直接和12V电源连接。在电流驱动回路中无附加电阻，低阻喷油器直接与蓄电池连接，通过ECU中的晶体管对流过喷油器电磁线圈的电流进行控制。电流驱动脉冲开始时是一个较大的电流，使电磁线圈产生较大的吸力，以打开针阀，然后再用较小的电流保持针阀的开启。性能区别：响应速度-燃油供给及喷油量修正《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机燃油喷嘴特性当qf为常数：Q=喷嘴流量qf

*

titi：喷油时间msqf：喷嘴流量，g/s；K：和流量系数\膨胀系数\几何尺寸相关的系数；Δp：燃油差压值，Pa

；ρ1

：燃油的密度，kg/m3；喷嘴单位时间流量-燃油供给及喷油量修正喷油总量Q=

qf

dtfq

=K2p《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机燃油喷嘴特性qf为常数的条件：K：和流量系数\膨胀系数\几何尺寸相关的系数，根据环境温度修正；Δp：燃油差压值为常数：通过机构实现，见下图。ρ1

：燃油的密度为常数：短时变化小，根据环境温度修正；-燃油供给及喷油量修正《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机燃油修正-燃油供给及喷油量修正喷嘴的性能及喷油修正《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机燃油喷油相位同时喷射(节省硬件，性能差)成组喷射(硬件适中，性能较好)顺序喷射(硬件成本高，性能好)《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制2．3

进气充量估计《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制燃油定量计算理论上，根据空气&燃油理想混合要求，只要精确知道实际的进气量，就可以简单计算出需要的喷油量。喷嘴的喷油量可以事先试验标定，可以非常精确；但进气量的测量难度大，精度差，涉及的因素多，是一个关键的技术。理论空燃比为

A/F=

14.7-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机进气系统新鲜空气从外部经过空气滤清器、节气门、进气总管、进气歧管、进气门这一系列较长的通道进入气缸，在流动过程中发生的温度，压力变化以及流速变化和波动都会对最后的进气量造成影响，因此必须有一个从实际中抽象出来的数学模型来精确的描述，这是实现发动机输出目标扭矩乃至整个汽油机电子控制的基础。-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制电喷发动机进气充量意义2）在发动机电子控制系统中有两个控制变量最为重要，称为主控制变量，即发动机转速和负荷。对于发动机转速可以利用缺齿脉冲盘感应传感器来获知；对于发动机负荷，虽然已经有了直接测量轴受扭矩的无接触传感方法，但是用于发动机电子控制还不成熟。因为发动机的扭矩完全取决于平均有效压力。由于汽油机采用量调节，以每一个循环作为计算单元，根据每循环吸入多少空气量来决定配以相应的每循环燃油量，因此对于汽油机，每循环空气吸入量就反映了负荷的大小。-进气充量模型1）计算需要的喷油量。F=A/14.7

（g）喷油时间

ti《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制进气充量的传感进气充量的传感方法主要可以这样归类：直接测量：1

空气质量流量计；间接测量：转速密度法；转速转角法；-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制采用空气质量流量传感器空气质量流量传感器构造及敏感元件-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制空气质量传感器原理空气质量流量测量电路原理空气质量流量传感器输出-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制空气质量传感器原理内部温度调整器)-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制采用空气质量传感器测得的空气质量流量与流过碳罐清洗阀的空气质量流量相加，得到的总空气质量流量和发动机转速相除并乘上一个常数项，得到的结果就是和标准情况下(0摄氏度、1013hpa)发动机每循环吸气量的比值，也称为相对充量。-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制采用空气质量传感器图中的常数计算：流入进气管空气量与发动机转速相除以后得到的是每一转吸入进气管

的空气量，对于四冲程发动机，曲轴转速为凸轮轴转速的两倍，也就是每一个工作循环，曲轴转两转；而二冲程发动机，每一个工作循环，曲轴转一转。故每转吸气量与曲轴凸

轮轴转速之比相乘后得到的就是每一循环吸入的实际空气量。根据相对充量的定义可写

出如下式子：对于同型号发动机，该常数的作用就是通过空气质量流量和发动机转速计算当前状态下

相对充量。在标准情况下，也就是汽缸中充满温度为0摄氏度，压力为1013hpa的空气，此时的相对充量定义为100%。luftrohnorm

0

motMKWUrlMnVh

*

Mluft

nmotNWU

Const

Mluft在发动机排量已经确定的情况下，进气流量采用单位kg/h，则常数部分可以整合在一起写成：KWUZylza

2578VH[dm3

]Cons

tan

t

1000g

/

h

NWU

100%

%60

min/

h

Zylza VH[dm3]1.239g

/

dm3-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-进气管模型由于流量计安装的位置限制问题，造成了流

量计和汽缸之间的这么一段“空气存储管”，随着节气门的开启和关闭被不断充气和清空。根据实际发动机抽象简化而成的示意图进气管模型进气管模型的基本算法如下:·将本次循环内所有流入进气管的流量值(HFM流量计测得)相加；·减去上一循环所有流出进气管的流量值；·将本次循环内增加的空气量换算成为进气管管压力的提高；·由进气管压力计算本次循环流入汽缸，也即是流出进气管的流量。《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制基本公式就是进气管压力与相对充量之间的线性关系：rl=(Ps－Pirg)×Fupsrl-进气管模型采用进气压力传感器《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制进气压力传感器-进气充量模型《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制MluftMnormrl

P0Vhrl

(PsPV

mRTbrbrluftMR

TR

T

Pluft

Vheff

(Ps

Pirg

)

VheffMnormR

T

P0

VhMluft：实际进0入燃烧室的进气充量，单位g；Mnorm：标准情况下充满燃烧室的进气充量，单位g；P0，T0：标准情况下，大气压力和大气温度，单位Pa，K；Pluft，Tbr：实际进气压力和进气温度，单位Pa，K；

Ps：进气压力，单位Pa；Pirg：残余废气分压力，单位Pa；

Vheff，Vh：气缸的有效容积和理论容积，单位m3；。-进气充量模型-采用进气压力传感器进气充量计算《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-进气充量模型-采用进气压力传感器参考：国际上规定，1mol粒子集体所含的粒子数与0.012KgC12中所含的碳原子数相同，碳原子数约6.02×10^23。《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制

-进气充量模型-采用进气压力传感器残余废气分压力Pirg

、有效容积Vheff计算在进气冲程中，进气管压力和汽缸压力大致平衡，这表明缸内充气量和进气管内压力存在关系，相对进气充量rl和进气管压力ps之间的关系可以通过台架实验获得，固定发动机转速和节气门开度，等稳定以后测量一组rl和ps，然后通过不断的改变节气门开度，获得多组数据，就可以以进气管压力ps为横坐标，相对充量RL为纵坐标花出关系图，如图所示，可以清楚的看出，ps和rl之间是成线性关系，根据斜率延长该直线与X轴相交，该直线在

X轴上的截矩就是残余气体产生的分压力。通过该直线的斜率可以计算得到有效容积，有效容积一般低于标准容积，这是因为进气门的关闭时刻一般总是在下止点之后。《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-进气充量模型-采用进气压力传感器燃烧室温度Tbr模型(进气门关闭时刻)燃烧室温度模型的建立是非常有必要的，因为温度传感器在汽缸中的安装位置非常困难，由此进气门关闭时候燃烧室内温度很难被测量，目前几还没有合适的测量方法。从外界吸入发动机的新鲜空气，在经过进气管流入燃烧室的过程中，被进气管壁加热。空气流量越小，流动速度越慢，温度的升高量越大。模型计算中，进气管壁温度用发动机温度来替代，由热力学公式可以计算得出进气门关闭时刻进气门附近的气体温度。从图中公式中可以看到，温度的提高值正比

与发动机温度和进气温度之间差值，比例系数则是空气流量的函数。《汽油机电子控制》值和废气温度，EGR率的关系式如下：-进气充量模型-采用进气压力传感器2

汽油机燃油系统电子控制燃烧室温度计算T

(TegrTans

)

RegrT

w

(TwandTans1）在安装没有废气再循环装置的发动机中，进气充量温度的升高值如下：w：热传导系数；Twand：进气管壁温度；Tans：进气温度；：进气停留时间C：空气比热；ms：管内空2）在安装有废气再循环装置的发动机中，燃烧室温度模型还必须考虑到废气阀开度的影响，因为将上一循环的废气导入进气管和新鲜空气混合，必然导致新鲜充量的温度升高。在废气温度和EGR率Regr已知的情况下，进气充量温度的升高Tans：进气温度；Tegr：废气温度采用节气门位置传感器《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-进气充量模型-采用节气门位置信号节气门位置传感器《汽油机电子控制》pvdktvdkPPf

KLAF

( s

)vdkMsdk

Msndk

fvdktvdkTT0f

0Pfpvdk

PvdkKLAF

(

Ps

)

f

(

Ps

)Pvdk

PvdkMsdk:实际流过节气门的空气流量；

Msndk：标准情况下流过节气门的空气流量(根据节气门开度标定)；Ftvdk气体温度修正系数，Fpvdk：压力修正系数；KLAF：空气流动系数，与节气门前后压力有关;2

汽油机燃油系统电子控制-进气充量模型-采用节气门位置信号进气流量计算根据流体公式计算《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-进气充量模型-采用节气门位置信号流速系数和压力比值的关系图中的特性线可以大致分为3个组成部分，第一部分是PS/PVDK小于0.52区域，这是流速系数为1保持恒定不变，气体流动速度为声速。第二部分为PS/PVDK大于0.52小与0.95之间，这时流速系数根据流体计算公式计算。这时气体流动速度小于声速。第三部分为PS/PVDK大于0.95，该区域称之为非节流区，在此区域中，从图上的特性线走向可以看出，压力值的一点微小变化，将引起流量计算结果很大的变化，在这种情况下，这个通过流速系数的计算公式已经不适用。《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-进气充量模型-采用节气门位置信号2PP

P

1

( s

)

( s

)

1KLAF

( s

)

Pvdk

PvdkPvdk

第一部分流速系数计算KLAF(

Ps

)

1Pvdk第二部分流速系数计算第二部分为PS/PVDK大于0.52小与0.95之间，这时流速系数根据流体计算公式计算。这时气体流动速度小于声速。K：空气比热容比，为

1.4。《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制-进气充量模型-采用节气门位置信号第三部分流速系数计算在非节流区的确定是在某一发动机转速下，不断增大节气门开度，直到测量得到的PS/PVDK压力比达到0.95为止，记录这时候的节气门开度，通过对全部转速范围点的逐步测量，即可得到一条以转速横坐标，开度为纵坐标的特性线，设节气门开度为Wdkba，特性线上每一点都代表该转速下非节流区临界点的节气门开度，设为Wdkugd。在整个非节流区，直到节气门全开，不出现节流现象。相对充量的提高量=5%。相对充量和节气门开度之间成线性关系。rl=(Wdkba-Wdkugd)*5%/(100%-Wdkugd)+rlwdkugd《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制其他：阻流板式空气流量传感器阻流板式空气流量传感器特点:阻流板式空气流量传感器结构简单、价格便宜、具有良好的工作可靠性，在发动机空气流量的变化范围内其测量精度稳定。其缺点是进气阻力大、信号的反应比较迟缓，由于测量的是体积流量，需要对大气压力及进气温度进行修正。卡门涡旋的频率f与空气流速v有如下关系：式中

d

—涡流发生器外径；St——斯特罗巴尔数。合理地设计进气通道截面积和涡流发生器的尺寸，使发动机进气流速范围内的St为一常数。这样，只要测出卡门涡旋的频率f，就可以知道空气的流速v，乘以空气通道的截面积便可获得空气的体积流量。《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制其他：超声波空气流量传感器《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制2．4

喷油决策《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机喷油决策喷油匹配数据库（MAP图）空燃比闭环控制各工况策略（包括起动等）喷油时间特性场《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机喷油决策MAP图进气温度/气压修正：针对进气体积流量《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机喷油决策最高转速限制：使转速在最高转速+/-

150rpm范围波动，提醒驾驶员；电压修正：针对电池电压对喷油量的影响；《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机闭环控制=0.99~1《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机氧传感器《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机窗《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机闭环控制面临的主要问题

信号滞后（死时间）；信号不能反馈实际数值；控制精度高；0.99~1《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机闭环控制策略汽油机闭环控制喷油修正系数调整策略《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机闭环控制策略汽油机闭环控制喷油自学习值获取《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机闭环控制策略汽油机闭环控制喷油自学习值分配：乘法修正系数：如，海拔高度引起的空气密度变化；燃油成分；（全过程）加法修正系数：如，进气管漏气；喷嘴误差；（进气流量/喷油量小时识别）《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制各个发动机工况下的控制策略起动和暖机工况燃油定量控制怠速转速控制倒拖工况燃油定量控制过渡工况燃油补偿部分负荷和全负荷工况燃油定量控制《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制起动和暖机工况燃油定量控制汽油机温度越低，汽油越容易凝结在进气歧管及气门，造成混合气过稀雾化不良，汽油机不易启动，因此要增加喷油量，帮助汽油机起动。ECU依照冷却水的温度给予不同的修正系数，水温越低修正系数越大，喷油量增加，起动以后修正系数慢慢减少至零为止。实际上，暖机过程还有一个加热排气管的要求。一般采取提供稀薄混合气、推迟点火的方法来实现。《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机怠速空气执行器怠速旁通及控制；《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机怠速空气执行器步进电机《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机怠速空气执行器旋转电磁阀《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制怠速转速控制怠速转速控制根据发动机温度及工况有关。怠速转速控制目标；《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制部分负荷工况部分负荷的控制目标；闭环控制o全负荷工况修正全负荷的控制目标；全负荷混合气加浓《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制过渡工况的燃油修正过渡工况的识别；过渡工况的策略；过渡工况的控制目标；《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制倒拖工况燃油定量控制倒拖控制策略；倒拖控制目标；《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制2．5

油箱蒸发物排放控制《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机油箱蒸发物排放控制炭罐的构造及工作原理；《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机油箱蒸发物排放控制油箱蒸发物吸收；怠速、全负荷工况下需求；油箱蒸发物控制目标；《汽油机电子控制》2

汽油机燃油系统电子控制发动机油箱蒸发物排放控制-炭罐的标定通过实验，标定炭罐含油量C%、清洗气流大小qf、清洗气流含油量Q%之间的关系：C%

F(qf

,Q%)《汽油机电子控制》炭罐自学习；2

汽油机燃油系统电子控制发动机炭罐清洗炭罐清洗控制策略：1】发动机正常运行和炭罐清洗运行交替；2】炭罐清洗运行在

Lambda闭环控制下进行，确保Lambda控制精度；3】清洗气流带出的汽油量占总供油量的40