德尔福基于扭矩的发动机控制策略

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1、德尔福基于扭矩的发动机控制策略德尔福中国汽油机电喷系统开发经理白彬毅2005年5月扭矩控制策略的目标根据驾驶员意图实现最佳车辆响应调整发动机扭矩输出以实现驾驶性目标对应加速踏板输入的最佳响应协调各控制装置以降低油耗协调并充分发挥电子节气门,进排气门正时及自动变速箱对动力总成性能的改善在发动机硬件性能允许范围内给予空燃比,点火提前角,EGR,进排相位及自动变速箱档位以灵活变化的空间,同时不影响发动机扭矩输出接收处理多项扭矩请求核实每项扭矩请求快速(点火提前角控制)或慢速(进气,燃油控制)减扭请求增扭请求(进气控制)扭矩控制的优

2、点全时扭矩控制的优越性扭矩是发动机对车辆的基本输出量使得进排气相位控制更易实现并且性能更优驾驶性“自动”补偿由于变速箱,进排气相位变化,空燃比变化,催化器起燃控制引起的扭矩变化减少加速踏板快速运动引起的冲击为实现对应加速踏板的车辆响应可调性提供了更多空间(除油门全开时)更精确的发动机附件及摩擦扭矩补偿常用的扭矩概念驾驶员意图扭矩(Driverintenttorque)基于驾驶员的意图请求(来自加速踏板)最大发动机扭矩(Maximumenginetorque)在当前发动机转速及环境调件下节气们全开时的发动机净扭矩最大发动机负扭矩

3、(Maximumnegativeenginetorque)在当前发动机转速及环境调件下断油时的发动机净扭矩扭矩请求源(Torquecommandsource)可能发出扭矩请求的EMS控制模块:加速踏板,定速巡航,变速箱,车辆驱动力控制,发动机倒拖控制,限速控制等所需指示平均压力(IMEP)希望发动机产出的指示平均压力,此量与发动机指示扭矩成正比,单位为千帕(kPa)指示扭矩(Indicatedtorque)由混合汽燃烧产生的扭矩摩擦扭矩(Frictiontorque)用于克服发动机运动阻力,泵气损失和附件阻力的扭矩净扭矩(Ne

4、ttorque)从发动机输出至变速箱的扭矩-不考虑发动机惯性矩也称发动机制动力矩或飞轮力矩未经控制扭矩(Unmanagedtorque)当未实施扭矩控制,例如车辆驱动力控制时的扭矩值经控制扭矩(Managedtorque)在当前燃油,点火提前角和进气量情况下,包括由于扭矩控制引起的上述量变化情况下的扭矩值慢速控制扭矩(SlowTorque)用于进气或燃油控制的目标扭矩快速控制扭矩(FastTorque)用于点火提前角控制的目标扭矩用于满足车辆驱动力或变速箱要求的扭矩控制常用的扭矩概念扭矩控制的原理结构1)发动机扭矩估测根据EM

5、S传感器及发动机数据估测指示扭矩,净扭矩,摩擦扭矩,发动机附件阻力扭矩2)期望扭矩计算期望净扭矩的计算是基于:加速踏板位置发动机转速变速箱档位进气温度和压力电子节气门工作状况3)扭矩请求源的选择增扭源选择(最小期望扭矩)加速踏板,,,,发动机倒拖控制,限速控制等怠速控制定速巡航控制车辆稳定性控制减扭源选择(最大期望扭矩)车辆驱动力控制变速箱控制保证换档质量及防破坏性驾驶限速–发动机转速及车速…扭矩控制的原理结构扭矩控制的原理结构4)扭矩控制根据期望指示平均压力(IMEP)计算期望燃油质量在燃油量基础上计算其它参数(气量,点火提

6、前角)缸内燃烧状况控制要求计算指示平均压力(IMEP)进气量:计算调节所需节气门开度及进排气门相位,以实现期望扭矩值(慢速扭矩控制目标值)推迟点火提前角以满足快速扭矩控制目标值如电子节气门失灵则断油以减扭以满足慢速扭矩控制目标值扭矩估测逻辑概要计算最佳点火提前角(MBT)的延迟计算由于点火提前角延迟引起的扭矩损失计算发动机净扭矩燃油/进气量变+空燃比计算发动机热效率计算最佳点火提前角(MBT)下扭矩值计算发动机摩擦扭矩计算最佳点火提前角(MBT)扭矩估测流程指示扭矩计算:模型计算从燃油化学能到动能的转燃油化学能=燃油质量*燃油

7、热值燃油质量计算是基于燃油喷射量在最佳点火提前角(MBT)时的指示扭矩=燃油化学能*发动机热效率*转化常数发动机热效率=f(RPM,A/FRatio)-指示效率在最佳点火提前角(MBT)时和理想空燃比条件下的指示效率近乎不变根据实际点火提前角调整指示扭矩最佳点火提前角(MBT)=f(RPM,Load)+EGRSpark{forVVT,basedoncamangle}扭矩损失=f(sparkdeltafromMBT)扭矩估测简介发动机摩擦扭矩运动摩擦扭矩=f(RPM,温度)包括水泵,其它附件和发动机回转运动件阻力扭矩泵气阻力

8、矩=F(RPM,进气歧管压力)空调阻力矩=f(空调压力或进气温度)发电机阻力矩=f(RPM,电瓶电压)发动机净扭矩净扭矩=指示扭矩–摩擦扭矩扭矩估测简介转换驾驶员及车辆扭矩请求为期望指示平均有效压力(IMEP)平均有效压力IMEP做为基本的发动机负荷指示参数使用平均有效压力(