汽油机电控系统怠速稳定性

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1、小排量汽油机电控管理系统怠速稳定性研宄2007-10-29[字体：大中小]来源：《午用发动机》第3期袁银南，朱磊，张彤，陈笃红(江苏大学汽车与交通工程学院)【摘要】幵发了发动机电控管理系统，通过研究怠速工况下各个时段的不同特征，分析了怠速稳定性控制要素和怠速排放要.合专家控制系统、变参数PID控制、预测控制、怠速自适应控制，研究了汽油机怠速控制的各种先进控制策略。采用不同的先进，法对怠速工况的控制进行试验调试，对各个控制参数进行精确整定。根据不同的外在负荷对怠速工况进行优化控制，同时采用调提前角实现扭矩波动平衡控制，

2、实现了发动机的怠速最佳稳定控制。怠速排放控制、燃油经济性和怠速稳定性是电控单元性能的巫要指标。怠速控制的宗旨是在满足排放要求的前提下，尽量提i经济性，并保证发动机能稳定运行。较低的怠速转速能获得良好的燃汕经济性，但是稳定性将而临严峻的考验，尤其是对于小排-动机，扭矩储备有限，当遇到外界扰动或荞突然的负载变化(如空调、助力转向泵等)，都可能会导致转速波动甚至熄火，另一"车辆起步时会冇一种顿挫的感觉；发动机各循环间燃烧过程也存在不稳定性，即循环变动，尤其是在低速运转稀薄混合气燃烧时出，由此也会带來转速的不稳定。本研究通过

3、对各种可能发生的情形进行归纳分析，将怠速过程分成3个组成部分：稳定怠速、负载突变(包桮突加负载、突匆和怠速过渡(包栝进入怠速、返回怠速)。专家系统根据发动机的运行特点进行可靠控制：稳定怠速时采用PID控制，负载突变I预测控制，怠速过渡时采用开环控制，同时通过ft适应控制系统对各个参数进行优化分析，保证了发动机个体不会因差异或者发，化而影响控制。木试验通过研究怠速工况卜的不同控制算法，综合怠速工况下的经济性和排放性，对怠速的稳定性进行丫研宂，通过对人蛍:数的整定，实现了怠速的稳定控制。1怠速闭环控制怠速控制就是控制发动

4、机稳定运行在某一特定转速卜*,实质上是对怠速时的进气莆进行控制，进气莆的控制是通过调爷怠速，的开度实现的(怠速时节气门全闭)。将转速作为反馈信号对怠速阀开度进行HD控制调节，标准的HD控制uj如T表示u(t)=k-e(t)+iPe(t)dl+Td.-----TiJedt式屮，u(t)为控制系统输出；ks，为比例系数；e(t)为时刻的偏差；T：为积分时间常数；Td为微分时间常数。在实际应用1PID算法的增量式u(t)=u(t-1)+Au(t),那么Au(t)=kP*[e(t)-e(t-1)]+k,-e(t)+k;1•[

5、e(t)+e(t—2)—2•e(t—1)]。式中，k:为积分系数，kd为:数。由丁•发动机怠速运行过程的非线性和时变性，经典HD控制参数使用预定值难以达到理想效果，所以吋以根据不同的丁.况没:的k,,，匕和匕参数值，并存储于ROM中。在进行怠速闭环控制时，程序通过转速反馈和相应状态信息，奔取相应的P1D控制参数进控制计算，然后根据外载负荷将其输出进行必要的修正，即获得对怠速旁通阀的控制量。控制系统框见图1。途阐1怠速闭坏Pir）控制流稅阁1怠速预测控制发动机运行屮会受到很多电器负载T作状态的H接影响，如空调系统、动力

6、转向、冷却风扇、前大灯等，这些设备一般都宥;状态信号与发动机ECU链接，当ECU接收到某个设备打开的信号后，ECU立即发出指令将怠速旁通阀加大一定步数（怠速旁通阀Cl以步进电机的旋转相位差來衡觉，最火为255步），以避免因瞬间的负荷增大而使转速下降：当ECU接收某个设备关闭的信兮，!指令将怠速旁通阀减小一定步数，以避免发动机因为突然卸载而导致转速迅速上升。怠速阀的调整根据各个没备的消耗功率以及:冷却水温而定，形成一个二维脉谱存储在ROM中。2怠速幵环控制发动机冷起动后进人怠速，需运行在较高的转速以尽快完成暖机过程。怠

7、速目标转速根据水温线性变化，水温越低目标转速:当车载电器设备工作时需要相应提高目标转速，由此怠速目标转速（nK1Ml）计算公式为ngaal=no+nE（T+riloado式中，n。为基本0标转速；nECT为水温修正目标转速；n^k-（90—tecr）,tKr为发动机冷却水温度；nl（wd为车载电器没备修I$$速，当多个设备同吋处于工作状态吋，将累加对n秘转速进行修正（见农1）。车载负荷空调冷却风扇助力转向前大灯Ur•min115010008050发动机怠速转速越低，燃汕经济性越好，但足低转速时输出扭矩很小，难以维持稳

8、定运行，尤其足在负载突变时会容易熄火:低转速吋燃烧状况差，CO和HC排放急剧上升，图2示出372发动机低转速吋转速与排放的关系。经过试验将发动机运行在800r/满足经济性、稳定性和排放的要求，因此，木研宂设定发动机棊木怠速MW转速为800r/mino43,1${•速n/r•min11*12不M转速卜'的怠速徘放曲线1怠速工况点火提前角控制点火提