基于扭矩的发动机控制策略.ppt

Delphi Confidential * 白彬毅, 5/15/2005 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(Driver intent torque) 基于驾驶员的意图请求(来自加速踏板) 最大发动机扭矩(Maximum engine torque) 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(Maximum negative engine torque) 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(Torque command source) 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(Indicated torque) 由混合汽燃烧产生的扭矩 摩擦扭矩(Friction torque) 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(Net torque) 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(Unmanaged torque) 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(Managed torque) 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(Slow Torque) 用于进气或燃油控制的目标扭矩 快速控制扭矩(Fast Torque) 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EMS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/F Ratio) - 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) + EGR Spark {for VVT, based on cam angle} 扭矩损失 = f(spark delta from