ECU开发参考文档基于扭矩的发动机控制策略
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1 绪论
基于扭矩模型的电喷系统将车辆的各种功能和发动机的各种控制参数以扭矩为中间变量建立了扭矩关系并以扭矩请求的形式向系统提出请求。系统在扭矩协调器中将上述扭矩请求与系统的运行效率进行协调，并通过扭矩中央转换实现了对发动机输出扭矩的控制。
1.1引言
基于扭矩模型的发动机管理系统其控制策略是以扭矩为主，通过子系统（如起动控制、怠速控制、转速控制、零部件保护控制等）、车辆功能要求（如真空助力转向、空调运行等）、传动系统控制（如自动变速器换档等）以及驾驶性要求等向系统提出发动机输出功率和扭矩的要求。系统对上述请求通过计算产生该请求扭矩的发动机进气充量，再控制电子节气门提供理想的进气冲量，从而实现对发动机输出扭矩的请求。
虽然实现上述扭矩模型控制策略的一个重要执行元件是电子节气门，但是在采用机械连接式节气门的发动机管理系统开发过程中引入扭矩模型的控制策略，其同样也能获得较满意的效果。目前东南汽车与上海联合电子合作的菱帅轿车新电喷系统开发过程中采用了扭矩模型控制策略，其不仅在标定和匹配过程中简化了工作，而且更重要的是在满足EURO-Ⅱ排放法规的前提下获得了良好的动力性、驾驶性和燃油经济性。
2 模型介绍
根据Moskwa 和Hedrick 建立的汽车动力传动系统控制的四冲程火花塞点燃式发动机模型，它有三个状态变量：进气管内的空气质量（也可是进气管内压力），进入燃烧室的燃油质量流动速率和发动机转速。
第一状态方程：m'α = m'αi - m'α0 (1)
mα为进气管内的空气质量。
m'αi 为进入进气管的空气质量流动速率，是节气门开度α的函数f(α)。
m'α0 为离开进气管并进入燃烧室的空气质量速率。
第二状态方程，即燃油质量流动速率状态方程：
τf * m"fi + m'fi = m'fc (2)
m'fi是进入燃烧室的真实燃油速率。
m'fc是控制元件发出指令所要求的燃油质量流动速率。
τf 是有效供油时间常数，是空燃比λ的函数τf =f(λ,… )。
第三状态方程，牛顿第二定律用于发动机旋转动力学：
Ie * n'= Ti - Tf - Tα - Tp (3)
Ti 是发动机的指示扭矩，是由混合气燃烧产生的，所以我们又叫它燃烧扭矩。Tf 是发动机摩擦扭矩，是由活塞、活塞环对缸壁的摩擦，曲柄连杆机构轴承的摩擦以及配气机构的摩擦所产生的损耗扭矩。
Tα 是发动机驱动附件，如驱动水泵、发电机、空调压缩机等所需的扭矩。
Tp 是发动机的泵气损失扭矩。
Ie n' 是发动机从飞轮端输出的扭矩，其可有效用于驱动车辆，我们又叫它飞轮扭矩。
由于发动机扭矩的产生是离散的，并且决定于发动机的转速n，为建立时间连续的发动机扭矩模型，引入了周转滞后概念：吸气至产生扭矩的滞后和点火至产生扭矩的滞后。于是可得到发动机扭矩模型如下：
Ti = Ct*m'α0(t-△t it)*AFI(t-△t it)*SI(t-△t st) (4)
△t it=5.48/n 为吸气至产生扭矩的滞后期。
△t st=1.30/n 为点火至产生扭矩的滞后期。
AFI 是标准化空燃比影响函数，AFI=f(λ)。
SI 是标准化点火影响函数，SI=f(θ)。
Ct 代表AFI=1、SI=1 时发动机产生最大扭矩的能力。
若考虑整车上传动系统的损耗，包括离合器损耗、变速器损耗、传动轴损耗以及差速器损耗等，由（3）可得到
Fr * R = Ti - Tf - Tα - Tp - Tv (5)
Fr*R为用于驱动车辆的扭矩，由于它作用于驱动轮上，因此我们又叫它车轮扭矩。
Tv 即为整车传动系统的损耗扭矩。
由以上模型可知车用发动机的扭矩模型有三个状态变量（mα 、m'fi、n）,两个调整参数（λ、θ）和一个控制变量（α）。发动机的扭矩都和发动机的所有变量、参数相关联，可以以扭矩作为中间变量，将这些原本相互独立的变量、参数进行
协调统一，因此就可以采用以扭矩为主的控制策略对车用汽油机进行控制。
3 扭矩模型控制的实现
3.1 扭矩协调
1）不以扭矩模型为基础的发动机管理系统工作过程中，若子系统（起动控制、怠速控制、转速控制、零部件保护控制等）、外部驾驶员的动力性、驾驶性要求以及车辆功能要求（如空调运行等）等几项要求同时出现，由于这些要求之间相互独立，各项要求的优先等级在各自系统中独立定义，缺少中央控制调节，它们就直接在控制参数（气缸冲量、喷油和点火）上进行控制，如图1。
图1
这样满足了动力性，但在每个实际的运行点上的排放和燃油消耗往往就不是最优的。发动机在工作过程中若工作点发生了偏移就会使得各项要求相互影响。而且在匹配过程中，不同的子系统匹配数据之间有很强的依赖性，匹配过程中每个工作点要进行多次测量，重复标定，使得标定工作变得繁琐。
2）扭矩模型系统的扭矩协调，其系统结构见图2。
所谓车辆的扭矩要求体现在无论驾驶员踩油门对动力性、驾驶性的要求，还是开空调、开大灯、打动力转向等舒适性和方便性要求以及车速限制、整车动态控制等要求，其最终的目的就是车辆向系统发出扭矩要求。
对于发动机本身为了能顺利起动，得到良好的怠速稳定性，同时通过实时监控为了保护发动机本身和电喷系统零部件，还有发动机转速限制控制等，其最直接的表达就是向系统提出扭矩要求。
同时为了满足排放和获得低的燃油消耗等必须确保起动过程、加热催化转化器和怠速控制等的运行效率。由于车辆和发动机的扭矩要求与运行效率要求两者是矛盾的，可以把前者看作目标，把后者看作约束，因此基于扭矩模型的电喷系统就必须对扭矩要求和运行效率要求进行协调，使得在效率要求的约束下，满足扭矩要求。
基于扭矩模型的电喷系统其重要的功能就是在扭矩协调器中将扭矩要求与运行效率要求进行协调：在使用已获得的控制参数实现所要求的扭矩之前，先区分各项要求的优先次序，然后再对它们进行扭矩协调。这样使得发动机能够在每个实际运行点上得到最优的排放和燃油消耗。
3.2 扭矩转换
扭矩模型控制的最终目的是精确地选择发动机控制参数，这些控制参数是正确地响应驾驶员的要求，并同时补偿发动机及车辆的各种损失和补充一些要求所必须的扭矩。通过扭矩中央转换就是用发动机管理系统已获得的控制参数高精度地实现发动机对输出扭矩的要求。
扭矩要求的实现有两种方式：一种方式是系统提供渐进响应，触发怠速控制器调节进气冲量来实现；另一种方式是系统提供快速响应，靠调节点火角和部分
缸断油来实现，这样能对扭矩产生中的动态变化作出快速响应。
4 扭矩模型的应用
菱帅轿车在新电喷系统开发的过程中应用了扭矩模型，在满足EURO-Ⅱ排放法规的前提下获得了较为满意的动力性和燃油经济性，见表1、表2。
表1 菱帅轿车发动机主要参数
表2 新、旧电喷系统的动力性、燃油经济性比较
由于采用了扭矩模型，菱帅轿车在新电喷系统开发过程中，发动机基本特性曲线和脉谱图仅依靠发动机数据，与其它函数不发生干涉，不同子系统匹配数据间相互独立，每个工作点只需测量一次，避免了重复标定，从而简化了标定工作；同时由于通过各种扭矩要求的集中协调，在整车上提高了驾驶性。
5 结论
1) 车辆及发动机请求均以扭矩定义，特性曲线和脉谱图仅依靠发动机数据，简化了匹配。
2) 发动机控制变量之间相互独立，提高了控制精度。
3) 扭矩要求的集中协调提高了车辆驾驶性。
4) 扭矩为变量的模型有利于系统将来的扩充。
汽车发动机电子控制系统开发现状及趋势 丁志盛叶挺宁 摘要：介绍了汽车发动机电子控制系统相关技术背景、开发现状及发展趋势。 关键词：EECS,ECU汽车发动机电喷 一、汽车发动机电子控制系统概述 汽车发动机电子控制系统(Engine Electronic Control System，简称EECS)通过电子控制手段对发动机点火、喷油、空气与燃油的比率、排放废气等进行优化控制，使发动机工作在最佳工况，达到提高性能、安全、节能、降低废气排放的目的。汽车发动机电子控制系统主要包括： - 燃油喷射控制； - 点火系统控制； - 怠速控制； - 尾气排放控制； - 进气控制； - 增压控制； - 失效保护； - 后备系统； - 诊断系统等功能。 另外，随着网络、集成控制技术的广泛应用，作为汽车控制主要单元的EMS系统通过 CAN(Controllers Area Network)总线与其他控制系统，例如：安全系统(如ABS、牵引力电子稳定装置ESP (Electronic Stability Program))、底盘系统（如主动悬挂ABC(Active Body Control)）、巡航控制系统（Speed Control System或Cruse Control System）以及空调、防盗、音响等系统实现网络互联，实现信息共享并实施集成优化统一控制。在不久的将来，车载通讯平台将利用现有无线通讯网络为汽车驾驶提供更广泛的咨询、娱乐等增值服务（如GPS全球定位系统的应用）。 汽车发动机电子控制系统的开发主要涉及以下技术容： - 传感器 主要包括空气流量传感器、空气温度传感器、节气门位置传感器、冷却液温度传感器、转速传感
柴油发电机组控系统工作原理 LIXISE 作者： 作者：LIXISE 柴油发电机组控制系统工作原理和算法是相当的复杂，每个电路的设计都有其特定的算法来予以实现。柴油发电机组的控制器系统犹如发电机组的心脏，智能控制系统的使用大大提高了柴油发电机组的运行，保障了柴油发电机组的稳定工作，那么控制系统是通过何种原理和算法来实现呢？柴油发电机组的控制部分，数字式励磁控制器较传统的模拟电路励磁控制器具有精度高，反应快，控制算法适应性强，对于不同特性的电机只要通过调整程序参数就能适应，甚至可以实现更高端的自适应智能控制算法等优点。 一、数字励磁控制器软件实现与算法研究 主要是对数字式励磁控制器的软件和所采用的控制算法进行论述。首先对数字励磁控制器的主程序进行设计，然后对电量参数采集算法和智能励磁控制算法进行研究，并在ＣＰＵ上进行实现。为了实现精确的数字励磁控制，需要得到实时、精确的电量数据，而要获得实时、精确的电量数据，则需要采用交
流采样方法，并推导出交流采样下各个电量的计算公式，最终编写计算出电量数据的算法程序。交流采样是按一定的规律对被测信号的瞬时值进行采样，再按照一定的数学算法求出被测电量参数的测量方法。下面给出交流电压，交流电流，有功功率，无功功率，功率因素的各种算法中的离散公式。 二、数字式励磁控制器总体设计方案 工作电源：由于微处理器的工作电源要求，我们需要一个５Ｖ的稳定直流电源，信号调理电路的运算电路的供电需要一组±１２Ｖ的直流电源，另外，开关量输出需要驱动继电器，所以需要一个＋２４Ｖ的直流电源，为此我们需要设计一个电源转化模块得到系统正常工作所需的三组ＤＣ电源。 三、交流采样锁相环电路 要进行交流采样，通常需要进行同步采样，目前交流采样方式主要有硬件同步采样、软件同步采样和异步采样三种。硬件同步由硬件同步电路向ＣＰＵ提出中断实现同步。硬件同步电路有多种形式，常见的如锁相环同步电路等。硬件同步采样法是由专门的硬件电路产生同步于被测信号的采样脉冲。它能克服软件同步采样法存在截断误差等缺点，测量精度高。利用锁相频率跟踪原理实
一种精确的基于扭矩的发动机模型（通过学习扭矩和油门位置相关性） 摘要： 最近几年，集成车辆控制系统,已经发展到用来提高燃油的经济性和安全性。因此,发动机控制系统变换成由油门/燃料/点火控制来实现发动机扭矩需求的系统。本文介绍了基于扭矩的发动机控制技术(火花点火引擎提高转矩控制精度利用反馈控制算法和一种气流传感器。 1、简介 电子控制已广泛应用于电动汽车系统,它不仅在发动机控制系统,而且在整车控制里也用到。图1显示了电子的发展趋势的汽车控制系统。电子发动机控制,如点火控制和燃料控制技术最先引进是在20世纪70年代末，发动机控制则在接下来的十年形成了电子控制。在20世纪90年代,组合的发动机和传动控制产生了。此外,大量的混合动力电动汽车（HEV）生产开始了,由一个引擎和一个驱动电机安装组成。另一方面,电动车辆动力学控制系统（比如ABS和循环控制系统）也随之产生了。这些系统用于集成车辆控制包括引擎、制动和转向系统的综合控制。 图1 汽车控制系统趋势 图2显示的是一个集成车辆控制系统。主控制器通过网络完全控制发动机、变速箱、电机、电池、以及刹车系统,并且考虑到系统的安全、环境和舒适。车辆的控制信号是基于扭矩的与牵引转矩和制动扭矩相似。这就是为什么在这个系统中,作为致动器引擎产生牵引扭矩。因此,基于扭矩(扭矩需求)的发动机控制是一种重要的技术,广泛应用于OEMs和大学。作者试著改进转矩的控制精度,通过混合控制进气反馈控制与学习地图控制。
图2 集成车辆控制系统 学习地图控制被广泛地使用着。特别值得注意的是,为满足排放的规定,该精确控制地图在A/F控制（空燃控制）中是必不可少的。另一方面,如此精确的控制技术没有被应用于转矩控制(进气控制)是因为社会和工艺的原因。其中一点是一个引擎转矩控制的错误是不受法律约束如废气排放控制。另一点是很难实现学习地图控制因为进气和油门的位置是高度非线性的。 但是,从操作性能和集成车辆操控系统的角度看，现在对发动机扭矩控制精度已经变得越来越重要了。因此,本文详细描述了改进学习地图控制技术应用于转矩控制中。 2、基于扭矩的发动机控制 2.1 基于扭矩的发动机控制的概念 图3 基于扭矩的发动机控制 基于扭矩的发动机控制常用在今天的汽车。图3显示的是基于扭矩的发动机控制的结构。在这个系统中,发动机扭矩是由一个目标节流阀的位置、许多燃油截止缸、点火时间，
汽车发动机电子控制单元（ECU） 功能说明书
佛山菱电变频实业有限公司王和平 2004年3月 一、概述 汽车发动机控制系统一般有进气系统、燃油供给系统、点火系统、电脑控制系统四大部分组成。进气系统由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气歧管等组成，它为发动机可燃混合气提供所需空气；燃油供给系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器和供油管等组成，它为发动机可燃混合气提供所需燃油；点火系统为发动机提供电火花，它由点火电子组件、点火线圈、火花塞、高压导线等组成；电脑控制系统由电子控制单元（ECU）和各种传感器组成，它控制燃油喷射时间和喷射量以及点火时刻。 汽车发动机电子控制单元（ECU）是汽车发动机控制系统的核心，它可以根据发动机的不同工况，向发动机提供最佳空燃比的混合气和最佳点火时间，使发动机始终处在最佳工作状态，发动机的性能（动力性、经济型、排放性）达到最佳。 汽车发动机机电子控制单元（ECU）的主要功能： 1、燃油喷射（EFI）控制 ⑴、喷油量控制
发动机控制器（ECU）将进气量和发动机负荷作为主要控制信号，以确定喷油脉冲宽度（即基本喷油量），并根据循环水温度、进气温度、进气压力、尾气氧含量等信号修正喷油量，最后确定总喷油量。 ⑵、喷油正时控制 采用多点顺序燃油喷射系统的发动机，ECU除了控制喷油量外，还要根据发动机各 缸的点火顺序，将喷油时间控制在最佳时刻，以使燃油充分燃烧。 ⑶、断油控制 减速断油控制：汽车在正常行驶中，驾驶员突然松开油门踏板时，ECU自动中断燃油喷射，直至发动机转速下降到设定的低转速时再恢复喷油。 超速断油控制：当发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU自动中断喷油，直至发动机转速低于安全转速一定值且车速低于最高车速一定值时恢复喷油。 ⑷、燃油泵控制 当打开点火开关后，ECU控制燃油泵工作3秒钟，用于建立必要的油压。若此时发动机不起动，ECU控制燃油泵停止工作。在发动机起动和运转过程中，ECU控制燃油泵正常运转。 2、点火（ESA）控制 ⑴、点火提前角控制 发动机运转时，ECU根据发动机的转速和负荷信号，计算相应工况下的点火提前角，并根据发动机的水温、进气温度、节气门位置、爆震信号等修正点火提前角，最
基于Cruise的混合动力汽车能量管理与控制策略研究 殷政周杰敏 （东风商用车技术中心，武汉，430056） 摘要：在CRUISE环境中分别建立11L加电机与13L发动机的车辆模型，分析了HEV能量管理策略和不同工作模式间相互切换的条件，在MATLAB/SIMULINK中搭建了基于负荷平衡的转矩分配策略。对比分析两车型在CWTVC工况下的燃油消耗表现，为下一步控制策略调试和参数匹配优化提供数据支持。 关键词：混合动力；CRUSIE；模糊控制 主要软件：A VL CRUISE 1. 前言 随着排放法规的日趋严格，汽车厂家为降低排放所做的努力已不再局限于改善燃烧过程和后处理系统。而目前发动机技术与投入的巨额开发成本相比，技术进步带来的收效却很小。同时现行经济需求的变化，在油价不断高涨的情况下对大马力发动机的需求却不断上升，因此电能在车辆上的应用越来越迫切。 电机虽然能很好的替代发动机，但由于客户需求与特殊的经济应用领域，商用车特别是载货和牵引车在很长一段时间内是不可能实现纯电动的运行，因此HEV的发展是未来一大趋势。而新的动力源的加入则需求耦合机构能使两种动力源能平稳输出，这对协调控制策略提出了新的要求。 本文针对串联式HEV制定出整车控制策略。基于扭矩需求算法制定出整车工作模式，在各个工作模式下对能量源进行合理分配，以实现经济油耗为目标进行控制。通过CRUISE 和Matlab联合仿真，获得了良好的控制效果。 2. CRUISE整车模型建立 2.1 CRUISE介绍 CRUISE是一款针对整车动力性、燃油经济性进行仿真分析的软件，通过图形建模方式，可以快速的根据需求建立整车模型，进行概念的修正工作。而其BUS连接方式可以便捷的提供各数据信息给控制系统，用来做被控对象模型能准确的表达车辆在工况下的实际表现。特别是在混合动力方向的应用有多个特点： ①拥有丰富的混合动力模块库，便于模型的搭建，数据列表界面便于数据的输入和存储。 ②自带的FUNCTION和MAP模块能快速的在CRUISE环境中建立简单的控制算法，便于模型的验证和参数的调整。而提供对外接口可以与matlab等软件建立联合仿真，以便进行更加复杂的控制算法的实现。 ③其自带的驾驶员模型根据路谱的车速需求可以很快的解耦出加速、刹车、离合踏板信号并通过BUS连接导入到控制算法中，这种前向仿真模式便于控制算法的搭建。 2.2 整车模型的建立 分别建立11L+电机和13L的车辆模型，部分参数如下：车辆总重为65T，变速箱为ZF12档，工况为C-WTVC。模型如下图1所示：
课程设计(论文) 题目名称异步电动机直接转矩控制系统仿真 课程名称运动控制系统 学生姓名曾斌 学号0841229082 系、专业电气工程、电气 指导教师林立 2011年7月4号
邵阳学院课程设计（论文）任务书 注：1．此表由指导教师填写，经系、教研室审批，指导教师、学生签字后生效； 2．此表1式3份，学生、指导教师、教研室各1份。
指导教师（签字）：学生（签字）：
邵阳学院课程设计（论文）评阅表 学生姓名曾斌学号0841229082 系电气工程系专业班级电气一班 题目名称三相异步电动机直接转矩控制课程名称运动控制系统 一、学生自我总结 二、指导教师评定 注：1、本表是学生课程设计（论文）成绩评定的依据，装订在设计说明书（或论文）的“任务书”页后面； 2、表中的“评分项目”及“权重”根据各系的考核细则和评分标准确定。
摘要 直接转矩控制技术在电力机车牵引、汽车工业以及家用电器等工业控制领域得到了广泛的应用。在运动控制系统中，直接转矩控制作为一种新型的交流调速技术，其控制思想新颖、控制结构简单、控制手段直接、转矩响应迅速，正在运动控制领域中发挥着巨大的作用。 本文分析异步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于MATLAB/SIMULINK的交流电机直接转矩控制系统的仿真模型.通过搭建独立的功能模块和模块的有机整合, 得到一个完整的异步电动机控制系统的仿真模型在仿真模型中,定子磁链控制器电磁转矩控制器均采用双电平方式, 仿真结果证明了该方案的合理性和有效性。 仿真结果表明:DTC系统具有动态响应速度快、精度高、易于实现的优点。仿真结果验证了该模型的正确性和该控制系统的有效性。 关键词:异步电机；直接转矩控制；MATLAB仿真
汽车发动机电子控制系统 电控汽油喷射式发动机电子控制系统主要由传感器、电子控制装置ECU和执行机构三部分组成。 一.传感器 （1）传感器现状 早在20 世纪60 年代，汽车发动机上仅有机油压力传感器、水温传感器、油量传感器等，它们仅与仪表和指示灯相连。进入70 年代，为了解决发动机的节油和排气净化两大技术难题，又增加了一些传感器来帮助控制汽车发动机，以达到节油和减少废气污染；80 代以后，随着电子技术的迅猛发展，电子控制发动机系统也不断发展完善，逐步形成了当今性能卓越的电子集中控制系统，传感器在汽车发动机上得到了广泛应用。随着电子技术的发展，汽车电子化程度不断提高，通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题，而被电子控制系统代替。传感器的作用就是根据规定的被测量的大小，定量提供有用的电输出信号的部件，亦即传感器把光、时间、电、温度、压力及气体等的物理、化学童转换成信号的变换器。传感器作为汽车电控系统的关键部件，它直接影响汽车技术性能的发挥。目前，普通汽车上大约装有10 ～20只传感器，高级豪华轿车则更多，这些传感器主要分布在发动机控制系统、底盘控制系统和车身控制系统中。汽车的传感器与市场上常见的通用的传感器不同，它是按照汽车电子系统的特殊要求而设计的。汽车上各种新的电气和电子系统需要更多的新型传感器，这就需要加大新型传感器的研发力度，满足市场需求。除了不断提出新的传感器任务外，现有各种传感器在使用一段时间后，将会被新的、更便宜的、性能更好的、用更新工艺制造的传感器所代替。如今，在汽车市场的激烈竞争中，关键部件的性能甚至可以影响整机的质量，因此，对汽车关键部件的研发应当加以重视，以提高整体效能。在汽车传感器的研发过程中，必须满足新的要求，符合新的发展趋势。 （2）传感器的应用 氧传感器有多种形式，接线有1 根、2 根或者3 根、4 根。后两种是装有加热元件的加热式氧传感器。使用时需要按照规定里程或时间间隔定期检测或更换。新型的能保证行驶8 ～11 万千米。检测时有的要求用扫描仪器来测量氧传感器的输出，有的可用数字电压表检测输出电压信号随混合气浓度变化的情况，以及ecu 对电压信号的反应。 底盘控制用传感器是指分布在变速器控制系统、悬架控制系统、动力转向系统、防抱制动系统中的传感器，在不同系统中作用不同，但工作原理与发动机中传感器是相同的，主要有：变速器控制传感器、悬架系统控制传感器、动力转向系统传感器、防抱制动传感器。 车身控制用传感器主要目的是提高汽车安全性、可靠性、舒适性等，主要有应用于自动空调系统中的多种温度传感器、风量传感器、日照传感器等；安全气囊系统中加速度传感器；
柴油机电控系统的故障诊断 柴油发动机故障自诊断的内容 (1)发现故障 柴油机在正常运转情况下，输入电控单元的各种传感器的电平信号是处在一定范围内的。一旦出现该范围外的信号，电控单元即诊断为故障信号;但对开环控制系统中的执行器，由于只接受电控单元信号，不反馈“执行”情况，故需设置专门电路来检测执行器的工作情况。 (2)故障分类 制造厂在设计自诊断系统时，预先根据不同的故障部位信号的输入、输出电平信号，将故障代码编制在程序中。电控单元一旦发生故障，立即按故障信号对号入座，并编上预定的故障代码。 (3)故障储存 为了给维修入员提供方便，通常将上述的故障代码存入存储器中，即使在电源钥匙开关(点火开关)断开的情况下，电控单元的存储器电源仍处在通电状态下，不会失去已存储的故障代码。 (4)故障报警 当电控单元检测到故障后，通过设置在仪表板内的报警灯向用户报警，或通过液晶显示仪直接以文字的形式向用户报警，同时还显示故障部位。 (5)应急反应 汽车在运行中如果发生故障，为了不妨碍正常行驶，电控单元通常采用应急反应措施，即利用预编程序中的代用值(标准值的电平信号)进行计算以保证正常的行驶功能，并待停车后再由用户或维修人员进行检修。 柴油发动机故障自诊断的工作原理 (1)传感器的故障诊断 柴油机运行时，如果传感器电压信号多次或持续一定时间超出了规定范围，则自诊断系统将其诊断为故障。以冷却液温度传感器的故障诊断为例，正常工作时，其输出电压应在0. 1-4. 8 V，如果输出电压低于0. 1 V(相当于冷却液温度高于139 ℃)或高于4. 8 V(相当于冷却液温度低于-50℃时，则系统诊断为故障信号。在“记录”故障代码、显示故障(车内仪表盘上“检查发动机灯”亮)的同时，还会采取应急反应措施，用事先存储的代用值80℃作为冷却液温度的控制值，以防因传感器信号异常造成控制混乱而导致汽车不能行驶。自诊断随车检测系统只能诊断出该传感器有故障，故其电路发生短路或断路时，而无法确认传感器性能的好坏。 (2)执行器的故障诊断 柴油机运转时电控单元按柴油机工况的要求不断地向执行器发出各种指令，但开环控制系统中的执行器不可能反馈“执行”情况信息，需增加专用电路监视其工作情况，并对执行器故障采取相应措施。 柴油发动机自诊断故障码的读取 通常诊断的输出接口由检查发动机(Check Engine)警告灯、超速挡指示灯、ABS警告灯、电控单元检测插座(Check Connection、故障诊断插座(TDCI)等组成。警告灯或指示灯作为指示有无故障的标志，一般位于汽车仪表板上，电控单元检测插座一般位于发动机舱内。当将检测插座与检测端子TE对地短接，发动机警告灯会闪烁，闪烁次数即故障代码;故障诊断插座通常位于仪表板下方，它是电控系统诊断信号的专用连接器，主要用于与专用车外故障诊断仪(也称电脑解码器)相连接，进行车外诊断，以扩充随车诊断系统的诊断信息和诊断功能。 柴油发动机故障代码既可采用随车自诊断系统，也可采用车外诊断系统读取。 (1)采用随车自诊断系统读取 若发动机警告灯持续点亮，则意味着存在故障。为读取故障代码，先将电源钥匙开关置于“OFF"，用一根导线连接故障诊断插座(或检测插座)内TE，和E,。在读取故障代码之前，要使柴油机处于规定的状态:蓄电池电压)11 V;松开油门;变速器置空挡;关闭所有附属电器设备;柴油机为热机状态。在以上状态下，将电源钥匙开关置于“ON"，但不启动柴油机。 柴油发动机读取故障码的方法有以下3种: ①用仪表板上“检查发动机”警告灯的闪烁规律读取。若电控系统工作正常，电控单元内未存有故障代码，则警告灯以每秒5次的频率连续闪烁。若电控单元内存有故障代码，则警告灯以每秒2次的闪烁频率连续闪烁，并将两位数组成的故障代码的十位数和个位数，先后用警告灯的闪烁次数表示出来。若电控单元内存有若干个故障代码时，电控单元按
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1 绪论 基于扭矩模型的电喷系统将车辆的各种功能和发动机的各种控制参数以扭矩为中间变量建立了扭矩关系并以扭矩请求的形式向系统提出请求。系统在扭矩协调器中将上述扭矩请求与系统的运行效率进行协调，并通过扭矩中央转换实现了对发动机输出扭矩的控制。 1.1引言 基于扭矩模型的发动机管理系统其控制策略是以扭矩为主，通过子系统（如起动控制、怠速控制、转速控制、零部件保护控制等）、车辆功能要求（如真空助力转向、空调运行等）、传动系统控制（如自动变速器换档等）以及驾驶性要求等向系统提出发动机输出功率和扭矩的要求。系统对上述请求通过计算产生该请求扭矩的发动机进气充量，再控制电子节气门提供理想的进气冲量，从而实现对发动机输出扭矩的请求。 虽然实现上述扭矩模型控制策略的一个重要执行元件是电子节气门，但是在采用机械连接式节气门的发动机管理系统开发过程中引入扭矩模型的控制策略，其同样也能获得较满意的效果。目前东南汽车与上海联合电子合作的菱帅轿车新电喷系统开发过程中采用了扭矩模型控制策略，其不仅在标定和匹配过程中简化了工作，而且更重要的是在满足EURO-Ⅱ排放法规的前提下获得了良好的动力性、驾驶性和燃油经济性。 2 模型介绍 根据Moskwa 和Hedrick 建立的汽车动力传动系统控制的四冲程火花塞点燃式发动机模型，它有三个状态变量：进气管内的空气质量（也可是进气管内压力），进入燃烧室的燃油质量流动速率和发动机转速。 第一状态方程：m'α = m'αi - m'α0 (1) mα为进气管内的空气质量。 m'αi 为进入进气管的空气质量流动速率，是节气门开度α的函数f(α)。 m'α0 为离开进气管并进入燃烧室的空气质量速率。 第二状态方程，即燃油质量流动速率状态方程： τf * m"fi + m'fi = m'fc (2) m'fi是进入燃烧室的真实燃油速率。
天津科技大学本科生毕业设计（论文）开题报告 学院电子信息与自动化学院 专业 2007电气工程及其自动化 题目异步电机直接转矩控制系统研究 姓名杨乐 指导教师（签名） 年月日
拟选题目异步电机直接转矩控制系统研究 选题依据及研究意义 直接转矩控制技术是继矢量控制技术之后发展起来的一种新型、高性能变频调速技术。它利用空间矢量分析方法，直接在定子坐标系下计算和控制交流电机的转矩，采用定子磁场定向，通过对转矩和磁链的滞环控制产生PWM信号，直接对逆变器的开关状态进行最佳控制，以获得系统的高动态性能。它不像矢量控制那样，将交流电动机与直流电动机作比较、等效和转化，更不需要模仿直流电动机的控制而要求利用解耦后的简化交流电动机数学模型来实现对转矩的间接控制，具有转矩响应快、控制结构简单、易于实现全数字化的特点，得到广泛应用。 随着经济的发展，在诸多领域里利用高性能的交流调速逐步替代价格较高的直流调速是一个趋势。而直接转矩控制是高性能交流调速技术中潜力最大的一种，而且其控制方法本身非常适合全数字化实现，这一点正和现在飞速发展的电子技术相适应，所以对其进行深入的研究具有良好的现实意义。 文献综述（对已有相关代表性研究成果的综合介绍与评价） 1985年德国学者Depenbrock和日本学者Takahashi相继提出异步电机的直接转矩控制(DTC)思想。DTC是继矢量控制之后发展起来的一种高性能交流调速技术。DTC直接在定子坐标下计算和控制转矩，并采用定子磁链定向控制，产生最佳PWM信号，从而对逆变器开关状态进行最优控制，以获得高动态性能的转矩控制。DTC摒弃了复杂的矢量变换与计算，大大减少矢量控制性能易受参数变化影响的问题，结构简单，易于数字化控制。DTC的研究虽然已取得了很大进展，但是它在理论和实践上还不够成熟，如低速性能差、脉动转矩大、限制了系统的调速范围。矢量控制和直接转矩控制都属于磁场定向控制，前者是转子磁场定向控制，而后者是一种特殊的定子磁场定向控制。 直接转矩控制技术一诞生，就以自己新颖的控制思想，简洁明了的系统结构，优良的静态性能受到了普遍的关注和得到了迅速的发展。DTC在德国经过10多年的发展，其低速性能和高速域的谐波处理，都有明显的改善，并进入实用阶段。目前DTC己经成功地应用于大功率高速电力机车、地铁、城市有轨电车的传动控制系统，例如穿越英吉利海峡的高速列车采用的就是DTC系统。德国、日本、瑞典、美国等都投入了大量的人力、物力和资金来开发和发展此项新技术。我国对DTC仍处于仿真和实验阶段，仍有不少控制性能问题和应用问题有待解决。
柴油机电控技术发展三个阶段的技术简介 柴油机电控技术的发展 柴油机电控技术是在解决能源危机和排放污染两大难题的背景下，在飞速发展的电子控制技术平台上发展起来的。汽油机电控技术的发展为柴油机电控技术的发展提供了宝贵经验。 柴油机电控技术发展的三个阶段：位置控制、时间控制、时间—压力控制（压力控制）
第一代柴油机电控燃油喷射系统（常规压力电控喷油系统） 优点：结构不需改动，生产继承性好，便于对现有柴油机进行升级换代。 缺点：系统响应慢、控制频率低、控制自由度小、控制精度不够高，喷油压力无法独立控制。 第二代柴油机电控燃油喷射系统（高压电控喷油系统） 改变了传统燃油供给系统的组成和结构，主要以电控共轨（各缸喷油器共用一个高压油管）式喷油系统为特征，直接对喷油器的喷油量、喷油正时、喷油速率和喷油规律、喷油压力等进行“时间－压力控制”或“压力控制”。 特点：通过设置传感器、电控单元、高速电磁阀和相关电/液控制执行元件等，组成数字式高频调节系统，有电磁阀的通、断电时刻和通、断电时间控制喷油泵的供油量和供油正时。但供油压力还无法独立控制。 ●柴油机电控燃油喷射系统的优点 1.改善低温起动性。 电子控制系统能够以最佳的程序替代驾驶员进行这种麻烦的起动操作，使柴油机低温起动更容易。 2.降低氮氧化物和烟度的排放。 采用柴油机电控技术，可精确地将喷油量控制在不超过冒烟界限的适当范围内，同时根据发动机工况调节喷油时刻，从而有效地抑制排烟。 3.提高发动机运转稳定性。 4.提高发动机的动力性和经济性。 采用柴油机电控系统，无论负荷怎样增减，都能保证发动机怠速工况下以最低的转速稳定运转，有利于提高其经济性。 5.控制涡轮增压。 柴油机电控系统中，ECU根据传感器信号精确计算喷油量和喷油正时。从而提高发动机的动力性和经济性。采用电子控制技术可以对增压装置进行精确的控制。 6.适应性广。
柴油机控制器EASYPANEL EP-10、20、30、40 安装使用说明书 广州三业科技有限公司
柴油机智能控制器EASYPANEL 系列 安装使用说明 EP-10、20、30、40 柴油机智能控制器是用于具有自启动、自动控制、自动保护功能的普及型柴油发动机或柴油发电机组控制的新一代产品。 1 适用范围 1.1 EP- 10、EP-30适用于各个厂家、不同型号、不同功率的柴油发动机组装的发电机组配置使用。 1.2 EP- 20、EP-40适用于以柴油发动机成套的动力装置配套使用。 1.3具有防潮、防水花飞溅功能，可在温度－20℃～+50℃（可订购－40℃～+50℃），在相对湿度95%时不凝露的环境下连续工作，可应客户要求进行防盐雾处理。 1.4 EP- 10、EP-30用户无需设定任何程序和参数，只需进行简易接线便可使用。 1.5 EP- 20、EP-40由于采用电磁速度传感器作速度检测，所以用户必须输入飞轮的有关参数（详见安装、调试说明）。 1.6 EP-系列的功能如下表： 1.7EP- 10控制器主要用于发电机组的控制：系统含转速、发电频率、运行时间、蓄电池电压等
柴油机智能控制器EASYPANEL 系列四种数据的检测和数字显示，带蓄电池电压过高/过低报警及超速/低速报警停机，低油压、高冷却温度报警停机由开关量输入进行触发（系统适用于发动机已带油压表及水温表）。 1.7 EP- 30控制器与EP-10同样设计用于发电机组的装配：但油压、温度传感器采用模拟量输入，系统含转速、发电频率、润滑油压力、冷却温度、运行时间、蓄电池电压等六种信号的检测和数字显示，带蓄电池电压过高/过低报警及超速/低速、低油压、高冷却温度报警停机（系统适用于裸机，发动机没带油压表及水温表）。 1.8 EP- 20、EP-40的控制对象主要是动力机械（也可用于发电机），EP- 20与EP-40的区别是：EP- 20的油压、水温采用开关量输入，而EP- 40采用模拟量油压、温度传感器，系统带数字油压、温度显示。EP-40控制器已含转速、油压、水温、运行时间、蓄电池电压等六种信号的检测和显示。 1.9配置EP-10、EP-20控制器的机组应具有柴油机配套的低油压报警开关、超温度报警开关，并另行配套油门控制机构（电子调速或电磁铁）则可组成智能控制机组。 1.10 EP-**系列控制器装配的机组只须配套油门控制机构（电子调速或电磁铁）则可组成智能控制机组 1.11 EP-**系列产品均提供一路扩展外部输入的开关量报警信号供用户使用。 2 功能特点 2.1 带手动及全自动控制功能。当自启动信号输入或人工按下启动按键，控制器便自动完成自启动、机组运行、故障停机保护等程序控制和过程控制。 2.2 自动监控功能。自动监控发动机在启动、怠速、升速、全速等过程的速度变化，自动完成启动电机的投入与撤出、转速过高与过低的超限停机、速度正常后输出运行（合闸）信号等。 2.3 柴油机运行状态显示功能。根据系统现时运行状况，由指示灯或显示屏指示设备当前所处的状态，包括：待机、开机、供油、自启动、怠速延时、正常运行、冷却停机、紧急停机等。显示屏显示的符号所代表的状态和参数请参照本说明书4.7表格。 2.4 运行参数检测、显示功能。在系统运行过程中，显示屏显示实时转速并通过翻页显示发电频率、（EP-30、EP-40增加油压、水温显示）、运行时间及蓄电池电压等现时数值。（EP-10、EP-20）的机油压力、冷却水温的参数则由用户原机配套仪表进行测量和显示。 2 .5 故障自诊断、故障显示及自动停机保护功能。机组在自启动及运行过程中出现异常情况时，控制器可根据预设参数判断其故障，并通过面板的显示屏和相应的指示灯同时显示故障原因，外接蜂鸣器用户可接收自动报警信号；机组也将同时停机，对机组实施保护。自动报警并停机保护的项目包括：无转速信号（启动转速过低、发电机不发电、启动电机与启动飞轮打滑）、超速、低速、低油压、高冷却温度、启动失败、停机失败、外接扩展报警输入等。 3 安装、调试说明 3.1 注意事项
扭矩控制方法 旋转螺栓后，螺杆受力伸长了，螺杆伸长产生夹紧力把连接件夹紧了。 施加的扭矩并不象夹紧力那么简单 在通用公式中：力（F）*力矩（L）=扭矩M 也就是说螺栓旋转的越多，得到的扭矩越大。但是90%扭矩被摩擦力消耗掉了，只有10%转化为了夹紧力。 打个比方，当你上紧一颗工艺要求为10N·m力矩的螺栓时，我们真正需要的是那1N·m 轴向力矩，大多数力矩都被摩擦力消耗掉了。摩擦力和夹紧力是什么关系呢? 通常情况下，遵循50-40-10原则，就是50%的螺栓头下摩擦力，40%的螺纹副中摩擦力，10%的夹紧力。但是在一些条件下夹紧力的比例是可以变化的。 比如说当工人师傅拿起一颗螺栓发现其螺纹有碰伤或者有杂质，您一旦将其装入螺孔内，这样的螺栓产生怎样的夹紧力呢？一般认为螺纹副中有缺陷（杂质、磕碰等）按照装配力矩装配后，存在50%的螺栓头下的摩擦力，45%螺纹副中的摩擦力，只有5%我们想要的夹紧力。这时候这颗螺栓的装配力矩是达到了，但是远不符合我们所需要的夹紧力。如果这里螺栓在飞轮，曲轴等这样的运动件上就非常容易发生脱落，这就造成了我们经常说的“假紧”。还有弹性材料变软会使夹紧力衰减，也是通常我们说软连接的扭矩衰减。比如汽缸盖垫材料较软我们采用二次拧紧的方法来减少夹紧力的衰减，还有机油盘螺栓经常发生夹紧力衰减，就是因为螺栓下面有机油盘垫片（软质材料的原因）。 试想我们需要螺杆伸长而产生夹紧力，扭矩越大螺杆可以伸的越长，是不是扭力越大越好呢？我们施加的扭矩越大会使螺栓过度伸长，螺栓超过屈服强度极限就会发生应力断裂。从而失去了螺栓的链接作用。 拧紧螺栓的几种方法
1、扭矩控制法（T） 扭矩控制法是最初始也是最简单的控制法，它是基于螺纹连接时，轴向夹紧力F拧紧时与拧紧扭矩T成正比关系，可用一个公式T=K·F来表示，这个K则是扭矩系数。当一个螺钉设计出来时候他的轴向夹紧力F就是可知的，拧紧扭矩T通过工艺设定我们的拧紧扭矩也被工艺部门规范下来。但是总装车间经常出现拧紧扭矩达到但是装配的螺栓依然不合格，这是为什么呢？ 关键就在这个扭矩系数，扭矩系数K的变化主要波动因素是综合摩擦系数ｕ，也就是说螺栓，螺孔的精度，杂质，是否磕碰都会影响这个综合摩擦系数ｕ。而且这个K值和温度也有关系，经过日本住友公司通过实验证明环境温度每增加1℃，扭矩系数K就下降0.31%。扭矩控制法到底能不能精确呢？给大家加深下影响，根据德国工程师协会的拧紧实验报告称当拧紧力矩T的误差为±0时（即无误差的施加扭矩）。螺栓轴向夹紧力误差可以达到±27.2%。 所以扭矩控制法的优点是：成本低，可以使用简易的拧紧工具扭矩扳手来检查拧紧质量。其缺点就是：拧紧精度不够，不能充分发挥材料潜力，环境影响大（温度，螺栓螺纹，杂质、磕碰等） 2 扭矩-转角控制法（TA）又称超弹性控制法。 扭矩-转角控制法是先将螺栓拧到一个不大的扭矩，一般会是拧紧力矩的40%-60%（由工艺验证后制定），再从此点开始，拧一个规定的转角的控制方法。 这种方法它是基于一定的转角，是螺栓产生一定的轴向伸长及连接件被压缩了。这样做的目的是将螺栓拧到紧密接触面上，并克服了一些表面凹凸不平等不均匀因素，而后面所需求的轴向夹紧力由转角产生。在计算转角之后，摩擦阻力对轴向夹紧力的影响不复存在，所以其精度比单纯的扭矩控制法要高，扭矩控制法的要点就是测量转角的起点，一旦这个转角确
第２８卷第７期电 力 科 学 与 工 程 Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．７，１ 全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究 王瑞新，王 毅，孙 品 （华北电力大学电气与电子工程学院，河北保定０７１００３ ）摘要：通过全功率ＰＷＭ变流器并网的笼型异步风力发电机组（ｔｈｅ Ｆｕｌｌ Ｒａｔｅｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｇｅｎｅｒ－ａｔｏｒ，ＦＲＣ－ＩＧ），以其低成本、高可靠性和易维护的特点引起了人们的关注。在分析笼型异步风电机组数学模型的基础上，对全功率ＰＷＭ变流器的控制策略进行了研究，给出了基于转矩给定的最大功率跟踪控制策略，通过对电磁转矩的调节间接控制发电机转速来跟随最大功率曲线。网侧变流器采用并网电压控制策略，根据并网电压的幅值来调节无功功率抑制电网电压的波动，在保证风电机组安全运行的同时降低了机组并网对电网的影响。仿真结果表明所采用的控制策略能很好地实现风电机组的最大风能跟踪，降低并网点电压波动。在电网电压故障期间，并网电压控制策略还可以有效地提高机组的低电压穿越能力，保障风电机组稳定运行。 关键词：笼型异步发电机；最大功率跟踪；风力发电；全功率变流器中图分类号：ＴＭ６１４ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０６－０５。 基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９７７０２８ ）。作者简介：王瑞新（１９８６－） ，男，硕士研究生，研究方向为笼型异步变速恒频风力发电系统，Ｅｍａｉｌ：ｒｉｓａｎ１２２１＠１６３．ｃｏｍ。０ 引言 近年来风力发电得到了迅速发展，并且开始 在电力供应中发挥重要作用。变速恒频风力发电机组可以在不同的风速下调节风力机转速，从而捕获到最大风能，相对于定速风力发电机组在效 率和可控性上具有很大优势［ １］ 。目前变速恒频风力发电的主流机型是永磁直驱风力发电机组和双 馈风力发电机组［ ２，３］ 。永磁直驱风力发电机组由永磁同步电机通过全功率变流器实现并网发电，由于风力机直接驱动发电机，省去了增速齿轮箱，提高了机组的可靠性，并且运行维护量较小。但随着机组容量的不断增大以及永磁材料涨价，体积大和成本高的问题日益突出。双馈风电机组采用的是绕线式异步电机作为发电机，定子侧直接并网，转子侧变流器只传递转差功率，相对于永磁发电机组有很大的成本优势。但双馈发电机转子侧存在滑环，使得维护成本大大增加，而且发电机直接与电网相连，故障穿越能力也不如通过 全功率变流器并网的永磁直驱风电机组。基于上 述两种机型的优缺点，又提出了一种以笼型异步 电机代替永磁电机的变速恒频发电机型［ ４～６］ ，将笼型异步发电机通过全功率变流器连接到电网实现并网发电。该机型在成本和可靠性上优于永磁风电机组，在并网控制能力和维护方面优于双馈机组，但需采用高速比齿轮箱和全功率变流器。 目前采用该机型的西门子ＳＷＴ－３．６－１０７风 电机组［７］ 已获得实际应用，但对此种机型控制策 略研究的文献却相对较少。文献［８］提出了一种异步机通过全功率变流器并网的控制策略，定子侧变流器采用不需要磁链传感器的间接矢量控制，降低了系统传感器的成本。文献［９］对ＦＲＣ－ＩＧ机组在电网电压跌落时，通过电机电磁转矩的调节使风电机组安全穿越电网故障。文献［１０］将模糊控制应用到ＦＲＣ－ＩＧ风电机组的控制系统中，减小参数误差对系统的影响。 变速恒频风电机组可以在风速变化的情况下，通过对风力机桨叶和转速的调节，使风力机捕获最大风能，运行在最大功率点上。变速恒频风电 专栏·新能源技术 ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
发动机电控系统控制方法与控制内容 1.2汽油发动机电子控制系统简介 汽油发动机的电子控制系统包括电子控制系统单元(ECU)、传感器和执行器三部分。其典型的结构如图1-1所示。电子控制单元(ECU)是控制系统的核心，它根据传感器送来的信号，向各执行器发出指令，使执行器完成所需的动作，从而实现喷油、点火、怠速等各种控制。 传感器是装在发动机各部位的信号转换装置，用来测量或监测反映发动机运行状态的各种物理量、电量、化学量等，并将它们转换成计算机所能接受的电信号后送给ECU。主要传感器有:进气压力传感器、进气温度传感器、冷却水温度传感器、曲轴位置传感器、凸轮位置传感器、节气门位置传感器、氧传感器等。执行器则是根据ECU发出的控制命令来完成各种相应动作。主要执行器有:电磁喷油器、点火器等、电动汽油泵、怠速步进电机等。 电子控制系统按照不同的方法可分为不同的类型[1,3]. 1}按喷油器的数量可分为:①单点喷射，即几个气缸共用一个喷
油器，因喷油器装在节气门体上，因而又称节气门体喷射，也称中央喷射;②多点喷射，每个气缸有一个喷油器，安置在进气门附近。 2)按喷油位置分:①喷在节气门上方，用于单点喷射系统;②喷在进气门前，喷油器装在进气管上，只用于多点喷射系统;③缸内喷射，在压缩行程开始前或刚开始时将汽油喷入气缸内，用于稀薄燃烧的汽油机。 3)按进气量检测方法分:①速度密度法，通过测量进气歧管内的压力和温度，计算每循环吸入的空气量，此方法精度稍差，但成本低; ②质量流量法，用空气流量计直接测量单位时间内吸入进气歧管的空气量，再根据转速算出每循环吸气量，此方法精度高，但成本也高。两种方法各有优点，故都有广泛的应用。 4)按控制方式分:①开环控制;②闭环控制。两者的差别是闭环控制系统需根据输出结果对控制系统进行调整。主要体现在空燃比和怠速转速的控制。 目前，应用中较多的是多点顺序喷射的闭环控制系统，图1-1所示的就是这样一个控制系统，不过它对进气量的检测采用的是质量流量法。在普通的中低档车中对进气量的检测多是采用速度密度法，本文后面的研究也主要是利用这种方法进行，并且通过一些方法同样可以实现空燃比的精确控制 2.1空燃比的控制方式与要求 空燃比控制是电控系统中的核心控制之一，它直接影响发动机动力性、经济性和排放性能。所以要提高发动机的综合性能，就要对空
电子控制 汽车发动机油门控制系统的开发 陈培红1,田 颖2,聂圣芳1,卢青春1 (1.清华大学汽车工程系,北京 100084; 2.北京交通大学机械与电子控制工程学院,北京 100044) 摘要:开发了基于摩托罗拉16位单片机M C9S12DP256B 的汽车发动机油门控制系统,介绍了单片机核心控制电路、力矩电机驱动电路及控制算法设计,该系统已应用到电涡流测功机控制器中,实现了对发动机油门位置的控制。试验证明,该系统运行稳定、可靠,控制效果良好。 关键词:汽车发动机;油门控制;控制电路;单片机 中图分类号:T K421 文献标志码:B 文章编号:1001-2222(2006)05-0045-03 油门执行器主要由直流力矩电机和拉线机构构成,汽车发动机台架油门执行器内部安装与电机旋转方向相反的拉力弹簧,控制系统通过功率驱动电路调节电机线圈中电流大小来调节其输出力矩,不同的输出力矩可以通过与其内部拉力弹簧反力矩相平衡而稳定在任意恒定位置。油门执行器与发动机油门相连来控制其油门位置,发动机在不同的油门位置时发出的功率不同,直接影响着发动机扭矩和转速输出,对于发动机转速调节是一个相当重要的环节,油门执行器恒定位置控制需要有很好的稳态和动态调节特性。 1 油门控制系统 直流力矩电机的基本工作原理和普通直流电机相同,只是在结构和外形尺寸比例上有所不同。从直流电机基本工作原理可知,设直流电机每个磁极下磁感应强度平均值为B ,电枢绕组导体上的电流为I a ,导体的有效长度(即电枢铁心的厚度)为L ,则每根导体所受的电磁力为F =B I a L ,则电磁转矩为 T =N F D 2=(B N L D)I a 2 ,(1) 式中,N 为电枢绕组总匝数;D 为电枢铁心直径。 由式(1)可知,一台成品力矩电机的B,N,L ,D 都是固定不变的。由于电磁转矩和I a 成正比,而I a 又和加在电枢绕组导体上的电压有效值成正比,所以,电磁转矩和加在电枢绕组导体上的电压有效值也成正比[1]。本研究所述的闭环控制,主要是控制电枢绕组导体上的电压有效值。 图1示出油门闭环控制系统框图。主要由功率MOSFIT 主回路、MOSFIT 控制电路、单片机核心电路、滤波电路、油门给定电路、位置检测及调理电路组 成。 图1 油门闭环控制系统框图 2 硬件及控制算法设计 2.1 单片机核心控制电路 单片机核心控制电路主要由16位单片机MC9S12DP256及12位A/D 转换芯片MAX180组成。M C9S12DP256的主频高达25MH z,片上还集成了许多标准模块,片内拥有12kB 的RAM,4kB 收稿日期:2006-04-29;修回日期:2006-08-16 作者简介:陈培红(1965 ),女,山西省定襄县人,工程师,主要从事汽车电子产品的研发工作. 第5期(总第165期)2006年10月 车 用 发 动 机VEHICL E ENGIN E N o.5(Serial N o.165) Oct.2006
柴油发动机的电控系统 柴油机电控系统以柴油机转速和负荷作为反映柴油机实际工况的基本信号，参照由试验得出的柴油机各工况相对应的喷油量和喷油定时MAP来确定基本的喷油量和喷油定时，然后根据各种因素（如水温、油温、、大气压力等）对其进行各种补偿，从而得到最佳的喷油量和喷油正时，然后通过执行器进行控制输出。 柴油机电控系统概述 【任务目标】 （1）柴油机电控技术的发展。 （2）柴油机电控技术的特点。 （3）柴油机电控系统的基本组成。 （4）应用在柴油机上的电控系统。 【学习目标】 （1）了解柴油机电控技术的发展。 （2）了解柴油机电控技术的特点。 （3）了解柴油机电控系统的基本组成。 （4）掌握应用在柴油机上的电控系统。 柴油机电控技术的发展 1.柴油机电控技术的发展 1）柴油机技术的发展历程 柴油用英文表示为Diesel，这是为了纪念柴油发动机的发明者――鲁道夫·狄塞尔（RudolfDiesel）如图8-1所示。 狄塞尔生于1858年，德国人，毕业于慕尼黑工业大学。1879年，狄塞尔大学毕业，当上了一名冷藏专业工程师。在工作中狄塞尔深感当时的蒸气机效率极低，萌发了设计新型发动机的念头。在积蓄了一些资金后，狄塞尔辞去了制冷工程师的职务，自己开办了一家发动机实验室。 针对蒸汽机效率低的弱点，狄塞尔专注于开发高效率的内燃机。19世纪末，石油产品在欧洲极为罕见，于是狄塞尔决定选用植物油来解决机器的燃料问题（他用于实验的是花生油）。因为植物油点火性能不佳，无法套用奥托内燃机的结构。狄塞尔决定另起炉灶，提高内燃机的压缩比，利用压缩产生的高温高压点燃油料。后来，这种压燃式发动机循环便被称为狄塞尔循环。