CN106224107A - 32位多点喷射发动机控制单元 - Google Patents

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陈超
张虹
杨国伟
周明珂
吴厚计
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Abstract

本发明公开了一种32位多点喷射发动机控制单元，包括：发动机控制单元、控制算法程序软件、传感器、执行器。通过爆震信号采集之后，经软件对信号进行比例积分等处理，区分出发动机爆震信号或者非爆震信号，降低了硬件成本；对转速、进气压力、负荷等信号进行处理，按照不同的方式开环和闭环相结合控制废气控制阀PWM占空比大小和压气机泄压阀的开启和关闭，使得进气压力按程序的要求为发动机提供适量的进气量。

Description

32位多点喷射发动机控制单元
技术领域
本发明涉及汽车发动机控制单元技术领域，特别是一种32位多点喷射发动机控制单元。
背景技术
随着世界范围内排放法规的日益严格，采用发动机管理系统已成为不可阻挡的潮流，在推进中国汽车工业现代化的进程中，具有广阔的应用前景。
发动机管理系统（Engine Management System）简称EMS，采用各种传感器，将发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加减速等状况转换成电信号，送入控制器。控制器将这些信息与储存信息比较、精确计算后输出控制信号。EMS不仅可以精确控制燃油供给量，以取代传统的化油器，而且可以控制点火提前角和怠速空气流量等，极大地提高了发动机的性能。
脉宽调制PWM:(Pulse Width Modulation)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，一种对模拟信号电平进行数字编码的方法，通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)，只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
通过喷油和点火的精确控制，可以降低污染物排放；如果采用氧传感器和三元催化转化器，在过量空气系数等于1的一个狭小范围内可以有效降低排放。在怠速调节范围内，由于采用了怠速调节器，怠速转速降低约100转/分到150转/分，降低了油耗。如果采用爆震控制，在满负荷范围内可提高发动机功率，并可适应不同品质的燃油。然而现在爆震信号采集及处理主要是通过专用爆震芯片，主控芯片仍使用16位，不仅成本相对更高，而且难以区分发动机爆震信号或者非爆震信号，一旦出现问题处理难度相当大。
发明内容
针对上述现有技术，提供了一种32位多点喷射发动机控制单元，其解决上述现有技术中不能实现发动机爆震信号或者非爆震信号区分的技术问题。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
本发明提供一种32位多点喷射发动机控制单元，包括：
发动机控制单元：所述发动机控制单元通过采集各种传感器输入信号，并将信号进行调理；
控制算法程序软件：所述控制算法程序软件对发动机控制单元输入信号进行计算，然后输出控制信号并进行功率放大，最后传给执行器；
传感器：所述传感器通过输出模拟信号与所述发动机控制单元相连，所述传感器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、转速传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、电子踏板、爆震传感器、车速传感器、氧传感器、进气压力温度传感器和节气门前压力传感器；
数字信号：所述数字信号包括空调开关、刹车开关、离合器开关、助力转向开关、巡航开关和驻车开关；
执行器：所述执行器与所述发动机控制单元相连，所述执行器包括点火线圈、喷油器、压气机泄压阀、电子节气门、VVT阀、废弃控制阀、EGR阀及继电器等；
增压控制：所述增压控制是开环控制和闭环控制相结合的一种模式，所述开环控制是通过排气流量和排气压比计算得到废气控制阀输出的占空比大小，所述闭环控制主要通过目标的增压压力和实际的增压压力的压差来调节占空比的大小；
优选的：所述发动机控制单元包括软件爆震处理、低边驱动和32位微处理器。
优选的：所述节气门位置传感器设置在发动机进气管中，所述节气门为电子节气门。
优选的：所述进气压力温度传感器设置在发动机的进气歧管中。
优选的：所述电子踏板采用两路信号的采集方式，两路信号存在关联，其中一路信号是另外一路信号的一半左右。
优选的：所述控制算法程序软件策略是基于扭矩。
本发明的有益效果为：
本发明通过采集传感器信号，控制系统对这些信号进行处理，按照不同的方式控制废气控制阀PWM占空比大小和压气机泄压阀的开启和关闭，使得进气压力按程序的要求提供适量的进气量；另外，控制系统对爆震信号进行比例积分处理，区分出发动机爆震信号或者非爆震信号，进行相应的处理措施，降低了硬件成本。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1 是本发明实施例32位多点喷射发动机控制单元原理图；
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。以下结合具体实例，对本发明进行详细说明。
一种32位多点喷射发动机控制单元，包括：
发动机电控单元ECU(Electronic Control Unit)发动机控制单元包括软件爆震处理、低边驱动和32位微处理器。
控制算法程序软件算法策略是基于扭矩，根据电子踏板采集的信号，进行驾驶员意图识别，查找MAP图，得出该转速及电子踏板开度下，希望输出的扭矩。电子踏板输出的扭矩加上由于摩擦及空调等其它负载的扭矩损失得出实际发动机应输出的总扭矩。由总扭矩确定发动机所需要的目标进气流量，进而得到发动机所需要的目标节气门开度。
所述发动机电控单元和控制算法程序软件：其作用是通过采集各种传感器输入信号，并将信号进行调理，根据发动机管理控制算法进行运算，然后输出控制信号并进行功率放大，最后传给执行器，所述执行器与所述发动机控制单元相连，所述执行器包括点火线圈、喷油器、压气机泄压阀、电子节气门、VVT阀、废弃控制阀、EGR阀及继电器等；
控制喷油器何时打开，打开多长时间；控制点火线圈提前多少度开启，蓄能多少时间；控制电子节气门阀片开启多大的角度。同时检测传感器信号是否正常，出现故障时报警。
采用高速、高精度芯片，通过最多18路的模拟信号采集不同的传感器信号和10路不同的数字信号，传感器通过输出模拟信号与所述发动机控制单元相连，传感器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、转速传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、电子踏板、爆震传感器、车速传感器、氧传感器、进气压力温度传感器和节气门前压力传感器等，所述数字信号包括空调开关、刹车开关、离合器开关、助力转向开关、巡航开关和驻车开关等，控制系统根据采集的这些信号得出发动机的当前转速、负荷和水温等，确定当前的发动机运转状态。
增压控制是开环控制和闭环控制相结合的一种模式。开环控制是通过排气流量和排气压比计算得到废气控制阀输出的占空比大小。闭环控制主要通过目标的增压压力和实际的增压压力的压差来调节占空比的大小。另外，考虑到增压器的寿命和可靠性，需要有涡轮转速超限、进气温度超限等保护措施。
控制系统采集曲轴位置传感器、电子踏板、水温传感器等信号，确定发动机运转状态，根据发动机运转状态计算得到的发动机下一时刻所需的喷油时间及点火提前角。在发动机运转过程中，曲轴位置传感器和曲轴信号盘一起给发动机控制单元提供输入信号，发动机控制单元对信号进行处理得到脉冲信号，这些脉冲信号对应着发动机运转工作循环的四个冲程，控制系统也就能够知道发动机曲轴运转的具体位置。控制系统根据脉冲信号的上升沿或下降沿触发中断，进行喷油时间、点火提前角计算的任务。当到达喷油器打开或者点火线圈开始蓄能的相应时刻，发动机控制单元进行相应的操作。
电子踏板采用两路信号的采集方式，两路信号存在关联，其中一路信号是另外一路信号的一半左右。两路信号采集后，除正常的对地、对电源诊断外，还对两路信号进行合理性检测。两路信号的采集方式，是为了提高踏板采集的可靠及安全性。
控制系统包括电子踏板、发动机控制器、传感器和设置在发动机进气管中的节气门，所述节气门为电子节气门，所述电子节气门、电子踏板均与发动机控制器相连接，还包括一个与发动机控制器相连接的进气压力温度传感器，进气压力温度传感器设置在发动机的进气歧管中。发动机控制单元通过采集电子踏板、进气压力温度传感器和其它传感器的信号，根据设定的控制方式对电子节气门的开度、喷油器的喷油时间和点火线圈的点火提前角进行控制，这种方式与传统的机械式节气门控制方式相比更为精确和合理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种32位多点喷射发动机控制单元，其特征在于，包括：
发动机控制单元：所述发动机控制单元通过采集各种传感器输入信号，并将信号进行调理；
控制算法程序软件：所述控制算法程序软件对发动机控制单元输入信号进行计算，然后输出控制信号，最后传给执行器；
传感器：所述传感器通过输出模拟信号与所述发动机控制单元相连，所述传感器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、转速传感器、曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、电子踏板、爆震传感器、车速传感器、氧传感器、进气压力温度传感器和节气门前压力传感器；
数字信号：所述数字信号包括空调开关、刹车开关、离合器开关、助力转向开关、巡航开关和驻车开关；
执行器：所述执行器与所述发动机控制单元相连，所述执行器包括点火线圈、喷油器、压气机泄压阀、电子节气门、VVT阀、废弃控制阀、EGR阀及继电器；
增压控制：所述增压控制是开环控制和闭环控制相结合的一种模式，所述开环控制是通过排气流量和排气压比计算得到废气控制阀输出的占空比大小，所述闭环控制主要通过目标的增压压力和实际的增压压力的压差来调节占空比的大小。
2.根据权利要求1所述的32位多点喷射发动机控制单元，其特征在于：所述发动机控制单元包括软件爆震处理、低边驱动和32位微处理器。
3.根据权利要求1所述的32位多点喷射发动机控制单元，其特征在于：所述节气门位置传感器设置在发动机进气管中，所述节气门为电子节气门。
4.根据权利要求1所述的32位多点喷射发动机控制单元，其特征在于：所述进气压力温度传感器设置在发动机的进气歧管中。
5.根据权利要求1所述的32位多点喷射发动机控制单元，其特征在于：所述电子踏板采用两路信号的采集方式，两路信号存在关联，其中一路信号是另外一路信号的一半左右。
6.根据权利要求1所述的32位多点喷射发动机控制单元，其特征在于：所述控制算法程序软件策略是基于扭矩。
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