1. M7 系统的结构
发动机管理系统通常主要由传感器、电子控制单元(ECU)、执行器三个部分组成,对发动机工作时的吸入空气量、喷油量和点火提前角进行控制,基本结构如图 1 所示。
在发动机电控系统中,传感器作为输入部分,用于测量各种物理信号(温度、压力等),并将其转化为相应的电信号;ECU 的作用是接受传感器的输入信号,并按设定的程序进行计算处理,产生相应的控制信号输出到功率驱动电路,功率驱动电路通过驱动各个执行器执行不同的动作,使发动机按照既定的控制策略进行运转;同时 ECU 的故障诊断系统对系统中各部件或控制功能进行监控,一旦探测到故障并确认后,则存储故障代码。
M7 发动机电控系统的基本组件有电子控制单元(ECU)、空气质量流量计、进气压力和温度传感器、水温传感器、怠速调节器、喷油器、电子燃油泵和燃油压力调节器等,如图 2 所示。
2. M7 系统基本工作原理
2.1 基于扭矩的控制策略
M7 发动机电子控制管理系统的最大特点是采用基于扭矩的控制策略,因为发动机管理系统的首要任是将驾驶者的指令反映到发动机的功率和扭矩输出上,不论是匀速行驶还是加速行驶,驾驶者都需要发动机输出不同的扭矩来克服前进中的阻力。早期发动机运行时主要的控制参数是气缸充气量、燃油喷射量和点火正时,由于系统内还有许多功能子系统(如怠速控制等)要参与对行驶伺服机构和通常的汽车附属功能(如空调等)的控制,这些设备运行时就会要求对扭矩进行补偿,需要调整发动机的输出功率,这些都会体现在对发动机扭矩的影响上,导致出现相互矛盾的要求,一旦协调不好就影响发动机性能输出,而采用扭矩控制策略后,这种矛盾就得到了很好解决。
扭矩控制策略是首先对各部件的要求进行优先级判断和协调,然后再利用运算得出的控制参数去实现指定扭矩的输出。采用扭矩控制策略的发动机管理系统的基本功能是根据驾驶者的意愿设置相应的扭矩输出。具体地说就是利用加速踏板位置传感器反映当前驾驶者的驾驶意愿,发动机控制单元 ECU 将认为当前的加速踏板位置传感器的测量值对应着一个特定的输出扭矩,为了获得这个扭矩,ECU 将在采集各种发动机工况参数和车辆运行参数的基础上,协调各个输出控制信号,如气缸进气量、喷油量、点火正时等,以达到所要求的输出扭矩,同时系统将监测当前运行参数的变化情况。该控制策略能够区分出这些相互矛盾的需求的优先程度,并执行最至关重要的要求,这也是该控制策略的优势所在。采用扭矩控制策略的发动机管理系统不仅能控制喷油和点火,还能较好地兼顾很多复杂的功能,如起动控制、怠速控制、三元催化器的加热控制等。