发动机电喷控制汽油机篇 人才最重要

liuxianglong

自从汽车进入电子时代，中国就在汽油机电控方面付出了努力。目前，国内的汽油机电控工作，主要是依靠德尔福、联合电子、电装等外资和合资企业完成。长安、奇瑞等车企也已经开始进行电控系统软硬件的开发。另外，很多高校的导师带领自己的学生进行了各方面的研究和理解，其方法也基本是参照国外企业的资料进行。

发动机台架实验发动机台架实验
　　然而，这么多年过去，国内的汽油机电控核心技术的掌握，依然没有多大进展。合资和外资电控企业将核心技术牢牢掌握在外方手里，在国内只做一些工程上的表层工作，不可能涉及到核心策略。一旦有新的技术用于控制排放、油耗，这些公司又要给国外的母公司大把的金钱引入新系统，而一旦引入后又能在中国市场无敌，根本不需要开发什么；车企方面，大多数依旧信心不足，不肯投入经费，不愿意购买设备，就更不用说培养人才。而我们高校呢？依旧只在普通的汽油机控制上拼命的研究，对一些新技术包括GDI、增压器等鲜有研究。

　　目前，奇瑞已经开发了自己的汽油机电控系统，长安也已经开始行动。他们正在对员工进行ASCET的软件培训，希望用这套ETAS的软件工具进行电控系统的开发。然而，两家车企在电控上何时能够掌握汽油机电控的核心，目前还很难判断。因为这其中，有两个关键难点很难跨越：

　　1、策略+程序双精通人才的匮乏。电控开发人员应该对策略有较深的了解，做过相关参考策略的标定工程师是最专业最合适的了。但问题是，有过多年经验的标定工程师，如果让他们去编写基本策略程序，不管是用C语言也好，模型编语言也罢，又是个比较大的障碍。如果找些没有什么标定经验的工程师进行软件培训，他们的积极性会很高，但是对策略的理解和把握上有一定的差距，会造成对原策略理解的误偏，这样的话根本无法做出策略。

控制策略基本原理图控制策略基本原理图
　　2、开发软件的学习水平还处在皮毛层。对于开发的软件，我接触过不少国内的、类似于ETAS专门从事于软件贩卖的公司的工程师。这些工程师水平不是很高，可能一些简单的操作还可以，但是仅限如此。他们经常说的一些解决方案，基本上就是软件操作层面问题的解决，而对开发控制策略并没有多少想法。所以，千万不要指望在开发中遇到控制策略问题，期望从他们那里得到现成答案，其实他们懂的并不一定有标定工程师懂的多。

　　鉴于以上两点，笔者窃以为，现阶段要开发汽油机电喷系统，只能依靠自身人员不断的艰苦摸索，从工作中学习。做好分工，让标定工程师向策略模型编写人员进行解释，模型工程师在软件工具公司工程师的帮助下不断摸索。实际上，在软件使用的过程中，遇到的问题会很多，但是总有办法解决，或在软件工具公司的工程师帮助，或是和其他同事交流。

　　控制策略的开发基本流程

　　在汽油机的电控技术中，最核心的技术，是控制策略的开发。我们可以将电喷的控制当成一到数学题，那么控制策略就是解题的方法。只要掌握了方法，那么对于所有发动机的电喷控制，都能够迎刃而解。

　　和柴油机的控制策略开发一样，汽油机的电控开发，也需要根据专业将其分为两部分，其一为底层的开发，这包括AD采样、PWM波的输出和一些硬件方面的诊断；另一部分就是控制策略的开发，如扭矩的控制、气路的控制、点火角控制和喷油量的控制。基本原理谈起来都很简单，但其中肯定是数不甚数的，笔者主要谈谈其中的三点：

　　1、etpu(加强型时间处理单元)

　　在于角度系统(曲轴相位)的策略，这是在etpu中运行的程序，etpu通过采集曲轴传感器上的齿的边沿来确定发动机的 0度(起点)以及计算出当前的角度，这样就一方面可以触发喷油和点火的时刻，另一方面可以触发相关的计算任务。

　　由于etpu属于底层的东西，同时又涉及到发动机的工作原理，这样很难有人把它研究的很透彻，以至于懂发动机原理以为这些程序在cpu中运行，而明白etpu的专业人士却不懂如何在etpu中开发出策略所需要的信号。

　　一些论文中出现过etpu，但是深度显然不够，写的是原理，却没有涉及到策略，所以说，把策略与etpu的程序开发完美的无缝结合开发是开发策略的一个难点。

开发控制策略的基本设备开发控制策略的基本设备
　　2、PID控制(P比例、I积分、D微分)

　　对于控制来说，都是根据所处的情况或状态，计算出一个理论上的最佳值，然后给执行器发出指令让其实现该理论值。但是实际上由于外界的情况不同和产品的差异性，如果不用PID进行调控的话，执行器很能到达理论值。这种方法经常被称为自适应学习(adaptive)。

　　理论上讲，PID控制中，D的介入会使得控制更精确。但是在很多应用中只会用到PI，所以说在什么时候要用D，什么时候不用D也是策略开发的一个难点。

　　3、新的技术

　　最近这几年，越来越多的新技术被应用到汽油机上，比如说VVT,GDI和增压器等等。这些新技术一旦用到汽油机上，那么就会有相应的控制策略，由于我们对这些新技术研究的不够，根本没办法对其控制策略进行开发，更不用说开发好了。

　　汽油机电控开发的方向和挑战

　　随着汽油机的不断进步，以及对汽油机排放和油耗法规的日趋严格，越来越多的新技术新要求被应用到汽油机上。那么，未来汽油机的电控将往哪些方向发展，又有哪些挑战？以下是笔者根据自己的了解所列，以供参考。

　　1、随着新技术的出现，尤其是GDI发动机越来越普及，将来进气道喷射的汽油机会逐步淘汰，这是因为同一排量的GDI发动机的油耗会很低。那么未来电喷对GDI的燃烧模式的控制就变得尤为重要。如均质爆震控制、均质稀薄燃烧、均质分层燃烧、均质分裂燃烧、分层燃烧和分层催化器加热这些模式。由于GDI是缸内直喷，因此它的部件组成有不同于气道喷射使用的喷油器，其针孔更下，孔数更多；有类似于高压共轨柴油机共轨的油轨，油轨对压力有一定的要求，这是因为在气缸中喷射的时候，由于气缸中的压力远高于气道中的压力，这样对喷油器喷油的流量影响很大，因此采用一定的高压油轨，使得喷油器的流量稳定。

标定数据的采集标定数据的采集
　　2、涉及到VVT的控制。目的是为了达到更高的排放要求，尤其是对NOx污染物的控制。

　　3、对增压器的控制。其目的是为了提高充气效率，这样就可以喷入更多的燃油，提高发动机的动力性。

　　4、更低的怠速控制。发动机在维持某一转速运转的时候，该转速越低油耗越小。我们在红绿灯或者堵车的时候，发动机都会进入怠速工况。国内发动机目前一般怠速都在750rpm左右，而国外先进的发动机可以做到更低怠速，如日本的怠速可以做到550rpm左右。那么如何在电控上实现低怠速的平稳运行，就是电控技术的又一方向和挑战。

　　5、启停技术。众所周知，启停技术被很多车企当做节省燃油的技术来宣传，其原理已经不用我再介绍。我在这里要指出的是，如果电喷控制不当，启停技术也不一定就能够省油。笔者之前做过试验，有一款车，它的发动机起动一次的油耗相当于怠速7s的油耗。因此设计该策略的时候，一定要考虑是否有频繁起停，否则的话不一定达到省油得目的。


　　6、混合燃料。由于中国汽车的保有量很高，因此汽油、柴油的需求量很大，所以出现了在汽油中掺加甲醇、乙醇，出现了这样的混合燃料。因此电喷系统就需要对不同混合比例的燃料进行适应性匹配，以保证动力性需求和满足排放法规。

　　总结：

　　笔者从事电喷工作已经有了几年的时间，但随着时间的增加，越感觉到需要学习的地方还有很多。在过去的两篇文章中，笔者只是针对其柴油机的电控现状和开发难点、挑战进行了简单的介绍。实际上，我们通常认为发动机、变速箱是中国汽车工业的两个核心技术短板，这种理解往往局限于机械方面，电控方面的技术缺失，更加值得我们关注。我也希望，随着时间的积累和中国电喷专业技术人员的努力，我们最终能够掌握到发动机和自动变速箱的电控核心技术。一起努力！

忙的蛋疼的蜗牛

说的很好，顶一个

start868

楼主说的很对，支持！！！！

ExcelCar

感谢分享，第二幅图似曾相识

dcbh

好文章，赞一个

gl500

好文章 拜读了

邹小松

说的不错，中国的电控技术实在是刚刚起步，未来的路还有很长。希望我们能随着一起成长。

absqj

读完了这篇文章，有些观点不敢认同，其实标定工程师对电喷知识的理解往往不够，要因人而异。看得出来你是一个电喷开发的工程师。

hb886.ok

说的很好，黑匣子技术，浮躁的社会，很少人去研究，看好楼主的情景

山水田源

感谢楼主的分享

济南孙侠

谢谢，学习了。

zwaudi

厉害，不过国内从事这一块的确实很弱，绝大部分还停留在理论上面，甚至理论还不熟！以前接触的来看，我个人觉得控制策略的底层都没有，几乎可以说一点控制基础都还没有，希望又更多同仁一同讨论。

WMW

挺好的，写的

iiwind

受教了，国内还是缺乏这种复合人才啊

liqiu1023

好文章，顶一个