2.2.6 ECU的控制功能
(1)ECU对柴油机的控制功能
① 启动控制。对于一台柴油机,为确保启动的可靠性和启动烟度排放要求,喷油定时和启动扭矩必须根据以下方式设定:
喷油定时=f(转速、喷油量、冷却液温度);
启动扭矩=f(转速、冷却液温度、启动时间)。
启动控制功能一直处于激活状态,直到柴油机转速超过启动结束转速进入到怠速控制,此时,驾驶员才能对柴油机进行操作。启动结束转速由冷却液温度和大气压力决定。
② 低怠速控制。当柴油机进入到怠速控制阶段,怠速控制器起作用,控制柴油机的运转。怠速控制器是一个纯PI控制器,由该控制器保持怠速转速为一个常数。怠速转速与冷却液温度相关,例如:在柴油机温度低时的怠速转速比温度高时的转速要高。此外,如果加速踏板出现故障,怠速转速将提高,以保持让驾驶员可将车辆开到维修站的最低转速。
③ 驾驶控制。来自加速踏板的值,被解释为:根据当时柴油机的转速,驾驶员对车轮输出扭矩的期望值。可用下列数学式表示:
期望扭矩=f(加速踏板位置值、柴油机转速)。
④ 扭矩控制。当采用扭矩控制时,来自加速踏板的值被解释为:根据当时柴油机的转速,驾驶员对车轮输出扭矩的期望值。
期望扭矩=f(油门踏板位置值,柴油机转速);该方式类似于两极式机械调速器。
⑤ 速度控制。当速度控制起作用时,来自加速踏板的值被解释为:驾驶员对转速的期望值,并且运行于某一调速率下。
转速的期望值=f(加速踏板的值);此控制方式类似于全程式的机械调速器。
⑥ 扭矩限制。柴油机输出的最大扭矩可用以下方式进行限制。
a.烟度限制。最大扭矩的限制与吸入的空气压力和空气温度有关,这两个参数决定进气量。由最大进气量限制最大扭矩,防止柴油机冒黑烟。
b.柴油机保护。不管在什么状态下,一旦冷却液温度超出上限,最大扭矩必须作相应的减小,以防止柴油机过热。
c.应急扭矩限制。当诊断出电控系统有严重问题时,柴油机将降低最大扭矩,迫使驾驶员去维修站修正错误。以下的错误类型可能导致该功能发生:加速踏板传感器故障、转速信号故障或电磁阀驱动故障。
⑦ 喷油定时控制。喷油定时的调整是为了满足排放法规和燃油经济性的需要,同时还兼顾到冷启动和低噪声。喷油定时的调整与柴油机性能和附加修正有关。可表示为:
喷油定时=f(转速、喷油量、冷却温度、进气压力、大气压力)。
⑧ 各缸均匀性。由于喷油器的制造公差,引起燃油喷射量不同,各缸均匀性功能对其进行补偿。
⑨ 冷启动辅助控制。在低温环境下,为提高柴油机的冷启动性能,电控单元会根据当前柴油机的温度,来决定是否需要进气预热以及预热时间长短,这是通过对进气预热继电器的控制实现的。冷启动功能在以下条件下不发生作用:
a.已经使用了一个独立的加热单元;
b.已经使用了一个火焰预热器;
c.已经使用了独立的空气进气加热系统。
⑩ 燃油温度补偿。随着温度的升高,柴油机性能下降。原因是:燃油密度下降和黏度的下降;喷油泵的泄漏量增加。通过测量燃油温度和进行相应的调整控制补偿来平衡温度对喷油量的影响。
某些系统还会设置燃油加热(非ECU)功能,因为柴油机的喷油泵靠燃油润滑,因此要求燃油温度不能低于一定值,燃油细滤器中的控制器会根据当前柴油机温度启动燃油加热器。燃油加热器集成在柴油机燃油细滤器上。
⑪ 性能降低处理。一旦检测到电控系统自身有问题时,柴油机将启动性能降低功能。相应的性能下调量与超出或低于设定值的偏差有关。例如柴油机冷却液温度太高,ECU会做出降低扭矩的要求。
⑫柴油机停车。在异常的条件下,如果操作者在启动开始时就诊断出有问题,系统将阻止启动,柴油机将被停机。以下几种条件下会导致停机:
a.冷却液温度太高;
b.柴油机燃油系统有致命故障;
c.低压油路有泄漏或供油不畅。
(2)ECU对柴油机的保护功能
① 性能降低处理。一旦检测到电控系统自身有问题时,柴油机将启动性能降低功能。相应的性能下调量与超出或低于设定值的偏差有关。以下的任何一种或几种情况都将导致性能下降功能启动:
a.冷却液温度太高;
b.机油压力太低(可选项);
c.通过CAN 发送了降低性能的指令。
② 柴油机停车。在异常的条件下,操作者打算停机或在启动开始时(即诊断出有问题)系统阻止启动,柴油机将被停机。以下几种条件下会导致停机:
a.冷却液温度太高;
b.机油压力太低(可选项);
c.通过CAN 发送了停机的指令;
d.通过CAN 发送了阻止启动指令。
(3)ECU对整车的控制功能
① 柴油机排气制动。一旦电控单元检测到有来自排气制动开关的信号,根据当前柴油机转速,将启动排气制动功能,同时燃油系统将立刻停止喷油。
② 最大车速限制。最大车速限制功能设定最大的行车速度限制,防止驾驶员超速行驶。最大车速值由电控系统预先编程设定。
③ 巡航功能。车辆按照一个恒定的转速行驶,不需要驾驶员控制加速踏板。驾驶员通过巡航控制开关调整车速。
(4)电控系统(EDC16系统)的通信接口
① ISO接口。ISO通信接口采用ISO9141(K线)标准串行数据通信方式,可实现与控制单元之间的数据交换。它包括以下功能:
a.诊断数据的交换;
b.控制系统的编程(读取和编程有关参数);
c.实现柴油机测试功能;
d.读出测量值和计算值。
② CAN 接口。CAN 采取SAE J1939 标准,是一种高速串行通信方式,该通信主要用于不同的电控单元之间。它包括以下功能:
a.诊断数据的交换(错误信息,清除出错列表);
b.读出测量参数值和计算值;
c.喷射限制;
d.柴油机制动操作;
e.降低性能操作;
f.输入默认值或性能特征量(替代加速踏板功能等)。
③ 转速接口。转速接口用于向转速表或变速箱控制单元传送转速信号,这样可以不必再装一个转速传感器。转速信号为数字式,并且信号脉冲计数可预先设置。