一款1.0L微型轎車高怠速優化淺析

成祖權，徐 璐

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

一款1.0L微型轎車高怠速優化淺析

成祖權，徐 璐

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

針對新引進的雙怠速排放自動檢測設備，優化一款1.0L微型轎車高怠速控制。優化后可配合該設備進行雙怠速排放自動檢測，改善原來的人工操作油門踏板控制雙怠速排放檢測方法，改善人機工程，提高雙怠速排放檢測效率。

高怠速優化；自動檢測；人機工程

雙怠速排放自動檢測是通過設備向車輛發動機發送雙怠速控制指令，使發動機自動進入低怠速和高怠速，設備通過采集車輛雙怠速排氣污染物進行檢測分析，判斷車輛雙怠速排放是否滿足國家法規要求。高怠速優化主要是通過優化發動機怠速控制PID調節，使得發動機在接收到高怠速指令后，可以快速有效過渡到穩定的高怠速轉速，從而滿足雙怠速排放自動檢測設備所需求的目標高怠速2 500±100 rpm的轉速要求，確保自動檢測設備的有效進行，提高雙怠速排放檢測效率。

1 怠速控制簡述

怠速，是指發動機除維持自身及所帶附件的運轉外，并不向外輸出扭矩的一種運行狀態。對于機械節氣門體車型來說，當節氣門開度小于某一閥值時判斷怠速條件成立。法規里高怠速是將發動機轉速穩定控制在2 500±100 r/min。怠速控制的目的是提供滿足目標怠速所需求的扭矩，從而使發動機怠速轉速在各種情況都盡可能保持穩定。怠速控制是PID控制（圖1），根據發動機實際轉速與目標怠速轉速的偏差值，調節修正發動機輸出扭矩，使其滿足目標怠速需求扭矩，使發動機在各種負載（電子負載、空調等）變化下都能穩定在目標怠速附近。怠速控制僅僅作用于怠速需求扭矩，不直接控制怠速執行器。

2 高怠速優化過程

從圖1中可看出，發動機控制系統以動態目標轉速與實際轉速的偏移量為基本計算量，計算出該動態目標轉速所需求的P部分、D部分和I部分扭矩，修正調節輸出扭矩，控制發動機轉速向目標轉速快速過渡并有效穩定下來。從中可看出PD部分受到上下限值的限制以及I部分受到一個上限值的限制，一旦P部分和D部分扭矩總和超過上下限值或者I部分調節扭矩超過上限值，輸出扭矩將會以限值輸出。當上下限值設置不合理，將會造成輸出扭矩不足，從而使得發動機轉速在目標怠速轉速附近來回波動而無法穩定，或者穩定時間過長。

圖1 怠速控制中扭矩控制

當通過車輛診斷口向發動機控制系統發送高怠速指令時，發動機控制系統通過計算判斷以高怠速轉速為動態目標怠速轉速，進而計算出該動態目標轉速的需求扭矩，通過修正調節輸出扭矩，使發動機轉速快速有效穩定在目標怠速附近。

2.1 問題淺述

在引入自動雙怠速排放檢測設備后，通過車輛診斷口向發動機控制系統發送高怠速指令，發現發動機進入穩定轉速時間長甚至無法進入穩定而在目標轉速附近上下較大范圍來回波動。初始判斷自動雙怠速排放檢測設備程序控制不合理，但通過X-431診斷儀向發動機控制系統發送高怠速指令，發動機轉速也是進入穩定時間長甚至無法穩定（見圖2和圖3）。同時對多個車輛進行測試，結果一致，排除自動雙怠速排放檢測設備程序控制不合理原因，更深層次對車輛怠速控制進行檢查。

圖2 發動機進入穩定時間長

圖3 發動機無法穩定而做正弦波動

2.2 優化措施

針對上述高怠速轉速不穩的現象，對車輛進行檢查，采集發動機控制系統怠速控制扭矩輸出，發現接收高怠速指令后發動機輸出扭矩PD部分僅在一個小的范圍內波動（見圖4）。從圖1中可以看出PD部分扭矩受到上下限值的限制，此時發動機實際輸出的是該上下限值，而目標怠速需求扭矩在上下限值之外，這樣就造成輸出扭矩比需求扭矩小，無法有效及時抑制轉速超調部分，導致發動機轉速在目標怠速轉速上下范圍內波動，無法快速進入穩定。檢查分析認為是高轉速時PD部分上下限值過小（見表1），抑制了PD部分扭矩的輸出，導致輸出扭矩不能滿足目標怠速需求扭矩。在適當放寬高轉速時，PD部分上下限值（見表2），放寬對高轉速時PD部分扭矩的限制，當發動機轉速向高怠速調節時，發動機輸出扭矩PD部分所受限制較寬，使得輸出扭矩可以滿足目標怠速需求扭矩，從而使發動機轉速快速有效穩定在目標怠速轉速附近。如圖5所示，適當放寬高轉速時PD部分上下限值后，PD部分輸出范圍較大，可以有效抑制轉速超調部分，使發動機轉速快速有效地穩定在目標怠速附近。

圖4 PD部分扭矩在一個小的范圍內波動

表1 優化前PD部分上下限值

表2 優化后PD部分上下限值

圖5 優化后轉速快速有效進入穩定

3 高怠速優化的意義

在高怠速優化前，使用自動雙怠速排放檢測設備檢測雙怠速排放時，高怠速進入穩定時間長甚至無法進入穩定，不能滿足雙怠速自動檢測條件，需要通過人工操作油門踏板的方法來控制高怠速，效率較低且容易產生機械疲勞。高怠速優化后，通過發送高怠速指令可以快速有效進入穩定高怠速，可以滿足雙怠速排放自動檢測條件，使雙怠速排放自動檢測有效進行，不再需要人工操作油門踏板來控制高怠速，只需要操作檢測設備，即可自動完成雙怠速排放檢測，改善人機工程，提高雙怠速排放檢測效率。

4 結束語

雙怠速排放是法規要求的重要部分，以往是人工通過油門踏板控制高怠速，效率較低且易造成機械疲勞；通過優化高怠速控制，通過自動雙怠速排放檢測設備發送高怠速指令，發動機控制系統自動識別計算滿足目標怠速需求扭矩，使發動機轉速快速穩定，而不需要人工操作油門踏板，改善人機工程，提高雙怠速排放檢測效率。

[1]施樹明，任 有.汽車電器與電子控制[M].北京：人民交通出版社，2009.

[2]GB18285-2005，點燃式發動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）[S].

[3]RobertBOSCH有限公司.BOSC汽車工程手冊[M].第三版.魏春源，譯，北京：北京理工大學出版社，2009.

High-Id le Optim ization Analyzing ofOne Mini-Car&1.0l

CHENG Zu-quan，XU Lu
(SAICGMWuling Automobile Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China)

Be dead against the emission automatic testing equipment which is newly introduced,optimizing the high-idle control of one Mini-Car&1.0L.After optimizing the high-idle control the engine system could cooperate the equipment to test the double-idle emission automatically,and that could improve the fashion by controlling the accelerator pedal manually to test the double-idle emission,and it could improve the ergonomics and also could advance the efficiency of testing double-idleemission.

high-idle optimization；automatic testing；ergonomics

U472

B

1672-545X（2014）04-0053-02

2014-01-09

成祖權（1986—），男，廣西人，初級工程師，本科，研究方向為汽油機標定應用。