简述发动机控制模块(ECM)集成
陈柏衡，成祖权，黄柳升
(上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西柳州545007)
摘要：由于发动机提供给制动主缸助力器的真空度不足，会导致制动系统助力效果差，出现刹车硬的现象。为解决刹车硬 的问题加装了电子真空泵，由发动机控制模块（EC M)及时准确地控制电子真空泵的开启与关闭..实验证明电子真空原控制 策略可以有效地控制电子真空泵的运行，确保制动的可靠性以及行车的安全性
关键词：电子真空泵；制动系统；ECM；控制策略
中图分类号：U464 文献标识码：A文章编号：1672-545X(2021 )02-0220-05
0引言
伴随着汽车工业的蓬勃发展，各种动力的汽车 都在市场上求生存。小排量自然吸气的发动机相对 于大排
量以及增压发动机的车型价格更实惠，因此 备受低收入消费者的青睐。但许多小排量汽车在高 海拔地区冷启动，以及高速行驶制动时会出现“真空 度低，刹不死现象”。因此需要增加电子真空泵来提 供额外的真空度，并由发动机控制模块总成(ECM)控制电子真空泵的工作与关闭，优化改善高海拔地 区制动真空度，解决因制动真空度不足导致“刹车硬 及刹不死”的制动问题，提高制动安全性能。本文针 对ECM集成电子真空杲控制策略进行研究，对其在 各工况下的制动可靠行进行实车验证。
1ECM集成电子真空泵的控制方案
0前市场有许多自然吸气小排量的发动机，没 有电子真空泵，刹车助力器的真空度唯一来源来自 发动机的进气歧管，只有当进气歧管处的压力远低 于环境压力时，才会形成真空度，对制动踏板产生助 力。然而随着海拔高度的上升，氧含量逐渐降低，发 动机为了维持必要的功率及转矩输出必须要增大进 气量，而增大的进气量又主要通过加大节气门开度 获得。一方面，由于发动机所提供的真空度与节气门 开度成反比，因此，如果没有额外真空源的补充，发 动机提供的制动真空度会随着海拔的升高而近似线性地下降；另一方面，由于对整车燃油经济性及排放 的要求越来越高，更加剧了车辆在高海拔地区制动 真空度能量的缺失。因此仅仅依靠发动机进气歧管 无法满足制动所需的真空度要求，需额外增加电子 真空泵（图1虚线方框区域）。通过传感器信号的采 集，ECM控制单元进行数据的分析，进行逻辑判断来 满足各T况下真空助力的需求，解决制动真空度不 足的问题。
图1E C M集成电子真空泵控制示意图
2 ECM集成电子真空泵的控制策略
发动机控制模块(ECM)是整个发动机电控系统 的“计算机与控制中心”，其功能是分析处理传感器 采集到的各种信息，并向执行器发出控制指令[1)。
真空助力系统包括电子真空栗带支架总成、继
收稿日期:2020-11-16上汽通用五菱汽车股份有限公司
作者简介：陈柏衡（1991-)，男，广西北海人，本科.动力总成标定丁.程师.研究方向：动力总成的标定开发,
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电器、ECU、真空度传感器(或真空开关）、大气压力传
感器、真空助力器总成。该系统通过真空度传感器与
大气压力传感器采集压力信息，再通过ECM控制单
元进行数据的分析，进行逻辑判断，控制电子真空泵
的工作时机，为制动系统提供合适的辅助助力，来满
足各种工况下真空助力的需求。
ECM集成电子真空泵的控制策略较为简单，以
下主要以某款低排量自然吸气发动机汽车为例，介
绍其控制策略。
2.1主要控制参数
(1) 环境压力（Pu)：即大气压强，通过大气压力 传感器采集信号，随着海拔越高，环境压力越小。
(2) 真空度绝对压力（Pbkvu)：即制动真空腔压 力。通过真空度传感器采集信号，ECM接收进行信号
处理。
(3) 真空度(dpbkvu)：大气环境压力与真空度绝 对压力的差值。真空度越低，刹车助力就越差。
(4) 车速（V)：由轮速传感器发送的真实车速，ECM通过车速信号判断车辆的工况。
(5) 制动踏板信号、电源电压、发动机启动状态
等丨2】。
2.2 ECM对电子真空泵的控制逻辑
正常情况下，当发动机启动时间大于0.1 s，电源
电压在8V < UBSP<16V的范围，同时ECM检测到没
有真空泵驱动级故障时，踩下制动踏板。真空度d P-
bkvu名真空泵开启阈值Pon，真空泵开始工作；真空
度(1冲1^11>真空泵关闭阈值Poff，真空泵停止工作。
当车速K < 60 km/h时，真空栗开启阈值Pon=
0.5Pu，真空泵关闭阈值Poff= 0.75 Pu；当车速
60 km/h时，真空杲开启阈值Pon = 0.55Pu，真空杲关
闭阈值Poff= 0.75Pu。高速工况，为了提高制动性能，
真空开启阈值相对放大，ECM提前控制真空泵工作，
确保高速制动的行车安全[31。
当电子真空栗工作持续12 s后，真空度dpbkvu
的范围为Pon矣dpbkvu矣Poff时，停止驱动真空泵
工作。
当持续工作丨2 s后，真空度仍dpbkvu $P o n，
则控制真空泵以12 S工作3 s停止的周期运行，直
到 dpbkvu>Poff0
电子真空泵的工作寿命为1 200 h，继电器使用
寿命为90万吸合。在确定制动性能的前提下，要尽
可能地减少真空栗工作时间和频次，以保护真空栗
的使用寿命。同时确保真空泵每次时间不能过长，避
免真空泵过热，影响真空杲的耐久性。
是，真空泵以12s工
作3s停止的周期运行图2真空压力传感器信号的标定及检查
________________小否
电子泵工作12s后，
Dpbkvu^Pon
3 ECM控制电子真空泵工作的可靠性验证
根据控制策略，电子真空泵的开启和关闭阈值 是根据大气压来设定的。当海拔越高，大气压越低，刹车腔的真空度也会相对低，车辆的制动性就会相 对差一些。所以在高海拔下，各工况的制动性能验证 尤为重要。下面介绍一下此车型在云南4 000 km海 拔地区的验证情况。
(1) 真空压力传感器信号的标定及检查
在车辆上电的状态下连续松踩刹车，直到刹车完全变硬，此时真空腔压力与环境压力相差小于50 hPa。然后起动发动机，发动机起动后真空腔压力逐 渐下降，趋于稳定时不高于进气歧管压力100 hPa以上。说明真空压力传感器采集信号正常，ECM能够实 时准确地接收到传感器发送的信号，并进行信息处 理(图2)。
(2) 真空度补偿措施的标定及检查
根据真空度补偿措施设定的标定参数，在热机 驻车状态下，打开空调并连续快速松踩刹车。检查真 空泵工作时，真空腔压力随着制动刹车踩下能够及 时补充压力，切断空调，减少负载，以便真空腔保持 足够的真空度（图3、图4)。
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图3真空压力传感器信号的标定及检查
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电子真空泵控制标定及检查
(3)电子真空泵控制标定及检查
热机驻车状态下连续快速松踩刹车，检查电子 真空泵激活的真空度阈值和退出激活的偏移量，两
者之和要小于对应环境压力100 hPa 以上，电子真空 泵的激活与停止满足功能规范要求；电子真空栗连 续最长工作时间12 s 后停止工作3 s 时间，符合功 能规范要求；下电后电子真空泵应该立即停转，符合
控制要求。
(4)起动后制动性能检查
在冷机且催化器加热可以被激活的条件下起动 发动机，然后打开空调并挂档起步后，踩刹车制动, 车辆制动性能良好，无刹车偏硬的问题（图5)。
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图6制动补气功能标定及检查
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图5起动后制动性能检查
(5)制动补气功能标定及检查
速无持续性的超过正负100转的波动，启动过程空热机驻车原地分别单次和连续踩刹车，标定补 燃比正常。说明在真空泵工作的过程，不会带来发动气量参数，观察空燃比和发动机转速表现；发动机转
机的工作负面影响（图6)。
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上述实验验证结果可以证明不论在什么工况下，只要刹车助力器真空度低于阀值要求，电子真空 栗就会工作，ECM集成电子电子真空泵的控制策略 很合理，可以满足行车制动的安全性。
其中：CoEng_st—发动机启动信号；Pbkv_w—真 空腔压力；dpbkvu—真空度信号；Vfzg—车速；B_bkvp_电子泵工作标志位；B_brems—刹车信号；B_koe一空调工作标志位；nmot_w—发动机转速；Ps_w一环境压力等。
4 ECM对刹车真空助力系统相关诊断
ECM会对真空助力系统进行诊断，当检测到真 空系统存在故障，报出相应的故障，同时会根据故障 的严重程度来决定是否需要通过点亮故障灯发出警 告，并应根据故障类型的不同采取相应的安全模式 控制真空泵的工作|4)。同时驾驶员通过提示，及时检 查，采取相应的措施，最大化的保护汽车和人员的安 全151。相关诊断有：
(1) 刹车腔真空度压力传感器电路异常
当刹车腔真空度压力传感器信号电压小于0.1 V或者大于4.9 V超过2 S，ECM会检测到刹车腔真 空度压力传感器电路异常，报出相应故障。
(2) 刹车真空栗控制电路电压异常
当刹车真空泵控制电路电压小于0.1 V或者大 于4.9 V超过2 S，ECM会检测到刹车真空泵控制电 路异常，报出对应故障。
(3) 刹车腔压力不合理
通过刹车真空腔压力与进气压力比较，当诊断出刹车管路掉落或大面积泄漏，如：刹车管路掉落无 法建立目标真空度的情况，则报故障，点亮发动机故 障灯。
(4)真空助力系统不合理故障
当电子真空泵工作时，1s内真空腔压力下降低 于设定阈值时，真空助力系统出现不合理，如真空泵 卡滞、坏掉等现象，则报故障，点亮发动机故障灯，提 醒驾驶员检查。
5结束语
发动机控制模块(ECM)是整个发动机电控系统 的“计算机与控制中心”，其功能非常强大，可以有效 地控制电子真空度的运行以及对此诊断监控。ECM 集成电子真空泵的控制策略有效地解决汽车真空助 力不足及无真空源的问题，使汽车制动系统具备良 好可控的真空助力性能，为车辆的安全行驶提供了 重要保证。
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Briefly Describe the Control Strategy of the Engine Control Module
(ECM )Integrated Electronic Vacuum Pump
CHEN Bai-heng,CHENG Zu-quan,HUANG Liu-sheng
(SAIC-GM-Wuling Auto Co.,Ltd.,Liuzhou Guangxi 545007, China)
Abstract：Because the engine provides insufficient vacuum to the brake master cylinder booster,it will lead to poor power assistance effect of the braking system,and the brake will be hard.In order to solve the problem of hard brake,the electronic vacuum pump is installed,and the engine control module (ECM)can timely and accurately control the opening and closing of the electronic vacuum pump.Experi
ments show that the control strategy can effectively control the operation of the electronic vacuum pump and ensure the reliability of braking and the safety of driving.
Key words：electronic vacuum pump;brake system;ECM;control strategy
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