汽車發(fā)動機試驗學-第七章-電控發(fā)動機匹配與標定試驗

汽車發(fā)動機試驗第七章電控發(fā)動機匹配與標定試驗Page1同濟大學汽車學院7.1概述采用電子控制以后，影響發(fā)動機性能的主要參數(shù)(提前角、空燃比(噴油量)、廢氣再循環(huán)率、怠速調節(jié)器等)，都是利用事先標定好的數(shù)據(jù)(MAP圖)來調節(jié)，也就是由從傳感器(油門位置、轉速、大氣狀態(tài)、水溫、油溫等)到執(zhí)行器(電磁閱等)之間預先設定的響應來決定的，這一響應由固化在電控單元(ECU)中的程序和數(shù)據(jù)兩個部分的協(xié)同工作來完成。采用電子控制以后，發(fā)動機開發(fā)需要解決一個新問題:如何標定這些數(shù)據(jù)。標定的前提是對一些重要部件的結構參數(shù)進行合理的匹配，即優(yōu)化組合，找出最佳方案，然后通過試驗標定，使發(fā)動機各項參數(shù)在發(fā)動機各種工況下，均處于最佳組合狀態(tài)，最終使發(fā)動機性能發(fā)揮出最大的潛力，從而保證發(fā)動機具有良好的綜合性能。實現(xiàn)上述目標的過程叫做發(fā)動機電控系統(tǒng)的匹配標定工作。同濟大學汽車學院Page27.2匹配、標定的基本概念1.匹配電控匹配狹義來說指的是為具有確定用途車型的發(fā)動機配用合適的電控系統(tǒng)。2.標定標定是指根據(jù)整車的各種性能要求(動力性、經濟性、排放性等)，調整、優(yōu)化和確定電控系統(tǒng)軟件的運行參數(shù)、控制參數(shù)和各控制數(shù)學模型的整個過程。它包括所有為此而進行的發(fā)動機臺架、整車轉鼓、"三高(高溫、高寒、高原)"試驗和實際道路的試驗驗證等過程。3.標定工況節(jié)點標定工況節(jié)點是指為進行電控標定而確定的工況點，它們是工況面中的離散點。工況點的測量包括轉速的測量和功率控制量的測量。電控系統(tǒng)控制軟件一般用轉速和功率控制量，即絕對壓力、進氣流量、節(jié)氣門位置(點燃式發(fā)動機)或油門位置、噴油量(壓燃式發(fā)動機〉來定義工況點。4.三維圖及三維圖優(yōu)化電控系統(tǒng)中的三維圖是指由發(fā)動機的轉速和功率控制量構成的二維平面(工況平面),加上第三維控制量(噴油量、提前角等)，而形成的發(fā)動機運行三維控制圖(MAP圖)。同濟大學汽車學院Page37.3匹配、標定的基本內容和方法基本內容1.發(fā)動機與電控系統(tǒng)的硬件匹配發(fā)動機的動力性、經濟性、排放性是相五制約的，而目前發(fā)動機的設計要求是在滿足排放法規(guī)的前提下，使其動力性和經濟性達到最優(yōu)。電控系統(tǒng)硬件主要由傳感器、電控單元(ECU)和執(zhí)行器組成。2.電控系統(tǒng)控制參數(shù)標定發(fā)動機電控系統(tǒng)可分為硬件和軟件兩部分。硬件部分前面已介紹，而軟件是由程序和控制參數(shù)(供油量、提前角等)組成的。從控制技術的角度來看，發(fā)動機是一個動態(tài)、多變量、高度非線性、具有響應滯后的時變系統(tǒng)這些變化規(guī)律可能非常復雜，難以實時計算，但可以采用三維圖、二維曲線等簡單的離散形式來表示，并存儲在電控單元中，即所謂的MAP圖。同濟大學汽車學院Page47.3匹配、標定的基本內容和方法3.電控發(fā)動機試驗標定系統(tǒng)為實現(xiàn)電控發(fā)動機控制參數(shù)的標定，需要有良好的試驗標定系統(tǒng)。電控試驗標定系統(tǒng)應具有如下的基本功能:（1）能實時監(jiān)控和顯示各種傳感器和執(zhí)行器的信號、MAP圖的圖形數(shù)據(jù)和發(fā)動機各種狀態(tài)參數(shù)值，以便及時確定被標定的節(jié)點和應標定或修改的參數(shù)值;（2）能對電控MAP圖進行實時在線修改;（3）應具有軟件編程、數(shù)據(jù)管理等功能，使修改后的MAP圖能順利預置于ECU中;（4）配套的發(fā)動機臺架及測試設備應滿足電控發(fā)動機試驗、測試的各種基本要求。同濟大學汽車學院Page57.3匹配、標定的基本內容和方法標定的基本步驟通常所謂電控發(fā)動機匹配、標定實際上主要是指電控系統(tǒng)MAP圖的標定，而電控系統(tǒng)MAP圖的標定主要包含兩方面的內容:法規(guī)工況的標定和非法規(guī)工況的標定。同濟大學汽車學院Page67.3匹配、標定的基本內容和方法MAP圖工況節(jié)點的確定工況節(jié)點是發(fā)動機在臺架標定試驗中所用到的工況點(即轉速和負荷)。所有的工況點形成了一個轉速-負荷的二維工況平面。行車時(發(fā)動機工作時)節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通過插值計算來獲得。節(jié)點數(shù)量多控制精度就高，但工作量也大。工況節(jié)點如何分布。電控發(fā)動機匹配與標定試驗則是由試驗工程師根據(jù)需要及經驗確定的，并在ECU控制軟件中體現(xiàn)。MAP圖中控制參數(shù)的優(yōu)化方法對于發(fā)動機電控系統(tǒng)控制參數(shù)的標定有兩種優(yōu)化思路：局部優(yōu)化和全局優(yōu)化。局部優(yōu)化和全局優(yōu)化的區(qū)別在于在進行控制參數(shù)標定時，是對各個工況點單獨地進行優(yōu)化，還是將若干個工況點綜合起來進行優(yōu)化同濟大學汽車學院Page77.4電控汽油機標定試驗電控汽油機的標定主要有兩個步驟:一是在發(fā)動機臺架上進行所有MAP圖及各種修正曲線、經驗公式的標定與確定;另一則是整車道路試驗或轉鼓試驗的進一步MAP圖優(yōu)化。1.噴油特性MAP圖的制取ECU對空燃比的控制是通過對燃油噴油量的控制來完成的。發(fā)動機工作時，ECU從傳感器得到當前的空氣流量及各種相關參數(shù)的信息，通過噴油脈寬公式計算后得到噴油量值，從而使混合氣的空燃比達到預先設定的值。影響噴油脈寬的因素有充氣溫度、空氣流量、充氣效率、進氣歧管絕對壓力、空燃比、加速加濃量、減速減稀量和減速斷油、廢氣再循環(huán)率、電壓、噴嘴常數(shù)等。同濟大學汽車學院Page87.4電控汽油機標定試驗同濟大學汽車學院Page97.4電控汽油機標定試驗2.點火特性MAP圖的制取點火特性MAP圖主要是制取各種轉速與負荷的穩(wěn)態(tài)工況下的點火調整特性，向發(fā)動機提供一個基本的點火提前角。(1)在發(fā)動機臺架上，先忽略怠速穩(wěn)定修正及爆震區(qū)修正，按確定的優(yōu)化目標獲取基本穩(wěn)態(tài)工況下理想的點火提前角MAP圖，用于確定基本點火提前角;(2)進行爆震區(qū)試驗，確定爆震區(qū)邊界，并進行針對水溫、氣溫、大氣壓力等參數(shù)穩(wěn)態(tài)修正試驗，確定修正曲線;(3)進行點火提前角對排放及怠速穩(wěn)定性影響的試驗，以保證怠速穩(wěn)定，當?shù)∷俎D速超過目標轉速時減小點火提前角，低于目標轉速時增大點火提前角，最終確定怠速修正曲線。同濟大學汽車學院Page107.5電控柴油機標定試驗柴油機電控管理系統(tǒng)MAP圖的標定與汽油機類似，一般也分為兩個步驟:一是在發(fā)動機臺架上進行所有MAP圖的基本標定，二是整車道路試驗的進一步MAP圖優(yōu)化。目前電控柴袖機的油門控制方式大致有3種:①脈寬控制法;②油量控制法;③扭矩控制法。同濟大學汽車學院Page117.5電控柴油機標定試驗1.穩(wěn)態(tài)油量MAP圖的標定各工況穩(wěn)態(tài)油量由轉速、油門和噴油脈寬構建的三維MAP圖表示，這是油量的基本(或主控)MAP圖。發(fā)動機正常運轉時，根據(jù)當前的轉速和油門開度，在該MAP圖中查表并插值計算出所對應的基本(或主控)噴油量(噴油脈寬)，然后進行修正并與限值進行比較，得到最終噴油量(噴油脈寬）。同濟大學汽車學院Page127.5電控柴油機標定試驗2.穩(wěn)態(tài)定時MAP的標定同油量MAP一樣，穩(wěn)態(tài)工況定時MAP也是一個三維結構圖，由轉速、油門、噴油定時組成。由當前的轉速和油門開度即可通過查該MAP圖得到發(fā)動機的當前基本定