电单体泵控标定手册((DK6G01.01-S-3B)冯06.7)

1、密 别：威特公司柴油机电控系统标定指南 (EMCS1.06)功能说明（EMCS1.06）功能说明编号：DK6G01.01-S-3B共 37 页成都威特电喷有限责任公司产品开发工程部2006 年 7 月 10 日第 1 页 共 1 页 成都威特电喷有限责任公司产品开发工程部威特公司柴油机电控系统标定指南编 号DK6G01.01-S-3B型 号代 替DK6G01.01-S-3A 批准： 日期： 设 计校 对审 核标 审审 定制造工程部品质保证部行政管理部顾客代表文 件 分 发 单 位单 位数 量单 位数 量单 位数 量产品开发工程部行政管理部品质保证部制造工程部市 场 部分发人姓名： 日期：DK6

2、G01.01-S-B 共 36页 第42 页 目 录1、威特公司柴油机电控燃油喷射系统简介31.1 系统概述31.2 系统组成31.3 系统特点41.4 系统主要技术指标41.4.1 DB系列燃油喷射泵部件主要技术指标41.4.2 电控单元ECU主要技术指标41.4.3 ECU控制线束主要技术指标52、系统控制逻辑52.1 控制逻辑52.1.1 输入信号处理模块62.1.2 发动机运行模式判断模块62.1.3 起动喷油量控制模块62.1.4 怠速喷油量控制模块72.1.5 调速/瞬态喷油量控制模块72.1.6 油量补偿控制模块82.1.7 喷油限制控制模块82.1.8 分缸平衡控制模块82.1

3、.9 喷油定时控制模块93、系统标定过程103.1 标定过程简述103.2 标定过程的三个阶段103.2.1 初始化标定阶段163.2.2 发动机台架标定阶段163.2.3 车辆运行标定试验过程163.3 初始化标定阶段指南163.3.1 输入信号处理模块中的MAP图173.3.2 调速/瞬态油量控制模块中的MAP图173.3.3 怠速油量控制193.3.4 起动油量控制203.3.5 油量补偿控制203.3.6 喷油定时控制213.3.7 增压定时修正MAP（二维）213.3.8 增压压力MAP（二维）213.3.9 TimingOffset水温定时偏移（二维）213.3.10 Timing

4、Coef水温定时修正系数（一维）213.3.11 Control控制MAP213.4 发动机试验台架标定过程指南223.4.1 试验机和试验室的要求223.4.2 阶段基本目标233.4.3 有关的发动机优化工作233.4.4 试验程序233.4.5 基本性能试验233.4.6 燃烧过程优化试验243.4.7 排放控制试验283.4.8 系统标定试验293.4.9 怠速工况标定313.4.10 起动工况的标定313.4.11 万有特性试验313.5 发动机出场热试标定31 3.5.1 出厂热试的主要过程.323.5.2 油量特性编码的录入.323.5.3 发动机外特性的微调.333.5.4 空

5、燃比的微调.343.5.5预增加功能介绍.343.6车辆运行标定阶段353.6.1 Control控制353.6.2 起动过程的最终标定353.6.3 怠速过程的最终标定363.6.4 瞬态加速空燃比限制的最终状态364 电控柴油机标定系统(EMCS1.06)使用说明书361、威特公司柴油机电控燃油喷射系统简介1.1 系统概述威特公司柴油机电控燃油喷射系统是为满足现代高性能柴油机需求和适应国家排放法规而自主研发、批量生产的燃油喷射系统。该系统属于泵-管-嘴时间控制式燃油喷射系统，由传感器、线束部件、电控单元（ECU）、电控单体泵、高压油管和喷油器等组成，如下图。车 控计算机油门位置电磁阀曲轴转

6、速高压油管单体泵低压燃油电控单元ECU 凸轮轴位置信号传感器喷油器中冷后空气温度压力燃油温度冷却水温凸轮系统通过电控单元对发动机上各种传感器输入信号的监测，对柴油机各种运行工况进行实时监控，根据控制策略查找相应的MAP图，输出脉宽和定时信号，驱动电磁阀，实现对柴油机喷油量和喷油定时的控制。标定软件采用电控柴油机标定系统，由成都威特电喷有限责任公司自主研究、开发。具有监控、标定、数据分析和停机时燃油喷射泵受控验证四大功能模块，分别监控和记录发动机运行状态、MAP图绘制、发动机在线标定试验记录数据分析和发动机停机燃油喷射泵受控验证，功能完善，能满足柴油发动机匹配标定要求。同时操作简单，工作界面与W

7、INDOWS系统相似,是专业技术人员匹配标定柴油电喷发动机的良好工具。1.2 系统组成威特公司柴油机电控燃油喷射系统由冷却水温传感器、中冷后空气温度压力传感器、燃油温度传感器、加速踏板（油门位置）传感器、曲轴转速传感器、凸轮位置传感器、线束部件、电控单元ECU、电控单体泵，标定软件采用电控柴油机标定系统。匹配某型六缸发动机，见附录2系统示意图。1.3 系统特点1) 燃油喷射压力高，泵端压力可达200Mpa。2) 实现了燃油喷射的数字化控制。采用电磁阀实现对喷射过程的直接数字控制，不但可以控制喷油量和喷射定时，还可以实现分缸平衡控制。3) 喷油控制精度高。最小喷油量控制精度为3mm3/循环，是机

8、械控制的1/3以下。4) 响应速度快。喷油正时的控制精度高于0.1A（曲轴转角），是机械式控制的5倍以上，电磁阀响应时间0.45ms以内。5) 电控系统与柴油机匹配方便快捷，具有在线标定，分缸平衡控制，故障诊断功能。工况适应性广，在发动机不同运行工况下，根据控制策略采取相应的MAP图，能实现各工况性能的最佳。6) 该系统与柴油发动机匹配，通过优化匹配标定试验能使发动机的废气污染物符合当今严格的排放法规。7) 对柴油机的全面监控和智能化控制的ECU可与整车计算机通讯，使柴油机运行安全高效、经济性好、排放低。1.4 系统主要技术指标1.4.1 DB系列燃油喷射泵部件主要技术指标1) 柱塞直径：11

9、 mm13 mm2) 行程: 12 mm18 mm3) 最高许用泵端压力：200MPa4) 凸轮轴最大许用转速：1500rpm5) 适用范围：20120kW/单缸kW6) 配套气缸数：4、6、8、12缸1.4.2 电控单元ECU主要技术指标1) 工作环境温度：40120（带燃油冷却）2) 工作电压：18VDC30VDC1.4.3 ECU控制线束主要技术指标3) 最高工作温度：1204) 最小弯曲半径：40mm2、系统控制逻辑2.1 控制逻辑此控制过程首先是根据曲轴转速信号、油门位置信号和其它几个重要的压力、温度信号来确定发动机运行状态，然后查找相应的MAP图确定喷油量和喷油定时，并输出正确的信

10、号驱动电磁阀，实现喷油量和喷油定时的精确控制。该系统必须有下列传感器：1) 曲轴转速传感器：检测发动机的转速和活塞上止点位置，与凸轮轴位置传感器一起用于控制顺序喷油的第一缸上止点信号；2) 凸轮轴位置传感器：检测单体泵凸轮轴型线位置，与曲轴转速传感器一起用于控制顺序喷油；3) 油门位置传感器：测量司机的主要操作意图，转换成电信号输送给电控单元；4) 中冷后空气温度压力传感器：测量经过中冷器后发动机进气的温度和压力值，修正空气进气量因温度变化的影响，压力值作为判断发动机处于调速状态或瞬态状态的输入信号；5) 燃油温度传感器：测量发动机燃油的温度值，修正喷油量因温度变化的影响，从而达到准确的喷油量

11、；6) 冷却水温传感器：测量发动机冷却液的温度值，当发动机处于低温时，给电控单元提供低温信号，以便提供额外的油量，提高目标怠速转速，确保发动机快速起动或快速预热。图2.1-1所示的控制逻辑由若干个模块组成，以下章节对各个模块分别介绍。图2.1-1控制逻辑总图2.1.1 输入信号处理模块此模块的一个部分是处理曲轴转速传感器信号和凸轮轴位置传感器信号，经过计算得到发动机转速和第一缸压缩上止点位置信号；另一部分是将有关电压、电阻输入信号分别转换成油门位置、中冷后空气压力温度、燃油温度信号。2.1.2 发动机运行模式判断模块根据发动机转速、加速踏板和点火（钥匙）开关位置状态等输入信号，判断发动机处于停

12、机、起动、怠速、瞬态、调速中的任意一个模式。2.1.3 起动喷油量控制模块如果发动机运行模式判断模块输出是起动状态，则喷油量将由此模块控制。此模块一次最大可持续15秒时间，若启动成功转换到其它油量控制模块,否则须停机重新起动工作。图2.1.3-1 起动喷油量控制过程2.1.4 怠速喷油量控制模块如果发动机运行模式判断模块输出是怠速状态，发动机喷油量受此模块控制。这个模块基本上是一个传统的PID控制器，根据发动机实际转速与设定的目标怠速的差别来调整供油量。目标怠速转速是冷却水温的函数，怠速喷油量控制的工作流程如图2.1.4-1所示。图2.1.4-1怠速喷油量控制过程2.1.5 调速/瞬态喷油量控

13、制模块发动机运行过程中的大部分时间都处于调速/瞬态状态。该模块有两个基本功能，第一部分是根据发动机转速和油门位置查找二维调速油量MAP图得到相应的油量值；第二部分是根据中冷后空气压力、温度输入信号和发动机台架试验结果，计算实际空气流量，然后根据不同运转工况下的空燃比限制确定最大容许供油量。再将第二部分输出与第一部分输出比较，取两者的最小值。由于空燃比决定了发动机的排烟，也可以说，第二部分是瞬态烟度限制器。喷油量控制的工作流程如图2.1.5-1所示。图2.1.5-1 发动机调速/瞬态喷油量控制过程2.1.6 油量补偿控制模块此模块主要是考虑了燃油体积随温度变化的影响，对燃油体积流量进行修正，从而

14、达到准确的燃油流量控制。2.1.7 喷油限制控制模块此模块主要是在发动机过热的情况下（冷却水温过高），对油量进行限制,以达到保护发动机的目的。2.1.8 分缸平衡控制模块此模块只在发动机怠速或低负荷状态下起作用，主要作用是减少各缸扭矩输出的差异，从而改善发动机怠速或低负荷运转时的平稳性。具体措施是通过测量在各缸燃烧期内发动机瞬态转速，并加以比较，再通过调整各缸的油量，将瞬态转速的差别控制在一定范围内。分缸平衡控制的工作流程如图2.1.8-1所示。如图2.1.8-1 分缸平衡控制2.1.9 喷油定时控制模块此模块主要是依据发动机转速和油门位置信号查找一个二维MAP图得到适合的喷油定时，除此之外，

15、在瞬态工况下，由于实际中冷后压力与稳态工况下的中冷后压力有所不同，需要根据这种差别的大小来修正喷油定时。输出的喷油定时也随着冷却水温的变化加以调整。定时控制的工作流程如图2.1.9-1所示。图2.1.9-1 发动机喷油定时控制过程3、系统标定过程3.1 标定过程简述综上所述，本系统对喷油量和喷油定时的控制是通过查找在各个模块中的一系列MAP图实现的。我们通常将这种类型的控制系统称之为基于MAP图的控制系统。然而，这一系列MAP图的产生需要大量的以往经验总结、分析计算、发动机台架试验和整车试验，因为这些MAP图的正确性直接决定发动机能否按照最佳状态运转，从而满足发动机性能和排放目标。这些MAP图

16、的产生过程也就是下面所要叙述的电控系统标定过程。3.2 标定过程的三个阶段发动机电控系统标定过程的工作量很大，花费的时间周期也较长。为了提高效率，一般把标定过程分为三个阶段，即初始化阶段、发动机台架试验和车 、段，标定过程如图3.2-1所示，需标定的MAP图见3.2-2表。图3.2-1标定MAP图表 表3.2-2序号名称坐标轴坐标最小值最大值缩放偏移类型初始标定台架标定路试标定1油量转脉宽Y油量（mm3）10170101X发动机转速（RPM）6002200100Z脉宽（A）020.642012调速油量Y加速踏板（%）0100101X发动机转速（RPM）03000100Z脉宽（A）021.520

17、13调速定时Y加速踏板（%）0100101X发动机转速（RPM）03000100Z定时（A）-185.842100014起动油量Y冷却水温（）-501001-500X发动机转速（RPM）01300100Z脉宽（A）-211.842015目标怠速X冷却水温度（）-501201-500Z发动机转速（RPM）55013001006怠速P+X转速误差（RPM）0100100ZP参数01.191017怠速I+X转速误差（RPM）0100100ZI参数00.051018加速踏板位置X采样电压值（V）0.772.40.00488202Z加速踏板（%）01001019系统保留110系统保留211燃油温度X采样

18、电压值（V）0.624.480.00488202Z燃油温度（）-301201-50012冷却水温X采样电压值（V）0.624.480.00488202Z冷却水温度（）-301201-50013中冷后进气压力X采样电压值（V）0.54.40.00488202Z中冷后进气压力10040010014系统保留315系统保留416蓄电池电压X采样电压值（V）050.00488202Z电池电压（V）03010017系统保留518控制油量限值X发动机转速（RPM）03000100Z脉宽（A）20119系统保留620冷却水温修正系数Y加速踏板（%）0100101X发动机转速（RPM）02500100Z脉宽（A

19、）0.5220121系统保留722燃油温度修正系数X燃油温度（）-50901-500Z油量修正系数0.981.0510123分缸油量补偿码Y缸号16100X发动机转速（RPM）8002200100Z补偿系数10024油量补偿特性Y脉宽（A）3.8530201X发动机转速（RPM）8002200100Z脉宽（A）20125大气压力X采样电压值（V）04.785160.00488202Z大气压力（KPa）012010026中冷进气温度X采样电压值（V）0.684.850.00488202Z进气温度（）-301201-50027系统保留828进气温度修正系数X中冷后温度（）-201001-500Z进

20、气温度修正系数0.841.2410129系统保留930分缸油量系数X缸号06100Z油量修正系数1.001.0010131系统保留1032怠速P-X转速误差（RPM）0100100ZP参数01.0610133怠速I-X转速误差（RPM）0100100ZI参数00.0510134怠速预置油量Y冷却水温度（）-501001-500X发动机转速（RPM）6001300100Z脉宽（A）07.6320135系统保留1136空气流量Y中冷后压力（KPa）100250100X发动机转速（RPM）600220100Z空气流量（Kg/h）011010037空燃比Y中冷后压力（KPa）100250100X发动机

21、转速（RPM）6002200100Z空燃比1022.710138系统保留1239系统保留1340油量时间修正系统Y运行时间（h）09000100X缸号05100Z油量修正系数11.210141系统保留1442怠速油量限制X发动机转速（RPM）6001300100Z脉宽（A）10.0413.5420143标定增压压力MAPY加速踏板（%）0100101X发动机转速（RPM）6002200100Z中冷后进气压力023810044系统保留1545增压定时修正Y加速踏板（%）0100100X发动机转速（RPM）6002200100Z瞬态定时变化0020046相位控制X参数序号07100Z参数值0601

22、0147系统保留1648系统保留1749系统保留1850油量修正特性点X序号14100Z转速0230010051喷射相位设定Y序号01100X电池电压（V）1832101Z占空比2316810052控制功能开关X序号011100Z开关状态0110053水温定时修正系数X冷却水温度（）0110100Z冷却温度修正系数025510154水温定时修正Y加速踏板（%）0110101X发动机转速（RPM）02300100Z定时（A）025521000155喷射电流控制值Y序号01100X序号01100Z维持电流10156样件泵油量X发动机转速（RPM）6002200100Z油量025510157定时大气

23、压修正X大气压力60101100Z定时（A）0252013.2.1 初始化标定阶段初始化标定是一个离线标定过程，主要目标是提供给用户一套可使发动机正常运转的控制软件，其中所有MAP图都填有初始值。发动机生产厂商须在威特公司的配合下，使用初始化标定完成的控制软件，开始发动机台架试验标定阶段。3.2.2 发动机台架标定阶段该过程应在发动机生产厂进行，但需要威特公司的密切配合。此过程包括一系列的发动机性能试验和排放试验，并结合燃烧系统优化、增压器匹配等项试验工作，主要目标是达到要求的排放标准、外特性扭矩和油耗指标。3.2.3 车辆运行标定试验过程由于发动机的性能最终要在车辆运行中体现。某些过程的优化

24、必须通过车辆运行试验才可达到，例如冷起动、加速烟度的控制等。类似车辆运行标定试验也应在用户处进行（发动机/车辆生产厂），且有威特技术人员的参与。3.3 初始化标定阶段指南初始化标定是为下两个阶段的标定工作奠定一个必要基础。通过对控制系统初始化标定，ECU能控制发动机正常运转，使得发动机的性能/排放试验以及其它各项试验能够得以进行。初始化标定需要填写的MAP图请参照表3.2-2，需要的知识和信息来源于：1) 一些基本的理论计算；2) 类似机型的系统标定数据；3) 供应商提供的有关产品技术数据。3.3.1 输入信号处理模块中的MAP图对所有的温度、压力传感器，可根据供应商提供的电压与所测物理量的关

25、系填写有关MAP图。主要包括电压型传感器和电阻型传感器：1) 电压型传感器MAP图的绘制：根据每种电压型传感器的电压与相应输入参数的关系特性曲线，填写其MAP图，包括“加速踏板位置”、“中冷后进气压力”、“蓄电池电压”等MAP图。2) 电阻型传感器MAP图的绘制：根据每种电阻型传感器的电阻与相应输入参数的关系特性曲线，并结合电路进行调整，可以填写它们的MAP图，“中冷后进气温度”、“燃油温度”、“冷却水温”等MAP图。对油门位置传感器，可初定输出电压与油门位置的线性关系，以后在发动机台架试验和车辆运行阶段进行校对。3.3.2 调速/瞬态油量控制模块中的MAP图1) “调速油量”MAP图该表中1

26、00%油门位置应为外特性上循环供应量。在初始化标定阶段，为保护发动机，可取80%的目标油耗，如下列公式：每循环供油量 （mm3/循环）式中：ge 燃油消耗率（g/kw.h）Ne 柴油机功率(kw)n 柴油机转速(r/min)i 气缸数 柴油密度(0.84g/cm3)上述循环供油量应根据油泵试验台试验结果转变为供油脉宽。0%油门位置的供油量稍高于怠速供油量，中间值可按线性插值法。2) “空气流量”MAP图假定中冷后空气温度t1=50，中冷后压力P=180kpa，充气效率=80%，用下列公式计算空气流量：空气密度: (kg/m3)空气流量: (kg/h)式中：air空气密度（kg/m3）G空气流量

27、（kg/h）Vn 发动机每气缸容积（L）i 气缸数n 发动机转速（r/min）a) “进气温度修正系数”MAP图根据实际温度t2，确定进气温度修正系数：3) “空燃比”MAP图在给定的发动机条件下，瞬态空燃比限制是发动机转速的函数，初始化标定可假设：序号转速空燃比限制190019.521100203130020.54150021.05170021.561900227210022.582300234) “油量转脉宽”MAP图根据油泵试验台试验结果填入或发动机全工况平面试验数据拟合而得。注意：油泵台架试验要使背压与发动机背压吻合，同时要用若干只油泵测量的平均值。3.3.3 怠速油量控制1) “目标

28、怠速”MAP图目标怠速是冷却水温的函数，在发动机冷态情况下，目标怠速应适当提高，作为第一步可以预值在各冷却水温时目标怠速，空调怠速比目标怠速高100200rpm。序号温度()目标怠速（r/min）空调怠速（r/min）180650750800260650750800340700800420700800508509506-2090010002) “怠速预置油量”MAP图在此阶段怠速油量可用一个单一值，根据经验预置怠速油量：预置怠速油量 =（0.20.3）× 标定点油量或参考原来发动机的直列泵怠速油量，在以后的阶段再加以细调。3) “怠速油量限制” MAP图此阶段用一个单一值预置怠速油量

29、限制 = 1.5 × 怠速预置油量4) “怠速P”和“怠速P” MAP图P函数分成两种情况，P+值是在发动机冷起动时实际转速与目标怠速的速度差的函数，P-值是调速状态到目标怠速或怠速状态到目标怠速的速度差的函数。在此阶段主要根据已有的经验而定：序号速度差P+值速度差P-值100002200.4200.43500.65500.694601.12601.251001.51002.05) “怠速I”和“怠速I” MAP图类似P函数，I函数也分成两种情况，I+值是在发动机冷起动时实际转速与目标怠速的速度差的函数，I-值是调速状态到目标怠速或怠速状态到目标怠速的速度差的函数。在此阶段也主要根据

30、已有的经验而定：序号速度差I+值速度差I-值100002200.01200.013400.03400.034600.05600.056) “分缸油量系数”MAP图在此阶段每缸油量修正系数预值为1.0。3.3.4 起动油量控制“起动油量”MAP图起动油量是冷却水温的函数。在此阶段，仅考虑常温（20）下的起动，可依据下列步骤计算所需起动油量：假设气缸内压为P=70kPa，温度t =20，取空燃比¢限制为20空气密度： (kg/m3气缸内空气量： (g)起动油量： (mm3)式中：Vn发动机每气缸容积（L）柴油密度(0.84g/cm3)空燃比3.3.5 油量补偿控制“燃油温度修正系数”MA

31、P图可根据燃油性质手册中，体积随温度变化的关系填入适当的修正系数。本系统以燃油温度30时，油量修正系数为1。3.3.6 喷油定时控制1) “调速定时”MAP图此阶段可将喷油定时考虑仅是转速的参数序号转速（r/min）喷油定时(CA BTDC)1230022.522100213190019.541700185150016.561300157110013.58900123.3.7 “增压定时修正”MAP图在此阶段可全设03.3.8 “增压压力”MAP图在此阶段可全部设为大气压力100kpa。3.3.9“水温定时修正系数”MAP图在此阶段可全设0 3.3.10 “水温定时修正”MAP图在此阶段可全设

32、1 3.3.11 “控制功能开关”MAP图Y/X012345678910110X0X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X0=0时允许怠速修正，X0=1时不允许怠速修正；X1=0时允许瞬态修正，X1=1时不允许瞬态修正；X2=0时脚踏板带怠速开关，X2=1时脚踏板不带怠速开关；X3=0；X4=0时允许故障处理，X4=1时不允许故障处理；X5=0时允许故障停机处理，X5=1时不允许故障停机处理；X6=0；X7=0；X8=0；X9=0；X10=0；X11=0。注：未说明控制功能开关，标定时必须输入上述值，不允许更改为1；例：将X0设置成1，发动机台架暂时不允许怠速修正；将X1设置成0，允

33、许瞬态修正。3.3.12 PhaseControl喷射参数控制MAP读喷射参数：发动机上电后测量5组数据。控制参数0：凸轮参考角度(PA)：凸轮多齿上升沿到上止点之间的凸轮转角。控制参数1：修正角度(PA)：凸轮多齿信号上升沿与临近曲轴信号沿之间的凸轮转角。范围0-5PA，超出范围则为无效数据。控制参数2 曲轴多齿相对凸轮多齿的位置（15-20）。控制参数3 曲轴参考角度(PA)：曲轴多齿到1缸压缩上止点的凸轮转角，参考当前项目的发动机安装相位关系图。控制参数4：曲轴脉冲信号修正角度(PA)：曲轴脉冲信号宽度的1/2凸轮角度。用示波器测量脉冲宽度Ta（us）和脉冲周期Tb（us），曲轴脉冲信号

34、的凸轮转角为（PA），计算结果为(Ta/Tb/2*)，范围00.625PA。3.4 发动机试验台架标定过程指南3.4.1 试验机和试验室的要求1) 试验发动机安装相位应按最终状态，以保证各发动机使用“调速定时”MAP图的一致性。2) 试验发动机应处于良好的机械状态下，新发动机在性能试验前必须先进行不低于50小时的磨合运行；3) 试验应在性能试验室进行，试验室须配备测量发动机转速、扭矩、油耗、进气空气流量、烟度以及主要点温度和压力数值的仪器与设备。试验室的进气源的温度应可调节，排气背压阻力也应可调节。试验室还应配备排放测试设备以测量NOx、CO和HC，可能的情况下，应测量发动机气缸压力曲线；4)

35、 试验机上应安装电控系统所有的传感器以及发动机性能试验所必备的传感器；在线标定的工具见附录。3.4.2 阶段基本目标1) 外特性上扭矩、油耗、烟度满足用户要求；2) 13点工况的排放满足有关排放标准；3) 在稳态工况下，优化空燃比MAP图。3.4.3 有关的发动机优化工作在此阶段的标定工作中，必须配合以发动机性能优化工作，包括燃油喷射系统，增压系统的匹配以及燃烧过程的优化工作，才能达到上述基本目标。3.4.4 试验程序1) 基本性能试验；2) 燃烧过程优化试验；3) 增压匹配试验；4) 排放控制试验（ESC 13点工况）；5) 系统标定试验。3.4.5 基本性能试验1) 此阶段主要是对发动机的

36、外特性进行初步调试，原则是在整个转速范围内，在不超过排气温度限制和排烟限制的前提下，尽可能达到或接近目标扭矩值。主要调整“调速油量”MAP图中100%负荷油量一行。在此阶段也要考虑NOX排放因素。处于13点工况区以内的部分要适当推迟喷油定时“调速定时”MAP图中相应的数值。2) 性能试验开始前起动发动机，根据读取的喷射参数，对“相位控制”MAP图进行填写。3.4.6 燃烧过程优化试验该试验主要包括燃烧室喷油器进气涡流比之间的匹配，试验工况点在外特性上的标定工况，最大扭矩和低速工况点，主要目标是在满足NOX排放的前提下，达到较好的油耗和烟度，主要调整的MAP图是“调速油量”和“调速定时”。3.4

37、.6.1燃烧室的选择根据Bosch公司统计(见附图),为降低发动机排放,燃烧室的径深比逐渐增大、缩口比逐渐减小。由威特公司和发动机厂共同协助设计具体的燃烧室形状。3.4.6.2喷油嘴的选择1、先根据发动机单缸排量，确定油嘴的流量。2、根据Bosch公司统计(见附图),确定油嘴的孔数。3、确定油嘴的流量和孔数后，就能计算出孔径。4、根据燃烧室、喷油嘴及喷油嘴在发动机缸盖上安装位置，使用三维造型优化油线的落点。具体原则是油线尽量等长、两油线间的扇形面积尽量相等。3.4.6.3进气涡流比的选择为降低发动机排放，进气涡流比应逐渐减小，根据试验经验，为达欧3排放标准，进气涡流比应选择在1.02.0间。3

38、.4.7 增压器匹配试验根据发动机结构性能参数，初步确定或估计涡轮增压器的一些主要参数。1、压气机空气流量mk涡轮增压柴油机所需的空气流量等于压气机的空气流量mk,可按下列公式计算：mk=14.3.ge.Ne/1000 (kg/h)式中：ge发动机燃油消耗率（g/kw.h）Ne发动机功率（kw）过量空气系数2、压气机增压压力PkPk=Ps+(0.0030.005) Ps=.Pe.Ts. ge/(894.7.c.s)式中：Ps发动机进气管压力(MPa)过量空气系数ge发动机燃油消耗率（g/kw.h）a.s=1.151.223、涡轮的流量mTmT=mk +gf (kg/h)式中：gf发动机燃油消耗

39、量(kg/h)4、涡轮进口压力PT关于涡轮进口压力PT请参考有关内燃机书籍，如柴油机涡轮增压技术。在增压器主要参数估算后，可以初步确定增压器的型号。也可参照附图，根据发动机的总排量，选取确定增压器的型号。在初步选取喷油嘴燃烧室进气涡流比增压器方案后，接下的工作是作性能试验，找出组合最佳方案。3.4.8试验程序3.4.8.1 增压器匹配试验作发动机外特性试验，增压器空气流量及增压压力应满足发动机需求，记录数据并计算增压比、空气流量、压气机效率，将上述数据描绘在压气机特性线上以判别匹配情况。总的要求是空气流量特性曲线能通过增压器空气流量特性曲线的高效率区，最好与增压器等效率曲线大致平行，而且必须在

40、增压器的稳定工作范围内，既不喘振亦不阻塞。3.4.8.2、油嘴对比试验在发动机其他配置不变的条件下，作油嘴对比试验，必要时调整其凸出高度。试验工况点选额定点、A100、B100、C100、低速点，此时调整提前角，将NOx控制在6g/kw.h左右，在满足此条件下，追求较低的烟度与油耗。3.4.8.3、进气涡流比对比试验与油嘴对比试验相似，在满足NOx =6g/kw.h左右条件下，追求较低的烟度与油耗。3.4.8.4、燃烧室对比试验与油嘴对比试验相似，在满足NOx=6g/kw.h左右条件下，追求较低的烟度与油耗。在确定油嘴燃烧室进气涡流比增压器最佳组合后，接下的工作是发动机排放控制试验，以确认是否

41、满足排放目标。3.4.9 排放控制试验1) 根据外特性转速/扭矩图，确定A，B，C转速，如图3.4.8-1所示；2) 确定ESC 13点工况的转速和负荷值，如表3.4.8-2所示；3) 逐点试验13点工况，在每点通过调整“调速定时”MAP图改变喷油定时，每点至少测量4种喷油定时的性能和排放，由于可确定满足排放要求的喷油定时范围；4) A，B，C转速的确定：在最大功率Pmax的50%点确定相应转速nlo，最大功率Pmax的70%点确定相应转速nhi，按下面规定定义A、B、C转速：净功率 ( Pmax %)动机转速3.4.8-1试验循环的特殊定义工况序号转 速负荷%加权系数运行时间(min)1怠速

42、-0.1542A1000.0823B500.124B750.125A500.0526A750.0527A250.0528B1000.0929B250.1210C1000.08211C250.05212C750.05213C500.052表 3.4.8-2 3.4.10 系统标定试验到了这一步，发动机有关硬件已确定，性能和排放已满足要求，剩下的工作主要就是标定了。1) 外特性油量和喷油定时的确定重复外特性试验，确认发动机达到扭矩、油耗、烟度、排放指标，油量和喷油定时的微调可能是需要的，然后确定“调速油量”和“调速定时”MAP图中的相应值；2) 13点工况上油量和喷油定时的确定类似于上面的外特性试

43、验，重复13点工况排放试验，确认发动机在这些状态上达到扭矩、油耗、烟度和排放标准，然后确定“调速油量”和“调速定时”MAP图中的相应值；3) 其余工况点上油量和喷油定时的确定。13点工况区域内其余点上油量和喷油定时可用13点工况上的数值内插而成，应注意的是从13点工况区的边界，喷油定时的变化应是逐渐的，连续的，而不应该有任何突变。13工况外（中低速区）可逐点试验得出，具体作法是：作每点转速的负荷试验，每点至少测量4种喷油定时的性能和排放，记录此时数据，在这些点上的喷油定时的选择应考虑燃油消耗率、烟度、NOx、CO、HC和气缸压力升高率，气缸压力升高率一般不应大于0.50.6Mpa/CA，将记录

44、选择的数据采取线性插值法和拟合方式，形成MAP图中转速和油门对应的值填入，完成Timing定时MAP图和Fuel油量MAP图的标定填写。13点工况试验及其余工况点的试验中，记录空气流量(kg/h)、中冷后进气压力(kpa)、脉宽(A)、燃油消耗量(kg/h)、发动机转速(rpm)、燃油温度（），将燃油消耗量(kg/h)转换成每缸每循环体积供油量（mm³/Str），同样采取线性查值法和拟合方式填写有关数据，同时完成“空气流量”MAP图、“标定增压压力”MAP图填写和“油量转脉宽”MAP图的标定。4) 空燃比限制和增压定时修正的确定“空燃比”MAP图的标定关系着车辆的起动、加速性和动态烟

45、度，增压定时修正MAP的标定也关系着车辆的动态烟度。对增压柴油机，在起动或加速阶段，由于涡轮增压器惯性，进气压力的升高有一个滞后过程（约0.5秒），此时，需要对油量进行适当控制，避免瞬态空燃比过低而冒烟，要设定一个合适的空燃比限制。需要在发动机低中速范围内，进气歧管状态接近大气压力条件下，因此需进行烟度限制试验。具体的作法是：在650r/min到1600r/min的转速范围，每100r/min间隔一点，脱开增压器，按照自然吸气的模式运转，逐渐增加油量，并填写优化增压定时修正MAP，直至烟度FSN小于或等于1.5，记录空气流量和燃油消耗量，计算此时的空燃比。从而确定了“空燃比”MAP图中第一行的

46、数值，其余行可在第一行的基础上略微增加。3.4.11 怠速工况标定1) “目标怠速”MAP图的设定目标怠速随发动机冷却水温的变化而不同。在冷却水温60以上时，目标怠速可设为650rpm；而在低温条件下，目标怠速可高达1000 rpm以上，以加速发动机暖车过程。序号冷却水温（）目标怠速（r/m）空调怠速（r/m）1-20120013002-10100011003090010004108009005207508806307258287407008008506757759606507502) “怠速油量限制”MAP图的设定此试验可分两部分进行，低温部分（10）应在低温室进行，而常温部分（10）可在一般试验室进行。待发动机稳定地按目标怠速运转，则记录相应的油耗，加上相应预留量后的30%并填入到该MAP图中。3) “怠速油量限制”初步标定在冷起动试验时，应保证发动机按国标要求起动，同时应防止排气管冒白烟，记录此时的油量并填入到该MAP图中。3.4.12 起动工况的标定应在三种情况下试验发动机的起动性能，从而完成