汽车发动机试验学_第七章_电控发动机匹配与标定试验

1、汽车发动机试验汽车发动机试验第七章电控发动机匹配与标定试验Page 1同济大学汽车学院同济大学汽车学院7.1 7.1 概述概述采用电子控制以后，影响发动机性能的主要参数(提前角、空燃比(喷油量)、废气再循环率、怠速调节器等) ，都是利用事先标定好的数据( M AP 图)来调节，也就是由从传感器(油门位置、转速、大气状态、水温、油温等)到执行器(电磁阅等)之间预先设定的响应来决定的，这一响应由固化在电控单元(ECU) 中的程序和数据两个部分的协同工作来完成。采用电子控制以后，发动机开发需要解决一个新问题: 如何如何标定这些数据标定这些数据。标定的前提是对一些重要部件的结构参数进行合理的匹配， 即

2、优化组合，找出最佳方案，然后通过试验标定， 使发动机各项参数在发动机各种工况下，均处于最佳组合状态，最终使发动机性能发挥出最大的潜力，从而保证发动机具有良好的综合性能。实现上述目标的过程叫做发动机电控系统的匹配标定工作。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 27.2 7.2 匹配、标定的基本概念匹配、标定的基本概念1. 1.匹配匹配电控匹配狭义来说指的是为具有确定用途车型的发动机配用合适的电控系统。2 . 2 . 标定标定标定是指根据整车的各种性能要求(动力性、经济性、排放性等) ， 调整、优化和确定电控系统软件的运行参数、控制参数和各控制数学模型的整个过程。它包括所有为此而进行的发动机台

3、架、整车转鼓、三高(高温、高寒、高原)试验和实际道路的试验验证等过程。3. 3. 标定工况节点标定工况节点标定工况节点是指为进行电控标定而确定的工况点， 它们是工况面中的离散点。工况点的测量包括转速的测量和功率控制量的测量。电控系统控制软件一般用转速和功率控制量， 即绝对压力、进气流量、节气门位置(点燃式发动机)或油门位置、喷油量(压燃式发动机来定义工况点。4 . 4 . 三维图及三维图优化三维图及三维图优化电控系统中的三维图是指由发动机的转速和功率控制量构成的二维平面(工况平面) ,加上第三维控制量(喷油量、提前角等) ，而形成的发动机运行三维控制图( MAP 图) 。同济大学汽车学院同济大

4、学汽车学院Page 37.3 7.3 匹配、标定的基本内容和方法匹配、标定的基本内容和方法o 基本内容基本内容1.发动机与电控系统的硬件匹配发动机的动力性、经济性、排放性是相五制约的，而目前发动机的设计要求是在满足排放法规的前提下，使其动力性和经济性达到最优。电控系统硬件主要由传感器、电控单元( ECU ) 和执行器组成。2. 电控系统控制参数标定发动机电控系统可分为硬件和软件两部分。硬件部分前面已介绍，而软件是由程序和控制参数(供油量、提前角等) 组成的。从控制技术的角度来看，发动机是一个动态、多变量、高度非线性、具有响应滞后的时变系统这些变化规律可能非常复杂，难以实时计算，但可以采用三维图

5、、二维曲线等简单的离散形式来表示，并存储在电控单元中，即所谓的MAP 图。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 47.3 7.3 匹配、标定的基本内容和方法匹配、标定的基本内容和方法3. 电控发动机试验标定系统 为实现电控发动机控制参数的标定， 需要有良好的试验标定系统。电控试验标定系统应具有如下的基本功能:（1）能实时监控和显示各种传感器和执行器的信号、MAP 图的图形数据和发动机各种状态参数值，以便及时确定被标定的节点和应标定或修改的参数值;（2）能对电控MAP 图进行实时在线修改;（3）应具有软件编程、数据管理等功能，使修改后的MAP 图能顺利预置于ECU 中;（4）配套的发动机台架

6、及测试设备应满足电控发动机试验、测试的各种基本要求。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 57.3 7.3 匹配、标定的基本内容和方法匹配、标定的基本内容和方法o 标定的基本步骤标定的基本步骤 通常所谓电控发动机匹配、标定实际上主要是指电控系统MAP 图的标定， 而电控系统MAP 图的标定主要包含两方面的内容:法规工况的标定和非法规工况的标定。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 67.3 7.3 匹配、标定的基本内容和方法匹配、标定的基本内容和方法o MAP MAP 图工况节点的确定图工况节点的确定 工况节点是发动机在台架标定试验中所用到的工况点( 即转速和负荷) 。所有的工况点形成

7、了一个转速-负荷的二维工况平面。行车时(发动机工作时) 节点之间的数据通过插值计算来获得。节点数量多控制精度就高，但工作量也大。工况节点如何分布。电控发动机匹配与标定试验则是由试验工程师电控发动机匹配与标定试验则是由试验工程师根据需要及经验确定的，并在根据需要及经验确定的，并在ECU ECU 控制软件中体现。控制软件中体现。o MAP MAP 图中控制参数的优化方法图中控制参数的优化方法 对于发动机电控系统控制参数的标定有两种优化思路：局部优化和全局优化。局部优化和全局优化的区别在于在进行控制参数标定时， 是对各个工况点单独地进行优化，还是将若干个工况点综合起来进行优化同济大学汽车学院同济大学

8、汽车学院Page 77.4 7.4 电控汽油机标定试验电控汽油机标定试验电控汽油机的标定主要有两个步骤: 一是在发动机台架上进行所有MAP 图及各种修正曲线、经验公式的标定与确定; 另一则是整车道路试验或转鼓试验的进一步MAP 图优化。1.喷油特性MAP 图的制取ECU 对空燃比的控制是通过对燃油喷油量的控制来完成的。发动机工作时， ECU 从传感器得到当前的空气流量及各种相关参数的信息，通过喷油脉宽公式计算后得到喷油量值，从而使混合气的空燃比达到预先设定的值。影响影响喷油脉宽的因素有充气温度、空气流量、充气效率、进气喷油脉宽的因素有充气温度、空气流量、充气效率、进气歧管绝对压力、空燃比、加速

9、加浓量、减速减稀量和减速歧管绝对压力、空燃比、加速加浓量、减速减稀量和减速断油、废气再循环率、电压、喷嘴常数等。断油、废气再循环率、电压、喷嘴常数等。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 87.4 7.4 电控汽油机标定试验电控汽油机标定试验同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 97.4 7.4 电控汽油机标定试验电控汽油机标定试验2 . 点火特性MAP 图的制取 点火特性MAP 图主要是制取各种转速与负荷的稳态工况下的点火调整特性，向发动机提供一个基本的点火提前角。(1)在发动机台架上，先忽略怠速稳定修正及爆震区修正，按确定的优化目标获取基本稳态工况下理想的点火提前角MAP 图，用于

10、确定基本点火提前角;(2) 进行爆震区试验，确定爆震区边界，并进行针对水温、气温、大气压力等参数稳态修正试验，确定修正曲线;(3) 进行点火提前角对排放及怠速稳定性影响的试验，以保证怠速稳定，当怠速转速超过目标转速时减小点火提前角， 低于目标转速时增大点火提前角，最终确定怠速修正曲线。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 107.5 7.5 电控柴油机标定试验电控柴油机标定试验 柴油机电控管理系统MAP 图的标定与汽油机类似， 一般也分为两个步骤: 一是在发动机台架上进行所有MAP 图的基本标定， 二是整车道路试验的进一步MAP 图优化。 目前电控柴袖机的油门控制方式大致有3 种: 脉宽控

11、制法; 油量控制法; 扭矩控制法。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 117.5 7.5 电控柴油机标定试验电控柴油机标定试验1.稳态油量MAP 图的标定 各工况稳态油量由转速、油门和喷油脉宽构建的三维MAP 图表示，这是油量的基本(或主控)MAP 图。发动机正常运转时，根据当前的转速和油门开度，在该MAP 图中查表并插值计算出所对应的基本(或主控)喷油量(喷油脉宽) ，然后进行修正并与限值进行比较，得到最终喷油量(喷油脉宽）。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 127.5 7.5 电控柴油机标定试验电控柴油机标定试验2. 稳态定时MAP 的标定 同油量MAP 一样， 稳态工况定时MAP 也是一个三维结构图，由转速、油门、喷油定时组成。由当前的转速和油门开度即可通过查该MAP 图得到发动机的当前基本定时。同济大学汽车学院同济大学汽车学院Page 13电控发动机匹配与标定试验电控发动机匹配与标