专业解读：发动机ECU标定全流程

1、（完整版）专业解读：发动机ECU标定全流程 专业解读：发动机ECU标定全流程标定好比磨刀，基于这把刀的材质、硬度、形状，功能来打造一把合 适的刀，完美的标定是发挥出刀的最佳性能，突出重点！ 一、发动机匹配工 作的目标：1通过发动机台架的匹配,使发动机具有良好的稳态性能，在 保证发动机工作可靠性（无爆震，无过热）的情况下，达到发动机的设计 功率，扭矩和油耗性能。2通过对发动机在车辆上的匹配，使发动机与车 辆其他系统（各种电器负载，传动系统，制动系统三元催化转化器等等） 协调工作，保证发动机在各种环境和工作条件下，都具有良好的起动怠速 性能，良好的驾驶舒适性和排放性能。同时还要进行完善的车载诊断系

2、统 （OBD）的匹配。3通过高温，高寒和高原等道路环境试验,对匹配好的各 种性能进行全方位地验证，保证发动机和车辆在各种情况下都能达到既定 的安全，环保和驾驶舒适性等严格的指标.对于汽油机来说,技术上就是控 制进气（合理的配气相位，节气门开度等）、喷油（最佳的空燃比）及点火（合 适的点火提前角）三者的配合。需要加以说明的是，发动机的动力性能和经 济性能的最大潜力取决于发动机的本体设计，发动机匹配工作只不过是努 力使这些潜力得到挖掘或协调。例如，汽油机通过改变进气量来改变输出 的扭矩和功率，进排气系统的设计决定了发动机的充气效率，因此当发动 机结构确定时，一定工况下发动机的最大充气量就已确定，发

3、动机的动力 性能也就确定；又如，发动机的工作效率，即燃油经济性，决定于燃烧效率 及机械效率，通过改变喷油时间、喷油量以及点火提前角可以改善燃油经 济性，但是不能突破由于发动机设计限定的燃油经济性极限二。发动机 管理系统（EMS）和电子控制单元（ECU）发动机管理系统（EngineManagement System，缩写为EMS）: 1979年，BOSCH公司将点火提前角电子控制与燃（完整版）专业解读：发动机ECU标定全流程 油定量电子控制融为一体,开发出Motronic,并引入爆震控制、排气再循 环等，以满足更趋严格的性能和排放要求，其电子控制范围覆盖整个发动 机，称为发动机电子管理系统，其核

4、心是燃油定量和点火正时电子控制。 目前，各种发动机电子管理系统已经成为提高燃油经济性和满足更为严格 的排放法规的决定性因素。发动机管理系统以电子控制单元 （ElectronicControl Unit,以下简称ECU）为中心，ECU接受来自传感器 的各种信息，经过处理、分析以后，发出控制信号给各种执行器。在发动 机匹配工作中，就是通过各种匹配实验，对ECU各种参数进行设置，从而 达到发动机匹配工作的目标。三.发动机匹配工作发动机匹配工作就是在 某个确定的发动机管理系统（EMS）下，通过各种项目匹配，为发动机控制器 （ECU ）各类参数设置合适的值，以达到汽车的动力性、经济性、可靠性、 安全性、

5、排污性而确定的各工况最佳空燃比、最佳点火提前角的要求。发 动机匹配工作是为众多的匹配参数设置合适的值，匹配参数的数量随着系 统的复杂程度、控制软件的先进程度的变化而变化的。这些匹配参数有些 是特性值，有些是一条二维特性曲线，有些则是矩阵（三维特性图），匹 配参数的确定需要通过大量的试验和数据分析而得。四。发动机匹配的 标准流程一般来说，在项目确定后，发动机匹配工作可以分为四个阶段， 即：项目准备阶段、基本匹配阶段、精细匹配阶段和认可阶段，直至对最 终匹配数据认可（SOP阶段），一般需要18个月左右（完成三高试验）。二。 发动机匹配工作主要内容：一.匹配准备在台架上安装发动机及其相关附 件。匹配

6、车匹配检查和准备：为了使匹配数据能覆盖制造上的公差，每 一种状态的车型必须有两辆以上的匹配车。二.发动机台架基本匹配（约 40工作日）1。传感器信号检查（约3天）确定所有传感器（水温传感 器，空气温度传感器,HFM等）输入和输出信号准确。ECU通过A/D转换能（完整版）专业解读：发动机ECU标定全流程 正确接受信号，各执行器工作正常（炭罐电磁阀，喷油嘴，点火线圈等）。确 保系统正常工作.2,标定喷油结束时间（约2天）喷油结束时间决定了燃 油的雾化即混合气形成的好坏，这将直接影响到发动机的燃烧情况,标定 喷油结束时间主要以尾气中的北排放含量为指标。确定最合适的喷油结 束时间,（a）空燃比脉谱图（

7、b）点火定时脉谱图3,标定负荷模型（约15 天）精确地判断进入汽缸的新鲜空气量是发动机控制的基础，由于进气脉 动和汽缸中残余废气的存在，以及如废气再循环，曲轴箱通风和油箱通风 等导致的进气量变化，使得完全依靠传感器来精确判断进气量已不可能。 负荷模型通过测量进气压力，燃油消耗量，原始排放和空燃比，以及各种 环境和发动机参数，并通过一系列的数学模型和函数对各种工况下的进气 特性进行计算和模拟，最终达到精确地判断进入汽缸的新鲜空气量的目 的。标定负荷模型所需的工作量随系统配置的复杂程度变化，如可变进气 系统（进气长短管切换），可变气门正时系统，废气再循环系统废气涡轮增 压系统等都会大大地增加负荷模

8、型的匹配时间。4。标定喷油量（约2天） 在负荷模型匹配好以后，按照理论计算可以得到在各工况点让空燃比入二1 的喷油量，但是由于供油系统也存在偏差，导致在某些情况下空燃比偏离 1,这需要在这里得到修正。5,扭矩模型（约15天）发动机的扭矩是发动 机控制系统的中心变量，因此首先要匹配发动机在各种转速和节气门开度 下,在空燃比等于1以及各种点火提前角等条件下，发动机所能发出的最 大扭矩，这是发动机扭矩控制的基础值（对应100%的空燃比效率和100% 的点火角效率）。然后通过测量在各种空燃比（一般从1。1到0.9）和各 种点火角（从最大点火提前角一直推迟到失火）情况下的扭矩，可以得到关 于空燃比的效率

9、特性和关于点火角的效率特性。这样以后在发动机控制 中，只需要提到发动机的扭矩以及实现该扭矩的空燃比和点火提前角效（完整版）专业解读：发动机ECU标定全流程 率，发动机控制系统就可以计算出相应的进气量（节气门开度），喷油量 和点火提前角。6,标定点火提前角（约4天）在进行点火提前角标定前， 一般应完成爆震控制的爆震识别部分的初步匹配（见三爆震控制匹配）。匹 配原则：在不同的转速和负荷点，控制入二1,在不发生爆震的前提下寻找 使输出扭矩最大的点火提前角。7.匹配数据校验（约2天）对试验数据 进行分析，把相关的匹配数据填入模型，最后把数据模型的输出与实际发 动机台架输出进行比较。校正偏差。8。外特性

10、（约2天）完成了爆震和 三元催化器过热保护的匹配后，在节气门全开的条件下，在每个转速点通 过调节入（调节全负荷加浓系数），使发动机达到设计最大的功率和输出 扭矩，同时尽可能地降低比油耗。三。爆震控制匹配（约20工作日）爆震 是一种非正常燃烧，强烈爆震会损坏发动机，而现代高压缩比的发动机导 致更多的爆震倾向，因此爆震匹配是发动机匹配过程中必不可少的一个工 作环节，为此发动机控制器中有一块专用的芯片用于爆震传感器信号的分 析和处理。爆震控制的匹配是一项非常复杂的工作，需要应用大量的专用 工具和设备（如带燃烧压力传感器的火花塞，专用的爆震匹配控制器，爆 震测量分析仪等等）。1,爆震识别（约15天）在

11、台架上测量汽缸内的燃烧 压力并应用爆震测量分析仪，可以准确地识别和判断爆震是否发生。同时 爆震传感器的信号输入到ECU,经过信号放大，带通滤波，整流，积分等 一系列处理，最后的积分信号由ECU用来判断是否发生爆震，同时该信号 还被用来确定信号放大倍数和带通滤波的中心频率.2.动态爆震（约5天） 动态爆震指加速爆震、高速爆震，其识别的复杂性在于发动机转速、负荷 的变化产生的振动和噪音会使其不易被识别出。匹配方法:在各种动态工 况点，如Tipin，急加速情况等震动和噪音较大的情况下识别爆震，通过 推迟点火提前角避免发生爆震。3,爆震功能诊断（约2天）测试在故障状（完整版）专业解读：发动机ECU标定

12、全流程 态和正常工作状态下传感器的输出，存储在控制器中用于诊断传感器的开 路和短路四。热车性能匹配（约40工作日）1,氧传感器闭环控制（约10天） 氧传感器用于测定废气中的过量空气系数入.入表示实际混合气空燃比 与理论值（14.7:1）的偏离程度。入=吸入空气量/化学当量燃烧所需空气 量入=1:表示吸入空气量相当于理论要求量。三元催化器在入=1附近 对HC, NOx和的转化效率最高。氧传感器闭环控制的目标就是把入精 确控制在1 0.03，保证三元催化器有最高的催化转化效率，补偿入预 控偏差，补偿混合气浓度的动态偏移。通过入自学习，消除由于零件制 造和燃油品质等造成的入偏移。若有下游传感器，其作

13、用a）对KAT老化 进行监测，b）提高氧传感器闭环控制的精度。匹配时间也相应增加约10 天。2。排气温度模型和三元催化器保护（约10天）排气温度模型用于 模拟氧传感器周围（催化器前后）和催化器内部的温度在不同环境和发动 机工作条件下随发动机负荷和转速变化而变化的情况。通过实际测量，建 立各工况点的排气系统温度模型。高速大负荷，如发现三元催化器温度大 于其温度限值，通过加浓混合气降低排气温度，保护三元催化器不受损坏。 同时与氧传感器加热控制结合,模拟排气系统露点阶段结束的条件，以保 护氧传感器。3。氧传感器加热控制（约5天）主要是为了防止氧传感器陶 瓷体裂碎。发动机起动后，排气系统管壁和氧传感器

14、护套上会有水珠形成, 这些水珠有可能随着废气而飞溅到氧传感器的陶瓷体上，如果氧传感器陶 瓷体温度过高，则容易发生裂碎。因此，此试验的要求是在排气管壁面温 度达到60度时，氧传感器陶瓷体温度不能超过350度.4。过渡工况（约 10天）当节气门开度变动时，由于负荷测量和相应的喷油量计算与实际 的喷油时刻不同步，导致实际的空燃比过浓或过稀，严重地影响了发动机 的排放性能和驾驶性能。这种现象可以通过在不同负荷情况下在进气歧管（完整版）专业解读：发动机ECU标定全流程 上形成的不同燃油膜厚度来得到很好的解释，过渡工况匹配的目的就是要 补偿这些变化，使得空燃比控制在一个合理的范围之内。匹配的基本原则： 加

15、速加浓，减速减稀。先在转鼓台上用踏板位置模拟器改变负荷。模拟加 速和减速的情况，增加和减少喷油以使得空燃比在一个合理的范围内（主 要考虑排放和驾驶舒适性）.然后在实际道路上进行加减速试验，进行匹配 数据修正。5炭罐控制（1030天）炭罐控制的匹配目的：为防止燃油蒸 汽从油箱逸出造成污染，要使炭罐有足够的通风，同时维持入的偏差在 最小值。在不同的工况点，设定炭罐开启时间（TEP）,通过控制入反馈 控制，对喷油量进行修正。在炭罐工作时，入自学习停止。五。起动怠速 匹配（约40工作日）1。怠速控制（约10天）匹配目的：控制入=1，发 动机转速稳定在怠速20转。在突加电器负载，空调开关以及动力转向 机

16、工作时，不允许出现明显的转速震荡和发动机抖动。通常在怠速情况下 不把点火提前角调节到最大，为了有一定的扭矩储备。突加负载通过调节 点火提前角（快速）和增加进气量（慢速）来维持怠速稳定。2。冷起动（-30 度一40度）冷起动是指当发动机和车辆经过较长时间的停放，给部件与所 处的环境温度达到一致情况下进行的起动，其温度范围大约从-30度到+40 度。造成冷起动困难的原因主要有：1低温下燃油不易蒸发，雾化不良， 导致不易点火；2 一部分喷油附着在进气管壁和阀门上；3发动机的润滑 尚未形成以及润滑油的粘度增加导致发动机阻力增大等等。匹配目的：1 确保安全起动，在各种燃油品质，温度及海拔情况下，确保发动

17、机能够安 全起动；2舒适的起动，发动机能够快速安静地起动；3低排放的起动， 起动过程中HC和CO的排放需要得到优化，尤其是在20度和一7度附近。 试验温度：从-30度到10度，每5度进行一次试验。试验用油必须覆盖 整个中国的汽油品质。（燃油蒸发压力4080 kpa）3。热起动（95度）（完整版）专业解读：发动机ECU标定全流程 匹配目的：由于高温汽油蒸汽出现在燃油管内，或由于喷油嘴温度过高， 喷出的不是汽油是汽油蒸汽（气阻）而造成混合气过稀，必须进行加浓补偿. 此试验在40度高温室进行,六。排放匹配（约30工作日）标定三元催化 转化器窗口 （5天）通常每个三元催化器都有转化效率最佳的点，通常是

18、 在入二1附近。匹配目标就是寻找三元催化转化器最佳转化效率的区域， 调节入控制闭环修正系数，尽可能把入控制在这个工作区域。2.优化起 动、怠速、暖机和过渡工况（20度）（5天）为了满足排放要求，使入尽 可能控制在1附近。3,标定三元催化转化器加热功能（10天）起动后通过 推迟点火提前角，让混合气在排气管内燃烧，让三元催化转化器尽快达到 工作温度。4。新鲜、快速老化和实车老化催化器排放测试（10天）分 别用新的三元催化器、炉子高温老化后的三元催化器及八万公里耐久车上 的三元催化器进行试验，都必须满足排放要求。七。道路试验（约37工 作日）1。高原试验（约8天）（高达4700米）高原地区气压较低，

19、空气稀 薄，燃烧所需要的燃油量和平原不同。必须让控制器能够识别进行修正。 在高原地区系统考核的重点是：对高度修正因子的调节，断油转速，冷起 动、热起动和暖机起动，热怠速，混合气预调节，行驶性能，爆震控制， 在高负荷通过推迟点火提前角调节排气温度和催化器温度，炭罐控制。2。 夏季试验（约15天）（40C）在炎热地区系统考核的重点是：热起动和重 复热起动，热怠速，混合气预调节，冷机行驶，行驶性能，爆震控制及其 自学习，对差的燃油品质切换到中国特定的点火提前角区域，在高负荷通 过喷油加浓调节排气温度和催化器温度，炭罐控制.3。冬季试验（15天）（最低一30C）主要试验重点是冷起动和冷行驶性能（1）冷

20、起动：低温下 汽油蒸发恶化，必须进行起动加浓。试验分别在一30C、-25C、一20C等 不同温度下进行起动.（2）冷行驶性能：由于低温下机油的黏度变大影响（完整版）专业解读：发动机ECU标定全流程 润滑，汽油雾化变差，冷态行驶要克服更大的阻力。八。驾驶性匹配（约 30工作日）1.优化加速性能，减速性能，优化断油和恢复供油（约20天） 防止加速抖动，通过调节点火角，使转速平稳上升，避免波动.防止减气太 快造成减速抖动，在驾驶员松油门后让节气门持续打开一段时间。然后进 入断油阶段，在接近怠速时为了平稳过渡到怠速，在1400rpm左右时恢复 喷油。（恢复喷油的转速点各个车型上是不同的。2。标定发动机

21、和整车限 速功能（约5天）为了保护发动机，在接近最高转速时通过推迟点火提 前角和断油的方式限制转速。（EGAS通过关节气门）整车限速是为了保 护轮胎等车辆零部件，控制方法同上。3。优化动态怠速：（约5天）怠速点 踩油门、带档滑行看转速控制。九。OBD诊断功能（40-60工作日）和监控 功能匹配（40工作日）电喷发动机的控制系统十分复杂，系统中的任何一 个元件出现了故障，或者出现导线折断、引脚松脱或接触不良等,都会导 致整个系统出现故障。车载故障诊断（On Board Diagnosis，缩写为OBD） 系统的功能有两个：一是不断检测系统的异常之处，在需要时以故障代码 的行驶记录下出现的故障，便

22、于进行检修；二是采取临时补救措施，使车 辆勉强跑到维修站点。1合理性检查合理性检查功能用于对电控系统的硬 件进行监测，包括监测各种传感器和执行器是否有故障，传感器信号是否 可信，是否有电路短路、开路等现象。此功能的开发必须为每个传感器和 执行器设置合理的故障判断阀值，要避免由于误判断造成发动机不能正常 工作。2。ECU驱动级监视用于检测ECU本身工作的是否正常。3。紧急回 家功能使车辆在发生某些故障后勉强地把车开到维修站去,主要是争取两 项最基本的控制功能即燃油定量和点火正时能够实施。故障应急分为两大 部分:ECU的输入部分故障和输出部分故障。输入部分故障可用信号替代 法、信号设定法、程序切换

23、法进行处理。输出部分故障则应针对不同问题（完整版）专业解读：发动机ECU标定全流程 采取特定的应急措施，如某缸喷油器驱动电路发生故障时，应使该缸喷油 器关闭，停止喷油。紧急回家功能的实现必须对所有传感器发生故障时的 处理方式进行考虑。4。故障代码管理故障代码管理的实质是进行FMEA分 析，即设定故障代码产生的条件，完善的故障代码管理便于ECU根据情况 采取措施，也便于用户在车辆发生问题时快速地找到问题产生的原因。5. 检查诊断仪通讯用户通常通过VAG1552、VAS5051等发动机诊断仪读取电 喷系统故障信息及工况信息，检查诊断仪通讯的工作即首先设定各个诊断 块的输出的定义，然后对诊断仪与EC

24、U的通讯情况进行检查。6.电子油门 监控电子油门监控包括性能监控和安全性监控，监控对象包括油门踏板和 电子节气门体.首先必须确保油门踏板输出的信号如实地反映了驾驶员的 要求，然后要保证电子节气门体正确地执行了油门开度的要求。当信号不 可信时必须进行断油控制以保证车辆行驶的安全性能。十.在部分车型上 还存在的匹配项目1。EGR匹配废气再循环通过使混合气稀释降低了最高 燃烧温度，由此在优化燃烧过程降低油耗的同时降低了 NOx排放的产生。 进气管与排气管中CO2浓度之比称为排气再循环率（EGR率）。EGR 一般在 中高转速中等负荷时工作，起动和怠速不工作。在大负荷区域工作受到限 制.2。二次空气泵的匹配二次空气就是在每缸排气门后面紧挨着排气门的 地方输入空气，一方面，可使高温废气中所含的HC和如在排气管补氧燃 烧；另一方面，废气中的和CO燃烧产生的热量又使催化转化器升温到 工作温度。二次空气泵一般