汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)學(xué)-第七章-電控發(fā)動(dòng)機(jī)匹配與標(biāo)定試驗(yàn)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)章電控發(fā)動(dòng)機(jī)匹配與標(biāo)定試驗(yàn)2021/5/917.1概述采用電子控制以后，影響發(fā)動(dòng)機(jī)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(diào)節(jié)器等)，都是利用事先標(biāo)定好的數(shù)據(jù)(MAP圖)來調(diào)節(jié)，也就是由從傳感器(油門位置、轉(zhuǎn)速、大氣狀態(tài)、水溫、油溫等)到執(zhí)行器(電磁閱等)之間預(yù)先設(shè)定的響應(yīng)來決定的，這一響應(yīng)由固化在電控單元(ECU)中的程序和數(shù)據(jù)兩個(gè)部分的協(xié)同工作來完成。采用電子控制以后，發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)需要解決一個(gè)新問題:如何標(biāo)定這些數(shù)據(jù)。標(biāo)定的前提是對(duì)一些重要部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行合理的匹配，即優(yōu)化組合，找出最佳方案，然后通過試驗(yàn)標(biāo)定，使發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況下，均處于最佳組合狀態(tài)，最終使發(fā)動(dòng)機(jī)性能發(fā)揮出最大的潛力，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的綜合性能。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的過程叫做發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的匹配標(biāo)定工作。2021/5/92同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.2匹配、標(biāo)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(dòng)機(jī)配用合適的電控系統(tǒng)。2.標(biāo)定標(biāo)定是指根據(jù)整車的各種性能要求(動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性等)，調(diào)整、優(yōu)化和確定電控系統(tǒng)軟件的運(yùn)行參數(shù)、控制參數(shù)和各控制數(shù)學(xué)模型的整個(gè)過程。它包括所有為此而進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架、整車轉(zhuǎn)鼓、"三高(高溫、高寒、高原)"試驗(yàn)和實(shí)際道路的試驗(yàn)驗(yàn)證等過程。3.標(biāo)定工況節(jié)點(diǎn)標(biāo)定工況節(jié)點(diǎn)是指為進(jìn)行電控標(biāo)定而確定的工況點(diǎn)，它們是工況面中的離散點(diǎn)。工況點(diǎn)的測量包括轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速和功率控制量，即絕對(duì)壓力、進(jìn)氣流量、節(jié)氣門位置(點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī))或油門位置、噴油量(壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)〉來定義工況點(diǎn)。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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率控制量構(gòu)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(dòng)機(jī)運(yùn)行三維控制圖(MAP圖)。2021/5/93同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.3匹配、標(biāo)定的基本內(nèi)容和方法基本內(nèi)容1.發(fā)動(dòng)機(jī)與電控系統(tǒng)的硬件匹配發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性是相五制約的，而目前發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求是在滿足排放法規(guī)的前提下，使其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性達(dá)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(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)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(shù)的角度來看，發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)動(dòng)態(tài)、多變量、高度非線性、具有響應(yīng)滯后的時(shí)變系統(tǒng)這些變化規(guī)律可能非常復(fù)雜，難以實(shí)時(shí)計(jì)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(chǔ)在電控單元中，即所謂的MAP圖。2021/5/94同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.3匹配、標(biāo)定的基本內(nèi)容和方法3.電控發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)標(biāo)定系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)電控發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的標(biāo)定，需要有良好的試驗(yàn)標(biāo)定系統(tǒng)。電控試驗(yàn)標(biāo)定系統(tǒng)應(yīng)具有如下的基本功能:（1）能實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示各種傳感器和執(zhí)行器的信號(hào)、MAP圖的圖形數(shù)據(jù)和發(fā)動(dòng)機(jī)各種狀態(tài)參數(shù)值，以便及時(shí)確定被標(biāo)定的節(jié)點(diǎn)和應(yīng)標(biāo)定或修改的參數(shù)值;（2）能對(duì)電控MAP圖進(jìn)行實(shí)時(shí)在線修改;（3）應(yīng)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(yù)置于ECU中;（4）配套的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架及測試設(shè)備應(yīng)滿足電控發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)、測試的各種基本要求。2021/5/95同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.3匹配、標(biāo)定的基本內(nèi)容和方法標(biāo)定的基本步驟通常所謂電控發(fā)動(dòng)機(jī)匹配、標(biāo)定實(shí)際上主要是指電控系統(tǒng)MAP圖的標(biāo)定，而電控系統(tǒng)MAP圖的標(biāo)定主要包含兩方面的內(nèi)容:法規(guī)工況的標(biāo)定和非法規(guī)工況的標(biāo)定。2021/5/96同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.3匹配、標(biāo)定的基本內(nèi)容和方法MAP圖工況節(jié)點(diǎn)的確定工況節(jié)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)在臺(tái)架標(biāo)定試驗(yàn)中所用到的工況點(diǎn)(即轉(zhuǎn)速和負(fù)荷)。所有的工況點(diǎn)形成了一個(gè)轉(zhuǎn)速-負(fù)荷的二維工況平面。行車時(shí)(發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí))節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通過插值計(jì)算來獲得。節(jié)點(diǎn)數(shù)量多控制精度就高，但工作量也大。工況節(jié)點(diǎn)如何分布。電控發(fā)動(dòng)機(jī)匹配與標(biāo)定試驗(yàn)則是由試驗(yàn)工程師根據(jù)需要及經(jīng)驗(yàn)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(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)控制參數(shù)的標(biāo)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(jìn)行控制參數(shù)標(biāo)定時(shí)，是對(duì)各個(gè)工況點(diǎn)單獨(dú)地進(jìn)行優(yōu)化，還是將若干個(gè)工況點(diǎn)綜合起來進(jìn)行優(yōu)化2021/5/97同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.4電控汽油機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)電控汽油機(jī)的標(biāo)定主要有兩個(gè)步驟:一是在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行所有MAP圖及各種修正曲線、經(jīng)驗(yàn)公式的標(biāo)定與確定;另一則是整車道路試驗(yàn)或轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的進(jìn)一步MAP圖優(yōu)化。1.噴油特性MAP圖的制取ECU對(duì)空燃比的控制是通過對(duì)燃油噴油量的控制來完成的。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU從傳感器得到當(dāng)前的空氣流量及各種相關(guān)參數(shù)的信息，通過噴油脈寬公式計(jì)算后得到噴油量值，從而使混合氣的空燃比達(dá)到預(yù)先設(shè)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(jìn)氣歧管絕對(duì)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。2021/5/98同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.4電控汽油機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)2021/5/99同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.4電控汽油機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)2.點(diǎn)火特性MAP圖的制取點(diǎn)火特性MAP圖主要是制取各種轉(zhuǎn)速與負(fù)荷的穩(wěn)態(tài)工況下的點(diǎn)火調(diào)整特性，向發(fā)動(dòng)機(jī)提供一個(gè)基本的點(diǎn)火提前角。(1)在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)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(biāo)獲取基本穩(wěn)態(tài)工況下理想的點(diǎn)火提前角MAP圖，用于確定基本點(diǎn)火提前角;(2)進(jìn)行爆震區(qū)試驗(yàn)，確定爆震區(qū)邊界，并進(jìn)行針對(duì)水溫、氣溫、大氣壓力等參數(shù)穩(wěn)態(tài)修正試驗(yàn)，確定修正曲線;(3)進(jìn)行點(diǎn)火提前角對(duì)排放及怠速穩(wěn)定性影響的試驗(yàn)，以保證怠速穩(wěn)定，當(dāng)?shù)∷俎D(zhuǎn)速超過目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)減小點(diǎn)火提前角，低于目標(biāo)轉(zhuǎn)速時(shí)增大點(diǎn)火提前角，最終確定怠速修正曲線。2021/5/910同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.5電控柴油機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)柴油機(jī)電控管理系統(tǒng)MAP圖的標(biāo)定與汽油機(jī)類似，一般也分為兩個(gè)步驟:一是在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行所有MAP圖的基本標(biāo)定，二是整車道路試驗(yàn)的進(jìn)一步MAP圖優(yōu)化。目前電控柴袖機(jī)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。2021/5/911同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.5電控柴油機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)1.穩(wěn)態(tài)油量MAP圖的標(biāo)定各工況穩(wěn)態(tài)油量由轉(zhuǎn)速、油門和噴油脈寬構(gòu)建的三維MAP圖表示，這是油量的基本(或主控)MAP圖。發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和油門開度，在該MAP圖中查表并插值計(jì)算出所對(duì)應(yīng)的基本(或主控)噴油量(噴油脈寬)，然后進(jìn)行修正并與限值進(jìn)行比較，得到最終噴油量(噴油脈寬）。2021/5/912同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院7.5電控柴油機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)2.穩(wěn)態(tài)定時(shí)MAP的標(biāo)定同油量MAP一樣，穩(wěn)態(tài)工況定時(shí)MAP也是一個(gè)三維結(jié)構(gòu)圖，由轉(zhuǎn)速、油門、噴油定時(shí)組成。由當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和油門開度即可通過查該M