汽车发动机标定技术

第一章标定过程概述

动力传动系统的目标

每个标定过程的第一步是确定动力传动系统标定的目标。典型情况应包括以下几方面内容：

—发动机的功率和输出扭矩

—驱动性能

—不同温度下起动时间

—加速和减速性能

—期望的燃油特性

—工作温度范围

硬件选择

在性能指标确定后，为了达到这些目标，需要选择各种各样的系统硬件。

节气门口的直径

由发动机节气门全开时的最大空气流量决定。

油泵流量和喷油器动态范围

由怠速和节气门全开时发动机燃油需要量决定。

排放标准

排放标准可能要求使用外接EGR阀、防燃油蒸气污染系统、催化转换器的数量和大小、暖机催化转换器和辅助空气阀(脉动空气/空气泵等)。

爆震控制

如果需要用最大点火提角来满足功率和燃油经济性要求，或者车辆可能使用不同辛烷值的汽油，那么可能需要安装爆震控制系统。

§１．１发动机在测功器上的初步开发

一旦系统硬件配置确定，就可以利用一或两台手工装配的发动机进行发动机测功器初步开发。

试验前，必须安排时间排除测功器硬件的故障，确认系统零部件达到技术要求，并且实际上通讯系统已正常工作。

发动机测功器用于评价发动机性能以及制定空燃比分布、所要求的点火提前角和充气效率图。

发动机性能

—在节气门部分开度和全开时测量空燃比分布。

—分析O2传感器对各缸的响应来确定混合气浓和稀情况下的最佳扭矩点影响。

—确定节气门部分开度和功率加浓的燃油精度。

—测定有效燃油消耗率。

发动机控制参数图

—部分负荷/节气门全开的MBT。

—点火界线与燃油辛烷值关系。

—点火与冷却水温的关系。

—点火与EGR的关系。

—EGR图与发动机排放关系。

—点火图与EGR和发动机排放的关系。

—燃油经济性/NO x与HC的折衷选择。

—充气效率(VE)图(速度密度系统)。

—空气流量计校准(质量流量系统)。

§１．２车辆驱动性能的开发

一旦可以得到足够数量的能够批量生产的零部件，就应马上着手组装一或两辆试验车，作为一个典型的开发平台，进行早期的标定开发和车辆驱动性能评价。最重要的一些标定工作包括以下几项：

—起动供油量

—冷机和热机供油量

—瞬态供油量

冷态试验

在标定过程期间有两种类型冷机试验。第一种类型，称为冷机，适用于发动机冷却水温等于或者接近于环境温度的情况。

第二种类型，称为冷环境，适用于低温环境下进行性能实验。冷环境试验，可以用一个冷的或予热过的发动机进行；具体根据试验技术要求而定(即模拟整夜停车后或再起动)。

燃油标定

燃油标定分为两种主要类型，开环和闭环标定。

开环标定可进一步分为三种，一种对于冷机和暖机运行是通用的，一种只能用于冷机运行，一种只能用于暖机运行。

§１．３开环标定—冷机和暖机

—起动燃油控制

—起动后A/F随时间衰减的控制

—开环冷机

—开环转速和负荷加浓

这阶段的目标是保持A/F是理论混合比或在理论混合比附近，使催化转换器效率最高，同时保证良好的驱动性能。

开环标定—冷机

开环冷机标定包括以下功能：

—功率

—功率加浓(PE)

—加速加浓(AE)

开发冷机开环标定时，工作重点应该是在保证良好全面的驱动性能的同时避免过度供油，否则会导致火花塞积碳和产生黑烟。

开环标定—暖机

开环暖机标定包括下述功能：

—催化剂和发动机的保护

—功率加浓(PE)

—加速加浓(AE)

根据时间、转速和负荷的燃油加浓可用于保护催化剂，根据冷却液温度的加浓可使动力传动系冷却。

功率加浓(PE)供油可以提高发动机性能、防止爆震并降低活塞温度。

§１．４闭环标定

闭环燃油标定的目的是在下述情况下保持空燃比的精确控制：

—驱动性能加浓

—减速减稀(DE)

—减速断油(DFCO)

闭环A/F比控制的主要目的是保持最优A/F比使催化剂的转换效率最高。

验证

初步标定的验证是通过在冷、热温度条件下进行的一系列大范围试验完成的。

一旦完成了初始发动机控制图和驱动性能评价，就应开始车辆排放性能的开发，这样在这一过程结束后便可确保达到排放认证要求。

§１．５车辆排放试验

在车辆排放试验阶段，为了获得最佳排放性能，应精细调整最初开环燃油标定的数据，特别在以下几个方面：

—加速和功率加浓限制

—起动供油量

—点火

—EGR

—负荷和海拔高度对发动机排放的影响

—怠速空气控制系统对总的排放的影响

在排放试验以后，车辆和控制系统现在的任务是在恶劣条件下进行一系列试验来确定它的适应能力，包括温度极限和高海拔高度。

低温室试验

在低温室内试验阶段，要测量发动机的起动转速和燃油消耗量，以及蓄电池电压下降条件下油泵输出的油量，还应该检查火花塞是否被淹，这表明起动混合气是否过浓。

冷机行车试验

冷机行车试验是为了评价冷机车辆的起动、起步和在高海拔地区运行时的性能。

在高温情况下，即在高温室内或在高温行驶时也要评价车辆的驱动性能。这种做法是为了确定热燃油输送的问题，象燃油蒸气、怠速不稳定或催化转换器的温度过高等，如果需要应进行修正。

高温室试验

在高温室内试验期间，评价下述性能：

—起动供油量

—在高温环境条件下加速加浓和减速减稀的功能

—蒸发排放性能

热机行车试验

在热机行车试验期间，车辆经过一系列定量测试评价下列性能：

—热起动

—热态供油

—瞬态燃油响应

—高海拔地区的性能

—蒸发排放情况

在遇到类似于拖挂或爬陡坡时的大负荷情况下，测量催化转换器的温度。

§１．６车辆排放试验整理

进行一系列大量试验之后，车辆的硬件和软件标定结果应彻底地进行全面的整理。

在整个全部的标定过程中，为了在性能和排放两者之间都能很好地兼顾，应不断地对各种燃油和怠速控制的标定进行精细的调整。在提交车辆进行系统和标定试验或排放认证试验之前，冻结软件和硬件的进一步开发是很重要的。

在整个驱动性能试验阶段，一定要保持燃油特性的一致。

系统和标定试验

发动机管理控制系统的性能和标定的精确性在系统和标定试验期间被验证，这些试验包括：

—冷机标定

—行驶噪音水平