电控发动机及整车标定.doc

第二章发动机标定，稳态测功器试验基本稳态标定定义发动机测功器试验的试验工况点，使之容易作为标定时的节点使用。利用发动机测功器试验得到的数据设定一个标定开始的基准。尽量减少在车上开发基本标定参数(燃油，EGR补偿和点火)所需的时间。在车上验证初始测功器试验数据。在进气、燃烧或排气系统中有任何改变，均需对基本燃油、EGR补偿和点火表进行重新标定。基本燃油标定基本喷油脉宽公式中用到以下参数:基本脉宽常数负荷变量(LV8)质量空气流量或歧管绝对压力A/F比系数海拔高度修正系数EGR补偿系数AE系数DE系数块学习系数蓄电池电压闭环修正点火基本燃油标定下面主要是讨论基本脉宽计算中的充气效率和EGR的补偿。它们是发动机测功器试验中得到的基本数据。充气效率充气效率(VE)针对泵气损失对基本喷油脉宽进行修正。在软件中LV8是以转速和负荷为基础的三维表。它通常以和系数值相当的计数值格式来显示。对每一个转速和负荷点从发动机测功器试验数据中选择VE值并将它装入相应的表中。发动机测功器试验数据不能复盖整个表中所有的位置，所以必须进行插值计算。负荷变化数据的验证图1和图2是进行18循环(FTP)排放试验和公路燃油经济性试验得到的。在x-y绘图机上监控转速和负荷点，以确定最高密度区域。这些区域表示要进一步标定开发的稳定工况点。在排放底盘测功器上按照最初设定的转速/负荷点稳态运行，以确认和发动机测功器试验结果完全一致。图1 发动机转速/负荷点-18热循环FTP(4.5L)图2 发动机转速/负荷点-公路燃油经济性试验(4.5L)开环方法在整个FTP18循环过程中，不断调整A/F直到它变成14.7为止。这是通过改变LV8值(负荷参数)来实现的。A/F比值用排放A/F分析仪来获得。在完成此项任务时必需禁止下列各项，以免相互影响。加速加浓减速减稀功率加浓闭坏块学习碳罐净化下游空气EGR整个过程要监测以下参数:RPMLV8脉宽排气背压MAP或MAF(歧管绝对压力或质量空气流量)蓄电池电压歧管空气温度闭环方法除了在开环方法中相同的那些项外还监控闭坏积分项。从VE值和闭环积分项中可以计算出使A/F达到14.7的VE值。据此修改VE表的标定值，以适应保持理论混合比的需要。在确定VE值时，歧管空气温度的修正将是主要因素。稳态运行时应小心保持工况点在排放测试范围内。在某些区域中可能希望发动机工作于非理论混合比状况。数据的改变需要逐个进行标定和试验，以确定它们对排放的影响。为了怠速的稳定，在MAP和RPM低时将混合气加浓。为了减速时保护催化转换器或为了HC的排放和断油瞬间平顺地减速，在MAP低时将混合气减稀。如果功率加浓供油不随转速或海拔高度变化，在MAP和RPM高的节气门全开(WOT)工况将混合气减稀。在高海拔高度地区需进行类似的排放底盘测功器试验。EGR补偿当EGR引入系统时，EGR补偿改变基本的脉宽。当EGR起作用时燃油补偿是渐增的，当禁止EGR时燃油补偿逐渐减少。在软件中EGR补偿是根据转速和负荷的三维表，或map。从发动机测功器试验得到EGR百分比数值可以装入这个表中(假设EGR阀已选择好)。在排放底盘测功器上发动机在主要转速/负荷点上稳态运行，以保证发动机测功器试验数据可在整车上复现。除了将修改EGR补偿值以达到理论混合比外，其它的方法都与前文所述相同。这种形式的验证试验在尽可能多的装有“普通”零件的车辆上进行，以得到平均EGR补偿值。修改EGR补偿表的标定值，以适应保持理论混合比的需要。在高海拔地区需要进行类似的排放底盘测功器试验开发。EGR率定义为：CO2在进气道中%CO2在排气道中% EGR标定目标(2.5L)基本点火标定总的点火提前角EGRON(通)或OFF(断)查表值大气压力补偿冷却液温度补偿冷却液过热补偿怠速动态点火初始点火提前角图4 点火正时与EGR%的关系(1.3L)基本点火提前角的标定主要集中于总点火提前角计算中的EGR ON/OFF(通/断)项。EGR通时EGR点火提前角加大，EGR断时减小，如图4所示，注意MBT随发动机转速的增加和随负荷的减少。EGR ON(通)和OFF(断)点火提前角被建立为一个以转速和负荷为座标的三维表，典型的点火钩状曲线如图5所示。从发动机测功器试验数据中对应于每一转速和负荷点选择MBT点火提前角值，并将它装入表中的相应位置。在可能的情况下都应使用EGR ON(通)或OFF(断)的MBT点火提前角。在某些情况下不能用MBT:在怠速时为了保证怠速稳定性为了减少NOx排放在爆震限制时使用爆震传感器的车辆一般将点火表标定到接近MBT并追踪爆震值。通常点火提前角应在MBT，但不能超过比爆震界限小3度的安全界限。发动机控制图表和EMS工作在GM发动机管理系统中使用许多标定常数和表。这些表提供了进行发动机控制的基础。对于使用速度密度系统的发动机概括如下:充气效率=f (发动机转速,歧管压力)，如图6所示点火提前角=f (发动机转速,歧管压力)控制的A/F比=f (冷却液温度,歧管压力,发动机运行时间)EGR补偿=f (发动机转速,歧管压力)目标怠速=f (冷却液温度)喷油器补偿=f (蓄电池电压)燃油泵补偿=f (蓄电池电压)图5 典型的点火“钩”状曲线,2400rpm,无EGR图6 充气效率map第三章发动机标定，闭环燃油控制假设:如果A/F被控制在理论混合比附近，排放将满足目标要求并具有良好的驱动性能。典型的发动机排放如图7所示。图7 A/F对发动机排放的影响排放控制策略车辆排放控制分两个基本阶段：1).暖机冷机和催化转换器不起作用阶段，典型的是FTP的第一个50-150秒。 (美国联邦试验程序，排放试验)2).热机和催化转换器工作阶段。暖机目标尽可能快地使催化转换器达到工作温度，以减少排放(在催化剂起作用后排气尾管中排放物浓度是低的)。在暖机期间，由于催化效率低A/F应调整到稍比理论混合比稀(即A/F=16)，如图8所示。用这种办法可以得出以下结果:1).混合气稀发动机输出CO和HC低。2).车辆运行于比NOX最高点更稀的空燃比，相对冷的发动机也使得NOX比较低。3).排气温度接近最大值可缩短转换器开始工作所需的时间。4).为了保持良好驱动性能，稀的A/F允许大的加速加浓。5).减速时，运行于理论空燃比或混合气稍浓情况下可避免因混合气过稀造成的失火。图8 典型的催化剂工作图热机和转换器起作用阶段的目标(稳定阶段,在催化转换器起作用后)以下目标用于热机和催化转换器起作用阶段:1).为了HC、CO和NOX的转换效率最高，将A/F保持或接近理论混合比，如图9所示。2).在催化转换器效率最高的A/F混合气条件下运转。3).A/F值振荡的频率(O2值过零次数)最高。4).在节气门和转速变化期间，A/F偏离的幅度最小。5).在排放试验期间不允许功率加浓。6).为了保持催化转换器良好的性能和使用寿命，应保持A/F接近理论混合比。图9 三元催化剂转化效率燃油控制车辆没有达到予定的工况时，进行开环燃油控制。当已经具备闭环控制条件时，如机油、充气和冷却液温度达到最低要求时，系统将进入闭环方式运行，A/F将由排气中氧的含量来控制。速度密度系统闭环(C/L)燃油控制对速度密度系统由下面方法确定燃油输出量(每热力循环的质量):开环燃油输出量=PW * I = I *BPC*MAP*CHARGE*VE*DE*AE*EGR*CORRVOLT+INJOFF闭环燃油输出量=PW * I = I* BPC*MAP*CHARGE*VE*CORRCL*BLM*PLM*DE*AE*EGR* CORRVOLT+INJOFF质量空气流量系统闭环(C/L)燃油控制对于质量空气流量系统用下面方法确定燃油输出量(每热力循环的质量):开环燃油输出量 =*DE*AE*CORRVOLT+INJOFF闭环燃油输出量 = *CORRCL*BLM*PLM*DE*AE*CORRVOLT+INJOFFCORRCL(闭环修正)项CORRCL系数包含两部分：一项是偏离理论空燃比的修正，称为积分项；另一项称为比例项，如图10所示。比例项使催化转换器维持高频的变化，它可使A/F在理论混合比附近振荡以改善催化剂的作用。通过使用未滤波的氧传感器输出电压获得比例项，如图11所示。比例项阶跃变化强迫氧传感器向与其上一读数相反的方向变化。CORRCL项代表了PCM对供油量进行的短期修正，是对氧传感器电压在450mV门槛值以上或以下所占时间多少的响应。如果滤波后氧传感器电压主要是在450mV以下，表示A/F混合气稀，燃油积分值将增加，告诉PCM增加油量。如果氧传感器电压主要在门槛值以上，PCM将通过积分项减少供油以校正混合气过浓的状况。标定目标是确定比例增益使燃油从浓到稀的整个变化过程中，尾管输出的排放最低(典型值为35%)。确定积分增益的速度也是标定的目标，快的增益对排放通常是好的，但可能引起发动机波动(由于扭矩变化引起)。块学习值燃油长期修正项，BLM，是从燃油短期修正项中导出的，用于供油的长期修正。当数值为128表示供油量不需要补偿即可保持理论A/F比。当数值低于128表示燃油系统太浓要减少供油量(减少喷油脉宽)。当数值高于128表示混合气稀PCM通过增加供油量(增加喷油脉宽)进行补偿。块学习是补偿系统固定误差的有效方法。只有当热机，中等稳定负荷和闭环控制方式运行时才允许对块学习值进行修改。如果闭环积分值指出混合气偏浓，块学习值将少量地减少(燃油量较少)，在稀混合气情况下则相反，如图12所示。定义了22个单元存储BLM值。这些单元是根据BLM滤波后的值，存放在掉电不丢失存储器(SAM)中。因此，SAM较BLM修改得慢。BLM有4个怠速单元，两个减速单元(高转速一个，低转速一个)和16个按照负荷和转速存储部分节气门开度的单元。块学习值的范围从0-2:如果发动机在理论混合比条件下运行，块学习值 = 128 / 128 = 1如果发动机在稀混合气条件下运行，块学习值 = x/128 式中128x256如果发动机在浓混合气条件下运行，块学习值 = x/128 式中0x128图10 闭环(C/L)燃油修正项图11 氧传感器输出(未滤波)图12 对于浓/稀A/F混合气的典型块学习值