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车界干货:发动机台架标定全流程详解!

 yeshuheng 2017-10-27 发布于北京


【汽车发动机台架标定全流程详解】

概述:发动机台架标定作为ECU标定的第一步,通过进气模式、扭矩模型、喷油点火等标定来最大程度的发挥发动机的性能,是整车标定的基础。

一.台架标定核心工作45天:

·    VVT选择

·    点火角标定

·    温度模型标定

·    扭矩模型标定

·    VVT VE标定

·    爆震控制

·    外特性

·    万有特性

二:标定手段

·    控制油门:PUMA设备直接调节

·    控制发动机转速:PUMA设备直接调节

·    控制平均缸内压力:PUMA工具可设置油门开度为100%,即可通过调节标定改变缸内压力

·    控制点火角: 即可通过设置SprkAdvSlewValue改变点火提前角度数

·    控制空燃比:通过设置FUEL.SlewValue改变点火提前角度数

控制VVT开度:设置Intk_DsrdPstn.mode=1即可。

三.发动机改造及台架搭建:2

·    4个进气歧管温度热电偶、4个排气歧管热电偶、 1个催化器中心热电偶

·    进气压力传感器(发动机自带)、空滤前压力传感器、节气门前压力传感器、排气背压传感器

·    油耗分析仪、空燃比检测仪(ES630

·    开发电脑、ES590 592

·    燃烧分析仪,缸压信号

·    示波器采集58X,凸轮轴信号、喷油信号、点火信号、爆震传感器信号

·    测功机、油门踏板和PUMA设备

·    废气分析仪

·    台架搭建:线束改造、发动机安放

四:数据准备:0.5

·    Engine dyno disable function 因在台架上进行试验,缺少整车上的必要线束、传感器等,为保证正常标定,需关闭ECU的部分诊断功能

·    关闭误报的各种EOBD故障码

·    关闭闭环控制长期自学习值

·    关闭碳罐控制

·    COT 关闭:

·    PE关闭:

·    DFCO关闭:

·    关闭失火诊断:

·    关闭Baro预测:

·    设置VVT开度

五:台架标定:

1.1第一次外特性和信号一致性检查

目的:

·    检验原始发动机是否接近工程目标

·    检查4缸一致性

方法:

·    根据扭矩特性,选择标定最佳VVT开度

·    根据扭矩特性,选择最佳空燃比

·    根据扭矩特性,选择最优点火角

·    节气门全开工况,从1200rpm开始,每隔400rpm,稳定一定时间(如15S)采数,直到6000rpm

数据处理:

·    根据外特性数据,作出最大扭矩、最大功率、最小比油耗值曲线


1.2各缸排温一致性检查:

通过对各缸排温温度在WOT工况下对比排温偏差。


2、SA LOSS标定

目的:

·    找到CA50

·    找到CA50deltaSparkdelta的曲线关系

·    找到Sparkdelta与点火效率的曲线

·    找到Sparkdelta与排气口温度上升的关系

·    找到Sparkdelta与催化器温度上升的关系

方法:

·    控制节气门到下图的MapSlew VVT到相应的组合,并搜寻到大致的MBT点火角。

·    不再改变节气门位置,以大致的MBT点火角为中心,以2度为步长,从大致的MBT点火角向两边加和减点火角,待状况稳定后,对每个点火提前角采集试验数据

·    当退点火角到能够明显观察到IMEPH有下降时,可以加大点火角步长,以2度或3度退点火角

数据处理:

·    -根据最低油耗原则,选出每个转速点CA50值,取平均得到发动机CA50


-根据CA50deltaSparkdelta关系,得到两者关系


3、EOIT标定

目的:

喷油截止时间影响燃油雾化特性,进而影响排放,标定EOIT是为了改善排放

方法:

·    选择以下负荷点在燃油闭环境况下,VVT开度等于0的情况下,通过调整KtFUEL_phi_RunEOIT,采集以下工况时的发动机排放数据。

数据处理:

-部分负荷追求最小的HC排放

-HC变化不大的情况下看CO的变化趋势,以CO最小来选择最佳EOIT


4、Throttle Flow标定

目的:

·    当出现进气压力传感器故障时,可以替代进气压力传感器来计算实际空气流量,进而控制实际喷油量,使发动机控制仍保持良好的状态。

方法:

·    固定到工况点(转速/节气门开度),尽量工作在闭环燃油工况;以催化器超温为界限,若催化器超温则采用slew空燃比加浓降低温度(此时为开环)。


数据处理:

·    -根据试验中的测得的节气门开度(VVTHROT)与空气流量(已经过压比和压力温度修正反算)之间的关系得到两者之间的拟合曲线

·    -将平均流量放大30%得到最大流量曲线;平均流量缩小30%得倒最小流量曲线


5、VVT开度选择标定

目的:

·    相同工况下,不同的VVT开度将对应不同的油耗和排放,所以VVT开度标定的意义在于选择最合适的开度来来达到油耗最低、排放最低的效果

方法:

-固定到工况点(转速/缸内压力IMEP,如下图1所示,修改不同的VVT开度(分0,12,24,36,48)进行扫点,记录油耗排放数据。

数据处理:

选择油耗最低的点,同时油耗在1%的误差以内时,可以考虑HC排放作为VVT组合的依据

6、 点火角标定

目的:

·    获得最佳燃油经济性

·    为爆震控制打下基础

方法

·    首先固定VVT=0,固定到工况点(转速/IMEP, 按照MBT点还是KBL策略点调整点火角、调整完点火角后采数。

·    其次放开VVT开度,固定到工况点(转速/IMEP),按照MBT点还是KBL策略点调整点火角、调整完点火角后采数。

数据处理:

·    基本点火角由VVT=0的试验数据得到,即非爆震点调节到SparkLoss 确定的CA50点,爆震点调到KBL点再退2度。

·    同样方法可得到VVT开启时点火角

·    MBT点火角选用VVT开启时点火角数据得倒,在非爆震点直接等于VVT开启时的基础点火角,在爆震点则结合SA LOSS试验中CA50deltaSparkdelta曲线反算得倒。



7、温度模型标定

目的:

·    排气口温度模型影响排气总管温度

·    排气总管温度影响排气背压和VE模型

·    催化器温度模型影响催化器保护

方法:

·    采用点火角标定数据进行处理

数据处理:

·    进气口温度模型:从数据中得到(排气背压/进气压力)与((水温-进气总管温度)/(水温-进气口温度))关系,拟合得各转速压力工况下的关系曲线。

·    进气口温度预设:

·   排气口温度模型:从数据中得到IMEP_MBT与排气口温度曲线,注:IMEP_MBT要用台架实测缸内压力经过SA LOSSAF LOSS试验修正曲线反算。

8、扭矩模型标定:

目的:

·    影响发动机实际扭矩控制

·    需要对外如TCU输出模型扭矩,其精度将影响驾驶性

方法:

·    采用点火角标定数据进行处理

数据处理:

·    热效率曲线:从数据中得到各转速进气负荷与热效率的关系,拟合得到相应曲线

·    热效率:实际有用功/燃油所含热能


9、VE模型标定:

目的:

·    影响充气模型,影响燃油经济性

·    影响燃油闭环控制,进而影响排放

方法:

·    设置VVT开度=0,转速从1200rpm开始,每400rpm为一个间隔,一直到转速5600rpm

·    每个转速点,控制缸内压力从300kpa一直到全负荷,采集每个转速压力点数据

·    同理设置VVT开度=12243648,采集相应数据

数据处理:

·    VVT=012243648分别对应了5张标定表格

·    每张表格数据:根据燃油自学习值CLINTM1控制在+-3%的目标,首先得到各转速下压比值(排气背压/进气压力),然后将各转速和压比工况下燃油自学习值CLINTM1值加入到表格数据中。

10、 KNOCK标定

目的:

·    增强发动机可靠性,延长发动机使用寿命

·    改进燃油经济性


方法:

·    关闭爆震退点火角逻辑KfKNOC_phi_TotalRetardMax=0

·    增加点火角,直到燃烧分析仪显示爆震发生,通过示波器查看爆震传感器信号爆震的起始时间和持续时间

·    开启爆震退点火角逻辑KfKNOC_phi_TotalRetardMax=8

·    在不发生爆震时,通过调整阀值使之不出现退点火角现象;在发生爆震时调整爆震阀值使ECU退点火角进而将爆震现象消除

数据处理:

·    爆震窗口标定

·    -爆震阀值标定


台架标定作为整车标定的基础,确认发动机最低油耗率、最大扭矩、最大功率等外特性性能,同时综合考虑爆震等因素,充分发挥发动机的最佳性能。

·    外特性曲线:

·    万有特性曲线:

(注:本文内标定参数在不同供应商ECU软件系统名称会有区别)


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