《电控发动机标定技术实验》课程教学大纲（本科）.docx

电控发动机标定技术实验Calibration experiment of electronically controlled engine课程代码：04460019学分：1.5学时：1.5周先修课程：热能与动力工程测试技术、内燃机学、微机原理、内燃机电子控制技术适用专业：动力机械工程（动力机械工程及自动化）教材或实验指导书：自编内燃机电子控制技术实验指导书一、课程性质与课程目标（-）课程性质电控发动机标定技术实验是从内燃机的基本性能出发，以电子控制燃油喷射发动机具有油 耗低、功率高、低速扭矩大、加速性能好、排气污染少等优点为线索，对电子控制系统的基本结构、 工作原理和标定技术等方面进行全面讲解。通过本实验课程的教学，使动力机械工程或相关专业学 生在完成专业课程学习的基础上，深入了解现代内燃机中的高新技术产品一一电子控制系统，为培 养高级技术专业人才提供实践平台。（二）课程目标课程目标1.1 了解电控发动机的发展历史，熟悉电控发动机总体构成及分类方法；课程目标1.2认识电控发动机主要系统及零部件的结构及工作原理；课程目标1. 3 了解当今电控发动机标定技术发展趋势。课程目标L4能综合标定系统进行电控发动机标定；课程目标L 5培养学生的逻辑思维、判断和归纳能力，能对电控发动机标定数据进行分析；课程目标L6具有责任意识，能够进行团队合作。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系（认证专业专业必修课程填写）本课程支持的毕业要求指标点如下：毕业要求指标点掌握动力机械工程基础知识，并能将其应用于发动机领域的机械问题。毕业要求指标点2-1.掌握发动机电控专业基础识，具备解决发动机领域复杂工程问题的初步 能力。毕业要求指标点3-1.具备对电控发动机运行工况进行识别和判断，并结合专业知识进行有效 分解的能力。毕业要求指标点4-L能够对电控发动机进行标定，分析和验证标定数据。毕业要求指标点5-1.能主动与其他学科的成员共享信息，合作共事，胜任团队成员的角色与责 任。毕业要求指标点6-1.能够阅读动力机械工程专业的外文资料，对相关工程领域的国际发展状 况有基本了解，能够在跨文化背景下进行沟通、交流和合作。于业要求指标点课程目毕业要求 指标点 1-1毕业要求 指标点 2-1毕业要求 指标点 3-1毕业要求 指标点 4-1毕业要求 指标点 5-1毕业要求 指标点 6-1课程目标1.1q课程目标1.2qq课程目标1.3课程目标L4q课程目标1.5课程目标1.6q注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入也可标注“H、M、L”。二、本课程开设的实验项目编号实验项目名称学时类型要求支撑的课程目标1控制信号输出实验4综合性必做1.1、1.2、1.52传感器输入信号采集实验4综合性必做l.k 1.2、1.53信号输入输出响应控制实验4综合性必做1.1、1.2、1.54电控汽油机氧传感器实验4综合性必做l.k 1.2、1.65冷却液和燃油温度传感器性能标定实验4综合性选做1.1> 1.2、1.66进气压力和进气温度传感器性能标定实验4综合性选做1.1、1.2、1.67加速踏板传感器性能标定实验4综合性选做1.1> 1.2、1.68曲轴转角传感器和凸轮轴转角传感器性能 实验4综合性选做1.1、1.2、1.69发动机起动工况供油模拟标定实验4综合性选做L4、1.510发动机怠速工况供油模拟标定实验4综合性选做1.4、1.511发动机常规工况供油模拟标定实验8综合性选做1.4、1.512发动机限速工况供油模拟标定实验4综合性选做1.4、1.513发动机起动工况标定台架实验4综合性选做1.4、1.5、1.614发动机怠速工况标定台架实验4综合性选做1.4、1.5、1.615发动机常规工况标定台架实验12综合性选做1.4、1.5、1.616发动机限速工况标定台架实验4综合性选做1.4、1.5、1.6注：1.类型：指验证性、综合性、设计性等；2.要求：指必做、选做。实验1:控制信号输出实验目标及要求：了解飞思卡尔MC9S12X系列单片机的结构及基本操作方法；了解codewarrior 软件并掌握用C语言编译所需程序。编写流水灯程序并根据不同要求修改。实验2：传感器输入信号采集实验目标及要求：了解飞思卡尔MC9s12XS128单片机的结构及基本操作方法；了解CodeWarrior软 件并掌握用C语言编程方法；编写温度传感器测量程序；通过单片机上AD模块来对温度传感器所处 的环境温度进行测量，通过不同温度条件下测得数据的不同来认识AD测量的实质和温度传感器的负 温度系数特性。实验3：信号输入输出响应控制实验目标及要求：了解飞思卡尔MC9s12XS128单片机的结构及基本操作方法；了解CodeWarrior软 件并掌握用C语言编程方法；编写温控灯程序并根绝实际情况设定温度范围；根据温度传感器测量 的温度来控制单片机上LED灯亮的数目，由此可以根据亮灯的数目来大致判定温度的范围。实验4：电控汽油机氧传感器实验目标及要求：了解飞思卡尔MC9S12XS128单片机的结构及基本操作方法；了解CodeWarrior软 件并掌握用C语言编程方法。编写控制程序，根据氧传感器采集到的电压信号大小，点亮不同的灯； 程序通过判断采集到电压的大小，在不同的范围内，点亮不同的灯。实验5：冷却液和燃油温度传感器性能标定实验实验目标：认识液体温度传感器；学会将液体温度传感器与控制器相连接的方法；学会将控制 器与电源连接的方法；学会用CAN-USB模块将控制器与电脑连接；学会在电脑上运行控制软件；学 会应用控制软件观察液体温度传感器输入控制器的数字量和对应的电压值；学会对液体温度传感器 输入控制器的电压值与当前液体温度值之间的关系做出标定，并通过观察认定标定的正确性。实验要求：通过对车用液体温度传感器的环境进行加热或冷却，在电脑上观测液体温度传感器 向控制器输入信号的改变情况。通过对液体温度脉谱的标定，使标定与监测界面上显示的液体温度 值与外部温度表的值相一致。实验6：进气压力温度传感器性能标定实验实验目标：认识进气压力温度传感器；学会将进气压力温度传感器与控制器相连接方法；学会 应用控制软件观察进气压力温度传感器输入控制器的数字量和对应的电压值；学会对进气压力和温 度传感器输入控制器的电压值与当前进气压力和温度值之间的关系做出标定，通过输入控制器的压 力和温度信号的电压值，确定容器内的气体压力和温度，同时通过观察认定标定的正确性。实验要求：通过对典型车用进气压力温度传感器的环境进行加热或冷却、充气和排气，在电脑 上观测进气压力温度传感器向控制器输入信号的改变情况。通过对进气压力和进气温度脉谱的标定, 使标定与监测界面上显示的压力和温度值与外部压力表和温度表的值相一致。实验7：加速踏板传感器性能标定实验实验目标：认识车用电子加速踏板；了解加速踏板传感器工作原理；学会将电子加速踏板传感 器与控制器相连接方法；学会应用控制软件观察电子加速踏板传感器与控制器连接的完整性；学会 观察电子加速踏板传感器输入控制器的数字量和对应的电压值；学会对电子加速踏板传感器输入控 制器的电压值与当前油门开度之间的关系做出标定，并通过观察认定标定的正确性。尝试标定一个 油门脉谱，通过加速踏板的开度确定每次供油量。实验要求：通过对车用电子加速踏板开度大小的变换，在电脑上观测电子加速踏板传感器传感 器向控制器输入信号的改变情况。通过对电子加速踏板脉谱的标定，理解电子加速踏板工作原理， 掌握电子加速踏板的标定要点。实验8：曲轴转角传感器和凸轮轴转角传感器性能实验实验目标：认识曲轴转角传感器和凸轮轴转角传感器；学会将曲轴转角传感器和凸轮轴转角传 感器与控制器相连接方法；学会应用控制软件观察曲轴转角传感器和凸轮轴转角传感器输入控制器 的数字量和连接的完整性；学会运用示波器测量观察曲轴位置信号和凸轮轴位置信号的波形和相位 关系，学会通过并通过曲轴位置信号和凸轮轴位置信号的脉宽来计算转速。实验要求：使用示波器测量曲轴位置信号和凸轮轴位置信号，在示波器和控制软件界面上观察 曲轴位置信号和凸轮轴位置信号的波形，确认对曲轴信号齿计数的方法。同时观察转速变化情况， 通过改变转速观察波形的变化，在控制软件界面上观察波形对应的脉宽数据，检验脉宽与转速两者 的对应关系。.实验9：发动机起动工况供油模拟标定实验实验目标：了解信号发生器工作原理和功能；学会信号发生器了解和使用，通过调节信号发生 器上的电位器，完成对信号频率和输出信号电平的安排，从而模拟发动机在不同转速下的曲轴和凸 轮轴信号，模拟出冷却液温度信号；了解在起动过程中转速升高产生的控制动作，尤其是在由停止 向起动工况的改变和由禁止供油向开始供油的改变；通过了解起动油量脉谱的功能认识起动油量的 控制方法；通过了解起动供油定时脉谱的功能认识起动供油定时的控制方法。实验要求：应用信号发生器产生模拟发动机曲轴和凸轮轴传感器信号、冷却液温度信号，将信 号接入控制器端口。通过调节模拟曲轴传感器信号频率，在电脑的相应界面上观察转速变化引起的 控制过程要素的变化，运用模拟信号缓慢调节，观察随转速增加实现起动控制逻辑的全部过程，观 察由停止工况向起动工况的过渡，观察喷油信号产生的时机和每次供油量的改变情况；使用示波器 和电流传感器采集曲轴信号、凸轮轴信号、供油波形；观察了解发动机油量脉谱，在电脑相应界面 上观察起动油量，了解起动脉谱如何确定起动油量；观察发动机起动供油定时脉谱和了解如何确定 起动供油定时。实验10：发动机怠速工况供油模拟标定实验实验目标：掌握发动机负载模拟方法，学会模拟负载调节；学会将模拟负载器连接到电脑上； 学会运用控制软件观察当前模拟负载的数值，了解每次供油量和模拟负载对转速共同影响的相关设 定；了解发动机怠速PID参数脉谱，学会通过PID脉谱调节，实现怠速过程的PID调节控制方法； 了解发动机怠速目标脉谱，掌握通过对怠速目标脉谱的设定，实现对怠速目标的控制。实验要求：根据发动机怠速需求，运用信号模拟器加载怠速载荷条件，通过控制系统的PID控 制，实现模拟系统完成怠速运行时的目标转速。通过调节模拟冷却液温度传感器信号，观察冷却液 温度对目标转速的影响。通过修订目标转速脉谱，了解目标转速脉谱对怠速控制的作用。实验11：发动机常规工况供油模拟标定实验实验目标：实现对前期实验涉及内容的综合运用，各种模拟传感器信号的接入，加速踏板传感 器的使用，模拟负载装置的使用方法；学会通过改变加速踏板开度来表达操作意图的方法；学会通 过安排负荷和安排供油量两方面的平衡，使模拟系统运行在任何一个工况位置；了解常规工况油门 油量脉谱，对这个脉谱的主要特征进行描述；了解常规工况下供油正时脉谱，掌握该脉谱数值设置 的一般规律。实验要求：通过调节加速踏板传感器，控制每次供油量改变，实现转速和负荷的平衡变化，模 拟发动机在不同负荷、不同转速工作点上运行；在控制软件上观察负荷、转速、每次供油量、供油 正时等参数的变化；查阅常规工况下的油门油量脉谱，了解通过油门开度和发动机当前转速确定每 次供油量的基本方法；查阅常规工况下的供油正时脉谱，了解通过当前每次供油量和转速确定供油 正时的基本方法。实验12：发动机限速工况供油模拟标定实验实验目标：综合运用前期实验内容，各种模拟传感器信号的接入，加速踏板传感器的使用，模 拟负载装置的使用方法；学会通过改变加速踏板开度来表达操作意图的方法；学会通过限速脉谱的 标定，实现限速工况特性；了解限速工况油门油量脉谱，对这个脉谱的主要特征进行描述；了解限 速工况下供油正时脉谱。实验要求：通过调节加速踏板传感器，控制每次供油量改变，实现限速工况时的运行性能。当 安排加速踏板使转速不断上升时，将在限速转速位置实现限速工况。在控制软件上观察负荷、转速、 每次供油量、供油正时等参数的变化。查阅限速工况下的油门油量脉谱，了解通过油门开度和发动 机当前转速确定每次供油量的基本方法。实验13：发动机起动工况标定台架实验实验目标：在发动机起动工况模拟标定实验的基础上，了解起动过程的主要控制要素，掌握设 置由停止工况进入起动工况的转速、开始供油正时、由起动工况退回停止工况转速等方法。了解起 动转速对发动机性能及控制的影响。实验要求：完成发动机开机、起动的操作运行，实现发动机由停止状态到起动工况再到怠速工 况的工作过程。通过对起动脉谱的改写和设定，消除在起动过程中出现的冒黑烟现象，同时实现较 理想的起动转速。通过设定合适的起动成功转速，实现起动工况向怠速工况的平稳过渡。实验14：发动机怠速工况标定台架实验实验目标：在发动机怠速工况模拟标定实验的基础上，掌握进入怠速运行的过程，了解在怠速 工况下，怠速目标脉谱对于运行转速的影响和怠速目标转速脉谱的设定方法。通过改变怠速目标转 速的设定，观察怠速运行转速的变化；了解在怠速工况下，转速PID的系数脉谱的设置；了解在怠 速工况下发生载荷增加，油量进行调节的过程。实验要求：完成发动机开机、起动并稳定在怠速工况下的操作运行，再完成电控发动机的空载 怠速暖机的运行过程；在怠速工况下增加一定载荷，观察怠速工况下对油量的自动控制机制；对怠 速目标转速脉谱做改写和设定；观察已经设定的怠速PID系统脉谱，实现怠速PID控制的实际标定 方法。实验15：发动机常规工况标定台架实验实验目标：在发动机常规工况模拟标定实验的基础上，了解常规工况下对电控发动机进行标定 的主要步骤；了解标定工况点的方法和原则；掌握针对电控发动机每一个工况进行供油正时标定方 法；了解根据实验结果制定供油正时脉谱的方法。实验要求：完成发动机开机、起动并稳定在怠速工况下的操作运行。通过安排加速踏板并同时 增加负荷进入发动机的常规工况；在常规工况下选择若干个转速点，在每个转速上选择若干个转矩 点。将发动机按顺序在这若干个工况状态下运行，完成这些工况点上的供油正时标定。实验16：发动机限速工况标定台架实验实验目标：在发动机限速工况模拟标定实验的基础上，认识了解限速工况，掌握限速工况的实 现方法；掌握对限速脉谱的安排方法；了解并初步掌握实现限速性能对限速脉谱的标定方法；实际 完成发动机限速操作，观察发动机限速运行效果。实验要求：完成发动机开机、起动并稳定在怠速工况下的操作运行。在限速区域内操作发动机 运行，观察限速条件下的发动机运行状态，理解限速工况对发动机工作的意义。了解限速脉谱的安 排方法，对限速油量脉谱进行调节，实现限速工况下的运行效果。三' 考核与评定（一）实验项目考核要求实验报告考查内容与评分比重参见下表:评分项 编号实验评价内容所占 比重要求对毕业要求指 标点支撑1动手能力30%能够按照规范进行实验过程4-12问题分析能力30%对结构、工作原理理解3-13团队合作能力20%实验小组工作开展有序5T4报告质量20%报告清晰，提交准时6-1注：具体评分细则程序设计实验报告评分细则实验报告评分细则（每次作业按100分计算）项目优良差动手能力，30分能够主导实验过 程，正确操作及使 用实验工具； 27-30 分能够协助实验过 程的制定，正确操 作及使用实验工 具；24-26分能够参与实验方 案的讨论，能够较 正确地使用实验 工具；21-23能够参与实验过 程；20分以下问题分析能力，30能够清晰表达实能够较清晰表达能够对实验过程对实验过程的问分验过程的问题； 27-30 分实验过程的问题；24-26 分的问题有一定的 理解；21-23分题理解能力差；20 分以下团队合作能力20 分能组织实验小组， 承担负责人角色 18-20 分能协助实验小组 负责人开展工作 1617 分能服从实验小组 的工作安排 1415 分对自己的角色不 清晰13分以下报告质量20分报告清楚，按时提 交18-20分报告较清楚，按时 提交16-17分未按时提交，但报 告清楚14T5分未按时提交，报告 不清楚13分以下（二）实验课程成绩评定（说明实验课程成绩评定方法，平时实验与实验课程考试/答辩成绩的权重）考核形式考核要求考核权重备注实验报告完成实验情况、递交实验报告 及报告成绩0.8平时表现考勤、预习报告、实验操作0.2注：1.考核形式包括实验报告、平时表现（预习、操作）、实验课程考试、答辩等；2.可根据专业课程实际情况进行适当安排或补充。四、大纲说明.实验安排的第7学期；1 .前期课程：内燃机学、内燃机电子控制技术；.参考书目及学习资料：汽车发动机电控系统维修实训指导，曹红兵著，机械工业出版社, 2013年第1版。2017年9月22日