汽车发动机标定技术21576.docx
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1、第一章标标定过程程概述动力传动动系统的的目标每个标定定过程的的第一步步是确定定动力传传动系统统标定的的目标。典典型情况况应包括括以下几几方面内内容:发动机机的功率率和输出出扭矩驱动性性能不同温温度下起起动时间间加速和和减速性性能期望的的燃油特特性工作温温度范围围硬件选择择在性能指指标确定定后,为为了达到到这些目目标,需需要选择择各种各各样的系系统硬件件。节气门口口的直径径由发动机机节气门门全开时时的最大大空气流流量决定定。油泵流量量和喷油油器动态态范围由怠速和和节气门门全开时时发动机机燃油需需要量决决定。排放标准准排放标准准可能要要求使用用外接EEGR阀阀、防燃燃油蒸气气污染系系统、催催化转换
2、换器的数数量和大大小、暖暖机催化化转换器器和辅助助空气阀阀(脉动空空气/空气泵泵等)。爆震控制制如果需要要用最大大点火提提角来满满足功率率和燃油油经济性性要求,或或者车辆辆可能使使用不同同辛烷值值的汽油油,那么么可能需需要安装装爆震控控制系统统。发动动机在测测功器上上的初步步开发一旦系统统硬件配配置确定定,就可可以利用用一或两两台手工工装配的的发动机机进行发发动机测测功器初初步开发发。试验前,必必须安排排时间排排除测功功器硬件件的故障障,确认认系统零零部件达达到技术术要求,并并且实际际上通讯讯系统已已正常工工作。发动机测测功器用用于评价价发动机机性能以以及制定定空燃比比分布、所所要求的的点火提
3、提前角和和充气效效率图。发动机性性能在节气气门部分分开度和和全开时时测量空空燃比分分布。分析OO2传感器器对各缸缸的响应应来确定定混合气气浓和稀稀情况下下的最佳佳扭矩点点影响。确定节节气门部部分开度度和功率率加浓的的燃油精精度。测定有有效燃油油消耗率率。发动机控控制参数数图部分负负荷/节气门门全开的的MBTT。点火界界线与燃燃油辛烷烷值关系系。点火与与冷却水水温的关关系。点火与与EGRR的关系系。EGRR图与发发动机排排放关系系。点火图图与EGGR和发发动机排排放的关关系。燃油经经济性/NOxx与HC的折折衷选择择。充气效效率(VVE)图图(速度密密度系统统)。空气流流量计校校准(质量流流量系
4、统统)。车辆辆驱动性性能的开开发一旦可以以得到足足够数量量的能够够批量生生产的零零部件,就就应马上上着手组组装一或或两辆试试验车,作作为一个个典型的的开发平平台,进进行早期期的标定定开发和和车辆驱驱动性能能评价。最最重要的的一些标标定工作作包括以以下几项项:起动供供油量冷机和和热机供供油量瞬态供供油量冷态试验验在标定过过程期间间有两种种类型冷冷机试验验。第一一种类型型,称为为冷机,适适用于发发动机冷冷却水温温等于或或者接近近于环境境温度的的情况。第二种类类型,称称为冷环环境,适适用于低低温环境境下进行行性能实实验。冷冷环境试试验,可可以用一一个冷的的或予热热过的发发动机进进行;具具体根据据试验
5、技技术要求求而定(即模拟拟整夜停停车后或或再起动动)。燃油标定定燃油标定定分为两两种主要要类型,开开环和闭闭环标定定。开环标定定可进一一步分为为三种,一一种对于于冷机和和暖机运运行是通通用的,一一种只能能用于冷冷机运行行,一种种只能用用于暖机机运行。开环环标定冷机和和暖机起动燃燃油控制制起动后后A/FF随时间间衰减的的控制开环冷冷机开环转转速和负负荷加浓浓这阶段的的目标是是保持AA/F是是理论混混合比或或在理论论混合比比附近,使使催化转转换器效效率最高高,同时时保证良良好的驱驱动性能能。开环标定定冷机开环冷机机标定包包括以下下功能:功率功率加加浓(PPE)加速加加浓(AAE)开发冷机机开环标标
6、定时,工工作重点点应该是是在保证证良好全全面的驱驱动性能能的同时时避免过过度供油油,否则则会导致致火花塞塞积碳和和产生黑黑烟。开环标定定暖机开环暖机机标定包包括下述述功能:催化剂剂和发动动机的保保护功率加加浓(PPE)加速加加浓(AAE)根据时间间、转速速和负荷荷的燃油油加浓可可用于保保护催化化剂,根根据冷却却液温度度的加浓浓可使动动力传动动系冷却却。功率加浓浓(PEE)供油油可以提提高发动动机性能能、防止止爆震并并降低活活塞温度度。闭环环标定闭环燃油油标定的的目的是是在下述述情况下下保持空空燃比的的精确控控制:驱动性性能加浓浓减速减减稀(DDE)减速断断油(DDFCOO)闭环A/F比控控制的
7、主主要目的的是保持持最优AA/F比比使催化化剂的转转换效率率最高。验证初步标定定的验证证是通过过在冷、热热温度条条件下进进行的一一系列大大范围试试验完成成的。一旦完成成了初始始发动机机控制图图和驱动动性能评评价,就就应开始始车辆排排放性能能的开发发,这样样在这一一过程结结束后便便可确保保达到排排放认证证要求。车辆辆排放试试验在车辆排排放试验验阶段,为为了获得得最佳排排放性能能,应精精细调整整最初开开环燃油油标定的的数据,特特别在以以下几个个方面:加速和和功率加加浓限制制起动供供油量点火EGRR负荷和和海拔高高度对发发动机排排放的影影响怠速空空气控制制系统对对总的排排放的影影响在排放试试验以后后
8、,车辆辆和控制制系统现现在的任任务是在在恶劣条条件下进进行一系系列试验验来确定定它的适适应能力力,包括括温度极极限和高高海拔高高度。低温室试试验在低温室室内试验验阶段,要要测量发发动机的的起动转转速和燃燃油消耗耗量,以以及蓄电电池电压压下降条条件下油油泵输出出的油量量,还应应该检查查火花塞塞是否被被淹,这这表明起起动混合合气是否否过浓。冷机行车车试验冷机行车车试验是是为了评评价冷机机车辆的的起动、起起步和在在高海拔拔地区运运行时的的性能。在高温情情况下,即即在高温温室内或或在高温温行驶时时也要评评价车辆辆的驱动动性能。这这种做法法是为了了确定热热燃油输输送的问问题,象象燃油蒸蒸气、怠怠速不稳稳
9、定或催催化转换换器的温温度过高高等,如如果需要要应进行行修正。高温室试试验在高温室室内试验验期间,评评价下述述性能:起动供供油量在高温温环境条条件下加加速加浓浓和减速速减稀的的功能蒸发排排放性能能热机行车车试验在热机行行车试验验期间,车车辆经过过一系列列定量测测试评价价下列性性能:热起动动热态供供油瞬态燃燃油响应应高海拔拔地区的的性能蒸发排排放情况况在遇到类类似于拖拖挂或爬爬陡坡时时的大负负荷情况况下,测测量催化化转换器器的温度度。车辆辆排放试试验整理理进行一系系列大量量试验之之后,车车辆的硬硬件和软软件标定定结果应应彻底地地进行全全面的整整理。在整个全全部的标标定过程程中,为为了在性性能和排
10、排放两者者之间都都能很好好地兼顾顾,应不不断地对对各种燃燃油和怠怠速控制制的标定定进行精精细的调调整。在在提交车车辆进行行系统和和标定试试验或排排放认证证试验之之前,冻冻结软件件和硬件件的进一一步开发发是很重重要的。在整个驱驱动性能能试验阶阶段,一一定要保保持燃油油特性的的一致。系统和标标定试验验发动机管管理控制制系统的的性能和和标定的的精确性性在系统统和标定定试验期期间被验验证,这这些试验验包括:冷机标标定行驶噪噪音水平平海拔高高度标定定热机标标定试验还要要评价发发动机管管理控制制系统的的电气性性能。电磁干扰扰(EMMI)试试验EMI试试验可以以确定系系统对外外部产生生的电磁磁干扰是是否敏感
11、感。电磁兼容容性(EEMC)试验EMC试试验保证证系统内内部各种种电子零零部件不不产生相相互干扰扰的信号号。车辆辆排放认认证试验验车辆排放放认证试试验是标标定过程程的最后后一步,通通常是最最困难的的一步。在认证试试验期间间,标定定工程师师们将看看到他们们所作的的车辆标标定开发发究竟结结果如何何;然而而如果在在开发期期间利用用了大量量的发动动机台架架试验,获获得好的的试验结结果应当当完全不不足为怪怪。如果果整个标标定开发发过程都都是一步步一步扎扎实地进进行,那那么在提提交车辆辆进行排排放认证证之前就就可以精精确地估估计出最最终的试试验结果果。为什么整整车试验验不同于于发动机机测功器器试验整车试验
12、验和发动动机测功功器试验验在有些些工况有有着明显显的差别别。所以以在完成成初始发发动机测测功器开开发后,进进行广泛泛的整车车开发是是很重要要的。一些原因因是:底盘动动态特性性发动动机测功功器试验验不能提提供车辆辆的“驾驶感感”。对于于许多参参数的标标定来说说这是很很重要的的,尤其其在怠速速和接近近于怠速速的工况况。如不不进行整整车标定定,则许许多简单单的瞬态态标定也也不能有有效地进进行。进气系系统在在测功器器试验中中精确地地重现车车辆进气气系统的的特性是是困难的的。车身身结构通通常会对对进气系系统的性性能有影影响。温度发动机机测功器器试验不不能产生生与整车车相同的的温度变变化率。另另外大多多数
13、的测测功器试试验设备备不能在在极端温温度状况况下进行行发动机机试验。瞬态试试验在在发动机机测功器器上进行行瞬态试试验很复复杂并会会花费大大量时间间。在车车辆上(道路试试验或底底盘测功功器试验验)则与开开车一样样简单。同同时从车车辆上获获得的瞬瞬态试验验数据更更有价值值(见底盘盘动态特特性)。第二章发发动机标标定,稳稳态测功功器试验验基本本稳态标标定定义发动动机测功功器试验验的试验验工况点点,使之之容易作作为标定定时的节节点使用用。利用发动动机测功功器试验验得到的的数据设设定一个个标定开开始的基基准。尽量减少少在车上上开发基基本标定定参数(燃油,EEGR补补偿和点点火)所需的的时间。在车上验验证
14、初始始测功器器试验数数据。在进气、燃燃烧或排排气系统统中有任任何改变变,均需需对基本本燃油、EGR补偿和点火表进行重新标定。基本本燃油标标定基本喷油油脉宽公公式中用用到以下下参数:基本脉宽宽常数负荷变量量(LVV8)质量空气气流量或或歧管绝绝对压力力A/F比比系数海拔高度度修正系系数EGR补补偿系数数AE系数数DE系数数块学习系系数蓄电池电电压闭环修正正点火基本燃油油标定下下面主要要是讨论论基本脉脉宽计算算中的充充气效率率和EGGR的补补偿。它它们是发发动机测测功器试试验中得得到的基基本数据据。充气气效率充气效率率(VEE)针对对泵气损损失对基基本喷油油脉宽进进行修正正。在软软件中LLV8是是
15、以转速速和负荷荷为基础础的三维维表。它它通常以以和系数数值相当当的计数数值格式式来显示示。对每每一个转转速和负负荷点从从发动机机测功器器试验数数据中选选择VEE值并将将它装入入相应的的表中。发发动机测测功器试试验数据据不能复复盖整个个表中所所有的位位置,所所以必须须进行插插值计算算。负荷变化化数据的的验证图1和图图2是进行行18循环环(FTTP)排排放试验验和公路路燃油经经济性试试验得到到的。在在x-yy绘图机机上监控控转速和和负荷点点,以确确定最高高密度区区域。这些区域域表示要要进一步步标定开开发的稳稳定工况况点。在在排放底底盘测功功器上按按照最初初设定的的转速/负荷点点稳态运运行,以以确认
16、和和发动机机测功器器试验结结果完全全一致。图1 发发动机转转速/负荷点点-188热循环环FTPP(4.5L)图2 发发动机转转速/负荷点点-公路路燃油经经济性试试验(44.5LL)开环环方法在整个FFTP118循环环过程中中,不断断调整AA/F直直到它变变成144.7为为止。这这是通过过改变LLV8值值(负荷参参数)来实现现的。AA/F比比值用排排放A/F分析析仪来获获得。在在完成此此项任务务时必需需禁止下下列各项项,以免免相互影影响。加速加浓浓减速减稀稀功率加浓浓闭坏块学习碳罐净化化下游空气气EGR整个过程程要监测测以下参参数:RPMLV8脉宽排气背压压MAP或或MAFF(歧管管绝对压压力或
17、质质量空气气流量)蓄电池电电压歧管空气气温度闭环环方法除了在开开环方法法中相同同的那些些项外还还监控闭闭坏积分分项。从从VE值和和闭环积积分项中中可以计计算出使使A/FF达到144.7的的VE值。据据此修改改VE表的的标定值值,以适适应保持持理论混混合比的的需要。在在确定VVE值时时,歧管管空气温温度的修修正将是是主要因因素。稳稳态运行行时应小小心保持持工况点点在排放放测试范范围内。在某些区区域中可可能希望望发动机机工作于于非理论论混合比比状况。数数据的改改变需要要逐个进进行标定定和试验验,以确确定它们们对排放放的影响响。为了怠速速的稳定定,在MMAP和和RPMM低时将将混合气气加浓。为为了减
18、速速时保护护催化转转换器或或为了HHC的排排放和断断油瞬间间平顺地地减速,在在MAPP低时将将混合气气减稀。如如果功率率加浓供供油不随随转速或或海拔高高度变化化,在MMAP和和RPMM高的节节气门全全开(WWOT)工况将将混合气气减稀。在在高海拔拔高度地地区需进进行类似似的排放放底盘测测功器试试验。EGGR补偿偿当EGRR引入系系统时,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/
19、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率率定义为为:COO2在进气气道中%CO2在在排气道道中% EGRR标定目目标(22.5LL)基本本点火标标定总的点火火提前角角EGRON(通)或OFFF(断)查表值值大气压力力补偿冷却液温温度补偿偿冷却液过过热补偿偿怠速动态态点火初始点火火提前角角图4 点点火正时时与EGG
20、R%的的关系(1.33L)基本点火火提前角角的标定定主要集集中于总总点火提提前角计计算中的的EGRR ONN/OFFF(通通/断)项。EGGR通时时EGRR点火提提前角加加大,EEGR断断时减小小,如图图4所示,注注意MBBT随发发动机转转速的增增加和随随负荷的的减少。EGR ON(通)和OFFF(断)点火提提前角被被建立为为一个以以转速和和负荷为为座标的的三维表表,典型型的点火火钩状曲曲线如图图5所示。从从发动机机测功器器试验数数据中对对应于每每一转速速和负荷荷点选择择MBTT点火提提前角值值,并将将它装入入表中的的相应位位置。在在可能的的情况下下都应使使用EGGR OON(通通)或OFFF
21、(断)的MBTT点火提提前角。在在某些情情况下不不能用MMBT:在怠速时时为了保保证怠速速稳定性性为了减少少NOx排放在爆震限限制时使用爆震震传感器器的车辆辆一般将将点火表表标定到到接近MMBT并并追踪爆爆震值。通通常点火火提前角角应在MMBT,但但不能超超过比爆爆震界限限小3度的安安全界限限。发动动机控制制图表和和EMSS工作在GM发发动机管管理系统统中使用用许多标标定常数数和表。这这些表提提供了进进行发动动机控制制的基础础。对于于使用速速度密度度系统的的发动机机概括如如下:充气效率率=f (发动机机转速,歧管压压力),如图图6所示点火提前前角=f (发动机机转速,歧管压压力)控制的AA/F
22、比比=f (冷却液液温度,歧管压压力,发动机机运行时时间)EGR补补偿=f (发动机机转速,歧管压压力)目标怠速速=f (冷却液液温度)喷油器补补偿=f (蓄电池池电压)燃油泵补补偿=f (蓄电池池电压)图5 典典型的点点火“钩”状曲线线,24400rrpm,无EGRR图6 充充气效率率mapp第三章发发动机标标定,闭闭环燃油油控制假设:如如果A/F被控控制在理理论混合合比附近近,排放放将满足足目标要要求并具具有良好好的驱动动性能。典典型的发发动机排排放如图图7所示。图7 A/FF对发动动机排放放的影响响排放控制制策略车辆排放放控制分分两个基基本阶段段:1).暖暖机冷冷机和催催化转换换器不起起
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