三高标定、台架标定介绍.

1、标定技术介绍 标定技术介绍 1.1绪论 1.1.1标定的必要性 电控柴油机为了满足工程目标，在满足严格排放的前提下， 获得有竞争力的燃油经 济性指标和高可靠性的要求。 电控软件中所有的变量都是可调的，将所有变量赋予优化 值的过程称之为标定。可以通过标定最大限度地发挥柴油机潜力，达到追求的工程目标。 因为赋予了更大的灵活性和可调性，标定很差的发动机性能甚至会比机械泵发动机还 差。 相对汽油机的标定，柴油机的标定难度更高更具挑战性。柴油机的压燃式燃烧，与 喷油器、增压器、气道以及配气机构等参数息息相关，而标定只能控制燃油喷射，标定 工作是柴油机性能和排放开发的重点工作内容。柴油机的标定必须与燃烧系

2、统开发同步 进行。 1.1.2标定的基本概念 发动机电控系统的标定工作是电控发动机应用开发的一个重要阶段。研发人员之所 以要对电控系统进行标定， 其原因在于发动机电控工作过程的复杂性， 而这种复杂性具 体体现在如下方面： （1）发动机电控系统需要实现众多的控制项目，如控制起动、怠速、调速等运行 工况； （2）发动机电控系统的控制要使发动机的潜力充分发挥，使功率、油耗、排放和 汽车操纵性等多方面的性能达到综合最佳的状态； （3）影响发动机性能的因素众多、变动范围大，如发动机的负荷与转速、冷却液 的温度、进气温度、燃油温度、机油温度、增压压力等，电控系统对所有这些因素的变 化都要作出相应的调整；

3、（4）发动机电控系统必须适应复杂的外界环境变化，如季节变化以及海拔高度的 变化等等。 229 - 标定技术介绍 从控制技术的角度来看， 发动机是一个动态、多变量、高度非线性、具有响应滞后 的时变系统，其工作过程包含十分复杂的动力学、热力学、流体力学、化学反应动力学 等过程。正是由于发动机系统严重的非线性等原因，一方面，采用经典的线性控制理论 来控制参数优化值的方法已不可能。另一方面，通过实时计算求得的控制参数值的方法， 在目前的硬件技术上也是根本不可能满足的，所以在开发电控发动机时， 只能先通过大 量的试验，把所获得的各种工况下的动力性、燃油经济性、以及排放性能等试验数据， 按照一定的优化准则

4、和相关法规的要求，采取适当的优化方法，最终获得的控制参数和 各种修正参数随发动机转速和负荷等因素变化的规律，并采用三维图、二维曲线等方式， 把按照这种规律变化的控制参数值存贮在电控单元中，即所谓的MAP图。在电控发动机 实际运行时，电控单元根据采集到发动机工况参数和存贮的控制数据进行逻辑分析和判 断，并根据预设的控制算法经过简单计算后就可以得到送给执行器的控制量（如喷油量、 喷射定时、共轨压力等），从而达到实时控制发动机的目的，即所谓的查表法或查MAP 图法。 众多的MAP图产生过程即所谓的标定过程，指的是电控单元控制参数优化过程，优 化后得到的控制参数应使发动机具有良好的综合性能。正因为电控

5、发动机的实时控制是 基于MAP图的这个特点，所以MAP图中控制参数的标定工作就成为电控发动机应用开发 的核心内容。 一般情况，电控发动机的匹配标定主要包括以下几部分内容：燃油喷射系统与发动 机的燃烧匹配；整机台架的电控MAP匹配标定；整车道路的电控 MAP图匹配标定。 1.2电控单体泵的标定工作 1.2.1标定策略 柴油机电控系统采用的控制方法， 是基于MAP图的查表法。这是发动机电控系统中 应用最为广泛的控制方法。 电控单体泵燃油喷射系统属于脉冲供油时间控制式第二代柴油机电控系统，它通过 230 - 标定技术介绍 控制高压油泵电磁阀的开启持续时间以及开启时刻，来控制发动机的喷油量和喷射定 时

6、。具有灵活的控制自由度，能够方便地适应发动机在不同负荷和转速工况下对喷射定 时和喷油量的要求，使发动机的各项性能指标得到兼顾和改善。 喷油量 Fuel=f(Pedal,n, S 1)； 喷射定时 Timing=f(Pedal,n, S 2)。 其中Pedal为油门，n为发动机的转速，是决定喷油量和喷射定时的决定性因素， S 1和S 2分别代表喷油量和喷射定时的修正因子。喷油量修正因子S 1主要有燃油温 度和冷却液温度，间接的还有增压中冷后的进气温度和压力。根据计算出的进气流量， 通过标定空燃比(过量空气系数)来修正喷油量。喷射定时修正因子S 2主要有冷却液 温度、增压中冷后的进气压力和温度。

7、影响发动机性能的可变因素较多，通过不同的手段对这些因素进行控制，能够使发 动机达到工程目标的性能。不同厂家、不同类型的电控燃油系统发动机所采用的控制策 略也不尽相同，有其自身的特点。 1.2.2电控单体泵的标定策略 扭矩油量的转换 输入油门踏板位置一AccPed_rChKdVal，输出：喷油量一InCtl_qSetUnBal。 驾驶性标定 在整车标定中，通过调整 AccPed_trqE ng_MAP来进行整车驾驶性标定。 扭矩限制 其中外特性扭矩限制 EngPrt_trqLim_CUR来决定发动机的外特性，EDC16C3沖该 扭矩限制决定了发动机高怠速特性。在整车标定中禁止对此进行调整！ 烟度

8、限制 烟度限制在整车标定中有可能会进行调整(动力性和烟度指标之间进行权衡)，该 标定量是以过量空气系数的方式进行限制，标定限值过严，可能会影响到低速外特性扭 矩从而体现在整车起步换挡过程中反应出动力性差的问题。 过热保护 过热保护是整车热带标定的主要工作内容，根据发动机的冷却液温度来实施降功率 （扭矩）的标定来对发动机进行保护， 防止冷却液温度过高造成发动机过热，引起发动 机拉缸的故障。 增压器保护 增压器保护是整车高原标定的重要工作内容。在整车高原标定中，为了防止增压器 超速和涡前排温超限，标定可能会影响到外特性扭矩，通过降功率（降扭矩）的手段来 保护增压器。 起动标定 评价发动机起动性能的

9、好坏，一般从以下几个方面进行评估：起动速度的快慢（起 动时间）、冷起动性能、起动时的排放情况。 柴油机起动速度的快慢（起动时间）跟起动时的循环喷油量的多少有直接关系。对 传统的机械控制式柴油机来讲， 多喷油直接可以使发动机快速地起动，但是过浓的混合 气又会使柴油机在起动时排放变差，冒黑烟并且起动工作粗暴。另外，柴油机起动的快 慢还跟起动机的拖动转速有很大关系。如果起动机拖动转速高，压缩过程的热损失就会 相对减少，加上燃油喷射压力的提高可以使燃油雾化更好，综合起来会大大加快发动机 的起动速度，同时还能降低起动时的尾气排放。柴油机冷起动性能的好坏直接决定着环 境适应能力。 对于时间控制式的电控单体

10、泵柴油机来讲，其系统本身固有的优越性使电控柴油机 的起动性能得到了大幅的改善。电控柴油机不但可以实现随环境温度的改变而改变起动 循环喷油量，而且还能够进行喷射定时的自动修正。这样，在同等环境和拖动转速的条 件下，电控柴油机可以更加合理地组织起动时的燃油喷射量和喷射定时，不但能够达到 快速起动，还能够解决起动冒黑烟和白烟的现象，通过实时调整起动过程中的喷油量和 喷射定时，可以使柴油机平稳地过渡到怠速控制，起动柔和。 电控单体泵柴油机的起动策略正是利用上述电控系统的这种优势，对起动循环喷油 量和喷射定时做出了精细地控制，使之拥有了出色的起动性能。 对于电控单体泵的起动控制条件为：油门位置小于2紡且

11、转速不超过500 r/min 。 怠速控制 电控柴油机的怠速控制采用的是目标怠速闭环PI控制方法。其中目标怠速随冷却 液温度的改变以及空调是否打开而改变，定时的修正主要是冷却液温度的修正。电控单 体泵柴油机采用的怠速控制策略使发动机怠速平稳柔和，合理目标怠速更加适应发动机 的暖机、排放以及经济性。柴油机进入怠速控制的条件为：油门位置小于2%并且转速 大于500 r/min 且不超过（目标怠速 +150）r/min. 共轨系统的预喷功能，使怠速的噪声得到了明显地改善，怠速噪声更加柔和。 调速控制 电控柴油机采用灵活的调速控制方式（通过MAP图的标定），在体现动力性和经济 性的同时更突出其低排放的

12、性能特点。电控柴油机在调速控制的瞬态过程中采用了两个 比较特别的控制手段：一个是瞬态空燃比的控制策略； 另一个是增压压力的定时修正控 制策略。 瞬态空燃比控制是根据增压中冷后的进气压力和温度以及当前的发动机转速来得 到当前的进气流量，再根据此工况下允许的加速空燃比，计算出此时发动机允许的最大 喷油量（以不冒烟为依据），如果查到的稳态主控制喷油量大于允许的最大喷油量，那 么控制系统将会限制当前的喷油量而使喷油量等于当前允许的最大喷油量。控制中当前 进气流量的计算是采用查 MAP图的方式得到。将台架上得到的发动机转速、增压中冷后 的进气压力以及实测的进气流量三者之间的关系做成MAP图，根据其中的两

13、个量即可得 到第三个未知量即进气流量。 增压压力的定时修正策略：仅仅是瞬态空燃比的控制自然会使发动机在加速加负荷 时不会因喷油量过多引起冒烟，但限制了喷油量会导致发动机动力性不足。如果在发动 机加速加负荷的过程中能够使喷油定时适当提前，在相同进气量情况下可以实现多喷油 而不冒黑烟，提高发动机的动力性。因此电控系统增加了增压压力的定时修正控制策略。 检测到发动机的进气增压压力同台架稳态时的增压压力有一定压差时，系统会根据这种 压差程度的大小计算出修正系数，由油门位置与发动机转速查增压压力修正MAP图，得 到该工况下的最大修正偏移定时，与计算出的系数相乘即得到当前应该增加的定时偏移 量。 通过这种

14、进气空燃比的控制和增压压力定时修正策略的运用，在保证了加速不冒烟 的情况下使发动机拥有足够的动力性。柴油机进入调速控制的条件为：油门位置不大于 2%或者转速超过（目标怠速 +150） r/min。 电控MAP匹配标定主要完成柴油机各种传感器的信号MAP各种油量和定时MAR 各种修正补偿MAP等的精细标定工作。 B A 采样电压值 11 (第-直麺順真 图9-1油门踏板传感器的标定 油门踏板MAP的标定，如图9-1所示。根据实测的传感器输出的线性电压信号范围 特点，标定出0呀口 100泌两个点的电压值即可。传感器在具体使用时可将最大值用作 0%由门，也可反过来使用，只需要更改一下 MAP图的数据

15、即可，但从使用功耗及安全性 上来看，最好是小电压处定为 0%由门。 冷却液温度和燃油温度采用的是同一种型号的传感器，因此二者的MAP均根据传感 器厂家给出的特性曲线进行标定。 主控制稳态MAP的匹配标定 主控制稳态MAP包括稳态油量 MAF和稳态定时MAP是柴油机关键的电控 MAP发 动机基本喷射油量和喷射定时的控制均由这两张MAP决定，是发动机正常运行的关键 MAP如图9-2所示。 主控制稳态油量MAP由转速n油门Pedal和喷射脉宽Fuel构建的三维结构MAP 发动机正常运转时根据当前的转速和油门开度，在该MAF中查表并插值计算出所对应的 喷油量（喷油脉宽）。对主控制稳态油量 MAP的匹配

16、标定步骤，建议如下： （1） 根据油泵试验台的数据和要匹配发动机的功率粗略地制作出一张控制MAP 油量控制曲线采用两级调速的方式，其最大油量往往要比实际外特性所需的油量要大， 便于进行外特性功率的调整试验； （2）根据试验确定出没有 PI控制下暂时的怠速区域油量，用于台架的控制试验， 因为很多的台架并不适合有怠速 PI控制。等怠速PI控制MAP标定好并起作用时，主控 制油量MAP在此区域就不起作用了； （3） 进行不同转速区的油量线的斜率标定试验，确定出不同区域内的油量变化率， 也就是油量线的斜率，尤其是低速小负荷区域，因为该区域发动机的油量不均匀性变大， 不合适的油量变化率很容易造成转速波动

17、变大，甚至发生游车和抖动现象。油量变化率 较大的油量MAF下的转速波动十分严重，而变化率较小MAP下的转速波动很小； （4）做发动机排放控制区的匹配标定试验，使稳态排放结果达到工程目标值。根 据控制区排放匹配标定后的结果，确定出控制区内的外特性油量。根据柴油机厂家对低 速和高速调速率的要求做非排放区的匹配试验，确定出这两个区域的外特性油量。 这样，全部的主控制油量 MAF数据就完成了 图9-2油量和喷油定时的标定 主控制稳态定时MAP 匹配标定同主控制油量 MAi样，主控制稳态定时MAP是一个三维结构图。由转速 n、油门Pedal、喷射定时Timing组成。由当前的转速和油门开度即可通过查该

18、MAP得 到发动机的当前基本定时。 对主控制稳态定时 MAP的匹配标定步骤，建议如下： （1） 根据经验，在MAP中赋予一个合适的相同初值，使发动机能够正常起动运转； （2） 用在线修改的方式，进行排放控制区的匹配标定，使稳态ESC13模拟计算值 达到满意的结果。之后，进行非排放控制区的性能匹配标定。根据动力性、经济性以及 烟度限值，每间隔100 r/min（或根据具体情况而定）做负荷特性点的定时优化试验，找 到最佳定时。低速非控制区负荷特性优化标定做到最低怠速，高速非控制区的负荷特性 点做到标定转速，超过标定转速之后的调速区可根据标定转速下的优化结果适当加大定 时即可作为其喷射定时； （3）

19、 根据已经做好的主控制油量MAP由第二步匹配优化出的各点的油量反查主 控制油量MAP得到该点所处的油门开度，然后根据得到的油门开度，在主控制稳态定 时MAP的相应位置将该点所对应的定时优化值填入MAP图（可将油门开度坐标按 5%间 隔设置，查到的油门开度处的小区域内，全部按该点的定时优化值填写数据）； （4） 将上一步没有数据的区域按相邻点的简单插值结果填入MAP图，即为主控制 稳态定时MAP （5） 等起动控制区的匹配标定结束后，再将主控制稳态定时MAP在该区的数据完 成。至此，主控制稳态定时 MAP基本完成。 基本供油定时标定：输入 Eng_nAvrg、lnjCtl_qSetUnBal ；

20、 输出：lnjCrv_phiMI1Bas1（ 不带预喷射）、lnjCrv_phiM1IBas2（ 有一次预喷射）； 基本轨压设定 MAP 输入 Eng_nAvrg、InjCtl_qCurr 输出：Rail_pSetpoint 。 起动控制MAP 匹配标定主要是起动油量及喷射定时大小的优化，目的是使柴油机的起动顺利并且 工作柔和没有黑烟 起动油量MAP的匹配标定。起动油量MAP是由转速n、冷却液温度Tc、喷油脉宽Fuel 构成的三维MAP由于起动策略规定了发动机转速超过500 r/min时脱离起动控制，因 此起动油量MAP中转速均在500 r/min以下。匹配的方法：起动油量 MAP分别在热机状

21、 态（TQ60C）、常温状态（Tc在259左右）和低温状态（Tc800 r/min，目标怠速即为标定的转速值。 柴油机的目标怠速油量 MAP是用于怠速PI控制时的初始油量的赋值。为了适应不 同的环境，目标怠速油量也采用三维MAP不同转速下的目标怠速油量随冷却液温度的 变化而变化。目标怠速油量的匹配标定主要是使发动机从起动状态或者调速状态回到怠 速的过程平顺，避免转速超调甚至出现震荡现象。目标怠速油量过大导致从调速回怠速 的瞬间虽然进行了初次的 P调节，但较大的油量仍然使发动机转速又回升到调速状态， 之后再回到怠速，造成发动机从怠速和调速两个状态不断切换而出现转速震荡的现象。 过大的目标怠速油量

22、还会使发动机从起动到怠速时转速升高过快而超调，使起动粗暴。 目标油量过小又会使发动机从调速回怠速的过快而出现转速下降太多的超调现象，同时 还可能导致发动机无法从起动过渡到怠速。另外，目标怠速油量的大小要考虑PI控制 的参数情况来决定。 怠速油量PI控制参数MAF的匹配标定。怠速油量的PI控制可以使柴油机达到一个 非常满意的运转状况，而这些必须建立在较为合适的PI控制参数。为了使柴油机从调 速平稳地回到怠速并且具有一定的承载能力，柴油机特意采用了两套变参数PI控制 MAP以便能够合理地适应对柴油机怠速的这种要求。 转速高于目标怠速时 P-、I-控制参数MAFP勺匹配标定。对发动机进行 PI控制时

23、， P和I参数的大小是由当前转速 n和目标怠速nT的差?n所决定，？n越大，P、I越大。 发动机从调速向怠速过渡时，不希望转速过快地下降，因为转速下降率太大必然导致控 制的超调，尤其是在带有一定负载的时候，如空调打开时。I过大还会导致转速周期的 震荡现象。如图9-4所示，是有一定负载时偏大的 PI产生的转速超调图。为了避免过 渡超调，希望转速平稳下降，对P、I的要求自然是适当的小一点。 1油量 / 1 nT =600 r/min 、转速 图9-4怠速的P-和I-标定 转速低于目标怠速时的 P+、1+控制参数MAP的匹配标定，如图9-5所示。根据上 面对转速高于目标怠速 nT时的控制特点，不难想

24、到当转速低于目标怠速时应该适当的 增大一点P、I控制参数，使发动机的转速不至于下降太多，但要注意的是在转速差？n 还不是很大的区域内，p、I参数也不能刻意追求过高，因为过大会造成发动机运转不 稳。适当的加大p、I能够解决带负载回怠速时的转速下降太大甚至熄火的问题。PI过 大即造成怠速震荡的现象。总的来说，p、I参数需要仔细的调整，直到使发动机达到 满意的运转效果为止。 脉宽-油量互查的TQQMA的标定。TQQMA的标定依据前面所做的负荷特性数据， 将转速n循环喷油量和喷射脉宽三者建立数学拟合关系，其中循环喷油量要根据台架 试验结果中的燃油消耗量和转速换算成 mm的单位，并且转换所用的密度必须与

25、主程序 中计算循环喷油量时采用密度相同，即为30 C的燃油密度。TQQMA的最终数据类似与 进气流量MAP的做法，将等步长的循环喷油量和转速拟合出的喷油脉宽数据阵结果转入 TQQMAFP。 运转状态 图9-5怠速的P+和I+标定 增压中冷后的进气压力 MAP的标定。增压中冷后的进气压力 MAP是发动机稳态进气 压力MAP它是通过前面的稳态试验的负荷特性结果来建立的控制MAP类似于进气流 量MAP的做法，将负荷特性数据结果中的转速、 油门开度、中冷后的进气压力三者进行 数学关系拟合处理，以等油门开度步长和转速拟合出中冷后进气压力数据矩阵，在控制 MAP中建立对应的坐标轴，填入数据矩阵即标定出电控

26、柴油机的增压中冷后的进气压力 MAP即增压压力MAP在数据拟合过程中需要注意对原始数据中油门开度的取值处理： 电控柴油机采用的是全程调速油量控制模式，在低速区域油门开度在没有达到100%寸 即达到最大的油量，再加大油门开度增压压力也不会增加。因此输入数据时每条转速负 荷特性数据的外特性点的油门开度必须按照刚达到该转速下最大油量的对应油门开度。 比如，1200 r/min下70%油门开度即达到外特性油量，而负荷特性试验中该转速最大负 荷点用的是100%由门开度，如果用100%进行拟合，必然会导致数据结果偏差较大。而 用70%由门开度拟合则结果比较真实，只需要在拟合后把该转速70%由门开度以后的增

27、 压压力按70%由门开度时的拟合值即可。其它转速下的做法依此类推。 增压中冷后的进气压力定时修正 MAP的匹配标定。增压中冷后的进气压力定时修正 MAP由转速、油门开度、定时修正量构成三维控制 MAP定时修正量是当前工况点即 （n, Pedal）下的最大定时修正量，瞬态调速控制过程中要进行增压压力修正系数的计算后， 再与最大定时修正量相乘，得到当前的定时修正量。这样做可以较为合适的满足不同工 况下的定时修正，因为电控柴油机为了满足较为苛刻的排放法规一般都在排放控制区将 喷射定时控制的很小，整个稳态主控制定时 MAP高低不平。采用这种增压压力定时修正 方法，可以在定时较小的区域赋给较大定时修正量

28、，同样的修正系数下可以使定时区域 产生较大的修正量，整个加速加载瞬态过程中修正后的定时就比较平坦，柴油机工作稳 定柔和。 增压压力修正系数是用于定时修正的计算，一般国外同行在处理该修正系数时采用 的是查MAP的方法。此种方法在处理系数时先得到当前的增压压力与标定值的差值， 然后标定出不同压力差值 A和B作为修正系数的O和1对应的压力差值。这种方式的不 足之处在于只能体现中高速区的修正量，但在低速区发动机的最大增压压力差较小，因 此系数也小，需要对定时偏移量MAP进行仔细的匹配标定才达到想要的修正量，修正参 数的大小没有很直观的反映出定时修正的程度，给试验标定人员造成错觉，并增大了定 时偏移量M

29、AP的标定工作量。 柴油机在修正控制方面还采用燃油温度对喷油量的修正以及冷却液温度对喷射定 时的修正两种策略。电控柴油机可以根据燃油温度的变化对喷油量进行灵活地修正，使 发动机拥有较为稳定的输出特性。根据台架性能标定时对燃油温度的控制情况，例如燃 油温度修正MAP以 30 C时的燃油密度为基准，按照密度随温度的改变特性进行标定。 对燃油温度修正MAP的标定为：发动机运行时间的长短或者运行环境的改变等都会使燃 油温度发生改变，引起燃油密度变化，发动机循环喷油量的体积没变，喷入发动机的燃 油重量会因燃油温度的改变而发生变化，最终使发动机的输出功率增大或减小。 冷却液温度定时修正 MAP的匹配标定。

30、环境温度的改变会对发动机的起动及运转性 能产生影响。为了满足更苛刻的排放法规， 同国外电控柴油机类似， 对于发动机主控制 定时MAP不平坦，控制区内定时普遍较小，低温起动困难及冷机运转时很容易造成冒白 烟的现象。如果对定时进行简单的温度修正，很难达到满意的结果。 对电控柴油机在进 行冷却液温度定时修正时采用了类似于瞬态调速过程中介绍的国外在处理增压压力定 时修正时的方法，将温度修正系数按照温度的高低进行修正系数的归一化MAP冷却液 温度定时修正 MAP依据主控制定时 MAP的分布特点进行针对性补偿， MAP中的定时修正 量为最大修正量。 电控柴油机在冷却液温度低于 50 C时，中低速控制区的部

31、分负荷工况偶尔还可以 看到一点白烟。温度高于 60 C时，白烟现象消失，因此将 60 C以后的定时修正系数设 置为0;当温度低于0 C时，需要更大幅度地加大定时修正量来解决起动性及冒白烟的 问题。 限制MAF的匹配标定。电控柴油机为了保证最安全地运行，在传感器出错或其它导 致喷油量和喷射定时出现错误计算等情况下，对最终执行的喷油量和喷射定时进行限 制。其中对喷油量的要求较为严格，采用了总油量限制和怠速油量限制的手段，限值的 大小以MAF的方式设定；对定时的限制相对简单，电控单体泵在控制程序中设定了固定 的 40 CA (1) 总喷油量的限值 MAP标定。总喷油量的限制 MAP勺标定比较简单，将

32、稳态主 控制油量MAP中100%由门开度即外特性的油量数值整体加大一定的幅度，即可作为总 喷油量的限值。通常设定，柴油机的总油量限值是外特性油量的110% (2) 怠速PI控制油量的限值 MAP标定。对怠速喷油量的限制主要是防止台架调试 时因为忘记将怠速PI控制功能关掉而和台架测控系统的恒转速控制模式产生冲突，造 成怠速的转速大幅波动并且喷油量被PI控制系统调高到很大的数值，发动机工作抖动冒黑烟，使发动机及台架受损。另外，对怠速喷油量进行限制有利于整车调试时的安全 性。 怠速油量限值的确定是根据对发动机怠速时的最大承载能力的要求，通过台架模拟 调整试验，得到不同目标怠速下最大承载能力所需要的稳

33、定喷油量，再适当的加大后即 可作为怠速油量限值。 1.3 BOSCH CRS2.0系统发动机的台架标定介绍 1.3.1 BOSCH EDC16 扭矩结构 BOSCH勺EDC16电控系统的控制理论采用全新的扭矩结构，如图9-7所示。扭矩结 构就是将在传动链上的动力需求的传递都用扭矩来计算，对应整车各部分产生的扭矩。 EDC16根据驾驶员的需求计算喷油量，驾驶员的需求直接关系到整车的动力性。在 明确了整车边界条件和考虑了行驶的技术配置后，驾驶员的需求可以近似地认为等于变 速箱输出的扭矩。基于变速箱输出扭矩和传动比可以得到离合器的扭矩，如摩擦功等, FMITC 这些负扭矩，其总和称作内部扭矩，是发动

34、机实际产生的扭矩。电控系统通过 再将这个扭矩换算成油量，即为最终驾驶员需求的油量。 娈速箝 图9-7 BOSCH ECD16扭矩结构简图 261 - 采用扭矩到 BOSCH勺EDC16H矩结构控制系统区别于以往的直接喷油量线性控制, 油量的转换控制可以使控制逻辑更加与时俱进。考虑并兼容了更多控制需求（怠速控制、 电瓶电压状态、多次喷射等），EDC16扭矩控制逻辑更加接近实际，能够更细致地完成 标定思想。 其基本控制逻辑为：驾驶员通过踩踏油门踏板执行对车辆动力性（扭矩）的要求， ECU!过查驾驶性MAP寻知车辆需求的扭矩，再经过查对软件中提前的定义进行ECU中 的传动比、附件（空调、发电机、音响

35、等）消耗扭矩、摩擦扭矩等标定量，算出发动机 喷油燃烧应该产生的扭矩大小，最后通过软件内部扭矩到喷油量的转化公式将结果交给 执行机构执行当前实际的喷油量。 实验中，ECU根据传感器输送过来的信息判断当前的发动机工况和运行环境，通过 查当前工况的标定MAP来进行喷油定时或喷油量等控制，因此试验的优化过程主要是在 不断调节优化各种 MAP图中的参数。主要相关的 MAP图如下： 轨压设定 MAP Rail_p SetPointBase_MAP ； 主喷射提前角 MAP lnjCrv_phiMI1Bas*_MAP ; 主喷射量 MAP lnjCrv_qPil1Bas*_MAP ; 驾驶性 MAP Acc

36、Ped_trqEng_MAP; 预喷射发布 MAP InjCrv_stPiIR1sOpRng3_MAP ; 预喷射定时 MAP InjCrv_tiPiI1Bas1_MAP ; 预喷射油量 MAP InjCrv_aPiI1Bas1_MAP ; 扭矩限制 CUR EngPrt_qLim_CUR; 起动扭矩 MAP StSys_trqStrtBas_MAP ; 主喷射提前角水温补偿：lnjCrv_phiMIETSCor1_MAP ; 喷油持续期 MAP InjVCD_tiET_MAP。 1.4电控共轨柴油机的整车标定 在完成台架标定后，进行整车标态、寒区、高原、热带地区的标定及试验工作。在 整个整车

37、标定过程中针对整车性能、电控系统安全性、整车及发动机工作安全性等方面 进行大量地调节和验证。 1.4.1整车标态标定 整车标态标定是整车标定的基础，只有完成整车标态标定才能确认整车的基础性能 和排放状况，为环境修正标定打下坚实的基础。 同时在整车标态标定的过程中确认电控 系统的功能，及时发现试验样车存在问题并及时解决。 标态起动的标定。主要工作内容有：起动扭矩、起动喷射压力、起动喷射相位、预 喷射油量和预喷间隔。 标态怠速的标定。针对驻车及行车状态下的怠速稳定性，优化PID控制器参数，通 过怠速管理器中的PID值优化，达到令人满意的效果。通常整车在标载下对各档位怠速 行驶，发动机转速和怠速设定

38、值比较，要求转速波动在工程范围内。 驾驶性的标定。驾驶性标定是一项比较复杂的工作，考核的方面比较多。标态驾驶 性的标定主要针对档位探测，加速、减速等工况进行调整。力求发动机控制器对各档位 识别准确，从而使其他相关档位识别的标定工作能够顺利进行。达到整车加速有力、减 速平滑、过渡良好的工程目标。 1.4.2整车寒区标定 寒区标定工作是在完成台架精细标定和整车标态标定的基础上，为满足寒区用户需 求而针对整车的低温起动、低温怠速、低温驾驶性、低温排放状况以及其他一些电控系 统特殊功能做的标定工作。完成对电控系统地测试及试验，考核电控系统的低温可靠性 并检验整车与发动机的工作状态。 冷起动标定的提前条

39、件：可靠的整车电器、电量充足的电瓶、状态良好的起动机。 对于满足-25 C工程目标，要求使用的机油和柴油为：5W/40 CF-4级机油、-35 #柴油。 冷起动之前的检查，重点在如下方面： （1）低压管路的密封以及畅通，如果有气泡必须排除； （2）电控系统状态的检查和确认。如果有故障应清除，对于无法清除的故障，标 定工程师应确认其对冷起动结果是否有影响，必须在确认无影响的状况下进行试验； （3）检查确认电控系统各硬件设备的插接是否牢靠。 标定的主要工作量有：主喷油量、主喷射角度、预喷油量、预喷间隔和预热时间的 标定优化。 对某轻型车用发动机，进行了冷态怠速的标定。怠速的基本设定为：正常停车怠速

40、 为750 r/min ，正常行车怠速为 820 r/min，带空调怠速为 810 r/min。 怠速标定。在确定了怠速的基本参数之后，标定的方向主要面向怠速稳定性。具体 方法为通过调节怠速管理器中的 PID参数使怠速达到稳定状态。 低温驾驶性的标定主要从汽车动力性以及稳定性着手，通过调整油门踏板扭矩脉 谱，ASD功能模块，FBC功能模块使汽车在动力性以及稳定性方面有良好的表现。整个 试验过程为：在一档怠速的情况下迅速踏下油门踏板到全开状态，当发动机转速增加到 极限转速时迅速松开油门，同时增档，以此类推直到完成所有档位的加速试验。从测试 的数据评价，档位识别准确，有无误判档位的现象。在整个加速

41、过程中，车速曲线上升 要十分平滑，评估连续换档加速到 80 km/h的加速时间。 低温排放的标定。发动机在台架完成常温标定之后已经能够满足目标排放要求，但 是由于寒区试验的特殊环境 （低温）对发动机燃烧状况的不良影响，发动机在寒区的排 放无法满足工程要求。低温排放标定的目的在于， 在不影响车辆整体性能的前提下尽量 减小环境因素对发动机排放的影响。 低温排放的标定主要从喷油提前角的温度修正着手，根据实际状况（定性观察以及 定量测量发动机排放），修改相应温度状态下发动机喷射提前角的修正值，尽量减小排 放值，主要评估的指标为可见烟度。 标定之前，通常会出现起动白烟较大特别是怠速白烟和加速白烟急剧增加

42、并夹杂一 定蓝烟。白烟带有明显的刺激性气味，这表明白烟的主要成分为没有燃烧的柴油蒸汽。 水温升高后，怠速白烟有所减小，但仍然可见。加速白烟与蓝烟现象有所缓解，蓝烟明 显减少。 通过标定，起动过程有少许可见白烟，怠速有少许白烟，加速过程白烟和蓝烟也非 常小。白烟刺激性气味明显减小，表明白烟中主要成分为水蒸气。水温升高后，怠速基 本没有烟，加速过程偶尔有少许蓝烟。 在保证整车电器系统与发动机附件在寒区的高可靠性外， 进气预热系统对冷起动性 能起着非常重要的作用。 电瓶和起动机，以及发动机的低温阻力矩， 是影响拖动转速的 直接因子，拖动转速又是ECU判定系统进入启动模块的基础信号， 因此满足发动机最

43、低 稳定拖动转速是进行冷起动标定的前提和基础。 电控共轨系统对燃油质量要求较高，在低温的情况下，一旦燃油质量不过关，燃油 凝结点较高，油路不畅，供油能力不足，系统高压控制部分会进入自我保护状态，造成 自动熄火，这是用户无法接受的。燃油预热系统自动监测燃油温度，在燃油温度较低的 情况下，集成在燃油滤清器座上的加热系统自动启动加热功能，保证低压油路的畅通。 在燃油质量没有保证的情况下，减小高压油泵的工作负荷，缓解低温状况下的轨压波动， 使系统不至于进入自我保护状态而自动熄火，能够保证恶劣环境下正常工作。 考虑到现 实中的燃油质量以及用户的实际燃油使用状况，燃油预热功能就显得非常重要了。 143整车

44、高原标定 高原地区低压缺氧，空气稀薄，昼夜温差大，天气状况变化剧烈，空气质量差，这 些自然因素会干扰发动机的燃烧，改变低压油路工作状态，严重影响整车的使用寿命和 电控系统工作可靠性，对整车的各种性能、排放、供油系统可靠性及使用寿命、增压器 工作边界条件都会产生极大的负面影响。高原标定工作需要在完成台架精细标定和整车 标态标定的基础上，为满足高原用户需求而针对整车的高原起动、怠速、驾驶性、可见 烟度排放状况以及增压器保护的标定工作和电控系统的功能测试。考核电控系统的高原 可靠性，确认高压控制零部件在高原可以正常使用。主要标定工作如下： 高原起动的标定 标定的主要工作量为：根据气压状况优化起动扭矩

45、、起动喷射压力、起动喷射相位、 根据温度和气压状况优化预热控制，预喷射油量和预喷时间。 通常在完成了寒区标定优化工作后， 试验样车在到达高原后都能够顺利起动，但是 在起动时间、起动平顺性、起动烟度等方面都存在一定的问题，尤其是起动可见烟控制 方面问题十分严重，所以在保证试验样车起动性能达标的基础上，高原起动标定的主要 工作集中在减小起动可见烟上。同时在28004800米的整个海拔高度范围内对标定结 果进行验证。通常工程目标要满足： 在整个试验过程中起动性能优异， 起动烟度在可接 受范围内。通过标定，使高原起动性能得到全面的优化，整车性能满足工程目标要求。 高原怠速的标定 整车经过了标态和寒区标

46、定，样车的怠速状况比较理想，各方面都能满足评价要求。 进入高原标定阶段之后， 标定工作的方向就是以标态和寒区标定结果为基础，根据影响 怠速稳定性的主要因素即气压进行怠速的修正工作，使试验样车在高原的怠速稳定性得 到优化，满足工程目标要求。 高原怠速优化的主要标定工作有： 根据气压状况优化怠速燃烧， 根据气压状况优化 PID控制器参数。在高原怠速工况下，发动机转速低负荷较小，增压器作用有限，发动 机燃烧状况与外界大气压力密切相关。由于高原气压很低，空气密度小，在维持转速不 变的情况下发动机进气量减少，改变了发动机燃烧状况造成怠速不稳。因此高原怠速标 定的主要工作就是通过调整控制参数优化怠速工况下

47、的发动机燃烧状况，减小低压对怠 速稳定性的负面影响。同时根据实际情况调整怠速管理器 PID控制参数，提高怠速稳定 性。 高原驾驶性标定 高原驾驶性主要解决的问题就是在满足增压器工作条件，满足烟度排放的前提下尽 量减小发动机输出功率的损失。高原驾驶性的标定主要从汽车动力性着手，通过修正发 动机喷油提前角，减少发动机功率损失，提高整车动力性。 评价的过程为：在一档怠速的情况下迅速踏下油门踏板到全开状态，当发动机转速 增加到极限转速时迅速松开油门，同时增档。以此类推直到完成所有档位的加速试验。 评价整个加速过程中，连续换挡加速到80 km/h的加速时间。 烟度限制的标定 由于高原的特殊环境（低压）对

48、发动机燃烧状况的不良影响， 发动机在高原的烟度 排放恶化。烟度限制的标定目的在于， 在不影响车辆整体性能的前提下尽量减小环境因 素对发动机烟度排放的影响。 烟度限制的标定主要从控制驾驶过程中的空燃比入手，控制驾驶过程中的加速可见 烟。 增压器保护的标定 保证增压器在工程目标要求的海拔高度以内正常使用，不会因为涡轮转速过高而引 起增压器损坏，同时尽可能地保证增压器远离喘振线工作。 增压器保护标定的方法为： 在整个标定的海拔高原范围内， 监测各种工况下的增压 器涡轮工作转速，通过控制发动机喷油量来控制增压器涡轮工作转速要小于增压器极限 转速。 在高原标定过程中，发动机烟度排放较正常情况下稍差，能看

49、见可见黑烟。如果完 全消除黑烟，则起动效果就非常差，这是一个折衷的过程。烟度限制功能的激活会使发 动机动力性受到严重地损失，对于加速烟度的限制应该尽量在发动机性能开发中完成， 尽量不用降低发动机功率的方法来限制加速烟度。 1.4.4整车热带标定 整车热带的标定通常选在海南地区，该地区气温相对较高，在这样的天气状况下， 由于发动机进气温度高， 会严重影响到整车动力性、 怠速稳定性，同时烟度排放状况也 会恶化。再者气温状况的改变使得试验样车冷却系统工作负荷增大， 在冷却系统能力不 足的情况下需要通过过热保护修正，进行发动机的自我保护。 在热带地区需要对样车空调控制进行标定，在保证空调正常工作的前提

50、下消除空调 的使用对整车驾驶性的影响。 高温改变低压油路状态，影响其使用寿命和工作可靠性，对整车的性能、排放都会 产生极大的负面影响。 由于发动机本身工作温度的升高， 安装在样车上的电控系统传感器与执行器可靠性 无法得到保证，需要通过测试进行确认。 为满足热带用户需求，针对整车的热带起动、怠速、驾驶性、可见烟度排放状况、 过热保护、空调控制而进行的标定工作。完成低压油路和电控传感器、执行器的测试及 试验，考核电控系统热带可靠性，确认共轨系统零部件在热带可以正常使用。 热带常温起动的标定。优化热带起动的工作量有： （1）根据气温状况优化起动扭矩； （2）根据气温状况优化起动喷射压力； （3）根据

51、气温状况优化起动喷射相位； （4）根据气温状况优化预喷射油量； （5）根据气温状况优化预喷间隔。 热带起动标定的具体操作通常为：在试验场高速环路上将试验样车加速到全速全 负荷，使冷却液温度迅速升高，在水温达到一定温度时将试验样车停靠在密闭不通风的 场地，在水温升到极限时进行起动试验，同时观测起动烟度情况。 重点检测有没有出现 因燃油供应不足或存在气泡导致起动恶化的现象。 热带怠速的标定。经过标态、寒区和高原的标定，试验样车的怠速状况比较理想， 进入热带标定阶段之后， 标定工作的方向就是以前期标定结果为基础，进行怠速的修正 工作，使试验样车在热带的怠速稳定性得到优化，满足工程目标要求。 热带怠速

52、的标定工作量有：根据气温状况优化怠速燃烧状况；优化PID控制器参 数。 由于热带气温较高，在维持怠速转速不变的情况下发动机进气质量减少，改变了 发动机燃烧状况造成了怠速不稳。因此热带怠速标定的主要工作就是通过调整控制参 数，优化怠速工况下的发动机燃烧状况，减小高温对怠速稳定性的负面影响。同时根据 实际情况调整怠速管理器 PID控制参数，提高怠速稳定性。 热带驾驶性的标定主要从汽车动力性以及加、减速时的整车耸动着手，通过气温 修正和ASD功能模块的调整，使整车在动力性和加、减速稳定性方面得到优化。 由于热带地区环境温度较高，导致试验样车进气温度升高，增压压力降低，引起 整车动力性明显下降。通过修

53、正发动机的喷射提前角来改善整车动力性，但是受到发动 机最高爆发压力的限制，动力性提升的空间不是很大。若考虑到样车中冷器本身能力不 强，导致中冷后温度得不到有效控制，会明显地引起整车动力性下降。 烟度限制标定的目的在于，在不影响车辆整体性能的前提下，尽量减小整车加速 烟度排放值。烟度限制的标定主要从控制自由加速过程中的空燃比入手，根据实际状况 （定性观察以及定量测量发动机排放），调整相应工况的修正值，尽量减小烟度排放值。 空调的标定。使空调正常工作的基础上设置各种空调工作的门限，减小空调使用 过程中对整车驾驶性能的影响。 过热保护的标定。过热保护标定根据设计部门提供的发动机冷却液温度边界条件，

54、例如冷却液温度达到100 C时激活过热保护功能，通过减小发动机供油量限制扭矩的方 式，把冷却液温度控制在安全范围内， 例如工程目标控制在105 C以内，来防止发动机 因过热造成的拉缸故障等。 整车经过标态、寒区、高原和热带的标定工作，使整车的性能得到全面优化，具 备了在极端气候条件下正常工作的能力。换言之，只有通过整车标定，才可以保证标定 数据的完整性，是批量投产的前提和基础。 1.5电控共轨柴油机EGR的标定 EGF保护标定 在EGF标定工作开始之前，要进行EGF执行器保护方面的标定， 即电流保护。因为 电控EGR阀工作的推动部件是直流电机， 如果电机电流长时间过大的话， 会因为长时间 发热

55、而导致电机损坏。 图9-8 EGR阀最大开度和允许电流的标定 某发动机主要通过两个曲线来进行 电流的限制EGRVLv_rGovMax_CUf和 EGRVLv_iEff_CUR其中前者为EGF允许的最大开度，后者为 EGR阀允许的电流，如图 9-8所示。这两条曲线可根据 EGR阀厂家提供的EGR阀的性能参数来标定，并在试验中 根据工况点的情况进行适当的调整。 EGR阀特性试验 EGR阀特性试验，首先依据排放法规选定排放工况点，对排放工况点逐一调整不同 EGR阀开度可得到一系列发动机的性能和排放数据，主要包括：烟度、N(X、HC CO及 燃油消耗率等。进行进气开环控制标定时， 初步选择各工况点的

56、EGF开度值，为下一步 的进气闭环控制标定做好基础工作。 初步选择了各工况点的EGR开度之后，进气开环 EGR开度基本 MAP图即 AirCtl_rCtlValBaseEOMO_MAP就被初步确定下来了。进行 ESC13工况试验，对于各工 况点的EGR开度值进行优化调整，并以此为基础对 MAP图进行光顺过渡，使最终的排放 结果满足排放标准的要求， 实验的同时要记录下每一个工况点的实际进气量，这个步骤 是为后期的EGR1气闭环控制标定做好准备。因为这个阶段获得的进气量值将作为进气 闭环控制标定过程中进气需求量图表Airctl_mDesBaseEOMO_MAP勺值。 另外在此过程中，可利用台架上的

57、空气流量计来对发动机上的进气流量传感器进行 校核，避免因为标定原因而导致进气量测量的不准确影响到进气闭环控制标定的准确 性。 进气闭环的标定，是因为如果仅仅通过控制 EGR阀的开度来控制进气量， 在相同的 EGR阀开度时环境参数如果发生了变化，那么进气量会发生变化，从而导致排放发生变 化。进行空气闭环控制，则是系统根据各工况时所需要的最佳进气量来进行控制，以实 际进气量和需求进气量的差值作为反馈， 只要实际进气量与需求进气量存在差值， 那么 系统就会控制EGR阀门开度，调整实际进气量与需求进气量一致。对于 ESC 13工况排 放试验，通过优化调整各工况点的需求进气量， 然后对整个MAP!行平滑

58、过渡，最后得 到AirCtl_mBesBaseEOMO_MAP使得排放结果满足工程的要求。 1.6 OBD标定介绍 国川/ IV阶段排放法规对整车 OBD提出了要求，OBD标定工作的服务对象就是要标 定整车满足法规要求。现阶段，根据整车使用类型和载重质量的不同，所遵循的OBD 法规工况也是不相同的。 一般来说，以整车载重3.5吨为限值，3.5吨以下（含3.5吨） OBD法规遵循 GB18352.3-2005标准，而3.5吨以上的OBD法规遵循 GB17691-2005标准。 OBD标定工作开展的前提必须建立在标定工程师对法规的充分理解和标定工具及系统 逻辑的熟练撑握上。 实验准备。排放性能已定

59、型的数据，达到工程目标的标定样车/发动机、能够准确 检测排放的发动机底盘测功机以及监测排放性能的整车轮毂试验室、标定系统、后处理 备件。 OBD的标定流程，如图9-9所示，说明如下： 监控功能标定。OBD去规要求对引起排放超限的故障环节进行报警指示，因此就需 要比较可靠的监测手段对发动机相关环节进行实时监控，确认故障状态；根据法规，相 对于不同的OBD故障系统要做出不同的反应： 包括几个驾驶循环亮 OBD指示灯，故障灯 信息是否存储到ECU存储器中，该故障信息是否可以通过外部诊断仪清除， 该故障发生 时刻发动机相关的环境参数（发动机转速、水温、负荷、燃油压力、车速等）；同时生 成的故障信息需要

60、通过一定的传输协议使得外部连接的标准OBD诊断仪可以读出。 故障状态的监控包括对各个传感器、执行器、进排气系统及供油系统等影响发动机 性能排放的监控，监控形式包括针对传感器、执行器的断路、短路、信号失效；对油泵 供油电磁阀有效性的监控及轨压闭环控制的跟踪；对各工况进气量与理论值偏差的监控 等等。上述监控标定可以在发动机台架测功机上进行，标定工程师需要深刻理解法规, 熟练撑握ECU空制逻辑。 监控功能标定 保护功能标定 整车排放摸底测试 OBD认证预演，标定收尾工作 第一个月 第二个月 第三个月 第四个月 第五个月 OBD认证 图9-9 OBD标定流程时间 以冷却液温度传感器诊断为例， 如图9-