卢银 蒋昌林 卢国华

摘 要：以发动机控制模块开发（ECU）为研究对象，INCA为软件环境，通过实验室台架发动机控制模块标定开发，实现了发动机性能基础性能优化，验证发动机实际性能接近或优于初始设计目标，为发动机控制模块其他功能开发奠定基础。

关键词：发动机控制模块;标定;台架;INCA

中图分类号：U467.2  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）05-47-03

Abstract： The research of Engine Control Model（ECU）. By using INCA software to develop ECU on dyno calibration. Optimization engine basic parameters， verify engine actual parameters is close to or better than the engine initial design- target. It laid the foundation of ECU development.

Keywords： Engine control model; Calibration; Dyno; INCA

1 緒论

发动机控制模块是汽车重要零部件之一，控制模块一般由微机和外围电路组成，微机是在一块芯片上集成了微处理器（CPU），存储器和输入/输出接口单元。控制模块主要部分是微机，核心件是CPU，控制模块将输入信号转化为数字形式，根据存储参考数据进行对比、加工、处理、计算最后输出值，输出信号控制调节伺服单元。因此，发动机控制模块实际上就是一个“电子控制单元”（Electronic Control Unit），由输入电路、微机和输出电路等三部分组成。

发动机控制模块（ECU）数据库开发是一个漫长的、繁重的、谨密的工作过程，多个环节互相配合，耗费开发人员大量精力。开发分为：前期发动机及整车性能目标设定、零部件特性定义、发动机台架标定开发、整车标定开发、最终完成标定开发及客户验收。

其中发动机台架标定开发是基于实验室内部标准环境下，对发动机各个工况进行性能优化标定，使发动机输出性能（扭矩、油耗、排温等性能参数）接近或达到发动机初始设计值。

本文是针对某车企业汽车使用的某款N系列发动机，开展台架发动机性能标定工作，标定测试环境将以ETAS-INCA为开发界面，进行一系列的发动机台架性能控制参数调整调试，为整车发动机控制模块（ECU）的数据库完整性开发奠定基础。

2 开发原理、测试系统

台架标定开发工作在整车发动机电控系统开发过程中是基础数据作用，因此发动机台架数据准确性决定发动机各项性能达标，如燃油经济性、动力性能、排放水平等。主要流程台架基础标定---车辆标定---故障诊断标定---三高标定---排放标定---整车验证---投放生产。

为了完成发动机性能的基本数据全面检查机调整优化，台架基本标定的主要内容有：初始全负荷标定、基本点火角、基本喷油、EGR标定、瞬时熄火时间、进气模型、排温模型、全负荷标定等：

（1）初始全负荷标定工作，是全面检查发动机能表征的特征，如最大扭矩，功率等，以判断发动机是否正常以及其基本特性;

（2）基本点火角标定，主要是通过在负荷范围内调节点火角度，优化发动机输出表现、发动机爆震安全边界区域、最小燃油消耗的最佳输出扭矩、基本获得此发动机的较为准确的事实性能;

（3）基本喷油标定，为了优化发动机燃烧，获得完全燃烧和催化器转换后良好的排放，空燃比应该保持在14.7：1，在开环控制的条件下，λ需要在1附近波动;基本喷油标定中，涉及2个比较主要的因素，一个是把进气空气流量转换成喷油速率的喷油器增益，一个是补偿λ偏差的修正因子;

（4）EGR标定，通过尾气回收降低发动机缸内燃烧温度，降低NOX物排放量，因此通过调整优化EGR的打开及关闭时间，可以有效降低发动机污染物的排放;

（5）瞬时熄火标定，通常情况下，瞬时熄火时间增加，下一次再次点火时，将会减少点火线圈的能量损失量。由于点火线圈的耐久性和间隔时间的限制，不可能无限度地增加熄火时间。因此瞬时熄火标定是在多个VB和转速点中寻找到合适的熄火时间;

（6）进气模型标定，使发动机在各个进气气量下正常的点火喷油控制进气模型标定，在进气系统中，发动机的进气量可以通过进气模型计算出来，核心的是容积效率控制策略，标态下，发动机台架上进行进气模型标定;

（7）排温模型标定，目的是对三氧催化器和排气系统零部件进行过热保护，为此在实验过程中，采集到准确的排气温度和λ变化对排气温度影响的试验数据，并通过调整点火喷油达到控制排放气体温度;

（8）全负荷标定，通过台架数据调整优化，获得发动机在全部功能要求下，能输出的最大功率、扭矩及相应的发动机转速值。

此次发动机台架标定开展工作，使用到测试系统组成主要有：

1）ETAS-INCA软件环境;

2）接口硬件：ES580;

3）存储器模拟器：ETK Emulator;

4）外部数据采集：宽域氧传感器-LA4 A/F，NGK Lambda Meter，Eonlambda Meter;温度数据采集模块-Termo_Scan;模拟数据采集模块-AD-Scan;混合数据采集模块：Dual- Scan;压力数据采集模块-Baro-Scan;

5）ECU硬件，试验使用的ECU应该具备两个功能：标定-参数修改，数据采集-测量，数据采集;

6）连接总线线束;

7）发动机台架设备，及标定开发的发动机总成;

8）发动机测功仪，燃烧分析仪等设备;

9）实验室环境基于环境压力=1020，10mb，环境温度为：25摄氏度;

10）某款N系列发动机为本次标定对象，主要性能如表1：

3 标定试验结果

通过INCA软件环境，通信硬件及连接线等测试系统，在台架上对发动机控制模块进行标定开发：初始全负荷标定、基本点火角、基本喷油、EGR标定、瞬时熄火时间、进气模型、排温模型、全负荷标定等数据优化调整工作。INCA软件实时纪录测试标定数据，根据实际需要，对ECU内部参数进行实时调节，使发动机运行在此工况下，满足输出的扭矩、功率、经济性和排放等要求。台架标定工作内容的测试结果进行调节、纪录、采集，通过专用的数据处理软件，对标定采集后数据进行分析处理，结果表明，发动机性能参数得到调节优化。

为了对这一款发动机进行调较优化，首先需要获得当前发动机的基本性能，才能开展发动机台架的一些列工作。

图1所示的发动机初始全负荷标定扭矩功率曲线图，为发动机准备进行台架标定之前，对发动机基本性能进行初始测试的扭矩和功率结果。红色曲线为扭矩输出曲线图，最大扭矩为Tmax=104.1N.m、转速为n=4400rpm，最大功率为P=60.1Kw、转速为n=6001rpm，从上图曲线中，可以看到，此发动机在各个转速范围内，发动机性能表现并不均匀，曲线突变情况严重，出现较大扭矩的转速范围很窄（4000- 4600rpm），这样的表现并不能符合汽车的使用情况，对汽车的驾驶性影响较大。

為此，通过一系列标定方法，控制点火、喷油、进气，以及为了更好的环境保护，经过长周期的调整发动机控制参数后，获得比较好的发动机输出性能参数。

图2曲线，是经过发动机台架标定开发后，发动机的运行功率及扭矩曲线以及发动机的万有特性曲线图。在图2中，曲线过渡平滑，大扭矩范围变化到3000—5400rpm区间，发动机的性能得到比较大的提升优化，最大的峰值扭矩也得到修正。发动机的全部运行性能区域，各个区域表征较好，油耗等高线分布均匀合理。

对比标定前后的发动机运行参数，整理如表2所示：

在表格2中，最大扭矩值是标定后的108.2N.m@4400 rpm，最大功率值是标定后的61Kw@6000rpm;经过发动机控制模块台架标定开发，发动机的主要性能参数优于发动机

初始设计目标值。

4 结束语

发动机控制模块（ECU）数据库开发是一个复杂且周期长的过程，标定开发主要目标使发动机性能在法规、客户期望要求下最大程度发挥出来。完善的发动机控制模块（ECU）数据包括基本台架标定、整车标定、环境道路标定等初标数据组成，这些数据需要进行多次精标修正，其中发动机台架标定是整个标定过程中最基本的标定。

通过本次台架标定开发，优化发动机性能参数，满足设计要求，曲线性能参数可以更好服务汽车运行要求，在后续的标定开发中，对各种性能参数进行修正，还需要开展大量的试验工作，才能使使发动机控制模块控制的数据参数更好服务于汽车运行工况要求，使车辆性能达到客户的品质要求需求。

参考文献

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