汽油机电控系统稳态工况匹配标定研究

武汉理工大学学报・信息与管理工程版JOURNAL OF WUT (I N FORMATI O N &MANAGE MENT ENGI N EER I N G )

Vol .31No .4

Aug .2009

文章编号:1007-144X (2009)04-0587-03文献标志码:A

汽油机电控系统稳态工况匹配标定研究

侯献军,巩学军,方　丹,彭辅明,颜伏伍

(武汉理工大学汽车工程学院,湖北武汉430070)

摘　要:建立了LJ276M 汽油机电控系统标定用试验台架,论述了汽油机电控系统稳态工况参数标定的步骤。汽油机电控系统的控制参数喷油脉宽和点火提前角是影响发动机性能的关键,通过对LJ276M 汽油机稳态工况电控参数精细寻优标定,获得了相应的喷油脉宽MAP 图和点火提前角MAP 图,通过加装精细标定的电控系统发动机与原化油器式发动机的台架对比试验,验证了其功率及转矩平均提高5%,燃油消耗率降低4%。关键词:汽油机;电控系统;喷油脉宽;点火提前角;标定中图分类号:TK417　　　　

DO I :10.3963/j .issn .1007-144X .2009.04.019

收稿日期:2009-02-22.

作者简介:侯献军(1973-),男,河南新乡人,武汉理工大学汽车工程学院副教授.基金项目:国家863计划基金资助项目(2006AA060307).

　　随着对能源危机和环保意识的增强,加上使

用者对车辆的驾驶性、舒适性和安全性的需求日益提高,人们不得不考虑应用电子控制技术来改善各项性能指标,同时电子控制技术也是改善发动机性能及排放的主要手段。为实现对发动机的精确控制,实现预定的动力性、经济性和低排放目标,必须对发动机电控系统进行精确的匹配标定以确定各项控制参数

[1-2]

。

1　试验台架系统的建立

1.1　试验用发动机

以LJ276M 汽油机为对象,为其新开发的电控系统进行台架标定,主要参数见表1。1.2　试验台架的建立

笔者建立的LJ276M 电控汽油机匹配标定试验专用台架如图1所示。

表1　L J276M 原型机参数

发动机型式缸径×行程/mm ×mm

排量

/mL

压缩比

标定功率/转速

k W /r/m in

最大转矩/转速N ・m /r/m in

两缸、四冲程、水冷、直列斜置式和半球形燃烧室

76×71

4

9∶1

18/4500

49/(2700～3300)

1.3　试验标定系统

LJ276M 汽油机电控系统采用速度-密度法,

系统的空气计量方式采用进气管绝对压力计量并以此压力值作为负荷大小的标志。在对试验样机进行标定试验前,首先参考相近机型的有关参数,设定ECU 的基本数据,使发动机能够维持基本运转。由于发动机大部分时间工作在相对稳定的状态下,即使是工作在非稳态工况下,一般也不采用复杂的算法,而是先按照稳态工况得出基本的数据,再进行一定的修正[3-5]

,因此寻求汽油机稳态工况下的最优控制参数是汽油机电控系统标定的基础

。

图1　LJ276M 电控汽油机标定试验台架

2.1　试验条件

在进行匹配试验时,发动机应充分暖机,水温、油温保持在设定的基准条件下[6]。本次试验油温控制在90℃左右,水温控制在85℃左右。进气温度由大气温度近似代替,测量值为(25±1)℃。对于每一次试验,在发动机转速充分稳定后再进行工况点的数据测量,同时应尽可能地将发动机的工况点稳定在匹配标定所选定的节点上。

2.2　试验工况点选择

在发动机的工作范围内,以进气歧管绝对压力和发动机转速构成发动机的整个工况平面[7]。按比例划分进气歧管绝对压力和发动机转速,一定的进气歧管绝对压力和转速对应一个工况点。在标定过程中,为了使操作更加简洁和直观,用进气歧管绝对压力的数字输出信号代替进气管绝对压力值。考虑到LJ276M发动机的实际运转工况范围,调节发动机使进气歧管绝对压力的电压信号从最低1.2V开始,每次增加0.2V直到4.0 V。转速从800r/m in开始,每次增加200r/m in直到6000r/m in,将发动机工况划分为有限个工况点。

2.3　基本喷油脉宽标定

基本喷油量是所有喷油量计算的基础,应该最先进行标定。因试验中以有限的工况点来代替发动机全部工况,两点间工况可由神经网络计算出来[8]。该LJ276M发动机进气歧管绝对压力在0～100kPa之间,转速在800～6000r/m in之间。

首先对发动机的基本喷油脉宽进行初步标定,同时标定前应该将λ闭环控制和其他燃油修正屏蔽[9]。将发动机预热至正常工作温度后,调节发动机转速,使发动机转速稳定运行在800 r/m in,调节发动机节气门开度使发动机进气压力电压值稳定在1.2V。通过标定软件标定发动机的喷油量给ECU,ECU将喷油量实时反馈给上位机,喷油量的多少以λ在0.997～1.005之间为基准,同时通过尾气排放分析仪实时监测尾气排放值,最后兼顾发动机经济性、动力性及排放要求存储此时喷油脉宽值。继续增大测功机节气门开度,使每次进气电压值增加0.2V直到4.0V为止,标定并存储最佳喷油脉宽。按以上步骤,就可得到800r/m in时各个进气压力下电压值的基本喷油脉宽,将测量到的值按进气歧管绝对压力的不同分别赋给其他转速,就得到初步的基本喷油脉宽标定数据。

然后对其他转速的基本喷油脉宽进行精细标定,此时需激活λ闭环控制,但仍要屏蔽其他燃油修正。同样将发动机预热至正常工作温度,调节测功机和发动机节气门开度使发动机稳定在某一转速下。改变进气歧管绝对压力,在λ闭环控制的作用下,喷油脉宽就在前面得到的初步喷油脉宽的基础上不断变化。当λ闭环控制稳定后,得到了该工况点的基本喷油脉宽。重复以上步骤就可得到精细标定后全部工况点的基本喷油脉宽,通过Matlab绘制成三维基本喷油脉宽MAP 图,如图2所示

。

图2　LJ276M汽油机基本喷油脉宽MAP图

2.4　基本点火提前角标定

点火提前角直接影响燃烧过程,点火提前角有一定限值,即发动机运转时点火提前角不得超过规定的最大值和最小值。为了使燃烧过程更加理想,点火提前角应随着发动机的转速和负荷变化[10]。

标定时,首先将发动机预热至正常工作温度,使发动机始终工作在λ闭环状态,并将点火提前角的各项修正屏蔽。当发动机稳定运行在800 r/m in时,调节节气门开度使进气歧管绝对压力达到目标值,调节出最佳喷油量后,从小到大逐步调整点火提前角直到发动机发出最大转矩。试验过程中利用爆震传感器的输出信号来判断缸内是否发生爆震,一旦发生爆震立即在ECU标定软件中减小点火提前角,直至爆震消失,然后等到规定时间内不发生爆震后再次增大点火提前角,直至进入轻微爆震区。这样,通过反复调节可确定最佳的点火提前角,记录此时点火提前角。提高发动机转速,重复以上步骤可完成全部工况点的点火提前角标定。

通过Matlab绘制成三维最佳点火提前角MAP图,如图3所示。

885武汉理工大学学报・信息与管理工程版2009年8月

图3　LJ276M 汽油机点火提前角MAP 图

3　L J276M 汽油机台架性能试验对比

在LJ276M 汽油机电控系统完成匹配标定后,进行电喷发动机与原化油器式发动机外特性

对比试验,如图4所示。由对比试验数据曲线可看出,精细标定后电喷发动机与原化油器式发动机相比,由于喷油量和点火提前角可根据发动机工况进行准确调整和匹配,在动力性及经济性均

有提高的情况下,功率及转矩平均提高5%,燃油消耗率降低4%

。

图4　LJ276M 化油器式和电控喷射式发动机外特性对比

4　结论

(1)发动机稳态工况下的最佳喷油脉宽MAP

图和最佳点火提前角MAP 图是电控系统控制的基础,直接影响控制效果,应对稳态工况进行精确标定。

(2)发动机电控系统匹配标定过程是电喷技术应用中一个非常重要的过程,经过优化匹配标定的电喷发动机可获得较好的动力性和经济性。参考文献:

[1]　颜伏伍,任明,邹斌,等.电控发动机自动标定系统

设计[J ].武汉理工大学学报:信息与管理工程版,

2004,26(4):36-39.

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(下转第605页)

9

85第31卷　第4期侯献军,等:汽油机电控系统稳态工况匹配标定研究

存在在制品的积压,从而使得在制品在瓶颈处达到物料流和生产双平衡。参考文献:

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[10]　栗龚友,郁建男.看板管理在企业中的应用[J ].工

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Kan -ban Scheduli n g M odel Ba sed on the O pti m i z i n g of the

Equ i p m en t O rgan i z i n g i n the Vestee En terpr ises

WAN G W enhu i

Abstract:A i m ing at the vestee enter p rise ′s work -shop s,according t o the thr oughput of the equi pments in the vestee working p r o 2cedure,the bottle -neck equi pments were f ound and op ti m ized in the organizati onal patterns of the equi pments in the workshop s .I ntegrating J I T and T OC (Theory of Constrains ),the i m p r oved J I T mode (the push -dra w integrating mode )was put f or ward .By the app licati on of Kan -ban knowledge,the balance of l ogistics,the equilibriu m of p r oducti on and all of the equi pments were i m 2p le mented,which makes the equi pment operate under stable states,

Key words:vestee enter p rises;bottle -neck;kan -ban scheduling;push -draw integrating mode W ANG W enhu i:Lect .;Depart m ent of Party of WUT,W uhan 430070,China .

[编辑:周廷美]

(上接第5页)

Research on M a tch i n g and Ca li bra ti on for the Steady St a te of the

Ga soli n e ′s Electron i c Con trol System

HOU X ian j un,G ON G X uejun,FAN G D an,PEN G Fum ing,YAN Fuw u

Abstract:The constituti on of the test bench calibrating of LJ276M gas oline engine was intr oduced .The para meter calibrati on p r o 2cedure under the steady state operating conditi on was als o discussed .Because the contr ol parameters -fuel injecti on pulse width and igniti on advance angle of the electr onic contr ol engine are critical fact ors which affect the engine perfor mance,the corres pond 2ing injecti on pulse width MAP and igniti on advance angle MAP thr ough op ti m izing calibrati on of the steady state para meters of the LJ276M gas oline engine were calculated .By means of the test bench comparing the electr onic contr ol engine after delicate calibra 2ti on with the original carburet or engine,the test result shows that the perf or mance of the electr onic contr ol engine has been signifi 2cantly i m p r oved,which increases the power out put and t orque by 5%on average and decreases fuel consu mp ti on rate by 4%.Key words:gas oline engine;electr onic contr ol syste m;fuel injecti on pulse width;igniti on advance -angle;calibrati on HO U X i a n jun:A ss oc .Pr of .;School of Aut omobile Engineering,WUT,W uhan 430070,China .

[编辑:周廷美]

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06第31卷　第4期王文辉:基于企业设备组织优化结果的看板调度模式