藍(lán)志寶，李 巖

（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西 柳州 545007）

現(xiàn)代電控發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，大多是以進(jìn)氣為基礎(chǔ)，根據(jù)進(jìn)氣模型計(jì)算出當(dāng)前進(jìn)氣量，然后以此進(jìn)氣量進(jìn)行噴油、點(diǎn)火等其他一系列控制參數(shù)的計(jì)算，并最終輸出對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行終端控制。所以，進(jìn)氣模型的準(zhǔn)確與否，將直接影響其余控制部分的準(zhǔn)確程度，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)最終的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

1 進(jìn)氣模型標(biāo)定基本原理

一般汽油機(jī)的進(jìn)氣流量與進(jìn)氣壓力，大體呈線性關(guān)系。由此，即可根據(jù)進(jìn)氣壓力進(jìn)行進(jìn)氣流量的計(jì)算。進(jìn)氣模型標(biāo)定的目標(biāo)，就是要在此線性關(guān)系范圍內(nèi)，建立進(jìn)氣壓力與進(jìn)氣流量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，使ECU根據(jù)壓力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量值，進(jìn)行進(jìn)氣流量的計(jì)算。

2 對(duì)傳感器的要求

進(jìn)氣模型標(biāo)定需要的基本設(shè)備，有進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器、油耗儀或空氣流量計(jì)、Lambda儀、排氣壓力傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、環(huán)境壓力傳感器、環(huán)境溫度傳感器等。

其中，進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力傳感器與油耗儀或空氣流量計(jì)、Lambda儀最為關(guān)鍵。油耗儀與Lambda儀配合進(jìn)行進(jìn)氣流量的計(jì)算，空氣流量計(jì)則為直接進(jìn)行進(jìn)氣流量的計(jì)算，所以油耗儀或空氣流量計(jì)只要二選一即可，或者二者同時(shí)使用，互為校驗(yàn)，以提高標(biāo)定精度。

3 對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的要求

（1）標(biāo)定前，需先將發(fā)動(dòng)機(jī)暖機(jī)到冷卻液溫度為90℃以上（TCO≥90℃）；

（2）進(jìn)氣溫度設(shè)置并保持在25℃（TIA=25℃），濕度50%；

（3）標(biāo)定過(guò)程中，盡可能保持冷卻液溫度與進(jìn)氣溫度恒定不變（±5℃）。

4 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求

（1）進(jìn)排氣系統(tǒng)相關(guān)零件設(shè)計(jì)定型完畢，標(biāo)定開(kāi)始后，不得進(jìn)行更改（包括進(jìn)氣歧管、排氣歧管、進(jìn)排氣門(mén)、凸輪軸等）；

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比正常，進(jìn)排氣系統(tǒng)不得有泄漏；

（3）發(fā)動(dòng)機(jī)磨合完成。

5 試驗(yàn)斷點(diǎn)設(shè)置

由于建立模型的試驗(yàn)點(diǎn)不可能100%覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)所有工況，所以試驗(yàn)斷點(diǎn)的設(shè)置，將直接影響最終模型的準(zhǔn)確性。其中，影響最大的是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速斷點(diǎn)，轉(zhuǎn)速斷點(diǎn)必須覆蓋全負(fù)荷下進(jìn)氣流量——轉(zhuǎn)速曲線中所有波峰波谷所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速（如圖1）。

圖1 全負(fù)荷轉(zhuǎn)速與進(jìn)氣流量曲線圖

（1）最小斷點(diǎn)轉(zhuǎn)速，應(yīng)低于發(fā)動(dòng)機(jī)最小的可能轉(zhuǎn)速；最大斷點(diǎn)轉(zhuǎn)速，應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大的可能轉(zhuǎn)速。

（2）在對(duì)輸出值影響較大的區(qū)域，設(shè)置較多斷點(diǎn)（如圖1中的低速段部分）。

（3）對(duì)比較平滑并跨度較大的轉(zhuǎn)速區(qū)間，可在范圍內(nèi)平均選取轉(zhuǎn)速斷點(diǎn)（如圖1中的高速段部分）。

（4）根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷的轉(zhuǎn)速-空氣流量圖，選擇12個(gè)以上轉(zhuǎn)速斷點(diǎn)。

（5）自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)進(jìn)氣壓力范圍內(nèi)，選5～6個(gè)以上進(jìn)氣壓力斷點(diǎn)；增壓發(fā)動(dòng)機(jī)則需選8個(gè)以上進(jìn)氣壓力斷點(diǎn)。

（6）如果是帶有可變配氣相位的發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)排氣相位平均選擇5個(gè)角度斷點(diǎn)即可。

（7）在進(jìn)行進(jìn)氣量測(cè)量前，最好先搞清楚所用的電控系統(tǒng)表使用了哪些斷點(diǎn)（轉(zhuǎn)速N、進(jìn)氣凸輪軸相位CAM_IN、排氣凸輪軸相位CAM_EX、可變進(jìn)氣歧管狀態(tài)VIM），以便在測(cè)量時(shí)覆蓋這些點(diǎn)，防止因事后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不全，而不得不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算的情況發(fā)生。

（8）在測(cè)量進(jìn)氣量前，最好先搞清楚轉(zhuǎn)速斷點(diǎn)的最佳值，以便在測(cè)量時(shí)對(duì)這點(diǎn)進(jìn)行更為細(xì)致的測(cè)量。

（9）以上斷點(diǎn)設(shè)置數(shù)量，根據(jù)所選用的不同系統(tǒng)由標(biāo)定系統(tǒng)預(yù)設(shè)。

（10）試驗(yàn)斷點(diǎn)設(shè)置直接決定試驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)量，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目的時(shí)間要求根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

例如，某發(fā)動(dòng)機(jī)斷點(diǎn)設(shè)置為：

轉(zhuǎn)速N

600 750 1 000 1 200 1 600 1 800 2 200 2 600 3 000 3 400 3 800 4 200 4 600 5 000 5 500 6 000

進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力（負(fù)荷）：MAP_MES

300 500 700 900 全負(fù)荷

進(jìn)氣凸輪相位：CAM_IN

0 7 14 21 28 35 42 52

排氣凸輪相位：CAM_EX

0 7 14 21 28 35 42 52

可變進(jìn)氣歧管VIM狀態(tài)：

長(zhǎng)管Long 短管Short

則需測(cè)量的總數(shù)據(jù)量為

6 進(jìn)氣流量MAF測(cè)量方法

進(jìn)氣模型標(biāo)定中最重要的測(cè)量，為進(jìn)氣流量測(cè)量。在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上有兩種進(jìn)氣流量的測(cè)量方法：油耗儀法與空氣流量計(jì)法。

由于一般油耗儀的精度都比較高，所以油耗儀法計(jì)算進(jìn)氣流量的結(jié)果最為精確。根油耗儀法據(jù)燃油消耗量B和空燃比Lambda計(jì)算進(jìn)氣量，其計(jì)算公式為

其中，

B為燃油消耗流量，kg/h；

KS為燃油的化學(xué)當(dāng)量比=137.9×（1+12/CH/4）/（12+12/CH）；

97號(hào)汽油CH值取6.46；

93號(hào)汽油CH值取6.55；

其他型號(hào)需根據(jù)油品檢驗(yàn)報(bào)告另查。

另一種測(cè)量方法，為空氣流量計(jì)直接測(cè)量。由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)存在一定的壓力波動(dòng)，導(dǎo)致空氣流量計(jì)會(huì)產(chǎn)生一定的測(cè)量誤差，所以這種方法沒(méi)有第一種方法精確。但這種方法可以在無(wú)法設(shè)置油耗儀的情況下（例如整車(chē)上）很容易使用，大多在整車(chē)上對(duì)進(jìn)氣模型進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)采用。

7 進(jìn)氣模型標(biāo)定測(cè)量流程

在達(dá)到上述各試驗(yàn)要求，并設(shè)置好各相關(guān)參數(shù)斷點(diǎn)及確定進(jìn)氣流量測(cè)量方法后，即可按照?qǐng)D2所示流程進(jìn)行測(cè)量試驗(yàn)。

為保證最終模型精度，在項(xiàng)目時(shí)間允許范圍內(nèi)，推薦測(cè)量盡可能多的點(diǎn)。

圖2 測(cè)量試驗(yàn)流程圖

8 數(shù)據(jù)處理

（1）選擇VIM位置1，進(jìn)排氣凸輪軸位置為初始位置的最低轉(zhuǎn)速下所有負(fù)荷點(diǎn)下的數(shù)據(jù)點(diǎn)，描入圖3中坐標(biāo)內(nèi)。

圖3 某工況進(jìn)氣壓力——進(jìn)氣流量關(guān)系圖

（2）對(duì)這些點(diǎn)做線性回歸為一次函數(shù)，并計(jì)算出此函數(shù)方程式，如上圖中y=0.399 X-10.2。

（3）將上述方程式的斜率與截距，分別填入所選電控系統(tǒng)的相應(yīng)MAP表中相關(guān)位置。

（4）重復(fù)上述運(yùn)算，直到所有表格填寫(xiě)完畢（如圖 4、圖 5）。

圖4 進(jìn)氣模型斜率表格

圖5 進(jìn)氣模型截距表格

9 結(jié)束語(yǔ)

至此，進(jìn)氣模型標(biāo)定基本完成，如果條件允許，最好在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，隨機(jī)選出一些工況，對(duì)進(jìn)氣模型進(jìn)行一次檢查驗(yàn)證，以確保以上標(biāo)定數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤。

[1]鐘 軍，馮 靜，卓 斌.車(chē)用控制器EUC標(biāo)定系統(tǒng)通信模塊的設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)工程，2003，(1)：66-68.

[2]周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[3](德)BOSCH公司.汽油機(jī)管理系統(tǒng)[M].吳 森，等譯，北京：北京理工大學(xué)出版社，2002.