鄧經(jīng)緯 陳星寧 李少鶴 陳昭穩(wěn)

（1.湖南高速鐵路職業(yè)技術學院 湖南 衡陽 421001；2.亞新科南岳〈衡陽〉有限公司 湖南 衡陽 421001）

隨著電子控制技術在發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中的廣泛應用，這給電子控制系統(tǒng)與高壓共軌柴油機的標定/匹配技術帶來了新課題。對于基于模型開發(fā)的電控系統(tǒng)，在其數(shù)學模型和硬件模式基本確定的前提下，要讓其匹配的柴油機發(fā)揮出最優(yōu)的性能，就取決于軟件部分的最佳標定參數(shù)了，而這個取得最佳標定參數(shù)的過程，就是標定/匹配。

標定是根據(jù)整車的各種性能要求（動力性、經(jīng)濟性和排放性等），調整、優(yōu)化和確定電控系統(tǒng)的運行參數(shù)和控制參數(shù)的過程。它包括所有為此而進行的研發(fā)、臺架和實驗室的實驗、道路試驗、驗證等過程?；鶞嗜籑AP圖優(yōu)化是標定過程中的一項內容，也是匹配標定的基礎。而基準三位圖一般采用多參量交叉組合法制取，整個MAP平面上每個參數(shù)的實驗次數(shù)多達上千次，以獲得各節(jié)點上對應功率最佳、經(jīng)濟性最佳和排放量最佳的不同的控制參數(shù)，為整個標定過程打下了重要的參考基準。當然，標定工作量也隨之增大。為了節(jié)省人力、物力及財力，通常需采用一定的方法來進行匹配標定。

1 標定/匹配的常用方法

標定/匹配過程中，根據(jù)需要一般分為在線標定和離線標定修改控制參數(shù)。通常以筆記本作為上位機，通過串口連接ECU的K-線或CAN通訊，進行在線實時調整參數(shù)，因此，整個標定工作一般基于Vectory CCP方案。

1.1 人工標定

目前，比較常用的發(fā)動機標定方法大部分采用專業(yè)的標定軟件來輔助標定。如Vectory公司的CANape，或者是ETAS公司的INCA（ETK）標定工具，均能滿足用戶的標定工作要求。

1.2 自動標定技術

人工標定需求實驗人員多，采集數(shù)據(jù)的工作量大，操作復雜，其測量誤差也大。為了克服由人工操作所引起的各種不足，滿足控制精度、節(jié)省標定開發(fā)費用、縮短標定開發(fā)周期、保證標定工作可重復的要求，自動標定技術應運而生。

自動標定系統(tǒng)是專業(yè)人員采用軟件開發(fā)語言 （如Visual C++等）所開發(fā)的一套標定軟件，該軟件將電控發(fā)動機、測功器、油耗儀、排放儀和標定系統(tǒng)等集成為一個整體，在同一工控機的控制下進行工作，從而實現(xiàn)高壓共軌柴油機的自動標定。

自動標定系統(tǒng)可根據(jù)所要達到的目標，通過它的用戶界面（自動標定平臺）設置發(fā)動機的工況、約束條件、初始運行參數(shù)和相關系數(shù)，建立目標函數(shù)，選擇自動標定算法及其參數(shù)。自動標定算法以軟件包的形式放在系統(tǒng)里，可以通過用戶界面隨時調用算法和修改參數(shù)。

高壓共軌柴油機首先按照初始參數(shù)運行，自動標定系統(tǒng)監(jiān)測發(fā)動機的實時運行參數(shù)，建立模型，按選定的自動標定算法求出一個最優(yōu)解；然后，根據(jù)最優(yōu)解確定一組控制參數(shù)作為發(fā)動機下一個循環(huán)的控制參數(shù)。新的循環(huán)建立新的模型，求出更精確的最優(yōu)解，并產生新的一組控制參數(shù)。如此反復，直到最優(yōu)解的變化小雨設定的誤差要求，就得到最終的發(fā)動機控制參數(shù)。

2 高壓共軌柴油機控制系統(tǒng)的標定過程

標定/匹配是高壓共軌柴油機電控系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)之一。標定/匹配技術也被國內外各廠家視為企業(yè)的機密，在公開發(fā)表的文章中也鮮有此項技術的介紹，因此，在這種背景下，各公司大多是通過自己的不斷試驗和研究，憑借自己的技術積累提出了各不相同的標定/標定方案，但萬變不離其宗，它們標定的基本步驟仍然是一致的。對于完全自主研發(fā)的高壓共軌柴油機電控系統(tǒng)而言，標定匹配可分為臺架實驗和實車匹配兩步。

2.1 臺架實驗

實驗室內進行的臺架實驗可以驗證控制算法的整確性，確保算法基本準確；同時為實車匹配提供初始的控制參數(shù)（圖）表，大大節(jié)省實車匹配的周期和費用。

2.2 實車匹配/標定

實車匹配是驗證ECU軟硬件功能的最終手段，只有經(jīng)過實車驗證，才能證明ECU能否實現(xiàn)設計目標，適應各種復雜多變的工況。

實車匹配過程中，需要在線實時修改控制參數(shù)表，并觀察控制效果。通常以筆記本作為上位機，通過串口連接ECU的K-線或CAN通訊，進行在線實時調整參數(shù)。應用專業(yè)的匹配工具，可以避免每次修改控制參數(shù)后的編譯、下載、重寫過程，提高工作效率。

3 標定/匹配實驗臺架及工具簡介

3.1 標定/匹配實驗臺架簡介

對電控高壓共軌柴油機進行標定的實質是通過大量的實驗來實現(xiàn)發(fā)動機的性能優(yōu)化，針對發(fā)動機的不同工況找出其最佳的噴油量和噴油提前角等控制參數(shù)，以滿足對動力性、經(jīng)濟性和排放性能的要求。在柴油機電控系統(tǒng)的整個標定/匹配過程中，臺架在整個過程中起著舉足輕重的作用。

傳統(tǒng)的發(fā)動機實驗設備及實驗手段都比較落后，不便于觀察實驗參數(shù)，也不能及時得到發(fā)動機的狀態(tài)參數(shù)，更無法實現(xiàn)對發(fā)動機控制參數(shù)的實時在線修改。因此，傳統(tǒng)的實驗設備不能滿足電控高壓共軌系統(tǒng)的標定了。為了方便的進行標定/匹配，需設計電控系統(tǒng)標定/匹配專用臺架。

此實驗臺架具有以下特點：

1）能夠根據(jù)標定需要，精確地設定發(fā)動機運行工況點，且穩(wěn)定性好。

2）通過CANape軟件或測功器可實時監(jiān)測發(fā)動機的運行狀態(tài)，如發(fā)動機轉速、發(fā)動機溫度（TMOT）、進氣溫度、噴射脈寬等；同時還可以通過油耗儀、測功器和排放測試儀方便準確地獲取發(fā)動機經(jīng)濟性、動力性及排放等性能指標。

3）通過應用標定軟件CANape，能夠實現(xiàn)對發(fā)動機電子控制單元參數(shù)的實時在線修改。

整個實驗系統(tǒng)由發(fā)動機、電控單元（ECU）、計算機、測功器、排放測試分析儀、油耗儀及其他監(jiān)控儀器等設備組成。

3.2 標定/匹配工具軟件介紹

CANape為開發(fā)者提供了一種可用于ECU開發(fā)、標定、診斷和測量數(shù)據(jù)采集的綜合性工具。它主要用于電控單元（ECU）的參數(shù)優(yōu)化（標定）。它在系統(tǒng)運行期間同時標定參數(shù)值和采集測量信號。CANape與ECU的物理接口可以是使用CCP（CAN標定協(xié)議）的CAN總線，或者是使用XCP協(xié)議的FlexRay實現(xiàn)。另外，通過集成的診斷功能集（Diagnostic Feature Set），CANape提供了對診斷數(shù)據(jù)和診斷服務的符號化訪問。這樣，它就為用戶提供了完整的診斷測試儀功能。CANape使用標準協(xié)議的特性使其成為了覆蓋ECU開發(fā)所有階段的一種開放而靈活的平臺。

CANape針對參數(shù)調整/標定提供了下列功能：

1）用戶可在線標定ECU內存中的參數(shù)值，也可離線標定CANape的“鏡像內存”中的參數(shù)值。離線模式可以在不連接ECU的情況下進行測量前或測量結束后的ECU參數(shù)處理工作。

2）與測量數(shù)據(jù)采集并行進行參數(shù)標定。

3）可以在參數(shù)瀏覽器這一個窗口中標定ECU的所有參數(shù)。

4）刷寫參數(shù)組。

5）基于測量文件中的特定時刻生成參數(shù)組。

CANape在標定過程中的操作步驟簡介：

首先，在CANape中創(chuàng)建一個工程后，就可以添加新的設備了。那么，我們接下來就需要對新添加的設備配置驅動、數(shù)據(jù)庫和參數(shù)路徑等。接下來就是比較關鍵的一步了，即關聯(lián)我們的MAP文件，要讓MAP文件與數(shù)據(jù)庫的名字保持一致，路經(jīng)要在當前工作路徑。

本文主要探討了電控ECU標定的常用方法，闡述了高壓共軌柴油機電控系統(tǒng)的標定/匹配過程、內容及其事項，對用于標定的高壓共軌電控系統(tǒng)試驗臺架進行了重點研究，對常用的標定工具軟件CANape進行了深入的研究，并結合怠速工況的標定參數(shù)闡述了其標定的原理和方法，完成了對高壓共軌電控系統(tǒng)的離線和在線標定。

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