《电控柴油发动机标定的探讨与研究》

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1、题目：柴油发动机标定的探讨与研究摘 要随着对排放法规的不断严格，柴油发动机引入电控系统之后，其工况愈加复杂，为了使柴油发动机达到规定的要求以及更好地使电控系统与发动机相匹配，我们必须对柴油发动机进行优化标定。本文介绍了电控柴油发动机标定技术以及标定系统的发展，并以YC4112电控柴油发动机为案例，采用计算机辅助方法，对电控柴油发动机的优化标定进行了探讨与研究，主要优化标定的有燃烧室喷油优化标定、排放优化标定、全工况特性标定以及全负荷特性标定。本文着重分析了有效燃油消耗率及主要排放污染物(NOx、烟度等)的排放量随油束分布特征的变化趋势,并找出了一组满足欧排放法规且使油耗率达最低水平的供油提前角

2、，为该类型柴油机的性能分析提供了参考。本文介绍了YC4112型电控柴油机标定系统设计,提出了优化标定方法。选用合适的标定系统,运用优化标定方法优化标定电控柴油机,在满足排放法规和发动机设计指标的前提下,实现圆滑丰满的扭矩特性和最佳经济性。关键词： 电控柴油发动机； 标定； 性能优化Abstract with the strict regulations on emissions of diesel engine electronic control system was introduced, the working condition of increasingly complex, in

3、order to make diesel engines meet the requirements and make better matching with the engine electronic control system, we must optimize the diesel engine calibration. This paper introduces the electronic control diesel engine calibration technology and the development of the calibration system, and

4、with the examples of YC4112 electronic control diesel engine using computer aided method, the optimization of electronic control diesel engine calibration are discussed in this paper and the research, main optimized calibration of combustor fuel injection optimization, emission optimization calibrat

5、ion, all condition characteristics and the characteristics of full load calibration. This paper analyzes the effective fuel consumption rate and main pollutants emissions (NOx and smoke, etc.) along with the oil change trend of beam distribution characteristics, and find out a set of meet the emissi

6、on regulations and fuel consumption rate was the lowest level of fuel delivery advance Angle, provides some reference for the analysis of the type of diesel engine performance. YC4112 type electronic control diesel engine calibration system are introduced in this design, the optimization method is p

7、roposed. Choose appropriate calibration system, using the optimization method to optimize calibration electronic control diesel engine, to meet emission regulations and engine under the premise of design index, achieve smooth full torque characteristics and the best efficiency. Key words： Electronic

8、 controlled diesel； Calibration； Performance optimization目 录 绪论61柴油发动机标定技术及工作内容81.1试验设计技术81.2试验数据建模技术81.3参数优化技术91.4MAP优化技术91.5柴油发动机标定的具体工作内容91.5.1发动机台架标定试验101.5.2发动机整车标定试验102发动机标定系统122.1电控发动机标定系统的组成122.2电控发动机标定系统的功能132.3国内外电控发动机标定技术的发展现状143电控柴油机标定试验准备193.1标定系统选择193.2优化标定方法203.2.1局部优化与整体优化203.2.2优化方法

9、选择223.3标定试验的分析方法244YC4112电控柴油发动机标定试验254.1燃烧室内喷雾油线优化标定254.1.1理论基础254.1.2实机试验254.1.3结论284.2排放优化标定294.3全工况特性优化标定304.3.1供油量Map的确定304.3.2供油提前角Map的确定314.4全负荷特性优化标定325总结与展望345.1全文工作总结345.2工作展望34致谢35参考文献36绪论随着柴油机排放法规的要求越来越严格，人们对车辆驾驶性和舒适性的要求也在不断增加，柴油机行业面临着一些严重的挑战。而柴油机电控技术的应用成为了解决问题的有效手段，然而在柴油机采用电控技术之后，在电控软硬件

10、不变的情况下，柴油机的性能在很大程度上取决于它的标定结果。为了使柴油机获得它的最佳性能，我们必须对柴油机性能参数进行精确的优化标定。发动机乃至整个车辆的工作过程都是非常复杂的动态、非线性、具有相应滞后的混合时变系统，它们的性能都依赖于大量的机械动力学和热力学参数，很难用准确的数学模型精确地表达出来。发动机电控系统的控制参数对发动机的性能影响较大。为使发动机达到最佳的综合性能，必须对电控系统的控制参数进行精确的标定，使发动机按照最优的控制参数运行。标定是指根据整车的各种性能要求，如动力性、经济性、排放及辅助功能等，来调整、优化和确定整车上各电子设备控制单元（ECU）的运行及控制参数的控制算法。标

11、定系统则是根据匹配标定需求实时的将电子控制单元工作状态参数通过通信接口传送给操作人员作为判别电控装置运行性能的依据，将操作人员设置的控制参数传送到电子控制单元中1。发动机标定技术的发展是与电控技术的进步相关的。在上世纪七十年代末期，就已经开始研究发动机性能达到综合最佳的优化策略和方法了。八十年代以后，进一步明确了发动机控制参数标定工作的内容，提供了标定工作所需要的集成开发环境。进入九十年代，随着发动机电控技术的成熟，发动机标定技术也得以得到更加细致深入的研究。电控发动机的标定，是指根据电控发动机的各种性能参数要求，比如动力性、经济性、排放性等，来调整、优化和确定电控系统软件的运行参数、控制参数

12、和各种控制数学模型的整个过程。发动机标定过程包括了发动机台架、整车转鼓、“三高”（高温、高寒、高原）试验和实际道路的实验验证过程，其中有大约30%-50%的标定工作需要在台架上完成，50%-70%的标定工作需要在整车上完成。这些标定工作对发动机的性能有十分重要的影响。在采用电控技术之后，发动机的性能在很大程度上取决于控制参数的标定结果。随着排放法和燃油消耗标准的要求不断严格，以及人们对车辆舒适性、驾驶平顺性要求的不断提高，推动了发动机电子控制技术的不断发展，从而促进了发动机控制参数的不断增加，也因此，发动机标定的工作量成指数增加，传统的标定系统和标定优化方法可能已经无法满足标定要求。为了更有效

13、地进行标定试验，标定系统开发技术需要不断的发展。标定是一项十分复杂的工作，一方面，发动机的性能表现在多方面，诸如动力性、燃油经济性和排放性能进行控制参数的标定必须对各种性能指标的影响进行综合考虑；另一方面，发动机的各个控制参数之间也存在着相互影响，将各个控制参数单独地进行选择并不十分科学。因此，功能完善且灵活方便的标定系统是汽车电子产品高效开发的关键因素与支撑技术之一。标定系统是标定试验得以进行的前提和基础，其中融合了先进试验设计技术的自动标定系统能够显著减少标定的工作量，提高标定的效率；而基于模型的标定技术和基于实验设计的标定技术的运用为发动机标定试验的发展提供了优良的途径。本文对先进标定系

14、统开发技术进行了论述，上述的技术的运用目前已成为提高标定效率，减少标定工作量的有效途径。目前，国外的标定系统较国内的先进很多，这也是目前国产汽车大多采用国外发动机品牌的原因。我国的汽车工业较国外比较落后，但是在“九五”期间，汽车电子控制技术的国家科技攻关项目为发动机标定技术打下了良好的基础，近年来，一些高校和研究所开发的标定系统开始崭露头角，推进了我国电控发动机产业化进程。在92年的国外文献中首先引入了局部优化和全局优化的概念，标定开发技术有了显著的进步2。目前，国内对柴油机优化标定研究发展相对缓慢，对于优化标定的研究主要集中在标定技术中的个别技术方面。如北京理工大学开展的二元回归建模以及控制

15、参数的遗传算法优化研究。现在国内尚未形成比较完整的柴油机优化标定理论体系，这极大地制约了国内电控柴油机的发展。因此，对于电控柴油机的优化标定研究显得很迫切，这也是我写这篇文章的原因。发动机标定项有很多，包括了稳态测功标定、功率标定、冷机暖机燃油消耗标定、排放标定、高原标定、怠速标定等等。本文对柴油机标定的典型标定项进行了探讨与研究，对全局优化和局部优化进行了探讨与研究，并选取YC4112电控柴油机为案例分析。1 柴油发动机标定技术及工作内容目前，国内对柴油机优化标定研究发展相对缓慢，对于优化标定的研究主要集中在标定技术中的个别技术方面。如北京理工大学开展的二元回归建模以及控制参数的遗传算法优化研究。现在国内尚未形成比较完整的柴油机优化标定理论体系，这极大地制约了国内电控柴油机的发展。因此，对于电控柴油机的优化标定研究显得很迫切。目前，按照优化标定过程的不同，优化标定技术可以分为试验设计技术、数据建模技术、参数优化技术和 MAP 优化技术四个方面，在电控柴油机的标定中均得到不同程度的发展3。