高压共轨柴油机电控系统的标定与测试

龙源期刊网高压共轨柴油机电控系统的标定与测试作者：邓经纬陈星宁李少鹤陈昭稳来源：《科技视界》2012年第32期【摘要】本文主要介绍了高压共轨柴油机电控系统的标定与测试中的标定/匹配的常用方法，高压共轨柴油机控制系统的标定过程以及标定/匹配实验台架及工具简介这三个方面的内容。【关键词】高压共轨柴油机；电控系统；标定随着电子控制技术在发动机电子控制系统中的广泛应用，这给电子控制系统与高压共轨柴油机的标定/匹配技术带来了新课题。对于基于模型开发的电控系统，在其数学模型和硬件模式基本确定的前提下，要让其匹配的柴油机发挥出最优的性能，就取决于软件部分的最佳标定参数了，而这个取得最佳标定参数的过程，就是标定/匹配。标定是根据整车的各种性能要求（动力性、经济性和排放性等），调整、优化和确定电控系统的运行参数和控制参数的过程。它包括所有为此而进行的研发、台架和实验室的实验、道路试验、验证等过程。基准三位MAP图优化是标定过程中的一项内容，也是匹配标定的基础。而基准三位图一般采用多参量交叉组合法制取，整个MAP平面上每个参数的实验次数多达上千次，以获得各节点上对应功率最佳、经济性最佳和排放量最佳的不同的控制参数，为整个标定过程打下了重要的参考基准。当然，标定工作量也随之增大。为了节省人力、物力及财力，通常需采用一定的方法来进行匹配标定。1标定/匹配的常用方法标定/匹配过程中，根据需要一般分为在线标定和离线标定修改控制参数。通常以笔记本作为上位机，通过串口连接ECU的K-线或CAN通讯，进行在线实时调整参数，因此，整个标定工作一般基于VectoryCCP方案。1.1人工标定目前，比较常用的发动机标定方法大部分采用专业的标定软件来辅助标定。如Vectory公司的CANape，或者是ETAS公司的INCA（ETK）标定工具，均能满足用户的标定工作要求。1.2自动标定技术人工标定需求实验人员多，采集数据的工作量大，操作复杂，其测量误差也大。为了克服由人工操作所引起的各种不足，满足控制精度、节省标定开发费用、缩短标定开发周期、保证标定工作可重复的要求，自动标定技术应运而生。龙源期刊网自动标定系统是专业人员采用软件开发语言（如VisualC++等）所开发的一套标定软件，该软件将电控发动机、测功器、油耗仪、排放仪和标定系统等集成为一个整体，在同一工控机的控制下进行工作，从而实现高压共轨柴油机的自动标定。自动标定系统可根据所要达到的目标，通过它的用户界面（自动标定平台）设置发动机的工况、约束条件、初始运行参数和相关系数，建立目标函数，选择自动标定算法及其参数。自动标定算法以软件包的形式放在系统里，可以通过用户界面随时调用算法和修改参数。高压共轨柴油机首先按照初始参数运行，自动标定系统监测发动机的实时运行参数，建立模型，按选定的自动标定算法求出一个最优解；然后，根据最优解确定一组控制参数作为发动机下一个循环的控制参数。新的循环建立新的模型，求出更精确的最优解，并产生新的一组控制参数。如此反复，直到最优解的变化小雨设定的误差要求，就得到最终的发动机控制参数。2高压共轨柴油机控制系统的标定过程标定/匹配是高压共轨柴油机电控系统的关键环节之一。标定/匹配技术也被国内外各厂家视为企业的机密，在公开发表的文章中也鲜有此项技术的介绍，因此，在这种背景下，各公司大多是通过自己的不断试验和研究，凭借自己的技术积累提出了各不相同的标定/标定方案，但万变不离其宗，它们标定的基本步骤仍然是一致的。对于完全自主研发的高压共轨柴油机电控系统而言，标定匹配可分为台架实验和实车匹配两步。2.1台架实验实验室内进行的台架实验可以验证控制算法的整确性，确保算法基本准确；同时为实车匹配提供初始的控制参数（图）表，大大节省实车匹配的周期和费用。2.2实车匹配/标定实车匹配是验证ECU软硬件功能的最终手段，只有经过实车验证，才能证明ECU能否实现设计目标，适应各种复杂多变的工况。实车匹配过程中，需要在线实时修改控制参数表，并观察控制效果。通常以笔记本作为上位机，通过串口连接ECU的K-线或CAN通讯，进行在线实时调整参数。应用专业的匹配工具，可以避免每次修改控制参数后的编译、下载、重写过程，提高工作效率。3标定/匹配实验台架及工具简介3.1标定/匹配实验台架简介对电控高压共轨柴油机进行标定的实质是通过大量的实验来实现发动机的性能优化，针对发动机的不同工况找出其最佳的喷油量和喷油提前角等控制参数，以满足对动力性、经济性和龙源期刊网排放性能的要求。在柴油机电控系统的整个标定/匹配过程中，台架在整个过程中起着举足轻重的作用。传统的发动机实验设备及实验手段都比较落后，不便于观察实验参数，也不能及时得到发动机的状态参数，更无法实现对发动机控制参数的实时在线修改。因此，传统的实验设备不能满足电控高压共轨系统的标定了。为了方便的进行标定/匹配，需设计电控系统标定/匹配专用台架。此实验台架具有以下特点：1）能够根据标定需要，精确地设定发动机运行工况点，且稳定性好。2）通过CANape软件或测功器可实时监测发动机的运行状态，如发动机转速、发动机温度（TMOT）、进气温度、喷射脉宽等；同时还可以通过油耗仪、测功器和排放测试仪方便准确地获取发动机经济性、动力性及排放等性能指标。3）通过应用标定软件CANape，能够实现对发动机电子控制单元参数的实时在线修改。整个实验系统由发动机、电控单元（ECU）、计算机、测功器、排放测试分析仪、油耗仪及其他监控仪器等设备组成。3.2标定/匹配工具软件介绍CANape为开发者提供了一种可用于ECU开发、标定、诊断和测量数据采集的综合性工具。它主要用于电控单元（ECU）的参数优化（标定）。它在系统运行期间同时标定参数值和采集测量信号。CANape与ECU的物理接口可以是使用CCP（CAN标定协议）的CAN总线，或者是使用XCP协议的FlexRay实现。另外，通过集成的诊断功能集（DiagnosticFeatureSet），CANape提供了对诊断数据和诊断服务的符号化访问。这样，它就为用户提供了完整的诊断测试仪功能。CANape使用标准协议的特性使其成为了覆盖ECU开发所有阶段的一种开放而灵活的平台。CANape针对参数调整/标定提供了下列功能：1）用户可在线标定ECU内存中的参数值，也可离线标定CANape的“镜像内存”中的参数值。离线模式可以在不连接ECU的情况下进行测量前或测量结束后的ECU参数处理工作。2）与测量数据采集并行进行参数标定。3）可以在参数浏览器这一个窗口中标定ECU的所有参数。4）刷写参数组。龙源期刊网）基于测量文件中的特定时刻生成参数组。CANape在标定过程中的操作步骤简介：首先，在CANape中创建一个工程后，就可以添加新的设备了。那么，我们接下来就需要对新添加的设备配置驱动、数据库和参数路径等。接下来就是比较关键的一步了，即关联我们的MAP文件，要让MAP文件与数据库的名字保持一致，路经要在当前工作路径。本文主要探讨了电控ECU标定的常用方法，阐述了高压共轨柴油机电控系统的标定/匹配过程、内容及其事项，对用于标定的高压共轨电控系统试验台架进行了重点研究，对常用的标定工具软件CANape进行了深入的研究，并结合怠速工况的标定参数阐述了其标定的原理和方法，完成了对高压共轨电控系统的离线和在线标定。【参考文献】[1]江泽民.对中国能源问题的思考[J].上海交通大学学报，2008（03）vol.42No.3[2]帅正梅.我国汽车在“能源危机”下的最优选择.经济观察[J].[3]刘巨江.基于模型的发动机ECU开发[J].车用发动机，2007，11：939-941.[4]程文志.高压共轨柴油机怠速控制策略研究[J].车用发动机，2009（4）vol.42No.4.[5]刘巨江.基于模型的高压共轨柴油机扭矩算法研究[D].浙江大学，2007.[6]宋秦中.高压共轨柴油机控制策略的研究[D].大连理工大学，2007.[7]华海德.柴油机高压共轨系统控制策略研究[D].上海交通大学，2008.[8]徐家龙.柴油机电控喷油技术[M].北京人民交通出版社，2004，1：174-183.[责任编辑：王静]