电控汽油机进气模型标定方法研究

蓝志宝，李 岩

（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）

现代电控发动机控制系统，大多是以进气为基础，根据进气模型计算出当前进气量，然后以此进气量进行喷油、点火等其他一系列控制参数的计算，并最终输出对发动机进行终端控制。所以，进气模型的准确与否，将直接影响其余控制部分的准确程度，从而影响发动机最终的动力性与经济性指标。

1 进气模型标定基本原理

一般汽油机的进气流量与进气压力，大体呈线性关系。由此，即可根据进气压力进行进气流量的计算。进气模型标定的目标，就是要在此线性关系范围内，建立进气压力与进气流量的对应关系，使ECU根据压力传感器实时测量值，进行进气流量的计算。

2 对传感器的要求

进气模型标定需要的基本设备，有进气歧管绝对压力传感器、油耗仪或空气流量计、Lambda仪、排气压力传感器、进气温度传感器、冷却液温度传感器、环境压力传感器、环境温度传感器等。

其中，进气歧管绝对压力传感器与油耗仪或空气流量计、Lambda仪最为关键。油耗仪与Lambda仪配合进行进气流量的计算，空气流量计则为直接进行进气流量的计算，所以油耗仪或空气流量计只要二选一即可，或者二者同时使用，互为校验，以提高标定精度。

3 对试验环境的要求

（1）标定前，需先将发动机暖机到冷却液温度为90℃以上（TCO≥90℃）；

（2）进气温度设置并保持在25℃（TIA=25℃），湿度50%；

（3）标定过程中，尽可能保持冷却液温度与进气温度恒定不变（±5℃）。

4 对发动机的要求

（1）进排气系统相关零件设计定型完毕，标定开始后，不得进行更改（包括进气歧管、排气歧管、进排气门、凸轮轴等）；

（2）发动机压缩比正常，进排气系统不得有泄漏；

（3）发动机磨合完成。

5 试验断点设置

由于建立模型的试验点不可能100%覆盖发动机所有工况，所以试验断点的设置，将直接影响最终模型的准确性。其中，影响最大的是发动机转速断点，转速断点必须覆盖全负荷下进气流量——转速曲线中所有波峰波谷所对应的转速（如图1）。

图1 全负荷转速与进气流量曲线图

（1）最小断点转速，应低于发动机最小的可能转速；最大断点转速，应大于发动机最大的可能转速。

（2）在对输出值影响较大的区域，设置较多断点（如图1中的低速段部分）。

（3）对比较平滑并跨度较大的转速区间，可在范围内平均选取转速断点（如图1中的高速段部分）。

（4）根据发动机全负荷的转速-空气流量图，选择12个以上转速断点。

（5）自然吸气发动机在整个进气压力范围内，选5～6个以上进气压力断点；增压发动机则需选8个以上进气压力断点。

（6）如果是带有可变配气相位的发动机，进排气相位平均选择5个角度断点即可。

（7）在进行进气量测量前，最好先搞清楚所用的电控系统表使用了哪些断点（转速N、进气凸轮轴相位CAM_IN、排气凸轮轴相位CAM_EX、可变进气歧管状态VIM），以便在测量时覆盖这些点，防止因事后发现数据不全，而不得不对数据进行估算的情况发生。

（8）在测量进气量前，最好先搞清楚转速断点的最佳值，以便在测量时对这点进行更为细致的测量。

（9）以上断点设置数量，根据所选用的不同系统由标定系统预设。

（10）试验断点设置直接决定试验测量的数据量，应根据项目的时间要求根据实际情况进行调整。

例如，某发动机断点设置为：

转速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

进气歧管绝对压力（负荷）：MAP_MES

300 500 700 900 全负荷

进气凸轮相位：CAM_IN

0 7 14 21 28 35 42 52

排气凸轮相位：CAM_EX

0 7 14 21 28 35 42 52

可变进气歧管VIM状态：

长管Long 短管Short

则需测量的总数据量为

6 进气流量MAF测量方法

进气模型标定中最重要的测量，为进气流量测量。在发动机台架上有两种进气流量的测量方法：油耗仪法与空气流量计法。

由于一般油耗仪的精度都比较高，所以油耗仪法计算进气流量的结果最为精确。根油耗仪法据燃油消耗量B和空燃比Lambda计算进气量，其计算公式为

其中，

B为燃油消耗流量，kg/h；

KS为燃油的化学当量比=137.9×（1+12/CH/4）/（12+12/CH）；

97号汽油CH值取6.46；

93号汽油CH值取6.55；

其他型号需根据油品检验报告另查。

另一种测量方法，为空气流量计直接测量。由于发动机进气系统存在一定的压力波动，导致空气流量计会产生一定的测量误差，所以这种方法没有第一种方法精确。但这种方法可以在无法设置油耗仪的情况下（例如整车上）很容易使用，大多在整车上对进气模型进行校验时采用。

7 进气模型标定测量流程

在达到上述各试验要求，并设置好各相关参数断点及确定进气流量测量方法后，即可按照图2所示流程进行测量试验。

为保证最终模型精度，在项目时间允许范围内，推荐测量尽可能多的点。

图2 测量试验流程图

8 数据处理

（1）选择VIM位置1，进排气凸轮轴位置为初始位置的最低转速下所有负荷点下的数据点，描入图3中坐标内。

图3 某工况进气压力——进气流量关系图

（2）对这些点做线性回归为一次函数，并计算出此函数方程式，如上图中y=0.399 X-10.2。

（3）将上述方程式的斜率与截距，分别填入所选电控系统的相应MAP表中相关位置。

（4）重复上述运算，直到所有表格填写完毕（如图 4、图 5）。

图4 进气模型斜率表格

图5 进气模型截距表格

9 结束语

至此，进气模型标定基本完成，如果条件允许，最好在标准状态下，随机选出一些工况，对进气模型进行一次检查验证，以确保以上标定数据准确无误。

[1]钟 军，冯 静，卓 斌.车用控制器EUC标定系统通信模块的设计[J].内燃机工程，2003，(1)：66-68.

[2]周龙保.内燃机学[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3](德)BOSCH公司.汽油机管理系统[M].吴 森，等译，北京：北京理工大学出版社，2002.