基于LABCAR的控制器喷油特性研究

付海燕，王国莹，丁技峰，张志军

（中国北方发动机研究所，天津300400）

基于LABCAR的控制器喷油特性研究

付海燕，王国莹，丁技峰，张志军

（中国北方发动机研究所，天津300400）

通过在LABCAR虚拟试验环境下对仿真和真实两种喷油器喷油特性的研究，验证了ECU底层控制策略的合理性，为开展ECU系统集成测试打下基础。

喷油器ECULABCAR控制策略

1 概述

在对控制器的控制策略验证过程中，喷油器能否正常喷油，及上位机发送指令产生喷油信号，ECU能否产生正确的喷油信号是检测ECU设计指标的首要测试环节[1～3]。本次试验是在LABCAR虚拟试验环境下，进行ECU的开环测试，旨在通过对仿真喷油器和真实喷油器的喷油特性的对比试验，证明控制器底层的实际指标能够满足要求；另外为在LABCAR虚拟试验环境下进一步完成闭环测试打好基础[4]。

开环测试是在一台8缸柴油机ECU上进行的，对其喷油参数的准确性测试，完成对模拟喷油器和真实喷油器的喷油特性对比。通过LABCAR输出曲轴、凸轮轴信号，上位机发送指令产生喷油信号，来检测喷油器喷油信号参数，包括喷油提前角、喷油脉宽、喷油波形、势能、以及对仿真喷油器电流电压值测试。

2 喷油器测试内容

2.1 喷油器电流波形的校准

2.1.1 共轨喷油器常规控制参数设定值

试验采用BOSCH CRI2.0共轨喷油器。表1所示为该喷油器的常规控制参数设定值，图1为实际喷油特性的参数。为了验证ECU能够达到上述驱动要求，只需要把吸合高电流、维持高电流、维持低电流校准达到上述要求即可。

表1 CRI2.0共轨喷油器常规控制参数设定值

2.1.2 校准后喷油器电流波形参数

来稿日期：2013-01-31

图1 喷油特性参数表

为了满足实际喷油器的喷油特性，依照上述实际喷油特性参数表，对ECU底层程序进行了修改。校准后的喷油参数如表2所示，在LABCAR虚拟实验环境下测得的仿真喷油器测试参数结果如表3所示。

对比图2、图3中2种波形，可以发现仿真喷油器与实际喷油器在内部特征参数上确实存在差别。这是由LABCAR的硬件板卡决定的，差别是必然存在的。但ECU控制喷油的时刻、脉宽，以及LABCAR对喷油提前角、喷油脉宽的测量与喷油器的特征参数没有关系。利用仿真喷油器完全可以进行对ECU底层软件的开环测试，以及后来的闭环系统集成测试。

表2 实际喷油器校准后参数

表3 相同参数下仿真喷油器结果

2.1.3 不同转速下喷油器实际电流波形

图2 实际喷油器校准波形结果（600 r/min，24 V）

由于转速对喷油器电流的波形影响很小，只对600 r/min和2 000 r/min转速下，电压24 V的喷油器波形进行测试。观察图4、图5中2种转速下的实际喷油器电流波形，可以得知在不同转速下，实际喷油器的电流波形没有发生变化。

2.1.4 不同电压下喷油器实际电流波形

考虑到车辆上电源电压的波动，而电压波动对喷油器电流波形的影响较大，因此对在16 V～30 V电压之间的喷油器电流波形进行测试，测试结果如图6～图8所示。通过测试发现，电源电压对喷油器的电流值影响较大；电源电压的波动会使喷油器的特性偏离目标值。要解决这种问题，需要根据实际所需的喷油器电流波形，在不同的电压值下，设定不同的PWM波参数。

2.2 LABCAR测量值与实际值的对比

图4 喷油器实际波形（600 r/min，24 V）

图5 喷油器实际波形（2 000 r/min，24 V）

受LABCAR设定参数的影响，测量的喷油提前角和脉宽值可能与实际值有所差异。因此需要对LABCAR测量值进行一定的校准，并验证其可信度。验证过程如下，在设定喷油参数情况下，分别在不同转速情况下对1缸喷油情况进行测试比较。设定喷油参数如表4所示。

2.2.1 喷油提前角测量值对比

图6 喷油器实际波形（16 V）

图7 喷油器实际波形（18 V）

图8 喷油器实际波形（26 V）

表4 设定喷油参数

对比结果见表5、图9和图10。从示波器测得的喷油角度以及时间差值来看，实际喷油时刻与设定时刻之间有11 μs左右的差别。这种差别表现在随着转速的增加，偏差角度越大。在2 000 r/min左右大约有0.15℃A左右的偏差。对比在各种转速下示波器与LABCAR对喷油提前角和喷油脉宽的测量值发现，随转速的增加，实际喷油提前角和脉宽变化不大，但LABCAR测量值确有1℃A左右的误差。这可能是由于LABCAR内部测量板卡的测量机制所决定的。通过上述对比，可以认为，LABCAR对喷油提前角的测量，其波动情况只要是在1.5℃A范围内，均是正常的。

2.2.2 喷油脉宽测量值对比

喷油脉宽测量值对比见表6。经过上述在不同转速下对比喷油提前角、喷油脉宽的LABCAR测量值以及示波器的测量值发现，随着转速的增加，喷油脉宽没有变化。LABCAR的测量值虽与示波器测量值有一定偏差，但偏差很小，而且转速没有发生变化，因此可以认为LABCAR对喷油脉宽的测量是准确的[5]。

3 结论

上述开环测试中对仿真喷油器和真实喷油器测

量的结果表明，利用仿真喷油器可以完成对ECU底层软件的开环测试，为以后要完成的控制器软硬件系统集成测试做好了准备；也证明了LABCAR构成的虚拟测试系统在完成ECU控制策略和算法上发挥的重要作用，节省了上台架测试的试验开支及人力和物力的消耗，为搭建基于“V模式”的先进的研发流程框架结构，从传统的经验设计向预测设计转型提供了技术平台。

表5 喷油提前角对比

图9 第1缸预喷角度示波器和LABCAR测量对比

表6 喷油脉宽示波器和LABCAR测量对比

图10 第1缸主喷角度示波器和LABCAR测量对比

1绉红明，丁能根，王伟达等.ABS“V模式”开发中的快速控制器样件制作和硬件在环仿真的研究[J]．汽车工程，2009（4）：357-361．

2邵华，钱人一，郭晓潞等．LabCar的功能与构成[J]．世界汽车，2002（11）：22-24．

3卢启龙，欧阳明高，杜传进．电控柴油喷射系统用高速强力电磁阀的性能研究[J]．内燃机工程，1997（3）：36-42．

4王洪荣，张幽彤，王军等.高性能共轨柴油机电控单元的开发研究[J].北京理工大学学报，2007，27（7）：580-584．

5王军，张幽彤，赵立等.高压共轨电控喷油器喷油量均匀性研究[J]．车用发动机，2005（3）：18-20.

Investigation of Injection Characteristics of ECU Based on LABCAR

Fu Haiyan,Wang Guoying,Ding Jifeng,Zhang Zhijun
（China North Engine Research Institute,Tianjin 300400,China）

Study on the injection characteristics of a simulated injector and a physical injector is made based on the LABCAR dummy cut-and-try condition.Then the rationality of ECU control strategy is verified,which will lay the foundation for ECU integration test.

injector,ECU,LABCAR,control strategy

付海燕（1980-），女，助理研究员，主要研究方向为发动机电控技术。

10.3969/j.issn.1671-0614.2013.02.003