整車標(biāo)定高溫試驗(yàn)

毛安

（中國(guó)第一汽車股份有限公司天津技術(shù)開發(fā)分公司）

中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布2015年我國(guó)汽車產(chǎn)銷量超過2 450萬(wàn)輛，這些汽車中，絕大多數(shù)是通過發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)高效節(jié)能地運(yùn)行。中國(guó)的汽車使用環(huán)境在世界上是比較苛刻的，這就要求EMS既要保證車輛在平原、溫帶條件下正常工作，同時(shí)也要保證在惡劣“三高環(huán)境”（即高溫、高寒和高原）下，同樣能夠正常運(yùn)行。所以整車標(biāo)定高溫試驗(yàn)各個(gè)整車廠都在實(shí)施。文章通過某成功上市車型的高溫試驗(yàn)全過程，總結(jié)出一套切實(shí)可行的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和流程，為其他車型提高標(biāo)定質(zhì)量起到參考和借鑒作用。

1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1）安裝必要的熱偶計(jì)，以測(cè)量重要的發(fā)動(dòng)機(jī)與EMS零部件溫度。必須安裝測(cè)量催化器溫床溫度、機(jī)油溫度及發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙溫度的熱偶；如果有條件的話，還可安裝測(cè)量排氣溫度、噴嘴頂端溫度、氧傳感器頂端溫度、油軌溫度及油箱溫度的熱偶。

2）檢查發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油、冷卻液、變速箱油及制動(dòng)液等，如有必要?jiǎng)t進(jìn)行更換。

3）檢查輪胎壓力，一般讓輪胎壓力比規(guī)定壓力略低。

4）檢查空調(diào)與冷卻風(fēng)扇是否能正常工作。

5）試驗(yàn)前需準(zhǔn)備的儀器設(shè)備有：開發(fā)型ECU（車身控制單元）及筆記本電腦、INCA軟件、熱電偶及測(cè)量?jī)x表、空燃比分析儀、失火發(fā)生器、氧傳感器故障模擬器、配線分接器、ECU數(shù)據(jù)采集卡及示波器等。

6）做所有試驗(yàn)前，需加當(dāng)?shù)仄?。做熱燃油處理試?yàn)時(shí)，只需加半箱燃油。

7）檢查試驗(yàn)車輛上有無(wú)滅火器等安全設(shè)施。

2 試驗(yàn)項(xiàng)目和評(píng)價(jià)方法

2.1 冷啟動(dòng)試驗(yàn)

冷啟動(dòng)試驗(yàn)主要考核在高溫環(huán)境下，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過足夠長(zhǎng)時(shí)間放置，冷卻水溫與環(huán)境溫度達(dá)到平衡后的冷啟動(dòng)性能。通常做法是，將試驗(yàn)車輛放置一晚后，清晨進(jìn)行冷啟動(dòng)，記錄啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)水溫以及環(huán)境溫度。觀察發(fā)動(dòng)機(jī)能否正常啟動(dòng)，啟動(dòng)后的轉(zhuǎn)速上升是否正常，回怠速[1]是否迅速平緩，有沒有波動(dòng)。啟動(dòng)后，怠速狀態(tài)下，通過大中小油門察看油門和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的響應(yīng)性能。

圖1示出冷啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線顯示界面。從圖1可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間為0.55 s，啟動(dòng)上升轉(zhuǎn)速為1 300 r/min左右，快速回怠速且無(wú)明顯波動(dòng)。

圖1 冷啟動(dòng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線顯示界面

2.2 熱浸與熱啟動(dòng)試驗(yàn)

熱浸與熱啟動(dòng)試驗(yàn)主要考核電噴系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)及整車在一般交通情況及高速公路行駛后的熱啟動(dòng)及啟動(dòng)后的駕駛情況，同時(shí)檢驗(yàn)電噴系統(tǒng)零部件在極熱狀態(tài)下的工作情況。通常在市區(qū)道路正常行駛，再進(jìn)入路況好的地段高轉(zhuǎn)速行駛，然后選擇背風(fēng)處，車頭面對(duì)擋風(fēng)墻停車，滅車放置，要求當(dāng)?shù)氐奶鞖鈼l件為陽(yáng)光充足并且風(fēng)速較低。同時(shí)監(jiān)測(cè)水溫或噴嘴口處的溫度，當(dāng)水溫或噴嘴口處溫度達(dá)到最高時(shí)（有下降趨勢(shì)），啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并馬上進(jìn)行熱車駕駛性評(píng)價(jià)，同時(shí)記錄整個(gè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)。

整個(gè)試驗(yàn)要求啟動(dòng)時(shí)間必須滿足開發(fā)目標(biāo)的要求，并且啟動(dòng)曲線光滑，過渡平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速上升在合理范圍之內(nèi)。啟動(dòng)之后的怠速狀態(tài)以小中大深度踩油門，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速響應(yīng)性良好。熱機(jī)起步駕駛無(wú)明顯問題。

2.3 高溫長(zhǎng)怠速試驗(yàn)

高溫長(zhǎng)怠速試驗(yàn)考查發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫下的怠速穩(wěn)定性以及長(zhǎng)怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫是否過熱、空調(diào)系統(tǒng)的高水溫切斷和恢復(fù)點(diǎn)的選取及切換頻率是否合理[2]。

通常將車輛正常行駛到適合試驗(yàn)的場(chǎng)所（背風(fēng)、適宜停車及有遮擋），靠近擋風(fēng)墻停車，長(zhǎng)時(shí)間怠速，在此過程中開關(guān)空調(diào)、開關(guān)大燈、打轉(zhuǎn)向，測(cè)試怠速的穩(wěn)定性，進(jìn)行電器負(fù)荷補(bǔ)償?shù)臉?biāo)定。然后打開空調(diào)，長(zhǎng)怠速約20 min，考查長(zhǎng)怠速下水溫是否過高、空調(diào)切斷是否頻繁以及風(fēng)扇控制是否合理。

整個(gè)試驗(yàn)要求冷卻系統(tǒng)不出現(xiàn)“開鍋”現(xiàn)象，水溫控制合理。開關(guān)空調(diào)以及加減負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)速過渡平順，穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速誤差在開發(fā)目標(biāo)要求的范圍之內(nèi)。空調(diào)系統(tǒng)切斷頻率滿足開發(fā)目標(biāo)要求。

圖2示出高溫怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線顯示界面。從圖2可以看出，進(jìn)氣口溫度（VIAT）在83℃，冷卻液溫度控制在89～96℃區(qū)間，轉(zhuǎn)速平穩(wěn)。

圖2 高溫怠速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線顯示界面

2.4 熱燃油處理試驗(yàn)

熱燃油處理試驗(yàn)主要考核在高溫環(huán)境下燃油受到加熱、晃動(dòng)產(chǎn)生大量蒸氣時(shí)，系統(tǒng)的熱啟動(dòng)性能、啟動(dòng)之后的駕駛性，以及炭罐脫附標(biāo)定，并可以檢驗(yàn)供油系統(tǒng)是否存在氣阻。

通常油箱內(nèi)的燃油控制在半箱左右，車輛行駛到適宜試驗(yàn)的道路，在安全前提下通過頻繁加減速、使油箱內(nèi)燃油得到充分的加熱與晃動(dòng)。然后到靠近擋風(fēng)墻處滅車進(jìn)行熱浸置。同時(shí)監(jiān)測(cè)水溫或者噴嘴噴油口處的溫度，聞車周圍有無(wú)汽油味。等到監(jiān)測(cè)溫度達(dá)到最高時(shí)（有下降趨勢(shì)），啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)記錄相關(guān)參數(shù)，并馬上進(jìn)行熱車駕駛性檢查，檢查是否有氣阻現(xiàn)象。

試驗(yàn)要求啟動(dòng)時(shí)間必須滿足開發(fā)目標(biāo)的要求，啟動(dòng)曲線光滑，過渡平穩(wěn)，上沖轉(zhuǎn)速在合理范圍之內(nèi)。

2.5 催化器過熱保護(hù)驗(yàn)證試驗(yàn)

催化器過熱保護(hù)驗(yàn)證試驗(yàn)主要驗(yàn)證在高溫環(huán)境下，通過監(jiān)測(cè)實(shí)際催化器溫度是否控制在耐熱溫度之內(nèi)，確認(rèn)催化器保護(hù)功能是否合理。

通常使用低擋高速駕駛車輛，檢查催化器的預(yù)估溫度與實(shí)測(cè)溫度是否接近、催化器溫度是否超過保護(hù)限值，催化器過熱保護(hù)功能能否正常啟動(dòng)。

圖3示出發(fā)動(dòng)機(jī)催化器溫度曲線顯示界面。從圖3可以看出，預(yù)估溫度與實(shí)測(cè)溫度接近，在安全耐熱溫度內(nèi)。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)催化器溫度曲線顯示界面

2.6 爆震標(biāo)定驗(yàn)證試驗(yàn)

爆震試驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)在高溫、高負(fù)荷工況下是否有爆震存在，如果實(shí)際發(fā)生爆震，ECU是否可以監(jiān)測(cè)到，是否能夠合理退角。沒有爆震時(shí)，ECU是否發(fā)生誤報(bào)。

2.7 失火診斷

在高溫環(huán)境下，驗(yàn)證失火診斷的準(zhǔn)確性和可靠性，通常做法是，通過失火發(fā)生器制造1%，2%，3%的失火率，驗(yàn)證ECU失火診斷邏輯是否能夠正確檢出。在無(wú)失火狀態(tài)下，驗(yàn)證ECU失火邏輯是否發(fā)生誤檢出。

2.8 催化器診斷

在高溫環(huán)境下，驗(yàn)證失火診斷的準(zhǔn)確性和可靠性。用排放Ⅰ型檢測(cè)方法，檢出排放水平超過OBD排放法規(guī)限值，則判定催化器劣化或損壞。

對(duì)于正常的催化器，催化器上游的氧信號(hào)由于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣空燃比的反饋控制而發(fā)生振蕩，催化器下游的氧信號(hào)基本沒有變化。對(duì)于老化的催化器，催化器儲(chǔ)O2的能力減弱，HC、CO生成 CO2、H2O和 N2的反應(yīng)不充分，下游通過后氧傳感器的氧離子濃度發(fā)生了變化，后氧信號(hào)也開始振蕩。后氧的振蕩頻率直接反映了通過后氧傳感器的氧離子濃度變化情況，從而判定出氧化反應(yīng)的充分程度，進(jìn)而判斷催化器的劣化程度。

2.9 氧傳感器診斷驗(yàn)證

氧傳感器診斷驗(yàn)證考核高溫環(huán)境對(duì)氧傳感器信號(hào)響應(yīng)速度的影響，判斷氧傳感器的劣化程度。

氧傳感器劣化時(shí)，從濃到稀的反應(yīng)時(shí)間會(huì)延遲，延遲到一定程度，排放就會(huì)惡化，超出OBD限值，系統(tǒng)判定氧傳感器失效。

3 結(jié)論

通過實(shí)車高溫實(shí)地調(diào)校測(cè)試，總結(jié)了高溫試驗(yàn)的準(zhǔn)備工作、試驗(yàn)原理、過程及評(píng)價(jià)方法，建立了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和流程[3]。

本次高溫試驗(yàn)滿足整車開發(fā)程序的要求，獲得了確保整車在高溫環(huán)境下保持良好的起動(dòng)性能和駕駛性能的各項(xiàng)控制參數(shù)及OBD診斷的相關(guān)參數(shù)。

對(duì)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)在高溫環(huán)境下的工作情況進(jìn)行驗(yàn)證，滿足開發(fā)目標(biāo)。同時(shí)經(jīng)過市場(chǎng)驗(yàn)證，完全滿足國(guó)家法規(guī)和用戶需求。文章給其他項(xiàng)目的整車標(biāo)定高溫試驗(yàn)提供了參考和借鑒。