發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)環(huán)境標(biāo)定開發(fā)

盧銀

摘 要：以汽車發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）為研究對象，在惡劣環(huán)境中進(jìn)行高溫、高原標(biāo)定試驗(yàn)開發(fā)的方式，實(shí)現(xiàn)了對發(fā)動機(jī)性能進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使整車能滿足在惡劣環(huán)境下的駕駛性、動力性和經(jīng)濟(jì)性要求。

關(guān)鍵詞：汽車;EMS;環(huán)境;標(biāo)定

1 概述

汽車發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）是在發(fā)動機(jī)電子點(diǎn)火和電控汽油噴射系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的集電子控制噴射、排放控制、電子點(diǎn)火、起動、防盜、診斷等功能于一體的集成電路系統(tǒng)。EMS實(shí)現(xiàn)對發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)的精確和靈活控制，是改善發(fā)動機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)和排放的主要手段。發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)由微處理器、各種傳感器、執(zhí)行器組成，通過傳感器檢測各種工作狀態(tài)和參數(shù)，然后由微處理器經(jīng)過計(jì)算、分析、判斷后發(fā)出指令給各執(zhí)行器完成各種動作，使發(fā)動機(jī)在各種工作狀況下都能以最佳狀態(tài)工作。在全球范圍內(nèi)，中國的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）使用環(huán)境異?？量蹋袊赜驈V闊，各種極端嚴(yán)酷環(huán)境，具備濕熱、濕冷、干冷環(huán)境[1]。

本文主要是基于某車型的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）開發(fā)過程中，在高溫高原地帶進(jìn)行發(fā)動機(jī)高溫、高原環(huán)境道路標(biāo)定試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)滿足車輛在惡劣環(huán)境下的駕駛性、動力性和經(jīng)濟(jì)性要求。

2 試驗(yàn)開發(fā)

標(biāo)定試驗(yàn)，指在汽車不同工作狀態(tài)和氣候環(huán)境下，對發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)試，找到發(fā)動機(jī)最佳工作狀態(tài)下一組參數(shù)的測試技術(shù)，它通常分為室內(nèi)臺架試驗(yàn)和室外道路試驗(yàn)。

室外道路試驗(yàn)除了要求在汽車試車場進(jìn)行，還要進(jìn)行“高寒、高溫和高海拔”的“三高”試驗(yàn)?！跋募靖邷貥?biāo)定試驗(yàn)”通常會在吐魯番，那里夏季溫度最高可以達(dá)到50到60攝氏度，地表溫度更加高，相對濕度非常低，氣候非常干燥;“高原標(biāo)定試驗(yàn)”選擇在海拔4767米的昆侖山口地區(qū)開展，屬于高海拔低氧含量區(qū)域[1][2]。

2.1 高溫環(huán)境標(biāo)定開發(fā)主要工作和內(nèi)容

汽車發(fā)動機(jī)在高溫工作環(huán)境下高負(fù)荷行駛，連續(xù)高低速行駛和長時(shí)間爬坡的過程中，需要根據(jù)行駛情況，不斷進(jìn)行修改和調(diào)試電控單元的各參數(shù)，使發(fā)動機(jī)輸出功率滿足汽車各檔位、速度的匹配要求，并且當(dāng)水溫達(dá)到一定限值時(shí)就要限制扭矩，從而控制加速和車速，使發(fā)動機(jī)水溫能穩(wěn)定在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，有效保護(hù)發(fā)動機(jī)，在保護(hù)發(fā)動機(jī)的同時(shí)，還保證了汽車行駛性能在最佳狀態(tài)。整車質(zhì)量考核是試驗(yàn)車在高溫條件下，長時(shí)間及距離行駛，考驗(yàn)零部件是否因?yàn)楦邷丨h(huán)境導(dǎo)致出現(xiàn)質(zhì)量故障;空調(diào)在高溫情況下，調(diào)整參數(shù)滿足制冷性能要求;試驗(yàn)車經(jīng)過標(biāo)定后起步、加速、高低速行駛和爬坡性能達(dá)到要求。

因此主要工作內(nèi)容：發(fā)動機(jī)熱起動性能;發(fā)動機(jī)常溫啟動、暖機(jī)啟動和重復(fù)啟動;高溫下怠速控制;排溫模型和排溫保護(hù);爆震控制;混合氣控制，包括碳罐，過渡工況等。

2.2 高原環(huán)境標(biāo)定開發(fā)主要內(nèi)容和工作

高原環(huán)境標(biāo)定試驗(yàn)路段海拔高度為2700米--5000米。海拔修正及海拔自適應(yīng)標(biāo)定工作;高原發(fā)動機(jī)啟動性的標(biāo)定;高原怠速控制;空燃比控制;冷機(jī)過度工況;爆震控制檢查;排溫模型檢查;駕駛性能標(biāo)定，根據(jù)車輛實(shí)際行駛情況，調(diào)整電控系統(tǒng)參數(shù)，使車輛滿足各種工況的行駛性能。煙度限值標(biāo)定，在不同海拔高度的路段和上坡情況中標(biāo)定，半坡起步、高檔位低速爬坡、換檔全油門加速行駛過程中，測試發(fā)動機(jī)排放情況、修改噴油提前角，控制排放煙度。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

某款車型在經(jīng)過新疆吐魯番高溫地區(qū)地區(qū)開展標(biāo)定工作以及開展高原標(biāo)定工作后，確保車輛發(fā)動機(jī)EMS系統(tǒng)工作正常，并達(dá)到性能指標(biāo)要求。

3.1 高溫結(jié)果分析

通過夏季高溫條件下，發(fā)動機(jī)的達(dá)標(biāo)控制參數(shù)主要有：

啟動時(shí)間達(dá)標(biāo)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線光滑過度。

空燃比在合理范圍內(nèi)，空燃比控制，在怠速和部分負(fù)荷工況下，Lambda控制在1.0附近;Lambda自適應(yīng)工作正常。

爆震控制，在超過40℃的環(huán)境溫度，各種正常情況下駕駛車輛，對爆震功能進(jìn)行了檢查，均未聽到爆震的聲音。

怠速控制，開關(guān)風(fēng)扇、空調(diào)、大燈及打方向盤，怠速穩(wěn)定，無熄火現(xiàn)象。

碳罐控制標(biāo)定后，碳罐控制合理，沖洗正常。

排溫模型檢標(biāo)定后滿足溫度保護(hù)要求。

車輛在高溫情況下，駕駛性能良好。

通過高溫條件下對發(fā)動機(jī)控制模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使發(fā)動機(jī)的EMS系統(tǒng)可以正常安全的運(yùn)行，達(dá)到性能設(shè)計(jì)要求。

比如，開關(guān)風(fēng)扇、空調(diào)、大燈及打方向盤，如上圖，在這樣的工況下操作車輛，轉(zhuǎn)速波動在合理的范圍內(nèi)±50rpm，滿足性能要求。對應(yīng)曲線圖如1所示：

比如，排溫模型檢標(biāo)定后滿足溫度保護(hù)要求（小于目標(biāo)960攝氏度要求），圖2是三檔各轉(zhuǎn)速情況下排氣溫度、催化器溫度。

3.2 高原標(biāo)定結(jié)果

海拔高度自適應(yīng)標(biāo)定后，發(fā)動機(jī)EMS系統(tǒng)在高原環(huán)境下，運(yùn)行合理正常。

各個(gè)海拔點(diǎn)啟動正常，從復(fù)啟動正常，不同水溫下啟動正常，加濃減稀啟動正常。

無任何負(fù)荷時(shí)，怠速穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速為目標(biāo)轉(zhuǎn)速±30轉(zhuǎn)/分;開雙跳燈，怠速穩(wěn)定無波動現(xiàn)象。開關(guān)大燈，空調(diào)轉(zhuǎn)速正常，用力打方向盤最低轉(zhuǎn)速677rpm，無熄火風(fēng)險(xiǎn)。

空燃比控制，在怠速和部分負(fù)荷，Lambda控制在1.0附近;Lambda自適應(yīng)工作正常。

爆震控制，高原上相對負(fù)荷減小，爆震傾向減弱，排溫度控制正常。

車輛在高海拔駕駛性能等瞬態(tài)工況下正常安全運(yùn)行。

通過高海拔對發(fā)動機(jī)控制模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，使發(fā)動機(jī)的EMS系統(tǒng)可以正常安全的運(yùn)行，達(dá)到性能設(shè)計(jì)要求，

比如，圖3是車輛在昆侖山口熄火5min后啟動，啟動性能（時(shí)間及曲線平滑度等）滿足要求，對應(yīng)的曲線圖：

4 結(jié)語

通過高溫及高海拔環(huán)境試驗(yàn)開發(fā)標(biāo)定，此車型發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)（EMS）運(yùn)行狀態(tài)良好，滿足車輛在極端環(huán)境下的發(fā)動機(jī)及整車的動力性能、駕駛性能和經(jīng)濟(jì)性能要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏伏伍，周芳，皺斌.發(fā)動機(jī)電子控制匹配開發(fā)系統(tǒng)建立[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào) 信息與管理工程版，2003.25（2）：57-60.

[2]陳立明，朱輝，郭少平.汽油發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)匹配標(biāo)定過程研究.車用發(fā)動機(jī)，1998（3）：23-27.