整車標定高溫試驗

毛安

（中國第一汽車股份有限公司天津技術開發分公司）

中國汽車工業協會發布2015年我國汽車產銷量超過2 450萬輛，這些汽車中，絕大多數是通過發動機管理系統（EMS）來控制發動機高效節能地運行。中國的汽車使用環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，同時也要保證在惡劣“三高環境”（即高溫、高寒和高原）下，同樣能夠正常運行。所以整車標定高溫試驗各個整車廠都在實施。文章通過某成功上市車型的高溫試驗全過程，總結出一套切實可行的試驗標準和流程，為其他車型提高標定質量起到參考和借鑒作用。

1 試驗準備

1）安裝必要的熱偶計，以測量重要的發動機與EMS零部件溫度。必須安裝測量催化器溫床溫度、機油溫度及發動機機艙溫度的熱偶；如果有條件的話，還可安裝測量排氣溫度、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）檢查發動機機油、冷卻液、變速箱油及制動液等，如有必要則進行更換。

3）檢查輪胎壓力，一般讓輪胎壓力比規定壓力略低。

4）檢查空調與冷卻風扇是否能正常工作。

5）試驗前需準備的儀器設備有：開發型ECU（車身控制單元）及筆記本電腦、INCA軟件、熱電偶及測量儀表、空燃比分析儀、失火發生器、氧傳感器故障模擬器、配線分接器、ECU數據采集卡及示波器等。

6）做所有試驗前，需加當地汽油。做熱燃油處理試驗時，只需加半箱燃油。

7）檢查試驗車輛上有無滅火器等安全設施。

2 試驗項目和評價方法

2.1 冷啟動試驗

冷啟動試驗主要考核在高溫環境下，發動機經過足夠長時間放置，冷卻水溫與環境溫度達到平衡后的冷啟動性能。通常做法是，將試驗車輛放置一晚后，清晨進行冷啟動，記錄啟動時間、啟動水溫以及環境溫度。觀察發動機能否正常啟動，啟動后的轉速上升是否正常，回怠速[1]是否迅速平緩，有沒有波動。啟動后，怠速狀態下，通過大中小油門察看油門和發動機轉速的響應性能。

圖1示出冷啟動時發動機轉速曲線顯示界面。從圖1可以看出，發動機啟動時間為0.55 s，啟動上升轉速為1 300 r/min左右，快速回怠速且無明顯波動。

圖1 冷啟動時發動機轉速曲線顯示界面

2.2 熱浸與熱啟動試驗

熱浸與熱啟動試驗主要考核電噴系統、發動機及整車在一般交通情況及高速公路行駛后的熱啟動及啟動后的駕駛情況，同時檢驗電噴系統零部件在極熱狀態下的工作情況。通常在市區道路正常行駛，再進入路況好的地段高轉速行駛，然后選擇背風處，車頭面對擋風墻停車，滅車放置，要求當地的天氣條件為陽光充足并且風速較低。同時監測水溫或噴嘴口處的溫度，當水溫或噴嘴口處溫度達到最高時（有下降趨勢），啟動發動機并馬上進行熱車駕駛性評價，同時記錄整個試驗的數據。

整個試驗要求啟動時間必須滿足開發目標的要求，并且啟動曲線光滑，過渡平穩，轉速上升在合理范圍之內。啟動之后的怠速狀態以小中大深度踩油門，發動機轉速響應性良好。熱機起步駕駛無明顯問題。

2.3 高溫長怠速試驗

高溫長怠速試驗考查發動機在高溫下的怠速穩定性以及長怠速時發動機水溫是否過熱、空調系統的高水溫切斷和恢復點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的場所（背風、適宜停車及有遮擋），靠近擋風墻停車，長時間怠速，在此過程中開關空調、開關大燈、打轉向，測試怠速的穩定性，進行電器負荷補償的標定。然后打開空調，長怠速約20 min，考查長怠速下水溫是否過高、空調切斷是否頻繁以及風扇控制是否合理。

整個試驗要求冷卻系統不出現“開鍋”現象，水溫控制合理。開關空調以及加減負載時轉速過渡平順，穩定后轉速誤差在開發目標要求的范圍之內。空調系統切斷頻率滿足開發目標要求。

圖2示出高溫怠速時發動機轉速曲線顯示界面。從圖2可以看出，進氣口溫度（VIAT）在83℃，冷卻液溫度控制在89～96℃區間，轉速平穩。

圖2 高溫怠速時發動機轉速曲線顯示界面

2.4 熱燃油處理試驗

熱燃油處理試驗主要考核在高溫環境下燃油受到加熱、晃動產生大量蒸氣時，系統的熱啟動性能、啟動之后的駕駛性，以及炭罐脫附標定，并可以檢驗供油系統是否存在氣阻。

通常油箱內的燃油控制在半箱左右，車輛行駛到適宜試驗的道路，在安全前提下通過頻繁加減速、使油箱內燃油得到充分的加熱與晃動。然后到靠近擋風墻處滅車進行熱浸置。同時監測水溫或者噴嘴噴油口處的溫度，聞車周圍有無汽油味。等到監測溫度達到最高時（有下降趨勢），啟動發動機記錄相關參數，并馬上進行熱車駕駛性檢查，檢查是否有氣阻現象。

試驗要求啟動時間必須滿足開發目標的要求，啟動曲線光滑，過渡平穩，上沖轉速在合理范圍之內。

2.5 催化器過熱保護驗證試驗

催化器過熱保護驗證試驗主要驗證在高溫環境下，通過監測實際催化器溫度是否控制在耐熱溫度之內，確認催化器保護功能是否合理。

通常使用低擋高速駕駛車輛，檢查催化器的預估溫度與實測溫度是否接近、催化器溫度是否超過保護限值，催化器過熱保護功能能否正常啟動。

圖3示出發動機催化器溫度曲線顯示界面。從圖3可以看出，預估溫度與實測溫度接近，在安全耐熱溫度內。

圖3 發動機催化器溫度曲線顯示界面

2.6 爆震標定驗證試驗

爆震試驗驗證發動機在高溫、高負荷工況下是否有爆震存在，如果實際發生爆震，ECU是否可以監測到，是否能夠合理退角。沒有爆震時，ECU是否發生誤報。

2.7 失火診斷

在高溫環境下，驗證失火診斷的準確性和可靠性，通常做法是，通過失火發生器制造1%，2%，3%的失火率，驗證ECU失火診斷邏輯是否能夠正確檢出。在無失火狀態下，驗證ECU失火邏輯是否發生誤檢出。

2.8 催化器診斷

在高溫環境下，驗證失火診斷的準確性和可靠性。用排放Ⅰ型檢測方法，檢出排放水平超過OBD排放法規限值，則判定催化器劣化或損壞。

對于正常的催化器，催化器上游的氧信號由于發動機排氣空燃比的反饋控制而發生振蕩，催化器下游的氧信號基本沒有變化。對于老化的催化器，催化器儲O2的能力減弱，HC、CO生成 CO2、H2O和 N2的反應不充分，下游通過后氧傳感器的氧離子濃度發生了變化，后氧信號也開始振蕩。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的充分程度，進而判斷催化器的劣化程度。

2.9 氧傳感器診斷驗證

氧傳感器診斷驗證考核高溫環境對氧傳感器信號響應速度的影響，判斷氧傳感器的劣化程度。

氧傳感器劣化時，從濃到稀的反應時間會延遲，延遲到一定程度，排放就會惡化，超出OBD限值，系統判定氧傳感器失效。

3 結論

通過實車高溫實地調校測試，總結了高溫試驗的準備工作、試驗原理、過程及評價方法，建立了試驗標準和流程[3]。

本次高溫試驗滿足整車開發程序的要求，獲得了確保整車在高溫環境下保持良好的起動性能和駕駛性能的各項控制參數及OBD診斷的相關參數。

對整個發動機管理系統在高溫環境下的工作情況進行驗證，滿足開發目標。同時經過市場驗證，完全滿足國家法規和用戶需求。文章給其他項目的整車標定高溫試驗提供了參考和借鑒。