本田節(jié)能賽車發(fā)動機(jī)電控標(biāo)定

李東灝 耿杰 王新建

摘要：本文以賽事方所提供的WH1152FMI發(fā)動機(jī)為研究對象，建立適合于發(fā)動機(jī)的電控系統(tǒng)配置方案，通過ProCAL軟件對電控系統(tǒng)進(jìn)行整體匹配調(diào)整，完成發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)控制和運(yùn)行參數(shù)的標(biāo)定。本文對賽車發(fā)動機(jī)在起動、怠速、暖機(jī)、急加速等工況下的噴油量和點火提前角進(jìn)行標(biāo)定，結(jié)果顯示，經(jīng)實車匹配后，發(fā)動機(jī)在實際賽道路況下運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)可靠，燃油經(jīng)濟(jì)性能有提升明顯。

Abstract： In this paper， WH1152FMI engine provided by Honda company is sample of research. By software ProCAL， plan is made， and injection pulse width and ignition advantage angle of EFI system are calibrated at the condition of starting， idle， warming up and acceleration. The results show that the calibration can make the engine run more smoothly and reliable. Besides， the fuel economy is also improved significantly.

關(guān)鍵詞：電控系統(tǒng);發(fā)動機(jī);標(biāo)定;燃油經(jīng)濟(jì)性;噴油脈寬

Key words： EFI system;engine;calibration;fuel economy;injection pulse width

中圖分類號：U469.696? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）23-0032-02

0? 引言

本田節(jié)能競技大賽[1]與傳統(tǒng)汽車競速賽事有較大差異，賽車在比賽過程中更為注重中低速狀態(tài)下的節(jié)油表現(xiàn)。由于本田賽事方所提供的原廠電噴系統(tǒng)本為市售摩托車所設(shè)計，原廠ECU設(shè)計數(shù)據(jù)已不滿足實際賽事需求，直接移植至節(jié)能賽車上勢必會不相匹配，并不能體現(xiàn)出發(fā)動機(jī)的最大燃油經(jīng)濟(jì)性。本文以替代式ECU重新對發(fā)動機(jī)進(jìn)行電控匹配標(biāo)定，從而達(dá)到更加節(jié)能與環(huán)保的最終目的。

1? 發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)硬件選型

如今現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)十分復(fù)雜，通過大量實時信號提供給電子控制單元ECU。如果節(jié)能車發(fā)動機(jī)的電控系統(tǒng)也完全依據(jù)汽車電控系統(tǒng)設(shè)計，要采集到大量信號并作出精準(zhǔn)且細(xì)致控制，就必須安裝大量傳感器以及執(zhí)行器，不管從安裝難度還是從成本考慮都是不實際的[2]因此，本電控系統(tǒng)在硬件選型上盡可能精簡，傳感器有曲軸位置傳感器、進(jìn)氣歧管壓力傳感器、發(fā)動機(jī)溫度傳感器、節(jié)氣門位置傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、氧傳感器。執(zhí)行器有電動燃油泵、燃油壓力調(diào)節(jié)器、噴油器、點火模塊、行輸出變壓器、怠速控制電機(jī)。

2? 發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)的標(biāo)定與數(shù)據(jù)處理

計算發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)，根據(jù)性能指標(biāo)協(xié)調(diào)合適的電力測功機(jī)性能測試系統(tǒng)，并進(jìn)行臺架安裝與測試，運(yùn)用PROCAL軟件調(diào)整發(fā)動機(jī)ECU數(shù)據(jù)，實現(xiàn)發(fā)動機(jī)臺架數(shù)據(jù)的基本標(biāo)定。

2.1 冷啟動的標(biāo)定

起動時，電子控制單元ECU是依據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號和點火開關(guān)狀態(tài)，確定發(fā)動機(jī)是否處于起動工況[3]。冷起動時，由于發(fā)動機(jī)冷卻液溫低、燃油蒸發(fā)速度慢，霧化不好，因此會引起混合氣偏稀。為了獲得足夠濃度的可燃混合氣，使發(fā)動機(jī)順利起動，在起動時應(yīng)該延長噴油脈沖寬度，即增大燃油噴射量。冷啟動的標(biāo)定過程如下：

①在冷機(jī)狀態(tài)下，打開電控系統(tǒng)總電源開關(guān)，使發(fā)動機(jī)ECU供電并將筆記本電腦與其連接，通過ProCAL軟件獲取發(fā)動機(jī)溫度“Tm”，以及修改變量CUR_fCldSta_TmSta“起動燃油加濃系數(shù)”進(jìn)行標(biāo)定。此數(shù)值只取決發(fā)動機(jī)起動時發(fā)動機(jī)溫度，因為在發(fā)動機(jī)起動過程中，并不是根據(jù)吸入的空氣質(zhì)量來確定基本噴油脈寬。例如Tm=19℃，對應(yīng)標(biāo)定軟件中的20℃的此區(qū)間，標(biāo)定軟件中顯示6.000倍的加濃，故發(fā)動機(jī)溫度為19℃時，根據(jù)插值法計算，對應(yīng)的加濃系數(shù)為基本噴油脈寬的大約6倍，如圖1所示。

②上一步的標(biāo)定完成后，在第二天，當(dāng)發(fā)動機(jī)冷卻液溫度達(dá)到同一溫度及以下，并保持6h以上時，連接設(shè)備，將此值上升到5.750，并下載到電腦中，再次起動發(fā)動機(jī)，如果仍然可以順利起動且尾氣排放有輕微黑煙，則繼續(xù)等待到第三天為止，如圖2。

③若未正常啟動，則要等完全滿足冷機(jī)條件后，發(fā)動機(jī)達(dá)到相同溫度時，將數(shù)據(jù)修改為5.5，再嘗試啟動。如圖3。接連數(shù)日多次嘗試后，從噴油量過濃開始逐步減稀，直至起動油耗降低到相對最低，而且保證發(fā)動機(jī)一次性順利起動，即可完成此溫度下的起動噴油脈寬標(biāo)定。以此類推，繼續(xù)標(biāo)定相隔的幾個溫度下的噴油脈寬，直至完成整個的冷啟動參數(shù)匹配。

2.2 起動后的標(biāo)定

在發(fā)動機(jī)起動后，如運(yùn)轉(zhuǎn)幾秒鐘后立即熄火，意味著起動之后所需的噴油量并不合適。可通過本套電噴系統(tǒng)中，運(yùn)用ProCAL標(biāo)定軟件中變量CUR_fAst_TmSta“啟動之后噴油加濃系數(shù)”進(jìn)行標(biāo)定，如圖4。對此變量進(jìn)行調(diào)整，隨后觀察發(fā)動機(jī)起動后運(yùn)轉(zhuǎn)情況，反復(fù)調(diào)整直至發(fā)動機(jī)起動后能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 暖機(jī)過程的標(biāo)定

暖機(jī)過程的噴油加濃系數(shù)fWmp與起動后的fAst是同時作用的，但fWmp的工作時間稍長，一般要達(dá)到發(fā)動機(jī)正常溫度70℃才結(jié)束。各類發(fā)動機(jī)其怠速轉(zhuǎn)速范圍受原廠技術(shù)參數(shù)的約束。怠速太高會造成燃油浪費(fèi)，加劇發(fā)動機(jī)的磨損;怠速太低則會造成發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、抖動甚至熄火[4]。怠速控制系統(tǒng)的功用便是自動維持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)定怠速。本套電噴系統(tǒng)中，運(yùn)用ProCAL標(biāo)定軟件中變量CUR_fWmp_Tm“暖機(jī)噴油加濃系數(shù)”進(jìn)行標(biāo)定，如圖5。將表格中對應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行反復(fù)修改后，觀察發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況，直至發(fā)動機(jī)能正常暖機(jī)運(yùn)行。

2.4 過渡工況（加、減速時）的標(biāo)定

在標(biāo)定調(diào)試過渡工況噴油脈寬前，VE表格必須標(biāo)定調(diào)試好，節(jié)能車能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)節(jié)能車在加速時，轉(zhuǎn)速上升緩慢，動力不佳。此時需要標(biāo)定調(diào)試過渡工況的噴油脈寬。過渡工況噴油標(biāo)定是根據(jù)不同的預(yù)測負(fù)載（LdPrd）條件下建立油膜模型的，然后補(bǔ)償由于過渡工況引起的油膜變化。當(dāng)將節(jié)氣門開啟或關(guān)閉時，致使可燃混合氣偏稀或偏濃，而油膜將會增加或減少，以此調(diào)整目標(biāo)空燃比。

3? 結(jié)論

本文研究分析了發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)硬件的選型和軟件參數(shù)的標(biāo)定調(diào)試過程，包括起動、怠速、暖機(jī)、過渡工況以及VE表的標(biāo)定，并對數(shù)據(jù)做出了相應(yīng)的分析，最終得出以下結(jié)論：①在節(jié)能車處于啟動工況時，標(biāo)定調(diào)試的主要目標(biāo)是使發(fā)動機(jī)在任何溫度下均具有良好的啟動性。②在節(jié)能車處于怠速工況時，標(biāo)定調(diào)試的主要目標(biāo)是以發(fā)動機(jī)的怠速穩(wěn)定性，兼顧到燃油經(jīng)濟(jì)性。③經(jīng)過道路試驗得出，經(jīng)替換電控系統(tǒng)后的節(jié)能車相對于之前的使用原廠系統(tǒng)，從之前的370km/L提升到了525km/L。

參考文獻(xiàn)：

[1]2019第13屆Honda中國節(jié)能競技大賽-燃油組規(guī)則.

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[3]朱輝，等.電控系統(tǒng)與汽油機(jī)的匹配技術(shù)研究[J].車用發(fā)動機(jī)，1997（5）：40-41.

[4]胡春明，王海銘，等.摩托車汽油機(jī)電噴系統(tǒng)怠速工況的優(yōu)化匹配研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車，2002（31）：11-12.

[5]朱良.四沖程摩托車發(fā)動機(jī)電噴系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與試驗研究[D].山東理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006，3-5.