本田节能赛车发动机电控标定

李东灏 耿杰 王新建

摘要：本文以赛事方所提供的WH1152FMI发动机为研究对象，建立适合于发动机的电控系统配置方案，通过ProCAL软件对电控系统进行整体匹配调整，完成发动机电喷系统控制和运行参数的标定。本文对赛车发动机在起动、怠速、暖机、急加速等工况下的喷油量和点火提前角进行标定，结果显示，经实车匹配后，发动机在实际赛道路况下运转更加平稳可靠，燃油经济性能有提升明显。

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.

关键词：电控系统;发动机;标定;燃油经济性;喷油脉宽

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

中图分类号：U469.696                                  文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）23-0032-02

0  引言

本田節能竞技大赛[1]与传统汽车竞速赛事有较大差异，赛车在比赛过程中更为注重中低速状态下的节油表现。由于本田赛事方所提供的原厂电喷系统本为市售摩托车所设计，原厂ECU设计数据已不满足实际赛事需求，直接移植至节能赛车上势必会不相匹配，并不能体现出发动机的最大燃油经济性。本文以替代式ECU重新对发动机进行电控匹配标定，从而达到更加节能与环保的最终目的。

1  发动机电喷系统硬件选型

如今现代汽车发动机控制系统十分复杂，通过大量实时信号提供给电子控制单元ECU。如果节能车发动机的电控系统也完全依据汽车电控系统设计，要采集到大量信号并作出精准且细致控制，就必须安装大量传感器以及执行器，不管从安装难度还是从成本考虑都是不实际的[2]因此，本电控系统在硬件选型上尽可能精简，传感器有曲轴位置传感器、进气歧管压力传感器、发动机温度传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器、氧传感器。执行器有电动燃油泵、燃油压力调节器、喷油器、点火模块、行输出变压器、怠速控制电机。

2  发动机电喷系统的标定与数据处理

计算发动机的性能指标，根据性能指标协调合适的电力测功机性能测试系统，并进行台架安装与测试，运用PROCAL软件调整发动机ECU数据，实现发动机台架数据的基本标定。

2.1 冷启动的标定

起动时，电子控制单元ECU是依据发动机转速信号和点火开关状态，确定发动机是否处于起动工况[3]。冷起动时，由于发动机冷却液温低、燃油蒸发速度慢，雾化不好，因此会引起混合气偏稀。为了获得足够浓度的可燃混合气，使发动机顺利起动，在起动时应该延长喷油脉冲宽度，即增大燃油喷射量。冷启动的标定过程如下：

①在冷机状态下，打开电控系统总电源开关，使发动机ECU供电并将笔记本电脑与其连接，通过ProCAL软件获取发动机温度“Tm”，以及修改变量CUR_fCldSta_TmSta“起动燃油加浓系数”进行标定。此数值只取决发动机起动时发动机温度，因为在发动机起动过程中，并不是根据吸入的空气质量来确定基本喷油脉宽。例如Tm=19℃，对应标定软件中的20℃的此区间，标定软件中显示6.000倍的加浓，故发动机温度为19℃时，根据插值法计算，对应的加浓系数为基本喷油脉宽的大约6倍，如图1所示。

②上一步的标定完成后，在第二天，当发动机冷却液温度达到同一温度及以下，并保持6h以上时，连接设备，将此值上升到5.750，并下载到电脑中，再次起动发动机，如果仍然可以顺利起动且尾气排放有轻微黑烟，则继续等待到第三天为止，如图2。

③若未正常启动，则要等完全满足冷机条件后，发动机达到相同温度时，将数据修改为5.5，再尝试启动。如图3。接连数日多次尝试后，从喷油量过浓开始逐步减稀，直至起动油耗降低到相对最低，而且保证发动机一次性顺利起动，即可完成此温度下的起动喷油脉宽标定。以此类推，继续标定相隔的几个温度下的喷油脉宽，直至完成整个的冷启动参数匹配。

2.2 起动后的标定

在发动机起动后，如运转几秒钟后立即熄火，意味着起动之后所需的喷油量并不合适。可通过本套电喷系统中，运用ProCAL标定软件中变量CUR_fAst_TmSta“启动之后喷油加浓系数”进行标定，如图4。对此变量进行调整，随后观察发动机起动后运转情况，反复调整直至发动机起动后能正常运转。

2.3 暖机过程的标定

暖机过程的喷油加浓系数fWmp与起动后的fAst是同时作用的，但fWmp的工作时间稍长，一般要达到发动机正常温度70℃才结束。各类发动机其怠速转速范围受原厂技术参数的约束。怠速太高会造成燃油浪费，加剧发动机的磨损;怠速太低则会造成发动机运转不平稳、抖动甚至熄火[4]。怠速控制系统的功用便是自动维持发动机转速在目标转速下的稳定怠速。本套电喷系统中，运用ProCAL标定软件中变量CUR_fWmp_Tm“暖机喷油加浓系数”进行标定，如图5。将表格中对应的参数进行反复修改后，观察发动机运转情况，直至发动机能正常暖机运行。

2.4 过渡工况（加、减速时）的标定

在标定调试过渡工况喷油脉宽前，VE表格必须标定调试好，节能车能正常运转。当节能车在加速时，转速上升缓慢，动力不佳。此时需要标定调试过渡工况的喷油脉宽。过渡工况喷油标定是根据不同的预测负载（LdPrd）条件下建立油膜模型的，然后补偿由于过渡工况引起的油膜变化。当将节气门开启或关闭时，致使可燃混合气偏稀或偏浓，而油膜将会增加或减少，以此调整目标空燃比。

3  结论

本文研究分析了发动机电喷系统硬件的选型和软件参数的标定调试过程，包括起动、怠速、暖机、过渡工况以及VE表的标定，并对数据做出了相应的分析，最终得出以下结论：①在节能车处于启动工况时，標定调试的主要目标是使发动机在任何温度下均具有良好的启动性。②在节能车处于怠速工况时，标定调试的主要目标是以发动机的怠速稳定性，兼顾到燃油经济性。③经过道路试验得出，经替换电控系统后的节能车相对于之前的使用原厂系统，从之前的370km/L提升到了525km/L。

参考文献：

[1]2019第13届Honda中国节能竞技大赛-燃油组规则.

[2]马翠英.摩托车用电喷汽油机燃油控制策略的实验研究[D].山东大学硕士学位论文，2006：2-6.

[3]朱辉，等.电控系统与汽油机的匹配技术研究[J].车用发动机，1997（5）：40-41.

[4]胡春明，王海铭，等.摩托车汽油机电喷系统怠速工况的优化匹配研究[J].小型内燃机与摩托车，2002（31）：11-12.

[5]朱良.四冲程摩托车发动机电喷系统参数优化与试验研究[D].山东理工大学硕士学位论文，2006，3-5.