基于LABCAR的控制器噴油特性研究

付海燕，王國瑩，丁技峰，張志軍

（中國北方發動機研究所，天津300400）

基于LABCAR的控制器噴油特性研究

付海燕，王國瑩，丁技峰，張志軍

（中國北方發動機研究所，天津300400）

通過在LABCAR虛擬試驗環境下對仿真和真實兩種噴油器噴油特性的研究，驗證了ECU底層控制策略的合理性，為開展ECU系統集成測試打下基礎。

噴油器ECULABCAR控制策略

1 概述

在對控制器的控制策略驗證過程中，噴油器能否正常噴油，及上位機發送指令產生噴油信號，ECU能否產生正確的噴油信號是檢測ECU設計指標的首要測試環節[1～3]。本次試驗是在LABCAR虛擬試驗環境下，進行ECU的開環測試，旨在通過對仿真噴油器和真實噴油器的噴油特性的對比試驗，證明控制器底層的實際指標能夠滿足要求；另外為在LABCAR虛擬試驗環境下進一步完成閉環測試打好基礎[4]。

開環測試是在一臺8缸柴油機ECU上進行的，對其噴油參數的準確性測試，完成對模擬噴油器和真實噴油器的噴油特性對比。通過LABCAR輸出曲軸、凸輪軸信號，上位機發送指令產生噴油信號，來檢測噴油器噴油信號參數，包括噴油提前角、噴油脈寬、噴油波形、勢能、以及對仿真噴油器電流電壓值測試。

2 噴油器測試內容

2.1 噴油器電流波形的校準

2.1.1 共軌噴油器常規控制參數設定值

試驗采用BOSCH CRI2.0共軌噴油器。表1所示為該噴油器的常規控制參數設定值，圖1為實際噴油特性的參數。為了驗證ECU能夠達到上述驅動要求，只需要把吸合高電流、維持高電流、維持低電流校準達到上述要求即可。

表1 CRI2.0共軌噴油器常規控制參數設定值

2.1.2 校準后噴油器電流波形參數

來稿日期：2013-01-31

圖1 噴油特性參數表

為了滿足實際噴油器的噴油特性，依照上述實際噴油特性參數表，對ECU底層程序進行了修改。校準后的噴油參數如表2所示，在LABCAR虛擬實驗環境下測得的仿真噴油器測試參數結果如表3所示。

對比圖2、圖3中2種波形，可以發現仿真噴油器與實際噴油器在內部特征參數上確實存在差別。這是由LABCAR的硬件板卡決定的，差別是必然存在的。但ECU控制噴油的時刻、脈寬，以及LABCAR對噴油提前角、噴油脈寬的測量與噴油器的特征參數沒有關系。利用仿真噴油器完全可以進行對ECU底層軟件的開環測試，以及后來的閉環系統集成測試。

表2 實際噴油器校準后參數

表3 相同參數下仿真噴油器結果

2.1.3 不同轉速下噴油器實際電流波形

圖2 實際噴油器校準波形結果（600 r/min，24 V）

由于轉速對噴油器電流的波形影響很小，只對600 r/min和2 000 r/min轉速下，電壓24 V的噴油器波形進行測試。觀察圖4、圖5中2種轉速下的實際噴油器電流波形，可以得知在不同轉速下，實際噴油器的電流波形沒有發生變化。

2.1.4 不同電壓下噴油器實際電流波形

考慮到車輛上電源電壓的波動，而電壓波動對噴油器電流波形的影響較大，因此對在16 V～30 V電壓之間的噴油器電流波形進行測試，測試結果如圖6～圖8所示。通過測試發現，電源電壓對噴油器的電流值影響較大；電源電壓的波動會使噴油器的特性偏離目標值。要解決這種問題，需要根據實際所需的噴油器電流波形，在不同的電壓值下，設定不同的PWM波參數。

2.2 LABCAR測量值與實際值的對比

圖4 噴油器實際波形（600 r/min，24 V）

圖5 噴油器實際波形（2 000 r/min，24 V）

受LABCAR設定參數的影響，測量的噴油提前角和脈寬值可能與實際值有所差異。因此需要對LABCAR測量值進行一定的校準，并驗證其可信度。驗證過程如下，在設定噴油參數情況下，分別在不同轉速情況下對1缸噴油情況進行測試比較。設定噴油參數如表4所示。

2.2.1 噴油提前角測量值對比

圖6 噴油器實際波形（16 V）

圖7 噴油器實際波形（18 V）

圖8 噴油器實際波形（26 V）

表4 設定噴油參數

對比結果見表5、圖9和圖10。從示波器測得的噴油角度以及時間差值來看，實際噴油時刻與設定時刻之間有11 μs左右的差別。這種差別表現在隨著轉速的增加，偏差角度越大。在2 000 r/min左右大約有0.15℃A左右的偏差。對比在各種轉速下示波器與LABCAR對噴油提前角和噴油脈寬的測量值發現，隨轉速的增加，實際噴油提前角和脈寬變化不大，但LABCAR測量值確有1℃A左右的誤差。這可能是由于LABCAR內部測量板卡的測量機制所決定的。通過上述對比，可以認為，LABCAR對噴油提前角的測量，其波動情況只要是在1.5℃A范圍內，均是正常的。

2.2.2 噴油脈寬測量值對比

噴油脈寬測量值對比見表6。經過上述在不同轉速下對比噴油提前角、噴油脈寬的LABCAR測量值以及示波器的測量值發現，隨著轉速的增加，噴油脈寬沒有變化。LABCAR的測量值雖與示波器測量值有一定偏差，但偏差很小，而且轉速沒有發生變化，因此可以認為LABCAR對噴油脈寬的測量是準確的[5]。

3 結論

上述開環測試中對仿真噴油器和真實噴油器測

量的結果表明，利用仿真噴油器可以完成對ECU底層軟件的開環測試，為以后要完成的控制器軟硬件系統集成測試做好了準備；也證明了LABCAR構成的虛擬測試系統在完成ECU控制策略和算法上發揮的重要作用，節省了上臺架測試的試驗開支及人力和物力的消耗，為搭建基于“V模式”的先進的研發流程框架結構，從傳統的經驗設計向預測設計轉型提供了技術平臺。

表5 噴油提前角對比

圖9 第1缸預噴角度示波器和LABCAR測量對比

表6 噴油脈寬示波器和LABCAR測量對比

圖10 第1缸主噴角度示波器和LABCAR測量對比

1縐紅明，丁能根，王偉達等.ABS“V模式”開發中的快速控制器樣件制作和硬件在環仿真的研究[J]．汽車工程，2009（4）：357-361．

2邵華，錢人一，郭曉潞等．LabCar的功能與構成[J]．世界汽車，2002（11）：22-24．

3盧啟龍，歐陽明高，杜傳進．電控柴油噴射系統用高速強力電磁閥的性能研究[J]．內燃機工程，1997（3）：36-42．

4王洪榮，張幽彤，王軍等.高性能共軌柴油機電控單元的開發研究[J].北京理工大學學報，2007，27（7）：580-584．

5王軍，張幽彤，趙立等.高壓共軌電控噴油器噴油量均勻性研究[J]．車用發動機，2005（3）：18-20.

Investigation of Injection Characteristics of ECU Based on LABCAR

Fu Haiyan,Wang Guoying,Ding Jifeng,Zhang Zhijun
（China North Engine Research Institute,Tianjin 300400,China）

Study on the injection characteristics of a simulated injector and a physical injector is made based on the LABCAR dummy cut-and-try condition.Then the rationality of ECU control strategy is verified,which will lay the foundation for ECU integration test.

injector,ECU,LABCAR,control strategy

付海燕（1980-），女，助理研究員，主要研究方向為發動機電控技術。

10.3969/j.issn.1671-0614.2013.02.003