一種車輛發動機控制單元基礎標定裝置的製作方法

2023-06-27 20:23:10

本發明涉及汽車電子控制技術領域，尤其涉及一種車輛發動機控制單元基礎標定裝置。

背景技術：
車輛發動機控制單元(EngineControlUnit，簡稱ECU)採集發動機運行時各種參數，通過存儲器中的程序和標定數據計算當前工作狀態下的最佳進氣量、點火提前角和噴油量，控制發動機發揮最佳動力性、燃油經濟性和排放性能。車輛為了獲得最佳的性能，必須對發動機裝配車輛後的工作參數進行實際匹配標定，使ECU存儲器計算的標定數據能夠正確反映該車輛發動機各工況下的實際情況。由於發動機運行過程中需要大量的標定數據，如：各工況氣缸的充氣效率，基礎點火角，爆震強度和限制，催化器高溫保護，穩態排放特性等。這些數據都需要在整車上進行標定，隨著發動機新技術不斷運用需要標定的數據量也越來越多，整車基礎標定的勞動強度和工作量都不斷增大。現有技術中車輛ECU基礎標定的過程中，使用下述方法控制發動機的穩態工況並進行標定，使性能指標符合要求：(1)利用整車轉轂控制車輛速度，通過車輛傳動系速比控制發動機轉速；(2)駕駛員操控油門與工程師操作標定軟體配合控制發動機負荷；通過上述兩步操作，使發動機工作在穩定工況下，對各參數進行標定使其達到目標要求。(3)通過ECE+EUDC排放循環標定尾氣排放符合法規要求。現有技術的缺陷在於：(1)現有的技術方案需要駕駛員和工程師同時操作才能夠實現穩態工況點設定，在標定過程中駕駛員和工程師的工作強度大，易疲勞且效率不高。(2)現有的技術方案中未涉及針對車輛進行安全監控的車輛安全監控系統，不能對一些不利於車輛ECU基礎標定過程的因素(例如，發動機內部溫度、發動機爆震、車輛擺震、尾氣濃度等)進行實時監控，從而直接影響車輛ECU基礎標定過程。

技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術中的不足，提供了一種車輛發動機控制單元基礎標定裝置。為實現上述目的，所述車輛發動機控制單元基礎標定裝置，包括用於控制發動機轉速的整車轉轂，用於控制所述整車轉轂運行的轉轂控制模塊，與所述發動機電連接的發動機控制單元，以及與所述發動機控制單元電連接的且用於對發動機控制單元進行標定的標定計算機；其特點是，所述車輛發動機控制單元基礎標定裝置還包括與所述發動機電連接的電子油門模擬裝置，所述電子油門模擬裝置包括電子油門踏板，以及與所述電子油門踏板電連接的電子油門控制模塊。優選的是，所述電子油門控制模塊包括主控模塊、第一分壓電阻、第二分壓電阻和線性電位器；其中，所述第一分壓電阻的一端連接參考電源，所述第一分壓電阻的另一端順次經過所述線性電位器和第二分壓電阻接地，所述主控模塊的第一信號輸入端連接所述線性電位器與第二分壓電阻的公共端；並且，所述主控模塊還包括第二信號輸入端、第一信號輸出端和第二信號輸出端；其中，所述第二信號輸入端用於接收使電子油門踏板停止工作的急停信號；所述主控模塊通過所述第一信號輸出端和第二信號輸出端與所述電子油門踏板電連接，以控制所述電子油門踏板動作。優選的是，所述參考電源為+5V電源。優選的是，所述車輛發動機控制單元基礎標定裝置還包括車輛安全監 控系統，所述車輛安全監控系統包括，監控控制模塊；以及均與所述監控控制模塊電連接的，車輛尾氣濃度監控模塊，用於檢測車輛的尾氣濃度；以及用於當所述尾氣濃度超過尾氣濃度限值時向所述監控控制模塊發送報警信號；車輛溫度監控模塊，用於檢測發動機的排氣歧管溫度、進氣歧管溫度、線束溫度、冷卻水溫度和機油溫度；以及用於當上述溫度中的任意一項超過其對應的溫度限值時向所述監控控制模塊發送報警信號；車輛防擺震與脫滑監控模塊，用於監控車輛是否出現擺震和脫滑；以及用於當車輛出現擺震或脫滑時向所述監控控制模塊發送報警信號；車輛安全信號監控模塊，用於檢測發動機轉速、車速和節氣門開度；以及用於當上述參量中的任意一項超過其對應的限值時向所述監控控制模塊發送報警信號；以及，車輛爆震監控模塊，用於監控發動機是否出現爆震；以及當發動機出現爆震時向所述監控控制模塊發送報警信號；並且，所述監控控制模塊接收到所述報警信號設定的時間段後，如果該報警信號未消除，則所述監控控制模塊分別向所述主控模塊和轉轂控制模塊發送所述急停信號，以使所述主控模塊控制所述電子油門踏板停止工作，所述轉轂控制模塊控制所述整車轉轂停止工作。優選的是，所述車輛防擺震與脫滑監控模塊包括用於檢測車輛是否出現擺震或脫滑的四個限位開關，所述四個限位開關分別設置在車輛底盤的四角處。優選的是，所述車輛爆震監控模塊包括用於檢測發動機爆震信號的發動機爆震傳感器。優選的是，所述車輛爆震監控模塊還包括用於將所述發動機爆震信號放大輸出的音響模塊。優選的是，所述排氣歧管溫度的溫度限值為950℃；所述進氣歧管溫度的溫度限值為80℃；所述線束溫度的溫度限值為120℃；所述冷卻水溫度的溫度限值為110℃；所述機油溫度的溫度限值為130℃。優選的是，所述設定的時間段為15s。本發明的有益效果在於，(1)在標定工作中引用了電子油門模擬裝置，由其代替駕駛員，提高了操作精度和效率，減少了標定過程中的勞動強度，降低了人工成本；(2)在標定工作中引入了車輛安全監控系統，可以有效監測不利於車輛ECU基礎標定過程的因素(例如，發動機內部溫度、發動機爆震、車輛擺震、尾氣濃度等)，增加了安全性的同時增高了標定的準確性。附圖說明圖1示出了本發明所述的車輛發動機控制單元基礎標定裝置的原理方框圖。圖2示出了圖1所示的電子油門模擬裝置的電子油門控制模塊的原理方框圖。圖3示出了穩態工況下車輛發動機控制單元基礎標定裝置的基礎標定方法的流程示意圖。圖4示出了穩態工況下車輛發動機控制單元基礎標定裝置的尾氣排放標定方法的流程示意圖。具體實施方式下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。圖1示出了本發明所述的車輛發動機控制單元基礎標定裝置的原理方框圖，如圖1所示，所述車輛發動機控制單元基礎標定裝置包括用於帶動車輛的發動機3運行的整車轉轂5，用於控制所述整車轉轂5運行的轉轂控制模塊12，與所述發動機3電連接的發動機控制單元6，以及與所述發動機控制單元6電連接的且用於對發動機控制單元6進行標定的標定計算機15。特別地，為了使駕駛員從車輛標定過程中解放出來，本發明採用電子 油門模擬的方式，即所述車輛發動機控制單元基礎標定裝置還包括與所述發動機3電連接的電子油門模擬裝置14。參照圖2，所述電子油門模擬裝置14包括電子油門踏板，以及與所述電子油門踏板電連接的電子油門控制模塊。其中，所述電子油門踏板的結構為本領域技術人員所熟知的技術，故在本文中不再贅述。所述電子油門控制模塊包括主控模塊141、第一分壓電阻、第二分壓電阻和線性電位器142。其中：所述第一分壓電阻的一端連接參考電源，所述參考電源優選為+5V電源，所述第一分壓電阻的另一端順次經過所述線性電位器142和第二分壓電阻接地，所述主控模塊141的第一信號輸入端C連接所述線性電位器142與第二分壓電阻的公共端。並且，所述主控模塊141還包括第二信號輸入端C、第一信號輸出端A1和第二信號輸出端A2；其中，所述第二信號輸入端C用於接收使電子油門踏板停止工作的急停信號；所述主控模塊141通過所述第一信號輸出端A1和第二信號輸出端A2與所述電子油門踏板電連接，以控制所述電子油門踏板動作。上述線性電位器142為高精度的線性電位計，其最大電阻值為Rmax，當前位置的電阻值為R，第一分壓電阻的阻值為R1，所述第二分壓電阻的阻值為R2。所述電子油門控制模塊的工作原理在於：所述主控模塊141利用車輛ECU輸出的+5V參考電壓作為電源，利用線性電位器142的作為輸入，根據輸入計算輸出兩路電壓信號模擬所述電子油門踏板的控制信號。具體地，利用高精度線性電位器142轉化為電子油門踏板的控制信號的主要邏輯如下：(1)高精度的線性電位器的當前相對位置為：(2)所述第一信號輸出端A1輸出的電壓為：(3)所述第二信號輸出端A2輸出的電壓為：利用單片機編程實現以上邏輯，即可完成控制電子油門踏板的功能，而且ECU不會報電子油門踏板的傳感器故障，從而不會影響基礎標定工作。進一步地，為了有效地監測不利於車輛ECU基礎標定過程的因素，使該些因素不會影響到標定的準確性和效率，本發明引用了車輛安全監控系統17。此車輛安全監控系統17也避免了無駕駛員操縱的車輛的安全性。具體地，參照圖1，所述車輛安全監控系統17包括監控控制模塊，以及均與所述的監控控制模塊電連接的車輛尾氣濃度監控模塊16，車輛溫度監控模塊7，車輛防擺震與脫滑監控模塊8，車輛安全信號監控模塊和車輛爆震監控模塊13。其中：車輛尾氣濃度監控模塊16，用於檢測車輛的尾氣濃度；以及用於當所述尾氣濃度超過尾氣濃度限值時向所述監控控制模塊發送報警信號。這裡，所述車輛尾氣濃度監控模塊16包括尾氣濃度傳感器9。車輛溫度監控模塊7，用於檢測發動機3的排氣歧管溫度、進氣歧管溫度、線束溫度、冷卻水溫度和機油溫度；以及用於當上述溫度中的任意一項超過其對應的溫度限值時向所述監控控制模塊發送報警信號。這裡，所述排氣歧管溫度的溫度限值優選為950℃；所述進氣歧管溫度的溫度限值優選為80℃；所述線束溫度的溫度限值優選為120℃；所述冷卻水溫度的溫度限值優選為110℃；所述機油溫度的溫度限值優選為130℃。車輛防擺震與脫滑監控模塊8，用於監控車輛是否出現擺震和脫滑；以及用於當車輛出現擺震或脫滑時向所述監控控制模塊發送報警信號。這裡，所述車輛防擺震與脫滑監控模塊8包括用於檢測車輛是否出現擺震或脫滑的四個限位開關，所述四個限位開關分別設置在車輛底盤的四角處。車輛安全信號監控模塊，用於檢測發動機轉速、車速和節氣門開度；以及用於當上述參量中的任意一項超過其對應的限值時向所述監控控制模塊發送報警信號。車輛爆震監控模塊13，用於監控發動機3是否出現爆震；以及當發動機3出現爆震時向所述監控控制模塊發送報警信號。這裡，所述車輛爆震 監控模塊13包括用於檢測發動機3的爆震信號的發動機爆震傳感器。進一步地，為了使工程師實時了解發動機3的爆震情況，所述車輛爆震監控模塊13優選地還包括用於將所述發動機的爆震信號放大輸出的音響模塊。所述監控控制模塊接收到所述報警信號15s後，如果該報警信號未消除，則所述監控控制模塊分別向所述主控模塊141和所述轉轂控制模塊12發送所述急停信號，以使所述主控模塊141控制所述電子油門踏板停止工作，同時所述轉轂控制模塊12控制整車轉轂5停止工作。以下詳細說明本發明所述的車輛發動機控制單元基礎標定裝置的基礎標定方法：車輛發動機控制單元基礎標定的主要目的是標定發動機轉速為800轉/分鐘、1200轉/分鐘、1600轉/分鐘……6400轉/分鐘，發動機3負荷(依據標定參數不同，負荷可以是缸內壓力、節氣門開度、進氣壓力與排氣壓力比等表示)為5％、10％、15％……100％負荷下15*20＝300個穩態工況點的工況下，對發動機控制單元6的各個運行及控制參數進行標定，使得整車的各種性能指標(例如車輛的動力性、經濟性、排放及輔助性能)符合要求。對於VVT發動機3來說還要標定不同VVT角度下各參數性能。值得說明的是，所述車輛發動機控制單元基礎標定裝置中，執行模塊(例如發動機3、整車轉轂5、發動機控制單元6、車輛溫度監控模塊7、排放分析儀2等)都位於環境倉19；控制模塊(例如轉轂控制模塊12、標定計算機15、分析儀計算機等)都位於控制室18。圖3示出了穩態工況下車輛發動機控制單元基礎標定裝置的基礎標定方法的流程示意圖，如圖3所示，所述基礎標定方法包括以下步驟：(1)車輛固定在整車轉轂5上，連接爆震傳感器信號至音響模塊；將電子油門控制模塊的線束接插件與電子油門踏板相連，並確認初始信號為0；更換車輛發動機3的發動機控制單元6為開發型ECU，並使之與標定計算機15相連；使車輛溫度監控模塊7與標定計算機15相連，並配置好標定參數與變量；(2)將整車轉轂5設置為恆速模式；(3)運行車輛，通過轉轂控制模塊12控制整車轉轂5的運轉速度， 進而通過車輛傳動系控制發動機3的轉速，以使發動機3的轉速達到期望的發動機轉速；(4)調整電子油門模擬裝置14，使發動機3負荷到期望標定參數需要的負荷值；(5)標定該工況下，發動機控制單元6的運行及控制參數；(6)判定當前工況點的發動機控制單元6的運行及控制參數是否全部標定完成，如果標定完成，則調節電子油門模擬裝置14改變發動機3的負荷，從而在上述期望的發動機轉速下對其他負荷點對應的運行及控制參數進行標定；(7)判定在當前的所述期望的發動機轉速下各運行及控制參數是否標定完成，如果標定完成，則調節轉轂控制模塊12，使發動機轉速達到下一個需要標定的轉速點；(8)判斷所有發動機轉速和負荷點的各個標定參數是否都完成，如果完成，則整車ECU基礎標定完成。以下詳細說明本發明所述的車輛發動機控制單元基礎標定裝置的尾氣排放標定方法：在環境保護大背景下車輛尾氣排放要求變的越來越重要，根據GB18352-2005法規規定排放曲線工況，標定參數使車輛15km/h、32km/h、50km/h、70km/h、100km/h和120km/h穩態行駛工況下車輛的尾氣排放，使催化器轉化效率達到最高，CO、HC和NOX汙染物排放量最小。圖4示出了穩態工況下車輛發動機控制單元基礎標定裝置的尾氣排放標定方法的流程示意圖，如圖4所示，所述車輛發動機控制單元基礎標定裝置的尾氣排放標定方法包括以下步驟：(1)車輛固定在整車轉轂5上，連接排放分析儀2，採集催化器前和催化器後的尾氣，利用分析儀計算機11分析這兩處的尾氣成分；同時，將電子油門控制模塊的線束接插件與電子油門踏板相連，並確認初始信號為0；更換車輛發動機3的發動機控制單元6為開發型ECU，並使之與標定計算機15相連；使車輛溫度監控模塊7與標定計算機15相連，並配置好標定參數與變量；(2)將整車轉轂5設置為道路加載模式，要求加載阻力係數；(3)按照GB18352-2005法規要求的檔位設置檔位，運行車輛；(4)利用電子油門模擬裝置14精確設置車輛的車速；(5)通過查看排放分析儀2實時測量的分析結果並計算轉化效率，調整發動機3的標定數據，使催化器的轉化效率最高；(6)如果在該車速點下車輛的尾氣排放符合要求，利用電子油門模擬裝置14設置其他的車輛的車速；(7)採用步驟(4)～(6)中上述方法，標定完成15km/h、32km/h、50km/h、70km/h、100km/h和120km/h車速點的車輛尾氣排放，使車輛的尾氣排放最低。以上依據圖式所示的實施例詳細說明了本發明的構造、特徵及作用效果，以上所述僅為本發明的較佳實施例，但本發明不以圖面所示限定實施範圍，凡是依照本發明的構想所作的改變，或修改為等同變化的等效實施例，仍未超出說明書與圖示所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護範圍內。