發動機匹配工作過程詳解

發動機匹配是汽車工程中的一個關鍵環節，它涉及發動機及其相關附件與整車性能的協同優化。這一過程不僅要求技術上的精確性，還需要時間上的合理安排。以下是對發動機匹配工作過程的詳細闡述。

一、匹配準備1. 在臺架上安裝發動機及其相關附件

發動機匹配工作的第一步是在臺架上安裝發動機及其相關附件。這包括發動機本體、進氣系統、排氣系統、冷卻系統、燃油系統以及電子控制系統等。所有附件的安裝必須嚴格按照設計要求進行，確保連接可靠、布局合理。

2. 匹配車匹配檢查和準備

為了使匹配數據能夠覆蓋制造上的公差，每一種狀態的車型必須有兩輛以上的匹配車。這些匹配車將用于后續的實車測試，以驗證臺架匹配結果的準確性和可靠性。在匹配車準備階段，需要對車輛進行全面檢查，確保車輛狀態良好，無故障隱患。

二、發動機臺架基本匹配（約40工作日）1. 傳感器信號檢查（約3天）

傳感器是發動機電子控制系統的重要組成部分，它們負責將發動機運行中的各種物理量轉化為電信號，供ECU（電子控制單元）進行分析和處理。因此，在匹配開始前，必須對所有傳感器（如水溫傳感器、空氣溫度傳感器、HFM等）的輸入和輸出信號進行檢查，確保信號準確、可靠。同時，還需要檢查各執行器（如炭罐電磁閥、噴油嘴、點火線圈等）的工作狀態，確保它們能夠正常響應ECU的指令。

2. 標定噴油結束時間（約2天）

噴油結束時間決定了燃油的霧化效果以及混合氣的形成質量，這將直接影響到發動機的燃燒情況。因此，需要對噴油結束時間進行標定。標定過程中，主要以尾氣中的HC（碳氫化合物）排放含量為指標，通過調整噴油結束時間，找到使HC排放最低的最佳值。同時，還需要繪制空燃比脈譜圖和點火定時脈譜圖，為后續的匹配工作提供基礎數據。

3. 標定負荷模型（約15天）

精確地判斷進入汽缸的新鮮空氣量是發動機控制的基礎。然而，由于進氣脈動、汽缸中殘余廢氣的存在以及廢氣再循環、曲軸箱通風和油箱通風等因素的影響，使得完全依靠傳感器來精確判斷進氣量變得困難。因此，需要建立負荷模型來模擬和計算各種工況下的進氣特性。負荷模型的標定過程涉及進氣壓力、燃油消耗量、原始排放和空燃比等多種參數的測量和分析，以及一系列數學模型和函數的運用。標定所需的工作量隨系統配置的復雜程度而變化，如可變進氣系統、可變氣門正時系統、廢氣再循環系統和廢氣渦輪增壓系統等都會增加負荷模型的匹配時間。

4. 標定噴油量（約2天）

在負荷模型匹配完成后，可以按照理論計算得到在各工況點讓空燃比λ=1的噴油量。然而，由于供油系統也存在偏差，導致在某些情況下空燃比會偏離1。因此，需要對噴油量進行修正，以確保空燃比始終保持在最佳范圍內。修正過程中，需要綜合考慮進氣量、燃油消耗量和空燃比等多種因素，通過調整噴油量來實現空燃比的精確控制。

5. 扭矩模型（約15天）

發動機的扭矩是發動機控制系統的中心變量。因此，需要匹配發動機在各種轉速和節氣門開度下所能發出的最大扭矩，這是發動機扭矩控制的基礎值。匹配過程中，需要保持空燃比等于1以及各種點火提前角等條件不變，通過測量發動機在不同工況下的扭矩輸出，得到發動機扭矩與轉速、節氣門開度等參數之間的關系。此外，還需要測量在不同空燃比和點火角情況下的扭矩輸出，得到關于空燃比和點火角的效率特性。這樣，在后續的發動機控制中，只需要提到發動機的扭矩以及實現該扭矩的空燃比和點火提前角效率，發動機控制系統就可以計算出相應的進氣量（節氣門開度）、噴油量和點火提前角。

6. 標定點火提前角（約4天）

點火提前角對發動機的扭矩輸出和燃油經濟性具有重要影響。因此，需要對點火提前角進行標定。標定過程中，需要控制空燃比λ=1，并在不發生爆震的前提下尋找使輸出扭矩最大的點火提前角。這需要綜合考慮發動機的轉速、負荷、冷卻水溫等多種因素，通過調整點火提前角來實現扭矩的最大化。同時，還需要注意爆震控制的匹配（見下文三、爆震控制匹配），以確保點火提前角的設定不會引發爆震問題。

7. 匹配數據校驗（約2天）

在完成各項標定工作后，需要對試驗數據進行分析和校驗。這包括將相關的匹配數據填入模型，并將數據模型的輸出與實際發動機臺架輸出進行比較。通過比較和分析，可以發現并校正偏差，確保匹配結果的準確性和可靠性。

8. 外特性（約2天）

外特性是指發動機在節氣門全開的條件下所表現出的性能特性。在完成爆震和三元催化器過熱保護的匹配后，需要對發動機的外特性進行標定。標定過程中，需要在每個轉速點通過調節λ（調節全負荷加濃系數）來使發動機達到設計最大的功率和輸出扭矩，同時盡可能地降低比油耗。這需要綜合考慮發動機的進氣量、噴油量、點火提前角等多種因素，通過調整這些參數來實現發動機性能的最優化。

三、爆震控制匹配

爆震是發動機運行過程中的一種異常燃燒現象，它會對發動機的壽命和性能造成嚴重影響。因此，在發動機匹配過程中，需要對爆震控制進行匹配。這包括爆震傳感器的安裝和調試、爆震識別算法的編寫和優化以及爆震控制策略的制定和實施等。通過爆震控制匹配，可以實現對爆震的實時監測和有效控制，確保發動機在各種工況下都能穩定運行。

需要注意的是，爆震控制匹配需要與點火提前角標定相結合進行。在點火提前角標定過程中，需要逐步增加點火提前角并觀察爆震情況。當爆震發生時，需要立即調整點火提前角并采取相應的控制措施來消除爆震。通過反復試驗和調整，可以找到最佳的點火提前角和爆震控制策略。

綜上所述，發動機匹配工作過程是一個復雜而精細的過程。它涉及多個環節和多個參數的標定和調整，需要工程師們具備扎實的專業知識和豐富的實踐經驗。通過科學合理的匹配工作，可以確保發動機與整車性能的協同優化，提高汽車的動力性、經濟性和排放性能。