摘要：随着柴油机排放法规的要求越来越严格，人们对整车驾驶性和舒适性的要求不断增加，柴油机行业面临着严重的挑战。柴油机电子控制技术的应用成为解决该挑战的有效手段，然而柴油机采用电控技术后，在其电控软件和硬件模式均确定的情况下，柴油机的性能在很大程度上取决于其标定结果。为了使柴油机获得最佳性能，必须对柴油机性能参数进行精细的优化标定，而优化标定的结果由标定系统决定。本文针对电控柴油机的标定问题，综述电控柴油机的优化标定技术和标定系统的现状及展望。
关键词：电控柴油机；标定系统；现状
随着能源危机和环境污染的恶化，人们对汽车的燃油经济性、动力性、排放性能的要求不断增加，对车辆的驾驶性、平顺性、舒适性和安全性的要求也日益增加，使柴油机的电子控制技术得到很大的发展和完善。电控柴油机的精确控制又和标定技术紧密相连，标定技术的发展一定程度上推动着整个柴油电控机技术的进步，标定系统的设计直接影响电控柴油机标定的精确性和标定周期，很大程度上左右着电控柴油机性能的好坏，一个功能完备的标定系统是进行电控柴油机标定的必要工具，在对ECU实现控制过程中不可或缺。因此电控柴油机标定系统在整个标定技术中起着很重要的作用。
一、标定系统的基本功能
典型的标定系统主要由标定软件、接口硬件和测量模块等组成，能够实现与 ECU 之间的通信和数据传输；能够通过软件自身提供的用户操作界面，实现对 ECU中选定数据的监测、修改，必要时并能够将修改的结果随时写入 ECU，对电控柴油机部分性能参数实时控制；能够将最终希望确认并固定下来的数据通过上位机的操作永久写入 ECU 闪存中。为实现这些要求，一般标定系统都应具有如下的基本功能：（1）能实时监控和显示各种传感器和执行器信号以及脉谱的图形数据和发动机各种状态参数值，以便能及时确定被标定节点和应标定或修改的参数值；（2）能对脉谱进行实时在线修改；（3）能够具有软件编程和数据管理等功能，使修改后的脉谱能够顺利预置于 ECU 中；（4）配套的发动机台架及测试设备应满足电控发动机试验或测试的各种基本要求。此外，部分标定系统还集成了试验设计和数据优化等功能。
二、基于模型标定的主要技术
目前，国内对柴油机优化标定研究发展相对缓慢，对于优化标定的研究主要集中在标定技术中的个别技术方面。因此 ，对于电控柴油机的优化标定研究显得很迫切，而基于模型的标定技术已经得到了广泛的应用。其中，按照优化标定过程的不同，优化标定技术可以分为试验设计技术、数据建模技术 、参数优化技术和 MAP优化技术四个方面，在电控柴油机的标定中均得到不同程度的发展。
1、试验设计技术。传统的试验设计技术主要应用于对发动机稳定工况的标定。现如今试验设计日趋成熟，已经应用于发动性能标定十多年，是柴油机标定试验研究的第一环节。试验设计是对试验方案进行优化设计，以降低试验误差及生产费用，是减少试验工作量并对实验结果进行分析的一种方法。常用的试验设计方法有全因子试验设计、中心复合试验设计、田口试验设计。目前，随着电控单元的控制参数增加，适当地选择试验设计是现代企业普遍采取的办法。基于试验设计理论，采用自编试验设计程序 、建模算法和优化程序等进行合理计算，在尽可能选取较少的试验样本情况下，完成了对柴油机标定的优化。试验设计技术的应用，不仅能够大幅度减少试验样本容量，节约试验经费和标定时间 ，而且能够达到常规标定的理想结果。传统的试验设计技术主要用于对柴油机稳定工况的标定，对瞬态工况点的标定较少 。采用贝叶斯统计法的试验设计就可以解决这个问题。贝叶斯统计法的主要特点是可以根据以前的知识 ，采用可能的分布建立清楚的模型。目前，该方法已成为柴油机试验设计的研究热点。
2、试验数据建模技术。标定工程师为了提高标定结果的品质，在早期手工标定基础上，逐渐运用数学过程取代以往的经验和直觉，通过对实验数据回归分析和建立回归模型，从中观察试验数据的变化趋势 。这种把实验数据拟合建模并在模型基础上进行参数优化的方法就是所谓的基于模型的标定。其中模型的建立是一个关键环节，要求模型能快速准确反应。提出了一种能够快速准确反应的建模方法 ，首先通过神经网络技术在若干工况点上建立发动机模型，然后利用自适应神经模糊推理系统插值，进而将模型由工况点扩展到要求的工况空间，以运筹学和非线性规划等为数学基础 ，通过广义乘子法 (LaGrange—SUMT法 ) 建立了发动机的全工况自动寻优模型 ，并利用此模型对所开发的全电控柴油引燃天然气发动机进行了 MAP优化标定工作。传统的多项式建模方法在模型的复杂性和计算的效率上具有很好的折衷，广泛用于柴油机标定的拟合模型，经验模型一般限制为二阶多项式。基于模型的标定和优化可以减少试验工作量，降低试验成本，缩短开发周期。随着标定技术的发展 ，基于模型的优化标定技术以其特有的优势得到普遍的关注，决定了它将是未来电控柴油机优化标定技术的发展趋势。
3、参数优化技术。对柴油机电控系统控制参数的优化标定有局部优化和全局优化两大类，两者互为补充。局部优化是指独立地对各个工况点的控制参数进行优化，不考虑工况点之间的影响。此时目标函数和约束的变化只与柴油机控制参量的变化有关。目前主要的局部优化方法是梯度法。全局优化是指将若干个工况点综合起来对控制参数进行优化。典型案例是在满足排放法规的前提下，对一个排放法规试验循环内的各个工况进行优化，最后得到特定性能的最佳目标。这不单单是一个数学过程，还包括标量间的折中，因为柴油机的设计方案越来越多地考虑了约束条件和要求。全局优化的结果依赖于试验循环内各个工况的控制参数。传统的全局优化方法是枚举法和 Lagrange法，目前全局优化方法主要 的发展趋势是遗传算法 、人工神经网络 、鲁棒优化、 随机试验法和法线—边界交集优化等。国内标定系统开发现状是国内对标定技术的研究相对较晚，要形成强大的汽车工业体系，就必须建立先进的自主标定系统。在国内标定工作者的不断努力下，我国在电控柴油机标定系统的研究和开发方面虽然取得了一些进展，但和一些发达国家开发的标定系统相比在性能上还存在一定差距，主要体现在：数据没有实现很好的共享[1]，一些设备之间数据的传递和通信不能很好实现，通信协议和系统通用性不强；与国外先进标定系统相比，国内标定系统在与一些软件的兼容性方面还没有得到很好的发展和应用；在控制参数方面，没有实现很好的综合优化，未形成完整的全局化思想；对自动标定系统开发的还不够完善；较先进的国内标定系统还没有达到很好的商品化效果。因此，很多国内厂商采用引进国外标定系统的方法来进一步开发学习。
本文介绍了标定系统的基本功能，以及先进的标定系统的功能及其特色；对国内标定系统的开发现状进行了分析。研究认为，国外对标定系统的开发比较成熟，形成了较完整的功能范畴，很多标定系统也已形成商品化。相比之下，国内自主开发的标定系统与国外相比还存在一定差距，在与一些软件的兼容性方面的研究还很少，认为数据可共享、通信速度加快、通用性和兼容性强、自动化程度越来越高将是标定系统进一步发展和完善的方向，国内应进一步加快自主开发标定系统的步伐。
参考文献：
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