（上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司，廣西 柳州 545007）

面對(duì)日益嚴(yán)苛的環(huán)境壓力，國(guó)家對(duì)汽車(chē)尾氣的排放控制也越來(lái)越嚴(yán)格，在催化器配比和發(fā)動(dòng)機(jī)配置固定的情況下，通過(guò)優(yōu)化調(diào)整電控系統(tǒng)中排放相關(guān)功能模塊可以有效地降低排放污染物的生成，是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)尾氣排放減少的最有效手段。汽車(chē)的排放工況控制涉及到電噴控制系統(tǒng)多個(gè)功能模塊的匹配，包括啟動(dòng)、催化器加熱、過(guò)度工況調(diào)整、閉環(huán)控制、EGR和VVT調(diào)整等方面。本文針對(duì)某車(chē)型排放的優(yōu)化也是通過(guò)對(duì)西門(mén)子EASY_U2W電控系統(tǒng)中上述各功能模塊的標(biāo)定數(shù)據(jù)優(yōu)化調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 優(yōu)化對(duì)象和目標(biāo)介紹

某車(chē)型搭載1.5 L自然吸氣汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，配置有EGR和VVT等進(jìn)排氣系統(tǒng)附件，運(yùn)用西門(mén)子汽車(chē)電子開(kāi)發(fā)的EASY_U2W EMS發(fā)動(dòng)機(jī)電噴系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)噴油和點(diǎn)火的自動(dòng)控制，該車(chē)型為國(guó)五車(chē)型，其排放限值和發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)分別見(jiàn)表1[2]和表2。

表1某車(chē)型排放法規(guī)限值（國(guó)五）

表2該車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)

2 優(yōu)化前車(chē)輛排放情況及結(jié)果分析

表3優(yōu)化前車(chē)輛排放結(jié)果

結(jié)合國(guó)家國(guó)五排放法規(guī)來(lái)看（表3）優(yōu)化前排放結(jié)果，HC和CO都已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，分析排放過(guò)程的秒采數(shù)據(jù)（表1）我們可以看出，在啟動(dòng)階段產(chǎn)生了大量的HC，而NOX的生成在排放的整個(gè)過(guò)程都比較高，針對(duì)HC和CO產(chǎn)生的機(jī)理，我們?cè)谙挛闹胁扇♂槍?duì)性的數(shù)據(jù)調(diào)整來(lái)優(yōu)化排放。如圖1所示為優(yōu)化前排放的HC，CO和 NOX秒采圖。

圖1優(yōu)化前排放的HC,CO和NOX秒采圖

3 優(yōu)化措施

3.1 優(yōu)化啟動(dòng)，減少?lài)娪?，減稀空燃比

排放的啟動(dòng)階段，催化器沒(méi)有進(jìn)入工作狀態(tài)，這個(gè)時(shí)候排放污染物會(huì)大量生成，所以在啟動(dòng)階段，在保證啟動(dòng)啟動(dòng)成功的前提下，盡量保證空燃比達(dá)到1左右，HC的生成機(jī)理是空燃比越濃越多，為了減少HC和CO的生成量，一般都會(huì)在啟動(dòng)階段，盡量?jī)?yōu)化噴油，減少?lài)娪蜁r(shí)間[1]（見(jiàn)表5），通過(guò)減稀空燃比來(lái)抑制HC和NOX的大量生成，但是同時(shí)要注意，減稀不能過(guò)度，一旦導(dǎo)致失火，會(huì)反而導(dǎo)致HC和CO大量的生成，從而惡化排放。表4和表5中數(shù)據(jù)分別是優(yōu)化前后啟動(dòng)的噴油量大小。

表4更改標(biāo)定前冷起動(dòng)噴油量

表5更改標(biāo)定后冷起動(dòng)噴油量

3.2 優(yōu)化催化器加熱功能

在排放過(guò)程中，催化器達(dá)到工作狀體需要達(dá)到一定的溫度條件，通常這個(gè)溫度是在350℃~400℃，如果催化器能夠快速進(jìn)入工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高的轉(zhuǎn)化效率，那么排放就會(huì)大大降低，讓催化器溫度升高的熱量主要來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒產(chǎn)生的廢氣，如果能夠通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)（見(jiàn)表7）提高廢棄的熱量，就能夠?qū)崿F(xiàn)催化器的快速起燃，達(dá)到減少排放污染的目的。為了提高廢棄的熱量，采取的措施主要有：第一，提高怠速轉(zhuǎn)速，可以直接提高廢棄流量，提高目標(biāo)怠速的范圍一控制在1200~1500轉(zhuǎn)，不能過(guò)大；第二，增大催化器扭矩預(yù)留，可以提高排氣溫度，這個(gè)主要通過(guò)推遲點(diǎn)火角來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是點(diǎn)火角推遲的量不能過(guò)大，不然也會(huì)導(dǎo)致失火，進(jìn)而惡化排放。表6和表7中數(shù)據(jù)分別是優(yōu)化前后，催化器加熱功能開(kāi)啟的時(shí)刻。

表6更改標(biāo)定前催化器加熱功能開(kāi)啟時(shí)刻

表7更改標(biāo)定后催化器加熱功能開(kāi)啟時(shí)刻

3.3 燃油空燃比閉環(huán)控制

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在汽油機(jī)的排放循環(huán)過(guò)程中，空燃比在0.99~1.0的范圍內(nèi)時(shí)，燃燒后產(chǎn)生的三大污染物是最少的，在標(biāo)定過(guò)程中稱(chēng)之為最佳空燃比（Lambda），窗口隨著車(chē)輛和催化器的老化，這個(gè)窗口會(huì)慢慢地變窄，導(dǎo)致排放變差，結(jié)合耐久車(chē)輛和催化器的狀況，通過(guò)調(diào)增空燃比的閉環(huán)控制來(lái)重新優(yōu)化匹配它的最佳Lambda窗口，實(shí)現(xiàn)排放的減少。具體調(diào)整是電噴系統(tǒng)通過(guò)前氧反饋的混合氣電壓，與參考電壓值（即Lambda=1的電壓）比較，通過(guò)PI控制產(chǎn)生修正因子通過(guò)調(diào)整修正因子在偏濃一測(cè)的時(shí)間（見(jiàn)表9），可以使混合氣空燃比相對(duì)于1有一個(gè)小的偏移，使其在重新在最佳空燃比(Lambda)窗口內(nèi)[3]。表8和表9中數(shù)據(jù)分別是優(yōu)化前后燃油空燃比的閉環(huán)修正系數(shù)。

表8更改標(biāo)定前燃油空燃比閉環(huán)修正系數(shù)

表9更改標(biāo)定后燃油空燃比閉環(huán)修正系數(shù)

3.4 優(yōu)化過(guò)渡工況

在排放循環(huán)過(guò)程中，在過(guò)度工況階段空燃比處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，它的變化會(huì)對(duì)排放造成很大的影響，特別是啟動(dòng)和暖機(jī)過(guò)程的過(guò)度工況，在現(xiàn)在排放過(guò)程中所占比重越來(lái)越大，所以精確優(yōu)化過(guò)度工況，對(duì)降低排放顯得特別重要，在過(guò)度工況下，在加速和減速過(guò)程中，要根據(jù)情況進(jìn)行相應(yīng)的加速加濃和減速減稀，進(jìn)行優(yōu)化加減速瞬態(tài)工況的氣缸油膜量（見(jiàn)表11），通過(guò)正反向調(diào)整來(lái)減少瞬態(tài)的HC和CO生成，來(lái)降低排放。表10和表11中數(shù)據(jù)分別是優(yōu)化前后過(guò)渡工況油膜量調(diào)整。

表10更改標(biāo)定前過(guò)渡工況油膜量

表11更改標(biāo)定后過(guò)渡工況油膜量

3.5 優(yōu)化VVT開(kāi)啟時(shí)刻，調(diào)整EGR率

帶VVT功能的發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)優(yōu)化調(diào)整VVT的開(kāi)啟時(shí)刻（見(jiàn)表13），可以調(diào)整減少進(jìn)氣量，有效降低燃燒，這樣HC和NOX的生成就會(huì)降低；根據(jù)三大污染的生成機(jī)理，NOX產(chǎn)生條件主要是高溫富氧，這與HC和CO生成正好相悖，采取大量措施減少HC和CO的同時(shí)，會(huì)帶來(lái)NOX生成的反而升高，這個(gè)時(shí)候就需要通過(guò)調(diào)整減少EGR率（見(jiàn)表15），來(lái)減少?gòu)U棄再循環(huán)的廢氣流量來(lái)降低排氣溫度，這樣能夠有效地降低NOX的生成量，在優(yōu)化HC和CO的過(guò)程中，不會(huì)導(dǎo)致NOX大量生成，從而導(dǎo)致優(yōu)化失敗。表12和表13中數(shù)據(jù)分別是優(yōu)化前后VVT的開(kāi)啟時(shí)刻，表14和15中數(shù)據(jù)分別是優(yōu)化前后EGR率的開(kāi)度大小。

表12更改標(biāo)定前VVT開(kāi)啟時(shí)刻

表13更改標(biāo)定后VVT開(kāi)啟時(shí)刻

表14更改標(biāo)定前EGR開(kāi)度

表15更改標(biāo)定后EGR開(kāi)度

4 優(yōu)化后排放結(jié)果和分析

表16車(chē)輛優(yōu)化前后排放結(jié)果對(duì)比

從優(yōu)化前后的結(jié)果對(duì)比，通過(guò)一系列的優(yōu)化措施，HC和CO的排放值已經(jīng)達(dá)到國(guó)家法規(guī)要求，并且已經(jīng)降到很低的水平，結(jié)果讓人滿意。

從優(yōu)化后秒采圖（圖2）示分析，在起動(dòng)和第一個(gè)循環(huán)階段，HC和CO也已經(jīng)按照預(yù)期的目標(biāo)得到大幅度的下降，高速短的的CO生成量明顯減少，從排放工況來(lái)看，污染物的整體減少明顯，達(dá)到了最初優(yōu)化的目標(biāo)。

圖2優(yōu)化后排放秒采圖

5 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)采取調(diào)整排放數(shù)據(jù)中啟動(dòng)噴油，空燃比控制等措施，達(dá)到了優(yōu)化排放的預(yù)期目標(biāo)，排放匹配涉及到了標(biāo)定的啟動(dòng)，過(guò)度工況等模塊，我們?cè)趦?yōu)化匹配排放的過(guò)程中，一定要把各個(gè)功能模塊的優(yōu)化匹配結(jié)合起來(lái)綜合考慮，針對(duì)各功能模塊的優(yōu)化調(diào)整要兼顧到對(duì)其他功能模塊的影響，許多的調(diào)整都必須是微調(diào)，不能過(guò)量和超調(diào)，只有這樣才能得到理想滿意的排放結(jié)果，達(dá)到優(yōu)化目的。

[1]錢(qián)人一.汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制[M]:上海：上海交通大學(xué)出版社，1999.

[2]GB18352.5-2013，輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（國(guó)家第五階段）[S].

[3]王兆娟.發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)優(yōu)化匹配方法的研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)，1999，28（4）:34.