CN106774256B - 一种整车冷起动自动标定系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种整车冷起动自动标定系统以及方法，该系统提供空燃比、转速评价标准，通过对冷起动数据进行分析，提取空燃比、转速实测值。将空燃比、转速的实测值与相应的评价标准进行比较。通过符合评价标准的MAP图上的修正因子对空燃比、转速进行修正，直到符合评价标准，满足冷起动条件，完成冷起动。本发明构建了一个整车冷起动的自动标定系统，大大提高了冷起动数据的检测分析和标定的自动化程度。

Description

一种整车冷起动自动标定系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种整车冷起动自动标定系统及方法，用于发动机电控管理系统的整车冷起动的自动分析和自动标定。

背景技术

随着汽车技术的不断发展，功能的不断增强，汽车上各种各样的零部件逐渐增多，每个零部件都由相应的车载控制器对其进行控制。车载控制器中存储了其对应零部件的参数，利用存储的参数可以对其对应的零部件的信号进行处理或对其对应的零部件的动作进行控制，以保证汽车在各种路况下以最佳性能行驶。由于车载控制器与零部件联系紧密，且型号相同的零部件之间还存在着个体差异，因此需要对车载控制器内部的参数进行修改，即对车载控制器内的参数进行标定。

发动机电控系统又称发动机管理系统(Engine Management System，简称EMS)，其主要控制以下功能：燃油控制、点火控制，辅助控制功能(怠速控制、排放控制、进气控制、失效保护/后备系统、自诊断系统)等。

众所周知，冷启动对发动机有磨损，是因为发动机里面的润滑油全部在油底壳里面，启动时润滑油润滑到发动机的各个部位需要一段时间，这样会对发动机没有润滑油的地方造成磨损。因此，需要事先通过整车标定，提前对喷油量、启动时间、空燃比(可燃混合气中空气与燃料之间的质量比)等进行标定，以保护发动机。

目前的EMS整车标定工作，均是依赖整车标定工程师丰富的工作经验来定位问题点，在整车上对标定数据进行反复调整，直到满足工程目标。此过程存在工作重复和机械等问题，工作量繁琐，效率较低。

因此，有必要提出一种整车冷起动自动标定系统，提高标定的自动化程度，从而提高工作效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种整车冷起动自动标定系统，包括MATLAB解析模块、冷起动评价模块、以及自动标定模块，该MATLAB解析模块用于对冷起动数据进行分析，提取空燃比实测值和转速实测值，并输出至该冷起动评价模块；该冷起动评价模块用于提供不同水温下的空燃比评价标准和转速评价标准，且将来自MATLAB解析模块的空燃比实测值、转速实测值分别与空燃比评价标准和转速评价标准进行比较，根据比较结果得到空燃比评价结果、转速评价结果，并将该空燃比评价结果、转速评价结果输出给该自动标定模块；以及该自动标定模块根据来自该冷起动评价模块的空燃比评价结果、转速评价结果分别对空燃比、转速进行自动标定调整，并将调整后的空燃比、调整后的转速反馈给该冷起动评价模块；该冷起动评价模块进一步将该调整后的空燃比、调整后的转速分别与该冷起动评价模块的空燃比评价标准、转速评价标准进行比较，根据比较结果判定是否符合该空燃比评价标准和/或该转速评价标准，若符合，结束自动标定；若未符合，则重新提取冷起动数据进行标定。

进一步地，该冷起动数据包括水温，该冷起动评价模块所提供的空燃比评价标准和转速评价标准因该水温的不同而不同。

进一步地，所述空燃比评价标准包括起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准，所述起动阶段指起动成功标志位信号复位后空燃比首次上升至0.8的阶段，该阶段评价实测空燃比信号的沉底时间和沉底的空燃比；起动后阶段指空燃比从0.8爬升到0.9的阶段，该阶段评价实测空燃比从0.8上升到0.9的斜率；暖机阶段指空燃比上升至0.9之后的阶段，该阶段评价实测空燃比的波动情况。

进一步地，所述自动标定模块根据所述空燃比评价结果判断空燃比是否偏离空燃比评价标准，并在存在偏离时进一步判断偏离程度，根据偏离程度调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，得到实际喷油量，进而得到调整后的空燃比，并将该调整后的空燃比反馈给冷起动评价模块，所述冷起动评价模块将调整后的空燃比与空燃比评价标准进行比较，达到空燃比评价标准即结束修正，未达到空燃比评价标准则重新实测空燃比信号，并与对应阶段的空燃比评价标准进行进一步比较。

进一步地，根据空燃比偏离程度调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，具体为：起动阶段，当空燃比实测值大于或者等于0.8时，空燃比偏离程度为过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节起动修正因子，加大实际喷油量；起动后阶段，空燃比从0.8上升到0.9的斜率为A<k<B，所述A与B的值如下：当起动温度为-10℃～0℃时，A值为0.01，B值为0.0667；当起动温度为-20℃～-15℃时，A值为0.004，B值为0.01；当起动温度为-30℃～25℃时，A值为0.004，B值为0.00667；在特定起动温度下，当斜率k大于相应的B或者小于相应的A时，为空燃比偏离；其中，当k大于相应的B时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节起动后修正因子，减少实际喷油量；k小于相应的A时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节起动后修正因子，增加实际喷油量；和/或暖机阶段，当实测空燃比大于1.05或者小于0.98时，为空燃比偏离；其中，当实测空燃比大于1.05时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节暖机修正因子，增加实际喷油量；当实测空燃比小于0.98时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节暖机修正因子，减少实际喷油量。

进一步地，在起动后阶段，对于空燃比过浓，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比减稀5％；当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比减稀10％；当60％≤偏离程度时，将空燃比减稀20％；对于空燃比过稀，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比加浓5％，当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比加浓10％，当60％≤偏离程度时，将空燃比加浓20％。

进一步地，转速评价标准包括上冲阶段、回落阶段及稳定阶段的转速评价标准，上冲阶段的转速评价标准为起动上冲峰值转速达到1200rpm<RPM<1700rpm；以及转速超调在300rpm-500rpm之间；回落阶段的转速评价标准为由峰值转速回落至转速评价标准中的静态目标转速的回落时间在3秒-5秒之间；以及稳定阶段的转速评价标准为空燃比大于0.9后转速波动小于50rpm。

进一步地，上冲阶段，当转速超调小于300rpm时，利用转速上冲修正因子修正转速，使转速增大；当转速超调大于500rpm时，利用转速上冲修正因子修正转速，使转速减小；回落阶段，当峰值转速回落至静态目标转速的回落时间小于等于3秒，或者大于等于5秒时，用转速回落修正因子来修正转速；和/或稳定阶段，当空燃比大于0.9后转速波动大于50rpm，用转速稳态修正因子来修正转速；经上述修正后，分别得到上冲阶段的调整后的转速、回落阶段的调整后的转速、以及稳定阶段的调整后的转速。

进一步地，将上冲阶段、回落阶段以及稳定阶段的调整后的转速分别与相应的转速评价标准进行比较，符合转速评价标准，结束修正；不符合，则重新实测转速。

本发明还提供一种整车冷起动自动标定方法，包括如下步骤：对冷起动数据进行分析，提取水温值、空燃比实测值和转速实测值；提供该水温下的空燃比评价标准和转速评价标准，且将该空燃比实测值、转速实测值分别与空燃比评价标准和转速评价标准进行比较，根据比较结果得到空燃比评价结果、转速评价结果；根据该空燃比评价结果、转速评价结果分别对空燃比、转速进行自动标定调整，得到调整后的空燃比、调整后的转速；进一步将该调整后的空燃比、调整后的转速分别与该空燃比评价标准、转速评价标准进行比较，根据比较结果判定是否符合该空燃比评价标准和/或该转速评价标准，若符合，结束自动标定；若未符合，则重新标定。

进一步地，根据空燃比评价结果对空燃比进行自动标定调整，具体包括：将所述空燃比评价标准分为起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准；根据空燃比评价结果，判断空燃比是否偏离相应的空燃比评价标准，并在存在偏离时进一步判断偏离程度，根据偏离程度分别调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，分别得到起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的实际喷油量，进而得到起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的调整后的空燃比；将起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的调整后的空燃比分别与起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准进行比较，符合上述空燃比评价标准即结束修正，未符合则重新实测空燃比信号，并与对应阶段的空燃比评价标准进行进一步比较。

进一步地，根据偏离程度用起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，具体为：起动阶段，当空燃比实测值大于或者等于0.8时，空燃比偏离程度为过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节起动修正因子，加大实际喷油量；起动后阶段，空燃比从0.8上升到0.9的斜率为A<k<B，A与B的值如下：当起动温度为-10℃～0℃时，A值为0.01，B值为0.0667；当起动温度为-20℃～-15℃时，A值为0.004，B值为0.01；当起动温度为-30℃～25℃时，A值为0.004，B值为0.00667；在特定起动温度下，当斜率k大于相应的B或者小于相应的A时，为空燃比偏离；其中，当k大于相应的B时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节起动后修正因子，减少实际喷油量；k小于相应的A时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节起动后修正因子，增加实际喷油量；和/或暖机阶段，当实测空燃比大于1.05或者小于0.98时，为空燃比偏离；其中，当实测空燃比大于1.05时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节暖机修正因子，增加实际喷油量；当实测空燃比小于0.98时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节暖机修正因子，减少实际喷油量。

进一步地，起动后阶段的空燃比偏离程度，对于空燃比过浓，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比减稀5％；当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比减稀10％；当60％≤偏离程度时，将空燃比减稀20％；对于空燃比过稀，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比加浓5％，当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比加浓10％，当60％≤偏离程度时，将空燃比加浓20％。

进一步地，根据转速评价结果对转速进行自动标定调整，具体包括：上冲阶段，当转速超调小于300rpm时，利用转速上冲修正因子修正转速，使转速增大；当转速超调大于500rpm时，利用转速上冲修正因子修正转速，使转速减小；回落阶段，当峰值转速回落至静态目标转速的回落时间小于等于3秒，或者大于等于5秒时，需用转速回落修正因子修正转速；和/或稳定阶段，当空燃比大于0.9后转速波动大于50rpm，需用转速稳态修正因子修正转速；经上述修正后，分别得到上冲阶段的调整后的转速、回落阶段的调整后的转速、以及稳定阶段的调整后的转速。

进一步地，转速评价标准包括上冲阶段、回落阶段及稳定阶段的转速评价标准，将上冲阶段、回落阶段以及稳定阶段的调整后的转速分别与上冲阶段、回落阶段及稳定阶段的转速评价标准进行比较，符合转速评价标准，结束修正；不符合，则重新实测转速。

本发明制定了一种整车冷起动空燃比和转速评价标准，主要利用MATLAB对低温起动数据进行分析，提取出空燃比和转速，并参照评价标准分别进行自动评价，根据评价结果再用MAP图的相应修正因子进行自动标定，直到满足工程目标。该整车冷起动自动标定系统和方法，大大提高了冷起动数据的检测分析和标定的自动化程度，有效地辅助整车标定工程师开展冷起动的标定，提高自动化程度和工作效率。同时，本系统的构建，为后续开展整车其余静态标定工作奠定了平台基础。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明提供的整车冷起动自动标定系统的示意图。

图2为喷油量随时间的衰减示意图。

图3为本发明的空燃比偏差修正的步骤示意图。

图4为本发明的转速偏差修正的步骤示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。

请参阅图1，本发明的整车冷起动自动标定系统100包括MATLAB解析模块110、冷起动评价模块120及自动标定模块130。该MATLAB解析模块110用于对冷起动数据进行离线分析，提取起动工况特征参数，并输出至该冷起动评价模块120。在本实施例中，该冷起动数据包括转速、空燃比、静态目标转速及水温等。该起动工况特征参数主要指的是空燃比实测值和转速实测值。

该冷起动评价模块120用于提供不同水温下的冷起动评价标准(在本发明中主要指的是空燃比评价标准和转速评价标准)，并使用该空燃比评价标准和转速评价标准与来自该MATLAB解析模块110的空燃比实测值、转速实测值进行比较，根据比较结果得到空燃比评价结果、转速评价结果，并将该空燃比评价结果、转速评价结果输出给该自动标定模块130。

该自动标定模块130用于对来自该冷起动评价模块120的评价结果进行标定优化。具体来说，该自动标定模块130根据来自该冷起动评价模块120的空燃比评价结果、转速评价结果分别对空燃比、转速进行自动标定调整，并在调整后将调整后的空燃比、调整后的转速反馈给该冷起动评价模块120。

该冷起动评价模块120进一步将该调整后的空燃比、调整后的转速分别与该冷起动评价模块120的空燃比评价标准、转速评价标准进行比较，根据比较结果判定是否符合该空燃比评价标准和/或该转速评价标准，若符合，结束自动标定；若未符合，则重新标定。

其中，该MATLAB解析模块110通过上位机软件MATLAB编程对冷起动时测量到的冷启动数据进行分析，根据转速、空燃比、起动成功标志、水温等信号，提取出转速、空燃比等起动工况特征参数的实测值，并将这些实测值输出给该冷起动评价模块120。若以上任一信号缺失，则反馈数据分析故障。

MATLAB是matrix&laboratory两个词的组合，意为矩阵工厂(矩阵实验室)。是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

在本发明的一个实施例中，该MATLAB解析模块110是在与INCA软件接口的上位机软件中编程，以读取INCA软件的信息，并对其进行解析，实现对INCA的控制。所谓INCA，是指INCA软件，其来自于德国ETAS公司，是进行整车和台架标定的软件。

该冷起动评价模块120提供各种起动温度下的评价标准，主要包括空燃比评价标准、转速评价标准，并用其与MATLAB解析模块110输出的空燃比、转速的实测值分别进行比较，根据比较结果分别得到空燃比、转速的评价结果，并将该空燃比、转速的评价结果提供给该自动标定模块130。该冷起动评价模块所提供的空燃比评价标准和转速评价标准因该水温信号的不同而不同，且这些不同水温下的不同评价标准预先存储在冷起动评价模块120中。

该自动标定模块130通过上位机软件自动控制INCA软件，对发动机电控系统EMS内部的起动模块(包含空燃比、转速等)的MAP图进行自动标定调整。如果调整后的空燃比、调整后的转速满足上述空燃比、转速评价标准，则起动；如果不满足，则重新标定。

在本发明的一个实施例中，该冷起动评价模块120中预设的评价标准为不同温度下的空燃比曲线、转速曲线。MATLAB解析模块110提供的空燃比实测值、转速实测值分别与空燃比曲线、转速曲线上相应温度下的值做比较，偏离曲线上的对应值时，根据偏离程度，用相应的修正因子进行修正，修正后的空燃比、转速再次与空燃比曲线、转速曲线上相应温度下的值进行对比；若仍有偏离，则再次修正。经过多次修正，使修正后的空燃比和转速无限接近该空燃比曲线、转速曲线，即修正后的空燃比和转速与空燃比曲线、转速曲线的偏离在预定偏离范围内，才达到起动条件，完成冷起动自动标定过程。具体来说，该整车冷起动自动标定系统100的工作原理如下：

(1)系统利用MATLAB解析模块110中的MATLAB编程对冷起动的测量文件进行分析，根据转速、空燃比、起动成功标志、静态目标转速、水温等信号，提取出空燃比、转速的实测值；若缺失以上信号，则反馈数据分析故障；

(2)提取起动温度，根据起动温度的不同选择不同的空燃比评价标准和转速评价标准；

(3)可选地，提取起动成功标志，计算起动时间；

起动开始时间定义为T0，起动成功的时间定义为T1，计算出起动时间T_st＝T1-T0。

(4)空燃比评价：

在本发明的一个实施例中，所述空燃比评价标准包括起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准。

所述起动阶段指起动成功标志位信号复位后空燃比首次上升至0.8的阶段，这个阶段主要评价实测空燃比信号的沉底时间和沉底的空燃比；沉底时间即起动成功标志位信号复位后空燃比首次上升至0.8的时间，沉底的空燃比必须小于0.8。表1所示为不同起动温度范围下的沉底时间标准。起动温度为-10℃—0℃时，沉底时间为3秒；起动温度为-20℃—15℃时，沉底时间为6秒；起动温度为-20℃—15℃时，沉底时间为16秒。

表1起动阶段的不同温度下的沉底时间标准

	沉底时间
		-10℃—0℃	3s
-20℃—15℃	6s
		-30℃—25℃	16s

起动后阶段指空燃比从0.8爬升到0.9的阶段，这个阶段主要评价实测空燃比从0.8上升到0.9的斜率k；该斜率该斜率的范围为A<k<B，A、B值如表2所示。当斜率大于B值时，会导致空燃比过浓，不利于着火。此时发动机冷机运转阻力大，转速上冲峰值过高，容易损坏发动机。当斜率值小于A值时，空燃比上升过于缓慢，有燃油过稀的风险，不利于着火和起动安全性。

表2起动后阶段的爬升斜率标准

另外，对于起动后阶段，还需要注意爬升时间。如下表3是起动后阶段的时间标准，其示出了在各个起动温度范围内允许的最长空燃比爬升时间Max以及最短空燃比爬升时间Min。

表3起动后阶段爬升时间标准/秒

暖机阶段指空燃比上升至0.9之后的阶段，这个阶段主要评价实测空燃比的波动情况，这个阶段的空燃比评价标准为0.98<λ<1.05。也就是说，对于不同的温度区间，空燃比评价标准均为0.98<λ<1.05，如下表4所示。

表4起动后阶段的爬升斜率标准

	暖机阶段
		-10℃—0℃	0.98<λ<1.05
-20℃—15℃	0.98<λ<1.05
		-30℃—25℃	0.98<λ<1.05

以上为空燃比在各个阶段的评价标准。空燃比的评价为用上述评价标准与收到的空燃比实测值进行比较，经过比较如果有偏离，对偏差进行修正的过程。如图3所示，为本发明的空燃比偏差修正的步骤示意图。

根据图3，并结合图1，空燃比偏差修正的过程为：

首先，在MATLAB解析模块，获取空燃比实测值，并将得到的空燃比实测值数据按照系统设置进行归类，可以分为起动阶段的空燃比实测值λ、起动后阶段的空燃比实测值λ、暖机阶段的空燃比实测值λ。

在冷起动评价模块120中内置有各个起动温度下的空燃比评价标准，对应于起动过程，分为起动阶段的空燃比评价标准、起动后阶段的空燃比评价标准以及暖机阶段的空燃比评价标准。在该冷起动评价模块120中，将各个阶段的空燃比实测值与对应阶段的空燃比评价标准进行比较，得到空燃比评价结果，输出给自动标定模块130。

在自动标定模块130中，根据各个阶段的空燃比评价结果，判断出空燃比偏离程度，根据偏离程度对三个阶段的喷油量修正因子MAP图进行修正，即根据空燃比偏离程度调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，得到实际喷油量。根据起动阶段的不同，喷油量修正因子可分为起动修正因子、起动后修正因子和暖机修正因子。具体来说，如果空燃比过稀，则按相应百分比加浓空燃比，根据起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段三个阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，从而得到实际喷油量。如果空燃比偏离程度为过浓，则按相应百分比减稀空燃比，根据起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段三个阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，从而得到实际喷油量。由于空气的进气量未作调整而维持不变，在得到实际喷油量后，通过原有的空气进气量与实际喷油量的比值，进而可以得到调整后的空燃比。接着，将该调整后的空燃比反馈给冷起动评价模块120，所述冷起动评价模块120将得到的调整后的空燃比与该空燃比评价标准进行比较，达到空燃比评价标准即结束修正，未达到空燃比评价标准则重新实测空燃比信号，并与对应阶段的空燃比评价标准进行进一步比较。

进一步来说，根据所述空燃比评价结果判断空燃比是否偏离该空燃比评价标准，在存在偏离时进一步判断偏离程度，并根据偏离程度调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，具体为：

起动阶段，当空燃比实测值大于或者等于0.8时，空燃比偏离程度为过稀，需按相应百分比加浓，调节起动修正因子，加大实际喷油量；

起动后阶段，空燃比从0.8上升到0.9的斜率为A<k<B，A与B的值如下：

在特定起动温度下，当斜率k大于相应的B或者小于相应的A时，为空燃比偏离；其中，当k大于相应的B时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀，调节起动后修正因子，减少实际喷油量；k小于相应的A时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓，调节起动后修正因子，增加实际喷油量。对于空燃比过浓，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比减稀5％；当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比减稀10％；当60％≤偏离程度时，将空燃比减稀20％。对于空燃比过稀，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比加浓5％，当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比加浓10％，当60％≤偏离程度时，将空燃比加浓20％。

暖机阶段，当实测空燃比大于1.05或者小于0.98时，为空燃比偏离；其中，当实测空燃比大于1.05时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓，调节暖机修正因子，增加实际喷油量；当实测空燃比小于0.98时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀，调节暖机修正因子，减少实际喷油量。

之所以用上述方法对冷起动进行自动标定可以满足起动要求，本申请人特从理论上作如下说明，以试图解释上述修正、评价的原理：

本领域普通技术人员应该可以理解，对于一台在环境中静置较长时间的发动机，进气歧管以及进气道的壁面上燃油已经挥发殆尽，且其温度也比较低，此时喷油器喷射的燃油会有很大一部分沉积到壁面上形成油膜，且起动阶段真空度较小，致使挥发出来形成可燃混合气的燃油蒸汽量大大减少。为了维持进入气缸的可燃混合气量，需要延长喷油时间，增加喷油量来补偿形成油膜的损失。起动结束后，发动机进入起动后阶段以及暖机阶段。随着发动机着火燃烧，燃烧室和进气道的温度开始上升，油膜损失逐渐减小，所形成的油膜中还有一部分挥发出来形成可燃混合气，这又可能使混合气偏浓。为了避免这种情况发生，在起动后及暖机阶段，需要对喷油按照一定的方式进行衰减，以满足发动机正常运行的要求。衰减示意图如图2所示。如图所示，将整个起动划分为起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段，每个阶段均有相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，例如加浓或减稀。喷油量修正因子为乘法因子或加法因子。通过图2可以看出，通过调节喷油量，在起动阶段，喷油量最高，在起动后阶段喷油量则衰减较快，达到一个稳定状态后起动完成，起动后阶段与暖机阶段部分重叠，暖机阶段后，喷油量只需维持在少量即可。因此，这个变化的喷油量，需要通过空燃比这个指标来进行修正，以满足不同阶段的需求。以上即为空燃比修正的原理。

(5)转速信号评价：

起动过程划分为三个阶段，上冲阶段、回落阶段和稳定阶段。上冲阶段指的是起动成功标志位复位后至转速达到峰值转速的时间段，回落阶段指的是转速由峰值转速第一次回落至静态目标转速的时间段，稳定阶段指的是转速回落至静态目标转速后的时间段。

在冷起动评价模块120中，预先存储的转速评价标准包括3个：

①判断起动上冲转速峰值是否达到1200rpm<RPM<1700rpm。

②判断转速超调(峰值转速超过静态目标转速)是否在300rpm—500rpm，转速由峰值转速回落至静态目标转速是否正常，即回落时间是否在下述区间3s≤Tre≤5s，转速回落过程中不能低于静态目标转速；

③空燃比λ>0.9后转速波动小于50rpm。

以上述转速评价标准为基准，在冷起动过程中也需对转速偏差进行修正，使其满足上述标准，从而满足起动要求。

图4为本发明的转速偏差修正的步骤示意图。根据图4，在转速上冲阶段，当实测转速信号的转速超调<300rpm或者转速超调>500rpm时，属于上冲转速不足或上冲转速过高。所谓转速超调，指的是峰值转速超过静态目标转速，静态目标转速即为预先存储在冷起动评价模块120中的转速评价标准。在上冲转速不足或者上冲转速过高时，用转速上冲修正因子对转速进行修正，得到修正后的调整后的转速。该转速上冲修正因子会影响转速上冲速度。实测调整后的转速，并与转速评价标准进行比较，如果转速正常，亦即修正后的调整后的转速符合转速评价标准，结束修正；否则继续返回，测得转速实测值，与转速评价标准进行比较，再次进行修正后，再次将修正值与转速评价标准进行比较。直到符合转速评价标准为止。

在回落阶段，根据前述评价标准，需要评价转速由峰值转速回落至静态目标转速是否正常，即回落时间是否在下述区间3s≤Tre≤5s，转速回落过程中不能低于静态目标转速。因此，在回落阶段，需要评价两项内容：其一为转速，其二为转速回落至静态目标转速的时间。对于转速评价，需要实测转速的实测值，与静态目标转速(即对应的转速评价标准)进行比较。当转速回落低于静态目标转速时，将对转速回落因子进行修正，得到修正后的转速。将测得的调整后的转速与转速评价标准再次进行比较，如果转速正常，即符合转速评价标准，结束修正，否则继续实测转速并与转速评价标准进行比较，不符合的情况下继续进行修正，直到符合为止。对于转速回落至静态目标转速的时间。当转速回落至静态目标转速的时间小于3秒或者大于5秒时，同样对转速回落修正因子对转速进行修正，转速修正后，再次评价转速回落至静态目标转速的时间是否符合转速评价标准。转速回落修正因子会影响转速回落速度，因此会影响回落时间。

同理，在稳定阶段，当转速波动时，所谓转速波动，即空燃比λ>0.9后转速波动大于50rpm。此时，将用转速稳态修正因子对转速进行修正，得到修正后的转速。将测得的调整后的转速与转速评价标准再次比较，如果转速正常(即符合转速评价标准)，结束修正，车辆进入正常运行状态，否则继续进行修正。

本发明还提供了一种整车冷起动自动标定方法，包括如下步骤：对冷起动数据进行离线分析，提取空燃比实测值和转速实测值；该冷起动数据包括转速、空燃比、静态目标转速及水温；

提供所得水温下的空燃比评价标准和转速评价标准，且将该空燃比实测值、转速实测值分别与空燃比评价标准和转速评价标准进行比较，根据比较结果得到空燃比评价结果、转速评价结果；不同水温对应不同的空燃比评价标准和转速评价标准；

根据该空燃比评价结果、转速评价结果分别对空燃比、转速进行自动标定调整，得到调整后的空燃比、调整后的转速；

进一步将该调整后的空燃比、调整后的转速分别与该空燃比评价标准、转速评价标准进行比较，根据比较结果判定是否符合该空燃比评价标准和/或该转速评价标准，若符合，结束自动标定；若未符合，则重新标定。

上述根据空燃比评价结果对空燃比进行自动标定调整，具体为：将所述空燃比评价标准分为起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准；根据空燃比评价结果，判断空燃比偏离程度，根据偏离程度分别调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，分别得到起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的实际喷油量，进而得到起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的调整后的空燃比；将起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的调整后的空燃比分别与起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准进行比较，符合上述空燃比评价标准即结束修正，未符合则重新实测空燃比信号，并与对应阶段的空燃比评价标准进行进一步比较。

上述根据所述空燃比评价结果判断空燃比偏离程度，并根据偏离程度调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，具体为：

起动阶段，当空燃比实测值大于或者等于0.8时，空燃比偏离程度为过稀，需按相应百分比加浓，调节起动修正因子，加大实际喷油量。

起动后阶段，空燃比从0.8上升到0.9的斜率为A<k<B，A与B的值如下：

在特定起动温度下，当斜率k大于相应的B或者小于相应的A时，为空燃比偏离；其中，当k大于相应的B时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节起动后修正因子，减少实际喷油量；k小于相应的A时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节起动后修正因子，增加实际喷油量。

暖机阶段，当实测空燃比大于1.05或者小于0.98时，为空燃比偏离；其中，当实测空燃比大于1.05时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节暖机修正因子，增加实际喷油量；当实测空燃比小于0.98时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节暖机修正因子，减少实际喷油量。

其中，起动后阶段的空燃比偏离程度，对于空燃比过浓，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比减稀5％；当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比减稀10％；当60％≤偏离程度时，将空燃比减稀20％；对于空燃比过稀，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比加浓5％，当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比加浓10％，当60％≤偏离程度时，将空燃比加浓20％。

根据转速评价结果对转速进行自动标定调整，具体包括：转速评价标准包括上冲阶段、回落阶段及稳定阶段的转速评价标准。上冲阶段，当转速超调小于300rpm时，需利用转速上冲修正因子修正转速，使转速增大；当转速超调大于500rpm时，需利用转速上冲修正因子修正转速，使转速减小。回落阶段，当峰值转速回落至静态目标转速的回落时间小于等于3秒，或者大于等于5秒时，需修正转速回落修正因子。稳定阶段，当空燃比大于0.9后转速波动大于50rpm，需修正转速稳态修正因子。经上述修正后，分别得到上冲阶段的调整后的转速、回落阶段的调整后的转速、以及稳定阶段的调整后的转速。将上冲阶段、回落阶段以及稳定阶段的调整后的转速分别与上冲阶段、回落阶段及稳定阶段的转速评价标准进行比较，符合转速评价标准，结束修正；不符合，则重新实测转速。

综上所述，本发明主要利用MATLAB对低温起动数据进行离线分析，提取出空燃比和转速的实测值，并参照空燃比评价标准和转速评价标准分别进行自动评价，根据评价结果在与INCA接口的上位机软件中进行起动MAP图的自动标定，直到满足工程目标。

本发明构建了一个整车冷起动的自动标定系统，制定了一种整车冷起动空燃比和转速评价标准，并根据此标准在上位机软件中实现起动空燃比和转速的数据自动分析和进行起动MAP图的自动标定。本发明的整车冷起动自动标定系统，大大提高了EMS冷起动数据的检测分析和标定的自动化程度，有效地辅助整车标定工程师开展冷起动的标定，提高自动化程度和工作效率。同时，本系统的构建，为后续开展整车其余静态标定工作奠定了平台基础。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种整车冷起动自动标定系统，其特征在于：包括MATLAB解析模块、冷起动评价模块、以及自动标定模块，

该MATLAB解析模块用于对冷起动数据进行分析，提取空燃比实测值和转速实测值，并输出至该冷起动评价模块；

该冷起动评价模块用于提供不同水温下的空燃比评价标准和转速评价标准，且将来自MATLAB解析模块的空燃比实测值、转速实测值分别与空燃比评价标准和转速评价标准进行比较，根据比较结果得到空燃比评价结果、转速评价结果，并将该空燃比评价结果、转速评价结果输出给该自动标定模块；以及

该自动标定模块根据来自该冷起动评价模块的空燃比评价结果、转速评价结果分别对空燃比、转速进行自动标定调整，并将调整后的空燃比、调整后的转速反馈给该冷起动评价模块；

该冷起动评价模块进一步将该调整后的空燃比、调整后的转速分别与该冷起动评价模块的空燃比评价标准、转速评价标准进行比较，根据比较结果判定是否符合该空燃比评价标准和/或该转速评价标准，若符合，结束自动标定；若未符合，则重新提取冷起动数据进行标定。

2.根据权利要求1所述的整车冷起动自动标定系统，其特征在于：该冷起动数据包括水温，该冷起动评价模块所提供的空燃比评价标准和转速评价标准因该水温的不同而不同。

3.根据权利要求1所述的整车冷起动自动标定系统，其特征在于：所述空燃比评价标准包括起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准，所述起动阶段指起动成功标志位信号复位后空燃比首次上升至0.8的阶段，该阶段评价实测空燃比信号的沉底时间和沉底的空燃比；起动后阶段指空燃比从0.8爬升到0.9的阶段，该阶段评价实测空燃比从0.8上升到0.9的斜率；暖机阶段指空燃比上升至0.9之后的阶段，该阶段评价实测空燃比的波动情况。

4.根据权利要求3所述的整车冷起动自动标定系统，其特征在于：所述自动标定模块根据所述空燃比评价结果判断空燃比是否偏离空燃比评价标准，并在存在偏离时进一步判断偏离程度，根据偏离程度调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，得到实际喷油量，进而得到调整后的空燃比，并将该调整后的空燃比反馈给冷起动评价模块，所述冷起动评价模块将调整后的空燃比与空燃比评价标准进行比较，达到空燃比评价标准即结束修正，未达到空燃比评价标准则重新实测空燃比信号，并与对应阶段的空燃比评价标准进行进一步比较。

5.根据权利要求4所述的整车冷起动自动标定系统，其特征在于：根据空燃比偏离程度调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，具体为：

起动阶段，当空燃比实测值大于或者等于0.8时，空燃比偏离程度为过稀，需按相应百分比加浓，调节起动修正因子，加大实际喷油量；

起动后阶段，空燃比从0.8上升到0.9的斜率为A<k<B，所述A与B的值如下：当起动温度为-10℃～0℃时，A值为0.01，B值为0.0667；当起动温度为-20℃～-15℃时，A值为0.004，B值为0.01；当起动温度为-30℃～25℃时，A值为0.004，B值为0.00667；在特定起动温度下，当斜率k大于相应的B或者小于相应的A时，为空燃比偏离；其中，当k大于相应的B时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节起动后修正因子，减少实际喷油量；k小于相应的A时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节起动后修正因子，增加实际喷油量；和/或

暖机阶段，当实测空燃比大于1.05或者小于0.98时，为空燃比偏离；其中，当实测空燃比大于1.05时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节暖机修正因子，增加实际喷油量；当实测空燃比小于0.98时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节暖机修正因子，减少实际喷油量。

6.根据权利要求5所述的整车冷起动自动标定系统，其特征在于：在起动后阶段，对于空燃比过浓，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比减稀5％；当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比减稀10％；当60％≤偏离程度时，将空燃比减稀20％；对于空燃比过稀，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比加浓5％，当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比加浓10％，当60％≤偏离程度时，将空燃比加浓20％。

7.根据权利要求1所述的整车冷起动自动标定系统，其特征在于：转速评价标准包括上冲阶段、回落阶段及稳定阶段的转速评价标准，

上冲阶段的转速评价标准为起动上冲峰值转速达到1200rpm<RPM<1700rpm；以及转速超调在300rpm-500rpm之间；

回落阶段的转速评价标准为由峰值转速回落至转速评价标准中的静态目标转速的回落时间在3秒-5秒之间；以及

稳定阶段的转速评价标准为空燃比大于0.9后转速波动小于50rpm。

8.根据权利要求7所述的整车冷起动自动标定系统，其特征在于：

上冲阶段，当转速超调小于300rpm时，利用转速上冲修正因子修正转速，使转速增大；当转速超调大于500rpm时，利用转速上冲修正因子修正转速，使转速减小；

回落阶段，当峰值转速回落至静态目标转速的回落时间小于等于3秒，或者大于等于5秒时，用转速回落修正因子来修正转速；和/或

稳定阶段，当空燃比大于0.9后转速波动大于50rpm，用转速稳态修正因子来修正转速；

经上述修正后，分别得到上冲阶段的调整后的转速、回落阶段的调整后的转速、以及稳定阶段的调整后的转速。

9.根据权利要求8所述的整车冷起动自动标定系统，其特征在于：将上冲阶段、回落阶段以及稳定阶段的调整后的转速分别与相应的转速评价标准进行比较，符合转速评价标准，结束修正；不符合，则重新实测转速。

10.一种整车冷起动自动标定方法，包括如下步骤：

对冷起动数据进行分析，提取水温值、空燃比实测值和转速实测值；

提供该水温下的空燃比评价标准和转速评价标准，且将该空燃比实测值、转速实测值分别与空燃比评价标准和转速评价标准进行比较，根据比较结果得到空燃比评价结果、转速评价结果；

根据该空燃比评价结果、转速评价结果分别对空燃比、转速进行自动标定调整，得到调整后的空燃比、调整后的转速；

进一步将该调整后的空燃比、调整后的转速分别与该空燃比评价标准、转速评价标准进行比较，根据比较结果判定是否符合该空燃比评价标准和/或该转速评价标准，若符合，结束自动标定；若未符合，则重新标定。

11.根据权利要求10所述的整车冷起动自动标定方法，其特征在于：根据空燃比评价结果对空燃比进行自动标定调整，具体包括：

将所述空燃比评价标准分为起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准；

根据空燃比评价结果，判断空燃比是否偏离相应的空燃比评价标准，并在存在偏离时进一步判断偏离程度，根据偏离程度分别调整起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，分别得到起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的实际喷油量，进而得到起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的调整后的空燃比；

将起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的调整后的空燃比分别与起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段的空燃比评价标准进行比较，符合上述空燃比评价标准即结束修正，未符合则重新实测空燃比信号，并与对应阶段的空燃比评价标准进行进一步比较。

12.根据权利要求11所述的整车冷起动自动标定方法，其特征在于：根据偏离程度用起动阶段、起动后阶段以及暖机阶段相应的喷油量修正因子对基本喷油量进行修正，具体为：

起动阶段，当空燃比实测值大于或者等于0.8时，空燃比偏离程度为过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节起动修正因子，加大实际喷油量；

起动后阶段，空燃比从0.8上升到0.9的斜率为A<k<B，A与B的值如下：当起动温度为-10℃～0℃时，A值为0.01，B值为0.0667；当起动温度为-20℃～-15℃时，A值为0.004，B值为0.01；当起动温度为-30℃～25℃时，A值为0.004，B值为0.00667；在特定起动温度下，当斜率k大于相应的B或者小于相应的A时，为空燃比偏离；其中，当k大于相应的B时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节起动后修正因子，减少实际喷油量；k小于相应的A时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节起动后修正因子，增加实际喷油量；和/或

暖机阶段，当实测空燃比大于1.05或者小于0.98时，为空燃比偏离；其中，当实测空燃比大于1.05时，为空燃比过稀，需按相应百分比加浓空燃比，调节暖机修正因子，增加实际喷油量；当实测空燃比小于0.98时，为空燃比过浓，需按相应百分比减稀空燃比，调节暖机修正因子，减少实际喷油量。

13.根据权利要求12所述的整车冷起动自动标定方法，其特征在于：起动后阶段的空燃比偏离程度，对于空燃比过浓，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比减稀5％；当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比减稀10％；当60％≤偏离程度时，将空燃比减稀20％；对于空燃比过稀，当偏离程度为5％≤偏离程度≤20％时，将空燃比加浓5％，当20％≤偏离程度≤60％时，将空燃比加浓10％，当60％≤偏离程度时，将空燃比加浓20％。

14.根据权利要求10所述的整车冷起动自动标定方法，其特征在于：根据转速评价结果对转速进行自动标定调整，具体包括：

上冲阶段，当转速超调小于300rpm时，利用转速上冲修正因子修正转速，使转速增大；当转速超调大于500rpm时，利用转速上冲修正因子修正转速，使转速减小；

回落阶段，当峰值转速回落至静态目标转速的回落时间小于等于3秒，或者大于等于5秒时，需用转速回落修正因子修正转速；和/或

稳定阶段，当空燃比大于0.9后转速波动大于50rpm，需用转速稳态修正因子修正转速；

经上述修正后，分别得到上冲阶段的调整后的转速、回落阶段的调整后的转速、以及稳定阶段的调整后的转速。

15.根据权利要求14所述的整车冷起动自动标定方法，其特征在于：转速评价标准包括上冲阶段、回落阶段及稳定阶段的转速评价标准，将上冲阶段、回落阶段以及稳定阶段的调整后的转速分别与上冲阶段、回落阶段及稳定阶段的转速评价标准进行比较，符合转速评价标准，结束修正；不符合，则重新实测转速。