电控发动机标定痛点多：如何打破国外技术垄断？

随着商用车排放不断升级，发动机进入电控时代。但由于核心技术缺失，长期以来导致国内发动机电控技术一直被欧美等国外公司垄断，标定时间长、成本高、不自主，成为行业普遍难题。如何才能打破这种技术垄断，如何提升我国内燃机行业的技术自主能力和产品竞争力？在近期举办的世界内燃机大会期间，天津大学教授谢辉在接受采访时表示，通过加快智能控制技术研发，可以推动我国内燃机行业在电控技术方面实现跨越式发展，而不被国外公司卡脖子。

天津大学教授谢辉

众所周知，控制系统相当于发动机里的大脑，指挥着内燃机燃料供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统、启动系统这五大系统的工作。我国内燃机的发展经历了机械和电控两个时代。由于排放升级等因素影响，传统的机械控制很难再满足车辆对于内燃机排放及动力方面的要求，必须采用算法和策略复杂的软件来控制，随着ECU的诞生，内燃机进入电控时代。

据谢辉介绍，与机械控制的位置控制方式不同，电控发动机是通过ECU来控制发动机的进气、喷油、点火等工作过程，ECU决策的依据是事先植入的程序和算法，这些程序和算法通过“查表法”来实现（指将一些固定数据存储到程序存储器中，当程序需要时会读取这些数据）。这些程序类似于表格，每一个表格代表一个控制策略或一个算法，而这个表格是发动机在出厂之前通过实验室和各种实验计算出来的，表格越多，意味着控制策略越复杂。而获得表格的过程，就是发动机的标定。

以国三到国五的升级过程，谢辉回顾了我国柴油机电控系统的变化。在国三阶段，由于对排放限值的要求还不高，所以对发动机控制的精确性和外部环境的适应性要求也相对较低，控制算法相对简单；到了国四以后，更加重视发动机进气系统的管理，由于进气系统属于柔性系统，无论从控制进度和控制响应上都比燃油系统要难，因此在引入气路管理后，控制算法更加复杂；从国五开始，仅靠查表算法已经不能满足要求，更先进的控制理论被应用到发动机上；到了目前的国六阶段，排放标准越来越高，发动机需要控制的部件也越来越多，新的控制理论和算法不断出现。

如果从控制角度来划分，谢辉认为可以分为三代：第一代以开环控制为主；第二代是开环加上部分闭环控制；第三代是闭环控制比例上升；未来发动机会走向智能控制。其中，开环控制是以查表法为主，需要提前做很多实验来获取表格。由于表格较多，需要做大量的实验才能得到一个最佳表格，因此，国内内燃机行业面临的痛点就是标定人才稀缺、标定工作量大、周期长、成本高。

目前，国内发动机企业的标定大都依托于国外的电控系统供应商完成，因为他们有着丰富的标定经验和标定人才。标定工程师不仅要懂发动机技术，还要掌握控制技术，不仅要对实验很了解，可以分析做完实验后会得出的大量数据，还要知道表格在发动机里如何应用，因此标定工程师不同于普通工程师，需要多方面的知识和经验。由于我国内燃机在电控方面起步相对较晚，在标定人才和经验方面都存在不足。

如何才能有效解决这一问题，尽快自主掌握标定技术，谢辉认为，智能网联技术的出现，对中国内燃机行业在突破电控技术瓶颈方面是一次难得的机遇。有了智能网联技术，就会让发动机变得更聪明，可以根据提前预判来实现更好的控制策略。谢辉说：基于“人—车—路”模型的智能标定方法，可以解决行业面临的标定痛点问题。

电控发动机的ECU系统

智能标定的前提是要实现发动机高度智能化，这需要大量的知识、经验以及数据积累。谢辉认为，我国内燃机的智能化要从四个方面同时推进，包括感知系统的智能化、执行系统的智能化，整个管理系统的智能化，以及网联系统的预见性能力。如果把这四个方面做好了，就可以让发动机具备自学习、自适应、自趋优能力，这是实现高度智能化的根本标志。有了这些能力，一台发动机就可以学习不同发动机的变化规律，适应未知的场景、未知的变化，然后不断调整自己的参数来使自己的表现越来越好。“如果我们的发动机具备自学习、自适应、自趋优这三大能力，传统的标定工作都可以完全不做了。”据悉，在现有条件下，通过智能控制算法，可以帮助企业把一台发动机的标定工作量降低40%。随着人工智能技术的发展，谢辉预测在3年内可以降低发动机标定工作量的80%。未来随着发动机闭环控制比例的增加，传统的标定方式很有可能被完全取代。