摘 要

随着低碳经济的深入发展，节能环保这一词已成为热门话题。由于工业世界的特殊的分布格局，并且随着世界经济和贸易增长的全球化趋势，航运业已成为客运船舶贸易国之间重要的沟通渠道，也成为沿海城市的重要运输形式。如今大部分船舶以柴油机为主动力源，动力性、经济性、及排放性皆是人们重点关注的指标，如何通过控制柴油机可变参数来优化其性能，即标定过程，显得尤为重要。

通过标定过程使得控制功能得以优化才是标定的最终目的。功能的控制策略在ECU（engine control unit）程序中是由ECU的开发人员已经定义了的，只有一些参数数值（常数、曲线以及脉谱图）可以改动。为提取并优化这些参数以及它们之间的关系，监测和标定工程师要在试验台架上通过传感器对与柴油机状态相关的物理信号进行测量和评估，然后标定出最优值。

本文在深入了解CAN（Controller Area Network）总线通讯、CCP（CAN Calibration Protocol）协议及TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议的基础上，设计了一款高压共轨电控发动机标定系统，实现了对发动机的监测与标定功能。主要包括电控系统需求分析及整体框架设计，上位机软件及界面开发，下位机硬件选择及连接几个部分。

关键词：高压共轨；柴油机；标定系统；INCA

ABSTRACT

With the deep development of low-carbon economy, energy conservation and environmental protection has become a hot topic. Due to the special distribution pattern of the industrial world and with the globalization trend of the world economy and trade growth, the shipping industry has become an important communication channel between the trading countries of passenger ships and has become an important transportation form of coastal cities. Today, most of the ship's main source of power is the diesel engine, whose power, economy, and emissions are the focus of attention indicators, how to control the variable parameters of diesel to optimize its performance, that is calibration process, is particularly important.

Through the calibration process which makes the control function optimized is the ultimate goal of calibration. The control strategy of the function is defined by the ECU's（engine control unit） developer in the ECU program, and only some of the parameter values (constant, curve, and plot) can be changed. To extract and optimize these parameters and their relationship, the monitoring and calibration engineers are required to measure and evaluate the physical signals associated with the diesel engine status via the sensor on the test bench and then calibrate the optimum values.

Based on the deep understanding of CAN （Controller Area Network）bus communication, CCP protocol（CAN Calibration Protocol） and TCP / IP protocol（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）, this paper designs a high pressure common rail electronic control engine calibration system to realize the monitoring and calibration function of the engine. Which mainly includes the electronic control system needs analysis and the overall framework design, PC software and interface development, the next machine hardware selection and connection several parts.

Key Words：High pressure common rail；diesel；Calibration System；INCA

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

目 录 1

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国外典型的电控发动机标定系统介绍 2

1.2.1 ATI VISION标定系统 2

1.2.2 VEGA标定系统 3

1.2.3 CAMEO标定系统 3

1.2.4 INCA标定系统 4

1.2.5 CANape标定系统 4

1.3 国内电控发动机标定软件发展现状 5

1.3.1 EMCS 1.09系统功能简介 5

1.3.2 HT-Link系统功能简介 6

1.3.3 辽宁新风公司的BSG 2.0系统 6

1.4 本文的主要研究内容 7

第二章 相关协议研究及总体设计 8

2.1 发动机标定原理 8

2.2 CAN总线通信 8

2.3 CCP通信协议 10

2.4 TCP/IP协议 10

2.5 标定系统需求分析 10

2.6 标定系统总体框架设计 11

2.7 本章小结 12

第三章 标定系统的上位机软件设计 13

3.1 上位机软件选择 13

3.1.1 INCA数据存储 13

3.1.2 标定功能的实现 13

3.2 INCA的工作界面设计 14

3.3 本章小结 18

第四章 标定系统下位机硬件设计及连接 19

4.1中间连接机构ES910 19

4.2 下位机硬件结构 19

4.3 虚拟发动机载体LABCAR 20

4.4 本章小结 21

第五章 标定系统流程步骤总结 22

5.1启动前的标定工作 22

5.2 准备阶段 22

5.3 启动工况标定 23

5.4 常规工况标定 24

5.5 本章小结 24

第六章 全文总结与展望 25

6.1 全文总结 25

6.2 工作展望 25

参考文献 26

致谢 28

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

随着低碳经济的深入发展，节能环保这一词已成为热门话题。由于工业世界的特殊的分布格局，并且随着世界经济和贸易增长的全球化趋势，航运业已成为客运船舶贸易国之间重要的沟通渠道，也成为沿海城市的重要运输形式。船舶尾气被证实成为海洋和沿海地区大气污染的主要成分。船舶废气排放包括CO₂、SO_X、NOx和碳有机污染物等物质，伴随着气流运动以及物质的混合扩散，船舶尾气一定程度上影响了停泊在港口城市以及海上区域的空气质量。此外，船舶排放所产生的臭氧和直径小于等于 2.5 微米的微粒，亦会危及该地区的居民日常及居民健康。

众所周知，整个船舶的机械效率、功率、燃油消耗性和排放性与柴油机的性能有着密切的关联。随着电子控制技术的发展，电子控制广泛应用于现代船舶发动机，即ECU。柴油机在运行过程中实时地调取以及执行ECU经过周密计算而得出的数据及操作，从而实现ECU对柴油机相应执行器（如喷油量、喷油定时等）的控制，使发动机满足优良的性能要求。然而，由于船舶类型多样化的设计，发动机不可能只匹配一种船型，不同的船型对柴油机的性能也有不同的需求。同时，船舶的排放法规也越来越严格，喷油量和喷油定时等参数也对柴油机排放产生重要影响。因此，为了满足这些需求，对柴油机ECU进行标定显得尤为突出，电控柴油机标定是指在不同柴油机工况和运行状况下，通过正确的运用标定平台来对标定参数进行修改，从而使ECU满足柴油机良好性能的需求。