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系统标定:发动机自主发展链条的薄弱一环

2020-08-25 山东科大集团 阅读

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上汽通用五菱宝骏560部分车辆出现故障的原因究竟是什么?在今年央视“3·15”晚会对相关事件进行报道后,这个问题被行业人士所广泛关注。来自上汽集团的信息显示,这些产品是2017年6~11月生产的1.9万辆宝骏560 1.5T车型中的部分车辆,故障主要由于发动机控制模块软件标定所导致。上汽通用五菱已于2019年5月10日对外发布召回通知,目前该批次车辆召回进度达到近90%。


另据了解,在进行上述召回后的两个月,上汽通用五菱还召回了2018年1月15日至2018年10月11日期间生产的部分2018款宝骏530 DCT自动挡汽车,共计20406辆;2017年10月20日至2018年12月24日期间生产的部分2017款宝骏730 DCT自动挡汽车,共计12252辆,两款产品合计32658辆。召回原因也是发动机控制模块(ECU)软件标定问题,产品故障便体现为“可能引起变速器离合减振弹簧滑块受异常冲击,极端情况下车辆动力输出中断”。




《中国汽车报》记者在调查采访后发现,发动机标定能力的欠缺,远非某一家企业所单独面对的挑战。事实上,虽然自主汽车发动机技术已获得长足进步,但标定仍是产业链条上十分脆弱的一环。


工作繁琐复杂具挑战性

核心技术能力依然缺失


天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室主任姚春德谈及标定话题时表示:“行业还是缺乏对标定的足够认识。虽然不少人知道它很重要,但对于其重要程度理解不到位。在相当长的一段时间里,很多企业把这项工作委托、外包给国外的公司来负责。对方当然不会将Know-how原原本本告知,所以即便国内企业自己的团队也参与标定过程,但很多时候也只是在外方的原则指导下,进行简单的重复性劳动,最后依旧是‘只知其然,而不知其所以然’。这不能不说是一种比较可悲的现象,全行业需要共同重视标定能力的自主发展。”


姚春德向记者介绍道:“在发动机标定领域,我们与国际先进水平存在差距,但并不是一直如此巨大。在化油器时代,我国企业的标定能力与国外同行差距并不明显。而在发动机从化油器时代向电喷时代过渡的过程中,很多为新技术准备的预研、配套、积累,一下子失去了统一领导与系统协调,而电喷系统又远比化油器复杂和精细,大量传感器、电控、电传系统的应用,使标定工作的困难程度呈几何倍数的增长,超出了当时我国单一企业的能力范围。”


“标定工作繁琐又复杂,需‘穷举’不同的状态,要在一些特殊情况和条件下,确定控制策略中的变量和参数,而这种确定则是通过不同方式来实现的。发动机如何控制进气量、喷油量、点火时间?这些变量应该因不同环境、不同输入条件而随时变化。最初的标定在实验室环境下就开始了,即台架标定。台架标定是一种稳态工况下的标定,随后还要随整车到高温、高寒、高原等比较极限的环境条件下进行标定,这些环境参数发生了变化,标定工作量也成倍增加。”上海交通大学机械与动力工程学院汽车工程研究院教授许敏认为,标定的性质决定了其是一项工作量巨大的工程,很难有捷径可寻,“标定后,控制策略才能对汽车进行量化控制。只有标定水平高,在各种特殊环境和驾驶情况下,车辆各方面的性能(动力性、操控性、燃油经济性、排放水平)才会有最佳表现。”


自主企业成长艰难缓慢

基础软件硬件受到制约


“从好的方面看,我国汽车发动机行业的标定能力已有一定的进步。”许敏向记者表示,“曾几何时,自主整车企业主要依靠博世、德尔福这样的跨国一级零部件供应商进行标定;现在,完全依赖国外企业的阶段应该说已经过去了,大部分自主企业都有了自己的标定团队,处理基本的标定(即做到功能完成良好)没有任何障碍。”


姚春德称:“现阶段,我国发动机管理系统(EMS)领域涌现出一些比较优秀的企业,但实事求是地讲,它们的发展实在是艰辛。在很长一段时间内,国内EMS企业只能在入门级、经济型车型领域提供服务。”这背后的逻辑并不难理解。企业的第一要务是生存、盈利,“家底儿”并不殷实的自主品牌汽车企业在激烈的市场竞争中,更是要追求“又快又稳”的发展。所以,在发动机标定领域,不是没有国内企业进行探索,而是它们的商业化进程十分曲折。


姚春德慨叹道:“自主品牌车企一方面由于产品开发周期有限,更加青睐国外企业所提供的成熟解决方案;另一方面背负着巨大的竞争压力,一旦产品发生故障,就会影响其市场表现,从而陷入被动,所以更加不敢放手使用国内企业提供的标定服务。恶性循环下,国内相关领域的企业,成长速度受到了较大的限制。”


姚春德还告诉记者,经过较长时间的努力,国内内燃机行业中比较先进的企业,已实现电控系统指令层面的自主标定,也因此尝到了甜头。但在底层,尤其车载芯片、ECU硬件等关键零部件,还要依靠外资企业,从而影响到发动机性能的进一步优化。


“如果追溯得更远一些,很多工具性软件、设备,我们也没有掌握。比如,发动机标定会用到燃烧分析仪,这类设备基本依靠进口。”姚春德称,“再比如,发动机仿真分析软件Fire、Boost、GT-power等,都是由国外公司主导设计开发的。”据了解,我国科研院所中的一些团队,已开始针对上述短板开展自主替代的探索性工作。不过,姚春德指出,在这方面还有非常远的路要走。


关注需求培育品牌特性

培养标定人才任重道远


“一个参数的标定,在某些情况下并没有绝对的对错之分,只有好与更好的区别,它依赖标定工程师的判断。在长期的工作中,我发现,关于表现的评价,看起来很主观,却非常见功力。国外的工程师由于经验积累或本身对汽车产品十分狂热,在处理上更成熟一些,而国内的工程师对于车辆的理解深度还有一定欠缺,这也导致了标定水平的差异。”徐敏表示。


许敏进一步提出,外资品牌车型,即便被遮挡了车辆本身的产品信息,依然有不少人能感受到其自成一派的动力风格、驾驶感受,而自主车型或多或少还缺乏这样鲜明的特性。这种带有汽车品牌独特基因的驾驶风格,更离不开高水平的标定。“人才的匮乏、积累的欠缺,就造成了这样一个比较明显的现象。”他建议,自主企业的工程师应加强对汽车的了解,把热爱投入到自己的工作中。


标定水平的提高少不了时间的积累。许敏直言:“在这些领域,国外企业进行了几代人的积累,所以我们指望用极短的时间就完成追赶甚至超越不太现实。”此外,他还强调要还关注用户的需求:“国内很多车型,虽然在变速器模式上存在‘经济’、‘运动’两种选择,但实际驾驶体验并没有太大的差异,这可以解释为企业对于客户需求的了解并不是非常到位。中国消费者有自己特殊的汽车驾驶习惯,这就要求标定工程师更加细心地去了解、掌握。标定工作很有挑战性,但不是高不可攀、深不可测,全行业需要更多经验丰富、懂车且真正理解用户需求的标定工程师,耐下心来进行长时间的积累。”


“高校毕业生自愿到企业去的比例还是太低了。”姚春德认为,我国流行高层次人才毕业后就职科研院所的择业观,这作为个人选择无可厚非,但对于行业的发展而言,则缺少了一种助力。


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