收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

共轨式发动机控制单元(ECU)的研究

李克  
【摘要】: 随着排放法规的日益严峻和共轨技术的广泛应用,以“均质压燃、低温燃烧”为基本特征的新一代内燃机燃烧技术也得到深入地研究和应用。电控技术是实施这些燃烧理论的有效途径,是新一代清洁、高效、智能化发动机技术的重要组成部分。本文回顾了柴油机电控技术的发展趋势以及电子设计自动化(EDA)技术的发展特征,并且针对共轨技术和新一代燃烧技术的特点及控制要求,采用全新的电子技术完成了一种全新构架发动机控制单元(ECU)的开发,并以研制成功的ECU为核心对新开发的共轨燃油喷射系统进行了实验优化研究。 新一代燃烧技术要求燃油喷射控制系统具备可灵活调制燃油喷射模式、精确控制喷油定时和油量等参量,这使得控制系统中涉及到大量数字逻辑电路的开发。为此,本文以MCF5233微处理器和CPLD(复杂可编程逻辑器件)为核心构架进行了ECU的开发和研制,该构架可以实现时间任务、算法任务和数字逻辑任务的平行处理。为了提高喷油器电磁阀的响应速率,基于CPLD创新性地提出了斩波数字调制式升压模块,其替代了传统升压模块中的PWM(脉宽调制)专用IC和斜波补偿电路等,简化了升压模块的结构;同时,基于CPLD完成了对喷油器高、低压驱动信号的逻辑合成,实现了对喷油器的高、低压分时控制。相对于本课题组上一代天然气ECU(专利号:02125326.9),该ECU更适合新一代燃烧技术和共轨技术发展的需要。 本文基于MCF5233-eTPU模块,利用转速信号进行了瞬时转速(角速度)算法设计,借助于瞬时计算的角速度提高了压力控制阀(PCV)和喷油器控制的精度,改进了系统时序控制的灵活度。其中基于内外参考点法,解决了系统时序控制的稳定性,进一步提高了定时精度。利用结构体数组对喷射参数进行定义,仅一次中断服务,即可实现了多次喷射控制,提高了CPU的工作效率,借助eTPU的qom功能满足了燃油控制系统不同喷射模式灵活调制和自由切换的要求。另外,依据可靠性设计理论,对ECU进行了全方位的可靠性设计,开发了部分故障诊断单元,加强了ECU系统的可靠性。 本文从软件工程学角度,基于嵌入式实时系统的生存周期模型,采用面向对象技术和实时系统并行设计方法(CODARTS)对ECU系统进行了软件开发,在确保ECU系统实时性的同时兼顾其可移植性和扩展性。提出以COBRA的对象标准进行系统的面向对象需求分析,使面向对象技术和CODARTS方法具有很好的兼容性。同时,为了满足燃油喷射系统开发的需要,构建了人机交互平台。 以法国EFS电控燃油喷射系统测试平台为基础,以自行研发的ECU为核心,搭建了用于共轨电控燃油系统标定的实验平台。在此平台上对ECU各功能模块进行了验证,对升压模块和喷油器驱动电路进行了优化研究。鉴于升压电路结构参数多,以及ECU对升压电压的恢复响应要求高等特征,基于Pspice仿真软件对升压电路的结构参数进行了优化。结果显示,该升压模块的最大转换效率可以到达90%以上,ECU的实验表明,升压电压最大波动不超过10%,其恢复时间仅为1.3ms,满足整机运行范围内ECU的需求。 针对喷油器驱动通道存在的不一致性问题,通过实验重点研究了上电回路和放电回路对喷油器特性的影响,根据实验分析结果,采用在各回路引入定值电阻的方案,弱化了各驱动通道阻抗的不一致性,该方案提高了喷油器驱动通道的一致性,中等油量(40mg~50mg)时各驱动通道的RSD(相对标准偏差)由优化前的11.9%降低到优化后的3.8%。最后通过实验利用ECU对新开发的共轨燃油喷射系统进行特性研究,利用调试通过的电控燃油系统对珀金斯135Ti柴油机进行了改装。实践证明该ECU到达预期目标,具有很好的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 邱宗敏;桑塔纳GLi型轿车发动机ECU电源电压的检测[J];浙江交通职业技术学院学报;2003年03期
2 张道文 ,姚春林;ECU信号测试装置的设计[J];小型内燃机与摩托车;2002年01期
3 胡恩蔚,王小平;汽车电子控制与智能交通[J];五邑大学学报(自然科学版);2000年02期
4 王莉,刘德新,刘书亮;二冲程汽油机电子控制系统的研制[J];小型内燃机与摩托车;2001年01期
5 张道文 ,梁禄金;ECU输出信号的采集[J];小型内燃机与摩托车;2003年01期
6 张建民;传感器在汽车发动机上的典型应用[J];机电一体化;1997年02期
7 ;内燃机制造业关键技术分析——柴油机共轨式喷油技术[J];机电产品开发与创新;2001年05期
8 周敦杰;大中型客车防抱死制动系统工作原理[J];汽车电器;2001年02期
9 乔宇,张伯俊,王洪礼;用MC68332开发高性能双燃料发动机ECU[J];天津职业技术师范学院学报;2001年04期
10 邓飞,高世伦,蒋方毅,龙美彪;柴油机高压共轨式燃油喷射系统的模拟系统和ECU的开发研究[J];现代车用动力;2002年02期
11 张智,盛炳涛,苏培宏;合理使用电控发动机自诊断系统的故障代码[J];山东交通科技;2003年03期
12 黄茂杨,张靖,翟羽健;共轨式柴油机用高速电磁阀特性研究[J];仪器仪表学报;2004年S2期
13 陈国和;大型客车防抱死制动系统工作剖析[J];山东交通科技;2003年02期
14 张玉花;奔驰斯普林特车用共轨式柴油机[J];车用发动机;2000年05期
15 Wolfgang Glatte ,吴雅丽;高技术机车柴油机[J];国外内燃机车;2004年06期
16 刘建江,黄震,乔信起,周校平;柴油机共轨式电控燃油喷射系统的发展状况[J];上海汽车;1999年08期
17 冯静,王俊席,梁锋,钟军,卓斌;发动机电控系统的CAN总线通信设计与开发[J];小型内燃机与摩托车;2003年06期
18 王桂华,谭丕强,陆家祥;柴油机共轨式电控高压喷油系统的发展[J];山东内燃机;1997年01期
19 苏明;MTU公司4000系列柴油机的共轨式燃油喷射系统[J];国外内燃机车;1998年06期
20 汪康洪,高世伦,阮烨;电控汽油机计算机辅助开发系统研究[J];小型内燃机与摩托车;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐玉霞;;发动机管理系统ECU的开发与应用[A];河南省汽车工程学会首届科研学术研讨会论文集[C];2004年
2 郁国军;焦玉琴;王孝;傅文林;范燕朝;;泵喷嘴柴油机ECU油量控制试验研究[A];第十七届全国大功率柴油机学术年会论文集[C];2011年
3 杜江;戴海峰;魏学哲;;基于CAN总线的HCS12汽车ECU在线标定系统设计[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
4 王孝;;柴油机控制系统常用输入、输出电路设计[A];第十五届全国大功率柴油机学术会议论文集[C];2007年
5 靳军;李云鹏;田书林;;一种可编程的通用爆震检测模块的设计[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
6 张方明;;联合收割机粮袋自动打包测控ECU设计[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会2010年学术年会论文集[C];2010年
7 孔慧芳;马磊;杨波;;AMT系统中机械式变速箱的自动化设计[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
8 孔慧芳;孟庆军;;汽车自动变速器数据采集分析系统设计[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2008年
9 甘海云;J.W.POST;李静波;敬世海;;斯太尔重型CNG发动机电控单元的开发[A];“技术创新与核心能力建设”重庆汽车工程学会2006年会论文集[C];2006年
10 甘海云;J.W.POST;李静波;敬世海;;斯太尔重型CNG发动机电控单元的开发[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 李克;共轨式发动机控制单元(ECU)的研究[D];天津大学;2010年
2 宋雪桦;多缸柴油机主—从ECU分布式控制系统研究[D];江苏大学;2011年
3 徐权奎;基于仿真的电控柴油机通用型ECU研究[D];上海交通大学;2009年
4 吴健;柴油机共轨式电控喷射系统喷射过程的模拟计算和研究[D];湖南大学;2002年
5 袁荣棣;基于模型的压缩天然气发动机电控关键技术研究[D];重庆大学;2012年
6 车晓镭;汽车动力总成电控单元硬件在环测试系统研究[D];吉林大学;2011年
7 张晓;新型二甲醚共轨系统的开发与研究[D];天津大学;2010年
8 张平;一种新型燃油喷射技术体系FAI的研究[D];天津大学;2009年
9 赵弘志;汽油机动力总成系统匹配标定及优化研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩吉锋;小型电喷汽油机集成式ECU的开发及其仿真系统的研究[D];天津大学;2010年
2 刘胜龙;汽车发动机ECU环境耐久性测试系统关键技术研究[D];重庆大学;2010年
3 赵应兵;基于TC1796的高压共轨柴油机ECU硬件研究[D];昆明理工大学;2012年
4 王克朋;汽油机ECU监控系统的设计与实现[D];长安大学;2012年
5 郭强;用于ECU硬件在环仿真测试的发动机起动过程仿真技术的研究[D];浙江大学;2011年
6 江坤;基于PID的柴油机ECU轨压控制研究[D];长安大学;2010年
7 郭修其;高压共轨ECU硬件系统及关键控制策略开发[D];浙江大学;2011年
8 徐杰;发动机实时模型在ECU硬件在环测试平台中的应用与研究[D];浙江大学;2011年
9 郑凯;基于MPC565的汽车总成控制器研究与设计[D];吉林大学;2005年
10 张元明;基于LabVIEW的发动机ECU自动测试系统[D];吉林大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张向东;菲亚特开发出第二代共轨式发动机[N];中国汽车报;2002年
2 河南 李德彦;谈谈用万用表检测汽车电控单元(ECU)[N];电子报;2009年
3 本报评论部主任 徐以升;走向全球统一货币:ECU还是SDR[N];第一财经日报;2009年
4 周明喜;7.98万元起 2009款新嘉誉劲爆上市[N];中国贸易报;2009年
5 国 文;美俄紧盯反卫星武器[N];解放军报;2005年
6 王涛敏;军事太空:俄“亮剑”挑战美国[N];中国国防报;2006年
7 厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心副主任 陈晓冰;中国Fabless应关注新能源汽车应用市场[N];中国电子报;2009年
8 本报专稿 虞非凡;俄加速“天军”近地轨道备战[N];世界报;2007年
9 赵华;资金不到位 奇瑞“美国梦”遇挫[N];工人日报;2005年
10 吴映红;汽车电控变速系统发展及市场[N];中国电子报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978