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基于TC1782的汽油直喷发动机ECU硬软件设计

张建波  
【摘要】:缸内直喷(GDI)汽油机在输出扭矩和功率方面所能取得的巨大效益以及在降低排放和燃油消耗方面所存在的巨大潜力,已经成为今后一段时间汽油机的主流机型。发动机电控技术作为缸内直喷汽油机的一项关键技术,将是研究的重点之一。本文针对采用双VVT、ETC、涡轮增压等技术的直喷汽油机,开发了实验用发动机电控单元(ECU)的硬件、底层驱动软件和标定系统软件,以便ECU能够实时检测发动机传感器的信号,并实现对各种执行器的控制。本文研究的主要内容如下: (1) ECU的硬件设计。通过分析台架试验用GDI发动机ECU的功能要求,确定传感器和执行器的配置,设计GDI发动机ECU总体方案。根据不同的传感器输入信号特性和执行器输出驱动原理,基于Infineon公司Tricore内核的32位单片机TC1782设计了ECU硬件系统,能够实现传感器输入信号的调理以及喷油器、点火线圈、进排气VVT相位调节阀、高压油泵等执行器的硬件驱动。硬件调试结果表明,ECU的硬件电路满足设计要求,具有良好的可靠性和抗干扰能力。 (2) ECU驱动层软件设计。制定了ECU软件总体结构,基于任务调度机制和中断服务体系,划分软件系统任务并分配任务优先级。开发了ECU软件系统的底层驱动程序,主要包括各种传感器输入信号的采集、分析以及物理量的转换,喷油定时,点火定时,节气门位置驱动控制,进排气VVT相位调节阀的调节,燃油油轨压力的控制,CCP协议的解析等,为实现应用层控制策略和控制算法奠定基础。软件调试结果表明,软件能够根据传感器信号准确计算对应的实际物理值,并能准确地计算出喷油器、点火线圈等执行器的控制信号,基本满足设计的要求。 (3) ECU的标定系统软件开发。基于Visual Basic开发环境,开发了具有人机对话界面的标定系统软件。通过CAN总线通信方式,可在线设置发动机的运行控制参数,实时监控发动机运行过程中的状态参数,并具有MAP数据的上传、修改、存储、下载等功能。调试结果表明,标定软件具有较强的灵活性和通用性,能够满足ECU标定、监控等任务的要求。 经过硬、软件系统的联合调试,在一定程度上验证了实验用ECU硬软件的可行性和可靠性,为研究GDI发动机燃烧过程和性能提供了试验工具。


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