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基于AURIX的六缸高压共轨柴油机ECU硬件系统研究与设计

靖沛  
【摘要】:面对日益严格的排放法规和严峻的能源危机,开发能够精确控制喷油量和喷油时刻的电控高压共轨系统是柴油机先进技术的研究方向。ECU作为整个电控系统的核心单元,对柴油机的动力性、经济性和排放特性有重要影响。针对6缸高压共轨柴油机工作环境恶劣、驱动负载大、电磁环境复杂等特点,基于英飞凌AURIX~(TM)TC275微控制器为其设计了ECU硬件系统。通过对6缸高压共轨柴油机所要实现的控制功能进行分析,得到所需传感器和执行器的类型与数量,以此为依据确定ECU硬件系统的总体设计方案,并对微控制器片上资源进行合理分配。按照所要实现的功能对ECU分模块设计相应的电路,主要包括最小系统模块、电源模块、信号处理模块、功率驱动模块与通信模块。根据6缸高压共轨柴油机ECU对信号处理以及驱动电路的抗干扰、散热等需求,完成了PCB的叠层结构、布局布线、接地、散热和防干扰等设计。采用硬件在环模拟发动机不同工况对ECU硬件系统进行测试。实验结果表明,不同工况、不同转速下经曲轴、凸轮轴信号调理电路处理后的信号能够精确反应发动机位置。其次,所设计的6缸高压共轨喷油驱动电路能够在确定的喷油位置为高压电磁阀Peak控制阶段提供18A开启电流,Hold阶段提供12A保持电流。同时,在高压电磁阀工作过程中,电源管理系统能够确保输出的电压电流满足后端工作电路的需求,使得各电压模块受喷油工作影响较小。综上,ECU硬件系统能够在发动机不同工况下实现正常稳定工作,设计满足预期要求。


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