汽车发动机电控系统研究

长春理工大学硕士学位论文汽车发动机电控系统研究姓名：马春生申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：柏逢明20070501汽车发动机电控系统研究作者：马春生学位授予单位：长春理工大学相似文献(10条)1.学位论文王财寿汽油机电控单元原理机的研制2008我国汽车工业高速发展，已成为国民经济的支柱产业。随着能源和环保政策限制力度的加大，不断创新、开发汽车发动机电控产品是汽车领域发展的必然。目前，国产汽车发动机电控系统产品还是空白，因此发动机电控系统产品的自主研发势在必行。本文对汽油机电控系统的核心部分（电控单元）进行了研究。主要研究内容包括剖析国外成熟电控系统产品、自主设计电控单元原理机的软硬件、搭建试验平台进行模拟测试及台架试验。全文具体工作内容如下：⑴剖析赛欧轿车配套的Delphi/ITMS-6F电控系统。通过查阅资料、信号采集与测试等手段，逐一分析ITMS-6F电控系统中传感器输出信号和执行器驱动信号的特征以及ECU的控制功能，建立电控单元原理机的软硬件设计方案。⑵设计电控单元原理机的硬件电路。包括微控制器的选型、输入级传感器信号处理电路设计、输出级执行器功率驱动电路设计、微控制器系统电路设计等，同时对ITMS-6F原配线束接口进行了改装以便与电控单元原理机连接。测试结果表明，传感器信号处理电路抗干扰能力强、精度高；执行器驱动电路集成度高、可靠性好；微控制器运算速度快，实时性强。⑶设计电控单元原理机的软件程序。软件的开发采用正向设计的手段，通过采集、分析台架试验相关数据，结合汽油机工作原理等知识，制定软件控制策略。完成的软件功能模块主要包括58X信号控制逻辑、点火控制、喷油控制及起动、暖机、怠速工况控制等。程序采用模块化设计方法，具有条理清晰、可读性强，可靠性高及移植性好等特点。⑷测试电控单元原理机的软硬件并匹配479QE发动机进行台架试验。第一阶段通过搭建模拟测试平台，利用模拟信号发生装置进行电控单元原理机软硬件前期开发的调试；验证自主设计的电控单元原理机的可靠性及可行性后，匹配479QE发动机进行第二阶段的台架试验，包括发动机的起动性能试验、暖机过渡性能试验和怠速稳定性试验。2.期刊论文张臻.程(王争).ZHANGZHEN.CHENGCHENG汽车发动机电控单元的软硬件开发-微计算机信息2007,23(17)本文介绍汽油机电控单元(ECU)的设计构成与功能.分析了ECU硬件和软件两个方面,内容包括ECU中传感器和执行器的接口电路特性、微控制器的工作原理等.着重阐述了电子燃油喷射的控制.3.学位论文曹阳汽油机电控单元原理机的研制及控制策略研究2009近年来，随着我国居民生活水平提高，国家产业政策的支持，以及国际汽车厂商进行产业转移，我国汽车工业迎来了高速发展的时期，汽车已成为国民经济的支柱性产业。同时汽车年产量每年大幅提高，已经成为世界第二大汽车生产国。今年金融危机的影响，国外汽车厂家陷于危机，以目前的情况来看，汽车行业必将“洗牌”。而作为国家大力发展的行业，我们需要努力使产业升级，以图在“洗牌”中占据自己的“制高点”。作为汽车核心的发动机，至今我们还无法完全生产，尤其是其中最主要的控制单元，我们至今都还没有产业化，这已经严重制约着我们的产业发展。本文正是基于这种状况，希望能在发动机电控部分做处点自己的贡献。论文主要内容包括：剖析国外成熟电控系统、自主设计电控单元原理机的硬软件、搭建试验平台进行模拟测试及台架试验。全文具体工作内容如下：⑴研究成熟系统：剖析通用赛欧轿车配套的Delphi/ITMS-6F电控系统。通过查阅资料、信号采集与测试等手段，逐一分析ITMS-6F电控系统中传感器输入信号和执行器驱动信号的特征。大致了解ECU的控制功能，并建立自己电控单元原理机的硬软件设计方案。⑵设计电控单元原理机的硬件电路：包括微控制器的选型、传感器信号处理电路设计、执行器功率驱动电路设计、微控制器系统电路设计等，同时对ITMS-6F原配线束接口进行了改装以便与电控单元原理机连接。⑶设计电控单元原理机的软件程序：软件的开发采用至顶向下设计的手段，通过采集、分析台架试验相关数据，结合汽油机工作原理等知识，制定软件总体控制框架。完成的软件功能任务主要包括曲轴信号处理任务、点火驱动任务、喷油驱动任务、部分工况任务等。程序采用任务调度方法，各任务功能明确，功能间耦合小，优先等级唯一，具有较好的实时控制功能，同时有较高的可靠性和较好的移植性。⑷研究非怠速稳定工况的策略：主要研究非怠速稳定工况的喷油策略，点火策略以及MAP图查表。⑸测试电控单元原理机的软硬件并匹配479QE发动机进行台架试验。第一阶段通过搭建模拟测试平台，利用模拟信号发生装置进行电控单元原理机软硬件前期开发的调试；验证自主设计的电控单元原理机的可行性及可靠性后，匹配479QE发动机进行第二阶段的台架试验，包括发动机的起动性能试验、暖机过渡性能试验和非怠速稳定性试验。4.期刊论文宋雪桦.孔峰.陈晨.SONGXue-hua.KONGFeng.CHENChen汽车发动机电控单元高速CAN通讯模块研制-计算机工程与设计2006,27(9)CAN总线作为一种优秀的现场总线,已经越来越多地应用于汽车电子系统.提出了基于CAN总线的汽车发动机电控单元高速CAN适配模块设计方案,介绍了系统主要硬件结构和软件设计流程.系统硬件测试表明,该系统能对发动机各类参数进行高速实时监测,并且通过对重要参数的修改可以实现对系统的检测和控制功能.实验表明该系统具有通讯速率高和可靠性强等优点,具有广泛的应用前景.5.学位论文孔峰关于EMS开发系统的研究与多功能发动机电控单元快速原型开发平台——UECU的自主开发2006本文介绍了多功能发动机电控单元快速原型开发平台——UECU的系统研究与自主开发，其功能涵盖了主要的电控发动机机型。该平台提供发动机电子控制的通用软硬件系统功能，把发动机电子控制的研究由“从元件起步”提升到了“从平台起步”的模式。UECU平台包涵了硬件、底层软件、标定系统和测控系统。底层硬件基于Freescale的汽车级PowerPC系列芯片，32位微控制器MPC56x，设计开发了高能点火、高速响应电磁阀高压驱动等功率驱动模块以及存储、采集、诊断和通讯等模块。基于自主研制的实时嵌入式操作系统内核DuduOSEK，开发了底层基础软件BSFU(BaseSoftwareForUECU)和底层诊断软件DSFU(DiagnoseSoftwareForUECU)。分别基于CAN口和串口搭建了满足J1939、CCP(CANCalibrationProtocol)、KWP2000(KeyWordProtocol2000)、JKUCAN和JKUSCI等通讯协议的标定系统，并研制了界面软件Foreground和通讯模块CRU。此外，还在UECU硬件中装入不同的软件包，搭建了ECU测控系统MCS(MeasureandControlSystem)，用于硬件在环仿真(HILs)和上车实测。在UECU的应用中，主要在一台配有电装高压共轨燃油喷射系统ECD-U2的6106型柴油机和一台MTU公司DDC2000的8缸单体泵柴油机上进行了控制研究，探讨了经典控制模型和平均值控制模型在发动机控制中的应用，对共轨柴油机和单体泵柴油机的动力性能实现进行了基础标定。6.学位论文张小平LPG汽车电控喷射单元开发研究2005本文为了充分发挥LPG发动机的低排放的优势，在对液化石油气发动机的研究现状及发展趋势的基础上，结合LPG气体燃料性质和发动机电控技术具体情况，采用了提出了LPG燃气顺序喷射的具体方案。该方案以INTEL的80C196KB单片机为主芯片设计出相配套的电控单元硬件电路和软件控制系统。在硬件方面，首先进行了单片机自身扩展电路设计，其次进行传感器信号分析及其处理电路设计，最后设计了驱动电路。在软件方面，首先确定了控制策略，编写了喷油系统工作的程序流程和控制程序，包括主控程序、发动机各种工况下对应的模块程序、喷油控制程序、A/D转换子程序、通讯模块程序。最后，在相应的软硬件设计完成之后，经运行调试后，进行模拟实验，表明该电控系统基本可以实现LPG发动机的喷射要求，为以后设计精确的气体发动机电控单元(ECU)提供了一定的参考。7.会议论文岑艳.陈志军.张欣.李从心多点顺序喷射天然气发动机电控单元的开发2002为了充分发挥单燃料CNG发动机在经济性及环保方面的巨大潜力,本文开发了基于80C196KB单片机的电控单元.该ECU采用电控多点燃气顺序喷射击技术,使发动机的综合性能得到进一步提高.本文主要介绍该发动机电控单元的软硬件开发方案.8.期刊论文刁春敏.DIAOChun-min基于PXI和虚拟仪器的汽车发动机电控单元测试系统-机电设备2010,27(2)论述了基于PXI总线和虚拟仪器的自动化测试系统的实现方案,采用标准的数据采集卡、DMM卡、模拟输入输出(AIO)卡以及专门设计的信号调理电路等资源组成了测试系统的硬件系统.本文自动测试系统的软件开发采用了虚拟仪器软件平台上最流行的LabVIEW,Lab-VIEW开发的特点是软件结构简单、容易上手,广泛为各行业的工程师所使用.由于整个发动机电控单元的测试项目很多,并且需要进行多个产品的并行测试,因此本文外选用了TestStand作为测试执行管理软件.实验运行表明,本系统运行稳定,测试结果可靠.9.学位论文张翠平电控汽油机燃油喷射及点火控制系统的设计与实验研究2007随着世界范围内的能源危机及各国对汽车尾气排放要求的不断提高，汽车电子控制化已经成为一种必然的趋势。传统的燃油供给方式和点火系统发动机远不能满足汽车发动机在动力性、经济性及排放性等方面的要求而被淘汰，取而代之的是电子控制发动机。本文针对当前我国汽车发动机的现状及实现电控化和降低排放污染物的首要任务，通过对国内外汽油机电控系统研究发展的相关资料进行分析，结合我们的实际状况，以山西淮海机械厂生产的465Q电控汽油机作为研究对象，选择汽油机电子控制作为主攻方向，设计开发一套性价比较好的电控系统，实现对汽油机燃油喷射及点火系统的控制，为我国采用自主知识产权的电控系统做出努力。同时针对传统的PID控制存在的自适应能力不强，控制精度不高的问题，研究了智能控制如模糊控制及神经网络理论在汽油机怠速及点火喷油控制中的应用。本文首先分析了汽油机电控技术和465Q发动机喷油及点火系统的控制原理。465Q汽油机的电控系统采用美国德尔福(Delphi)所配套的发动机管理系统，该系统采用分组同时多点燃油喷射及无分电器两缸同时点火方式，通过进气歧管绝对压力传感器(MAP)、转速及曲轴位置传感器(CPS)、冷却液温度传感器(CTS)、进气温度传感器(IAT)、节气门位置传感器(TPS)、氧传感器(O,2)等元件，采集汽油机运行过程中的各种状态参数，控制单元对采集到的信号进行筛选、处理，结合预先通过台架试验获得的基本控制MAP图，计算出可使汽油机运行于最佳状态的喷油脉宽和点火提前角，从而驱动执行机构，实现对汽油机空燃比、点火提前角的最优控制。针对发动机不同工况的特点，分析了汽油机对可燃混合气空然比的控制要求及点火系统的控制要素，建立了与各种工况相对应的燃油喷射和点火控制策略，其中包括起动工况、暖机工况、怠速工况、部分负荷工况、大负荷工况、加减速工况及断油工况等。通过分析研究国内外相关资料，确定所要使用的单片机型号，本课题采用Intel公司生产的16位80C196KB芯片进行设计研究，在尽量保持原传感器不变的前提下，设计出一套电控汽油机燃油喷射及点火控制系统。硬件电路设计主要包括程序存储器和数据存储器的扩展电路、输入信号处理电路、燃油喷射和点火驱动电路等，由于控制信号的输出是通过80C196KB单片机的高速输出(HSO)系统来完成的，无需CPU干预，具有响应快速的特点。软件设计包括各工况喷油程序设计、点火程序以及信号采集、处理程序等，同时为保证ECU运行的可靠性和稳定性，对系统的软、硬件分别进行了抗干扰设计。控制系统采用静态预定最优控制方式即