基于XC164的柴油机电控组合单体泵控制系统的开发

摘要

随着我国汽车工业的发展，汽车造成的环境和能源问题日益严重，在动力源领域不断进行技术的更新，其中动力源柴油化是措施之一。电控组合单体泵喷射技术的发展使得柴油发动机可以获得更好的燃油经济性、动力性和更低的排放性能。由于电控组合单体泵喷射系统具有可独立控制喷油正时，高的喷射压力的特点，在实现柴油机排放特性、动力性和经济性的最佳匹配上占有优势。为方便发动机研究人员自由使用电控组合单体泵技术进行各种发动机研究工作，本文开发了试验用电控组合单体泵燃油喷射的控制系统。本系统具有以下特点和功能：主要针对四缸高速柴油机，即可用于电控组合单体泵台架实试验，也可用于电控组合单体泵发动机台架试验；在ECU层面上，根据电控组合单体泵控制系统的特点以及英飞凌XC164芯片的资源，设计了ECU的各个模块，以精确控制喷油正时和喷油脉宽；开发了标定工具，其具有良好的用户配置、显示界面，利用XC164芯片的CAN模块以及外围电路，实现了ECU与标定工具的通信；在发动机台架试验模块中，可实现发动机正常起动、怠速闭环控制、断油控制等功能。在油泵试验台和发动机试验台架上进行了本控制系统软件、硬件功能模块和控制策略的测试，试验证明，该电控组合单体泵燃油喷射控制系统工作良好，实现了设计目标。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 柴油机应对挑战的技术解决方案

1.2.1 进气系统优化

1.2.2 燃烧系统优化

1.2.3 电控燃油系统

1.3 柴油机电控燃油系统的发展及其在国内的应用

1.3.1 柴油机电控燃油系统的发展

1.4 电子控制单元 ECU 的发展现状

1.5 本系统的目标应用场合和要求

1.6 本文主要工作

1.7 本文创新点

第2章 电控组合单体泵燃油控制系统的构建

2.1 系统总体结构设计

2.2 电控组合单体泵结构与工作过程

2.3 ECU 的输入与输出信号

2.4 系统主要传感器

2.4.1 曲轴和凸轮轴位置传感器

2.4.2 油门踏板位置传感器

2.4.3 冷却水温传感器

2.5 执行器的控制

2.6 标定工具

2.7 本章小结

第3章 控制单元硬件设计

3.1 引言

3.2 嵌入式系统

3.2.1 嵌入式系统的定义

3.2.2 嵌入式系统的设计

3.2.3 硬件平台的选择

3.3 微控制器的选型

3.3.1 XC164 简介

3.3.2 XC164 资源的分配

3.4 电源模块

3.4.1 低压电源

3.4.2 高压电源模块

3.5 输入信号处理模块

3.5.1 模拟信号处理

3.6 输出信号模块

3.6.1 脉冲信号输出

3.6.2 电磁阀驱动模块

3.7 CAN 通信接口电路设计

3.8 本章小结

第4章 控制单元软件设计

4.1 开发工具介绍

4.1.1 程序初始化工具

4.1.2 开发环境简介

4.1.3 仿真器介绍

4.2 底层驱动

4.2.1 凸轮轴信号处理及判缸

4.2.2 曲轴信号处理

4.2.3 喷油定时的实现

4.2.4 发动机平均转速计算

4.2.5 脉冲信号 CYLX 和 MC 的产生

4.2.6 CAN 通信

4.3 试验控制算法

4.3.1 油泵台架试验模块

4.3.2 发动机台架试验模块

4.4 本章小结

第5章 标定工具的开发

5.1 引言

5.2 标定工具的基本概念

5.3 标定工具的功能与使用

5.4 LabVIEW 软件开发工具

5.5 标定工具的设计

5.5.1 动态链接库编程技术

5.5.2 CAN 卡动态链接库与函数

5.5.3 标定工具的 CCP 驱动程序

5.5.4 LabVIEW 多线程队列编程

5.6 本章小结

第6章 系统功能测试与验证

6.1 电控组合单体泵油泵台架试验

6.2 发动机台架试验

6.3 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文