基于模型的高压共轨柴油机扭矩算法研究

摘要

环保法规的日益严格和激烈的市场竞争迫使汽车厂商及其供应商们在更短的时间内开发出新的发动机控制算法。传统的软件开发方式已不能满足人们对发动机软件开发的需求，因此需要引入基于模型的V字型开发流程。采用基于Simulink&dSPACE的开发工具能够完成基于模型的整个开发流程。 本文采用基于模型的V字型开发模式设计了高压共轨柴油机的控制软件。首先我们在Simulink环境下建立了基于扭矩的柴油机控制算法。论文采用了dSPACE公司的MicroAutoBox快速原型系统和制作的驱动电路实现了对一台装配有FCRS共轨系统柴油机的控制，这样可以快速验证在Simulink下建立的控制算法。dSPACE公司提供的RTl1401提供发动机控制软件底层算法的模块库，这样在快速原型阶段我们不用考虑目标ECU硬件和底层算法，可以将精力集中于控制算法的建立和改进。当建立了整个高压共轨柴油机的控制算法后，论文使用Real-time Workshop生成ECU软件应用层代码，在自动代码生成的过程中采用了S函数来实现自动生成代码和手工代码的集成。 论文采用AUTOSAR软件规范建立结构化的软件架构，该架构的建立有助于未来系统的升级和平台的移植。针对XC167单片机我们对软件的底层算法进行了优化，该底层算法能够实现快速判缸、齿任务划分、电磁阀驱动信号输出等功能，同时还大大减轻软件负荷。 论文建立了高压共轨柴油机基于扭矩的控制算法，该算法能够使发动机按照需求扭矩准确输出。论文对基于扭矩控制算法的关键MAP图进行了标定，总结出一套有效的基于扭矩控制算法的标定方法。实验结果表明该控制算法能够满足发动机各种工况(怠速、起动、正常)的控制需求。发动机启动过程迅速，在怠速时发动机转速稳定，并能根据环境情况和发动机的当前扭矩需求自动调节目标怠速。在正常工作状态下，发动机能够较准确输出驾驶员或其它附件对发动机的需求扭矩，这就为该控制算法用于整车控制提供了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1汽车ECU开发面临的问题

1.1.1现代电控柴油机解决方案

1.1.2高压共轨系统的原理

1.1.3共轨系统国内外的发展状况

1.2基于扭矩的柴油机控制算法

1.2.1柴油机控制算法的发展

1.2.2基于扭矩控制算法的概念

1.2.3国内外研究现状

1.3基于模型的嵌入式系统软件开发模式

1.3.1基于模型的嵌入式系统软件开发概念

1.3.2建模语言

1.3.3代码生成技术

1.3.4国外研究现状

1.3.5国内研究现状

1.4论文研究方案及各章节内容

第二章基于模型的发动机ECU开发流程

2.1开发流程工具介绍

2.1.1 Simulink原理

2.1.2 S函数的概念

2.1.3 Stateflow介绍

2.1.4MicroAutoBox及dSPACE RTI库函数

2.2开发流程介绍

2.2.1控制功能定义及建模

2.2.2快速控制原型

2.2.3目标ECU自动代码生成

2.2.4硬件在环仿真

2.2.5系统标定

2.3国内外开发实例

第三章基于扭矩的高压共轨柴油机控制算法建模

3.1传感器信号处理

3.1.1转速信号的处理

3.1.2模拟量信号的处理

3.2发动机工作状态判断

3.3轨压控制算法

3.4扭矩控制算法

3.4.1指示扭矩计算

3.4.2扭矩油量转化

3.5喷油正时控制

3.6喷射脉宽和泵油脉宽信号输出

3.7模型验证

第四章目标ECU代码集成

4.1ECU软件分层

4.2基于XC167单片机的底层算法设计

4.2,1XC167单片机介绍

4.2.2高速输入输出模块的处理

4.2.3任务调度

4.3应用层软件代码生成

4.3.1Real-Time Workshop介绍

4.3.2手工编写MAP图查表函数

4.3.3MAP图查表S函数调和TLC文件的编写

4.3.4怠速扭矩控制算法代码生成

4.4代码集成与编译

第五章关键MAP图标定及实验结果

5.1关键MAP图标定方法

5.1.1驾驶员需求扭矩MAP图标定

5.1.2油量脉宽转化MAP图

5.1.3发动机摩擦损失MAP图标定

5.1.4扭矩油量转化MAP图标定

5.2实验结果

5.2.1启动及怠速控制

5.2.2需求扭矩与输出扭矩比较

第六章总结与展望

r参考文献

致谢