基于Xpc Target的发动机ECU硬件在环测试平台的研究与开发

摘要

发动机电子控制技术是发动机的核心技术之一，发动机ECU通过电子控制手段对发动机点火、喷油、空燃比、废气排放等进行优化控制，使发动机工作在最佳工况，达到提高性能、安全、节能、降低废气排放的目的。但是开发一套成熟的发动机ECU通常需要进行大量的实验来收集各种工况下的实验数据，而且在开发过程的后期需要进行各种环境下的测试，不断对发动机管理系统进行改进和完善，以保证系统的安全可靠运行。
　　 硬件在环测试为ECU的控制算法及功能开发提供了良好的闭环环境，为将开发成果转化成产品提供有效支持。通过HIL测试系统可以快速开发ECU控制功能，提早排除可能存在的故障，完善所设计的系统产品。
　　 在了解发动机ECU硬件在环测试的原理与应用的基础上，比对主流测试方案的优缺点，制定了自主研发的基于xPC Target的发动机ECU硬件在环测试方案。在xPC Target环境下，实现了板卡驱动模块设计。利用Simulink建模实现了传感器与执行器的模块化接口设计。本课题以吉利MR479Q汽油机为发动机模型的原型，采用实验室自主研发的发动机管理系统ECU。结合发动机基础标定数据，利用enDYNA模型配置了与MR479Q发动机相匹配的Simulink模型，并进行了离线仿真。最后，对设计的平台进行了验证，并在设计的平台上对实验室的发动机ECU行了简单测试，并对测试结果进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

图目录

表目录

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 发动机电控ECU概述

1.1.2 硬件在环测试系统概述

1.2 课题研究的意义

1.3 国内外研究及应用现状

1.4 课题研究的主要内容

第2章 硬件在环测试平台总体方案设计

2.1 ECU的工作原理及组成

2.1.1 ECU的工作原理

2.1.2 ECU的软硬件分析

2.2 基于xPC Target的发动机ECU硬件在环测试方案

2.2.1 xPC Target的软件环境简介

2.2.2 ECU硬件在环仿真测试平台的总体设计

2.3 本章小结

第3章 板卡驱动及信号接口系统的设计

3.1 xPC Target环境下板卡驱动设计

3.2 信号接口系统概述及分析

3.2.1 信号接口系统概述

3.2.2 发动机ECU输入输出信号

3.3 传感器信号分析及接口建模

3.3.1 温度类传感器信号接口建模

3.3.2 压力类传感器信号接口建模

3.3.3 节气门位置传感器信号接口建模

3.3.4 氧传感器信号接口建模

3.3.5 爆震传感器信号接口建模

3.3.6 曲轴与凸轮轴传感器信号接口建模

3.3.7 车速传感器信号接口建模

3.4 执行器信号分析及接口建模

3.4.1 继电器类执行器信号测量模块

3.4.2 电磁阀类执行器信号测量模块

3.4.3 点火与喷油信号测量模块

3.4.4 步进电机接口建模

3.5 信号接口系统库的封装

3.6 本章小结

第4章 基于enDYNA的发动机模型的配置与仿真

4.1 enDYNA模型概述

4.1.1 模型开发的意义

4.1.2 enDYNA的结构组成

4.2 基于enDYNA的MR479Q发动机模型的配置及离线仿真

4.2.1 MR479Q发动机模型的配置

4.2.2 MR479Q发动机模型的离线仿真

4.3 基于xPC Target的enDYNA模型的模型配置

4.4 本章小结

第5章 硬件在环测试平台的验证与分析

5.1 HIL测试平台的实物搭建

5.2 平台的验证与分析

5.2.1 板卡驱动测试

5.2.2 信号接口系统测试

5.2.3 信号接口与板卡驱动的集成测试

5.2.4 HIL测试平台整体测试

5.3 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢