汽油直喷发动机电控单元硬件设计与仿真研究

发布时间：2020-04-17 05:06

【摘要】：汽油直接喷射技术(Gasoline Direct Injection,GDI)是当前发动机研究的一个重要分支,是实现缸内均质燃烧技术和超稀薄燃烧技术的基础,其电控单元是实现缸内直喷的基础,深入研究电控单元的关键电路,改进这些关键电路提高电控单元性能是一项十分重要的工作。本文重点对温度传感器接口电路、压力传感器接口电路、曲轴位置传感器接口和喷油器驱动电路展开了深入的研究,改进其电路拓扑,这些关键电路的性能得到优化。具体工作如下:1)串连法测温电路的测量信号分辨率在不同温度区间不同,有些温度区间分辨很高,有些温度区间分辨率很低;针对该问题,采用a×e~(b×x)+c×e~(d×x)模型建立了温度传感器R-T函数模型,建立测量信号与温度和上拉电阻的函数;基于测量信号在传感器所工作的温度区间内分辨率最大为优化目标,改进了温度传感器接口电路,改进后接口电路实现了测量信号分辨率最大化。2)压力传感器动态响应较慢而不能快速响应进气歧管内压力信号,采用零极点配置法改善传感器动态特性;通过压力传感器的一阶模型的时间常数确定所需消去的零点和通过歧管内压力信号的频谱分析确定所需引入的极点,建立补偿传递函数,由该传递函数反演得到RC有源补偿滤波器,改进后接口电路补偿压力传感器可以显著提升传感器的动态响应速度。3)曲轴位置传感器输出信号幅值受转速影响很大,这为信号整形带来很大困难,干扰造成曲轴信号部分丢失或增加带来很大的相位误差;针对这些问题采用差分-滤波-差分方案改进了曲轴位置传感器接口电路,改进后电路可以完成对信号整形和克服曲轴信号增加的问题,相位误差可以控制在0.5°内,但是不能消除曲轴信号丢失的问题和相位误差与发动机转速不是线性关系。4)喷油器喷油时,在各阶段喷油器对电流下降或上升速率要求不同,单一的续流回路不能满足电流变化速率的需求;针对该问题引入不同阶段采用不同的续流回路的思路改进了喷油器驱动电路拓扑,第一、三阶段采用Buck型续流回路,第二阶段采用D型续流回路,设计了新的控制策略;改进后驱动电路可以减少喷油器电磁阀线圈发热量、节省电能和减小喷油器开启、关闭时间。5)完成了其他传感器信号采集接口电路的设计和点火器与电子节气门驱动电路的设计。
【图文】：

架构图,接口电路,架构,控制单元

图 2.1 接口电路架构Fig 2.1 Interface circuit architecture2.1.2 控制单元需求分析控制单元作为整个电控单元的核心，，需要将经模拟或者频率接口电路处理的信号采

架构图,驱动软件,架构,频率量

图 2.2 驱动软件架构Fig 2.2 Driver software architecture的实现依赖于底层驱动软件，因此要求驱动软件要足够的健壮。底现对模拟量与频率量信号的采集、控制各个执行器的输出和同其他
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK403

【参考文献】