小型单缸柴油机控制软件及底层驱动开发

发布时间：2020-06-11 14:45

【摘要】：单缸柴油机配套面广、价格低廉,适应于各种农业机械。目前,我国单缸柴油机社会保有量和年产销量居世界首位,而其普遍采用机械式喷油泵且未配备后处理系统,造成了一定程度的环境污染。近年来国家严控各行业节能减排以改善环境,并升级了非道路柴油机排放法规,公布了产品准入时间表。所以,单缸柴油机的技术升级迫在眉睫。电控单体泵体积小、价格适中、燃油喷射压力高,能够满足非道路柴油机国III排放法规的限值要求,同时具有升级非道路国IV的潜力。小型单缸柴油机电控系统的开发若采用传统手写控制程序的方式进行,无疑从时间、成本和质量等方面承担巨大压力。近来一种基于模型的开发方式迅速流行起来,促使后入的车企和厂商不必积累大量C语言开发经验也可在短期内开发自己的电控系统,柴油机电控系统开发可以更加便捷高效。本文针对应用电控单体泵的小型单缸柴油机,采用主流的基于模型开发方式,对电控系统开发过程中关键问题,即单体泵电磁阀驱动设计、ECU控制软件开发和自动代码生成三个方面进行研究,寻求包含软件及关键硬件在内的一条高效便捷的单缸柴油机电控系统应用途径。以186F型柴油机为应用对象,开展以下研究工作:首先,根据电控单体泵工作原理和驱动需求,设计60V Boost升压电路、24V-60V双电源驱动电路及驱动电流闭环控制方法,通过试验逐步改善电磁阀驱动电流闭环控制效果;其次,使用Matlab/Simulink工具,采用模块化建模思想完成柴油机控制软件架构设计和功能模块开发,主要功能模块分为信号管理模块、发动机状态模块、发动机管理模块和同步任务模块,进行控制软件模块化测试对以上功能模块进行验证;再次,以MC9S12XS128型控制单元作为应用控制器,通过编写Matlab脚本文件、TLC文件等实现Simulink模型到控制器程序的自动代码生成功能,并针对主要传感器采集电路、执行器驱动电路进行底层程序的封装与集成到Simulink开发环境;最后,完成测试与验证,主要包括单体泵电磁阀驱动测试、控制软件模块化测试和控制软件集成测试。测试结果表明,单体泵电磁阀驱动设计、ECU控制软件开发和自动代码生成满足设计要求,控制软件功能完善,控制效果较好。
【图文】：

电控系统,执行器,单体泵,液力系统

图 2.4 电控系统执行器Fig. 2.4Actuators of electronic control system Peak&Hold 电流驱动方式，选用的电控单体泵峰值阶段驱动电流为 25A 10A，其驱动电流由外围升压电路和蓄电池电压提供。电控单体泵执行心部件高速电磁阀的通断控制着喷油正时和喷油量。泵安装在燃油供给系统低压油路中，由 ECU 驱动向电控单体泵输送低压ECU 上电后根据发动机工况信息进行控制，在停机工况和超速工况的特在其他工况持续工作。控单体泵工作原理和驱动分析单体泵总成包括机械液力系统和高速电磁阀两大部分，机械液力系统组、挺柱、柱塞、柱塞套筒、出油阀、出油阀座、复位弹簧等[35]。高速电的核心部件，也是电控燃油喷射系统中最重要的执行器。机械液力系统

框图,判定逻辑,发动机工况,框图

小型单缸柴油机控制软件及底层驱动开发图 3.5 发动机状态模块Fig.3.5 Engine State module机工况判定逻辑（Engine State）如图 3.6 所示。工况划分为停机（STOT）、调速（WORK）和超速（OVERSPEED）四大工况，其中调速工况又l）、怠速（Idling）和加速（Acceleration）三个子状态。发动机转速信号作条件，，在每个工况状态内使用 eng_state 变量标记当前工况。输油任务输油泵控制
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK423

【参考文献】