国六排放高压共轨柴油机ECU底层驱动软件研究与设计

发布时间：2020-08-08 14:39

【摘要】：环境保护问题是现阶段急需解决的重大问题之一。现代社会人们出行离不开交通工具,使用化石燃料的柴油车和汽油车排放了大量的污染物,对生态环境造成了严重污染。为了保护人类赖以生存的生态环境,更加严格的排放法规也相应出台。使用高压共轨电控燃油喷射技术和柴油机排放控制技术相结合的方式,开发设计柴油机ECU底层驱动软件,既保证了柴油机的动力性和燃油经济性,又降低了柴油机污染物排放,对保护环境和柴油机节能减排有重要意义。根据国VI排放法规标准,选取Infineon AURIX TC275T作为高压共轨柴油机ECU控制器,以D20TCI柴油机为控制对象,分析了高压共轨柴油机燃油喷射系统和排放控制系统的需求。根据K2SAR软件架构,结合TC275T片上资源,合理分配MCU硬件和软件资源并分模块按功能设计底层软件:发动机状态采集模块、发动机转速信号处理模块、燃油喷射驱动模块、轨压控制模块、SCR驱动模块、VGT和EGR驱动模块。合理分配了VADC通道采集发动机各种状态参数;设计了转速信号处理机制和容错处理算法对转速信号有效识别;设计了三种发动机相位跟踪识别算法,满足了不同转速信号输入情况;设计了倍频机制,对曲轴和凸轮轴信号分别进行100倍和1800倍倍频,为角度基提供0.06°CA的曲轴转角信号;设计了通过QSPI控制功率驱动芯片产生PEAK-HOLD电流波形的喷油器电磁阀闭环控制器;设计了轨压闭环控制器,保证共轨管压力在预期范围内;设计了可变转速发动机转速模拟算法,为HIL实验提供转速信号;设计了SCR喷嘴驱动算法;设计了硬件在环和台架实验验证了各模块代码和整个系统的可行性。通过硬件在环实验,验证了模拟转速信号的有效性;验证了相位跟踪识别算法在有效转速范围能正常工作,喷油器驱动算法能有效控制功率驱动芯片产生PEAK-HOLD波形;SCR喷嘴电流驱动波形满足设计要求,喷嘴正常工作。台架实验表明,柴油机正常启动并保持怠速运转,转速800RPM,波动范围50RPM,满足设计要求。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK421.5
【图文】：

实施方案

第二阶段：GB14762-2002，于 2003 年 9 月 1 国 VI 排放技术路线研究在参考国 IV、国 V 技术路线以及国 VI 排放法规的技术路线，如图 1.1 所示。目前柴油机的种。其中，机内净化主要采用高压共轨电控燃、喷油时刻，达到最佳动力性和经济性；采用入发动机进气口，这些废气可以取代一部分新排放；采用近几年出现的一种较新的柴油机增通过改变柴油机喷嘴环的角度来改善增压器性化效果[7]；电子节气门技术有利于发动机实现氧化还原 DOC；颗粒物捕集器 DPF；尿素喷射满足排放法规要求。

高压共轨柴油机,高压共轨,控制对象,参数

图 2.1 国 VI 排放高压共轨 ECUFig.2.1 National VI Emission Common Rail ECU20TCI 高压共轨柴油机作为控制对象，详细参数如表 2.1 所示。表 2-1 D20TCI 参数Table.2-1 D20TCI Parameter技术参数/单位参数气缸数 4缸径 80mm行程 96mm排量 1.91L额定功率 75kW最高转速 3600rpm油耗 205g/kW.h排放性能国 V

框图,高压共轨,功能需求,框图

国六排放高压共轨柴油机 ECU 底层驱动软件研究与设计机输入的方波信号，再输入到 TIM 模块进行滤波处理，接着进入 DPLL 模块进行倍频处理为发动机位置管理和喷油器喷射等提供精准的角度基。其余的模拟信号经过调理模块后输入到 VADC 模块转换成数字信号，MCU 对这些数字信号采集后的结果输入到上层控制策略计算出最优喷油时刻及喷射量，达到最佳动力性及经济性。ECU 采集的数字信号主要有：T15 开关信号、空调开关信号等。功率输出模块主要负责输出 PWM 控制信号对发动机的执行器如：喷油器电磁阀、油量计量单元、尿素泵电机、尿素喷嘴等进行控制。通讯模块包括 CAN 通讯和 QSPI 通讯，基于 CAN 移植的 CCP 协议可以实现对发到的标定，也可以通过 CAN 总线进行不同 ECU 之间的通讯，如 VCU、TCU等；SPI 控制信号主要通过 SPI 发送控制信号及控制参数对 ECU 板上外设如：L9781、尿素泵、尿素管加热进行控制管理。EEPROM 扩展存储模块用于保存发动机故障诊断代码，在 OBD 诊断仪接入时通过 CAN 总线向诊断发送故障代码。执行器压力传感器电流反馈

【参考文献】