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当前能源问题已经成为各个国家面对的首要问题,伴随着市场供应的不足和国际原油价格的不断上涨,逐渐演变成了世界性的能源危机。加之排放法规的日益严格,迫使柴油机朝着低油耗,低排放,高功率的方向发展。做为20世纪未内燃机行业的三大突破进展之一的高压共轨电控柴油机技术,由于能够对喷油量、喷油时刻进行柔性控制,被认为是解决环保和节能双重压力的最经济、最有效的措施之一。为此高压共轨电控柴油机关键技术研究对提高我国汽车产业自主研发能力具有十分重要的意义。
高压共轨系统一般分为三部分:传感器、ECU(发动机控制单元)和执行器,而ECU的设计是整个电控系统的重点和难点,本文以满足发动机起动和基本怠速运行为目标,设计高压共轨柴油机的最小控制系统。
以“模块”概念设计最小控制系统的硬件部分。其包含电源模块、MCU(微处理器单元)模块、输入信号处理模块、输出信号处理模块。喷油器电磁阀做为整个高压共轨电控柴油机核心部件,本文对其驱动电路进行深入的研究。运用Multisim电路仿真软件,分析电感和电容值变化对升压速率的影响,优化高压源电路设计。并通过电磁阀驱动电路模型对电磁阀的驱动进行仿真分析,为电磁阀驱动电路设计的准确性提供依据。
以“层”的概念设计最小控制系统的软件部分,其包含硬件驱动层、任务调度层、应用函数层。在硬件驱动层设计过程中,重点说明各个硬件模块的功能、程序编写过程中关键寄存器和变量的设置及使用方法。在应用层函数编写方面,对PID计算,MAP插值函数,转速计算函数进行算法分析,并设计起动,怠速工况下的控制策略及相关的程序模块。
最后,在柴油机信号模拟平台上对控制系统软件和硬件进行试验验证,结果表明:Mutisim软件仿真波形与驱动波形与实际驱动结果一致,输入信号量能通过ECU控制系统能被ECU正确的识别和处理计算,输出驱动模块中的喷油器电磁阀驱动测试结果与仿真结果基本一致。软件系统中的硬件驱动层函数和任务调度层函数符合功能需求,可以满足发动机基本运行要求。
本文通过Multisim软件对喷油器电磁阀的驱动进行仿真分析,并依据仿真结果设计硬件系统,同时根据发动机需求设计软件系统。最后制作最小控制系统电路板和烧写程序,并利用发动机模拟平台对其进行验证分析。