高效清潔燃燒系統(tǒng)管理控制單元的開發(fā)與試驗研究.pdf

1、以“均質(zhì)壓燃、低溫燃燒”為特征的新一代內(nèi)燃機燃燒理論是實現(xiàn)柴油機高效、清潔燃燒的有效途徑，而電控技術(shù)是實現(xiàn)燃燒理論的有效手段。為此，本文針對共軌技術(shù)和新一代高效清潔燃燒技術(shù)的特點和控制要求，采用層次化模塊化全新的架構(gòu)完成了高壓共軌柴油機高效清潔燃燒系統(tǒng)控制管理單元（EMS）的軟硬件開發(fā)。
　　新一代燃燒技術(shù)要求燃油噴射控制系統(tǒng)具備可靈活調(diào)制燃油噴射模式、精確控制噴油定時和油量等參量，這對噴油器的驅(qū)動電路和驅(qū)動信號提出了更高要求，為

2、此通過對驅(qū)動電路數(shù)學(xué)分析、仿真和實驗優(yōu)化設(shè)計了高低電壓雙電源雙邊驅(qū)動鉗壓放電噴油器電磁閥驅(qū)動電路，并對驅(qū)動波參數(shù)進行了優(yōu)化。設(shè)計了正時信號處理電路，通過低通濾波、差分輸入和自適應(yīng)峰值檢測抑制噪聲干擾滿足了發(fā)動機在全工況下的正時同步的要求。
　　為了有利于系統(tǒng)的集成、控制策略的優(yōu)化和節(jié)省內(nèi)存，降低模塊間的耦合度，便于程序的修改、調(diào)試和移植，實現(xiàn)控制軟件的標準化和通用化，本章參照AUTOSAR軟件架構(gòu)理念，采用Freescale公司推

3、出的32位高性能單片機MCF5235實現(xiàn)了基于uc/os-ii操作系統(tǒng)的高壓共軌柴油機電控系統(tǒng)的軟件層次化模塊化的開發(fā)，并實現(xiàn)了共享資源的同步和多任務(wù)的調(diào)度同步。
　　為了減輕CPU的負擔(dān)和減少外部硬件配置，充分發(fā)揮MCF5235微控制器的eTPU作為協(xié)處理器的定時處理功能，參照AUTOSAR標準，針對高壓共軌柴油機設(shè)計開發(fā)出了復(fù)雜設(shè)備驅(qū)動組件庫，包括對實時性要求極高的發(fā)動機正時信號解碼組件和多脈沖噴油控制組件。利用eTPU_c開

4、發(fā)了多脈沖MP(Multi_Pulse)函數(shù)，在沒有CPU參與的情況下，根據(jù)主機CPU向參數(shù)存儲器寫入的多脈沖結(jié)構(gòu)體數(shù)組參數(shù)，實現(xiàn)了多次脈沖噴射驅(qū)動信號輸出，每次驅(qū)動信號均由相應(yīng)的主脈寬、零脈寬和保持波組成，并且其參數(shù)可以根據(jù)需要靈活調(diào)整。
　　在法國EFS油泵試驗臺上對各通道噴油器驅(qū)動電路的一致性進行了測試，測試表明滿足高效清潔燃燒對噴油器控制精度的要求。通過調(diào)制多脈沖噴油模式在發(fā)動機臺架上的實驗，表明了本文開發(fā)的電控系統(tǒng)可以實

5、現(xiàn)不同噴油模式的靈活調(diào)制以及自由切換，進而實現(xiàn)了對發(fā)動機氣路和油路的協(xié)同控制，可以滿足新一代高壓共軌柴油機高效清潔燃燒系統(tǒng)的控制系統(tǒng)面臨控制對象多、控制算法復(fù)雜、控制精度苛刻和實時性高的技術(shù)要求。
　　為了降低小負荷工況特別是怠速工況燃油消耗率和比排放，開發(fā)了隨機停缸算法，并進行了隨機停缸策略的實驗研究，研究了在怠速和小負荷工況下改變停缸工作循環(huán)數(shù)、停缸數(shù)、噴油定時及噴油壓力對發(fā)動機的扭振特性、燃油消耗率、能量分布和排放的影響規(guī)律