电控发动机标定系统的研究与实现

论文摘要

电控技术是降低发动机排气污染,提高其动力性和经济性的一个重要手段,在电控系统的开发、应用过程中,为了使发动机获得较好的动力、经济性能,满足国家的排放法规,保持良好的工作稳定性,需要对发动机的电控单元(ECU)与发动机进行调试匹配,对控制参数进行标定和优化。标定系统是根据发动机不同的性能要求,调整和优化发动机中的各个控制参数,以确定电控系统软件中控制参数的系统。传统电控发动机标定系统的标定装置与电子控制单元是一个整体,其标定部分都集成在电子控制单元中,标定系统与电子控制单元之间具有很强的耦合性,这种强耦合性缺陷使得电子控制单元开发商/标定工程师在电子控制单元开发过程中针对每种电子控制单元必须开发相应标定部分的代码,从而导致构建标定系统时的前期软件开发工作量变得非常庞大,费时费力且可靠性不高。在对国内外电控发动机标定系统深入研究的基础上,本文创新性的提出了一种弱耦合的标定系统体系结构,将标定装置作为标定软件和电子控制单元的中间层,标定装置通过相应的通信接口实现与上位机标定软件的通信以及数据交换;标定单片机和电子控制单元通过一个双口RAM,完成数据的共享,以实现对控制参数的标定和测量参数的监视。本文实现了一套上述体系结构的电控发动机标定系统:首先,完成了标定装置的硬件设计,标定单片机通过相应CAN接口外接CAN收发器组成和上位机标定软件进行通信的CAN通信网络,并且标定单片机通过地址/数据总线外扩双口RAM以实现与电控单元数据的共享;设计了一种基于环形缓冲区的CAN通信虚拟I/O模块,可以实现在标定装置和上位机标定软件之间快速、稳定地传输数据;同时,实现了CCP协议2.1规定的功能,可以响应上层标定平台下达的各种标定命令,完成参数标定和数据采集功能。另外,完成了上位机标定软件PCalibration的设计,设计了符合CCP协议、具有很强通用性的上位机标定平台。最后,利用研制的电控发动机标定系统,配合中国汽车工程研究院的标定工程师在电控发动机上进行了简单标定匹配试验,完成了基本控制参数脉谱图的制取,测取了HC和CO的排放数据,并实现了对状态参数的监视,验证了整个系统的功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 研究课题的国内外发展现状
• 1.2.1 标定系统发展概况
• 1.2.2 存在问题
• 1.3 课题来源及主要内容
• 1.3.1 课题来源
• 1.3.2 研究的主要内容
• 1.3.3 本文的创新点
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 汽车发动机电控技术
• 2.1 发动机电控系统的工作原理
• 2.1.1 混合气浓度与发动机性能的关系
• 2.1.2 电控汽油喷射系统的组成及工作原理
• 2.2 发动机电控系统匹配标定技术
• 2.2.1 发动机电控系统匹配标定技术简介
• 2.2.2 发动机电控系统匹配标定的主要阶段
• 第三章 电控发动机标定系统总体方案设计
• 3.1 电控发动机标定系统的功能分析
• 3.2 标定系统的通信标准
• 3.2.1 CAN 总线简介
• 3.2.2 CCP 协议
• 3.3 标定系统体系结构
• 3.3.1 传统标定系统的体系结构
• 3.3.2 一种弱耦合的标定系统体系结构
• 3.4 电控发动机标定系统的总体设计
• 3.4.1 标定系统总体构架
• 3.4.2 系统硬件组成
• 3.4.3 系统软件组成
• 第四章 弱耦合的电控发动机标定系统的实现
• 4.1 标定系统功能设计
• 4.2 标定装置的设计
• 4.2.1 标定装置的硬件设计
• 4.2.2 标定装置的软件设计
• 4.3 上位机标定软件的设计
• 第五章 系统试验验证
• 5.1 试验分析方法
• 5.2 试验结果及其分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 课题总结
• 6.2 课题展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录