高压共轨柴油机电控系统研究

论文摘要

随着常规能源的日趋枯竭和环境污染日益严重,迫使柴油机朝着低污染、低油耗和高比功率的方向发展;而微处理器的发展,使柴油机电子控制技术的出现与发展成为必然趋势。作为20世纪末内燃机行业的三大突破进展之一的高压共轨电控柴油机,被认为是解决环保和节能双重压力的最有效、最经济的手段之一。研究电控喷射系统软硬件设计技术,对于我国汽车行业的技术进步和自主研发能力,具有非常重大的现实意义。本文全面介绍了作者在高压共轨柴油机电喷系统软硬件设计这一领域所作的工作:针对高压共轨系统,基于自主开发的电控单元,基本完成了喷射控制的软件设计,进行了初步的MAP图制取并提出了MAP优化方案。硬件设计方面,对电源信号、传感器输入信号和输出信号的处理电路进行了设计和分析,对32位微处理器μPD70F3239的主要应用模块进行详细分析,设计了实现多缸喷油控制的电路。电路设计具有抗干扰能力,保证了电控单元的实用性。软件控制方面,介绍了电控单元软件开发环境,采用实时多任务操作系统,根据对μPD70F3239单片机资源的分析和配置,编程实现了多缸喷油和喷油压力的控制,实现了精确的预喷射和主喷射。程序设计具有可扩展性和抗干扰性能。最后,设计了MAP图的数据结构并初步完成了喷油量MAP、共轨压力MAP、喷油脉宽MAP、喷油定时MAP、预喷射相关MAP及冷却水修正MAP的制取。同时,提出了MAP优化方法,简单可行,可实现电控单元与不同发动机的匹配。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 柴油机电控喷油系统的发展方向
• 1.3 柴油机高压共轨电控喷油系统的发展情况
• 1.3.1 国外高压共轨电喷系统的发展概况
• 1.3.2 国内高压共轨电喷系统的发展概况
• 1.4 微控制器的选取
• 1.5 课题的研究内容与意义
• 1.5.1 课题的意义
• 1.5.2 课题的研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 高压共轨电喷系统分析与电控单元总体设计
• 2.1 柴油机高压共轨电控喷射系统
• 2.1.1 高压供油泵
• 2.1.2 共轨管
• 2.1.3 电控喷油器
• 2.1.4 传感器
• 2.2 电控单元的总体设计
• 2.2.1 ECU的控制硬件描述
• 2.2.2 ECU的控制策略描述
• 2.3 本章小结
• 第三章 高压共轨柴油机电喷系统ECU的硬件设计
• 3.1 电源模块
• 3.2 传感器及其信号处理电路设计
• 3.2.1 数字信号输入通道
• 3.2.2 模拟信号输入通道
• 3.3 输出模块
• 3.3.1 喷油器电磁阀驱动控制模块
• 3.3.2 PCV阀驱动控制模块
• 3.4 微控制器及接口部分
• 3.4.1 微控制器μPD70F3239的概述
• 3.4.2 中央处理单元
• 3.4.3 A/D转换器
• 3.4.4 定时/计数器
• 3.4.5 系统时钟电路
• 3.4.6 复位电路
• 3.4.7 存储器扩展电路的设计
• 3.5 系统硬件电路的抗干扰设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 高压共轨柴油机电喷系统ECU的软件开发
• 4.1 软件开发环境
• 4.2 实时多任务操作系统的设计与应用
• 4.2.1 任务管理和划分
• 4.2.2 调度策略
• 4.3 系统资源的分配
• 4.4 控制软件的设计
• 4.4.1 喷油器电磁阀驱动时序与软件实现
• 4.4.2 高压油泵PCV阀驱动时序与软件实现
• 4.5 软件抗干扰设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 MAP制取及分析
• 5.1 喷油量MAP的制取与分析
• 5.2 共轨压力MAP的制取与分析
• 5.3 喷油脉宽MAP的制取与分析
• 5.4 喷油定时MAP的制取与分析
• 5.5 预喷射分析
• 5.6 起动油量MAP的制取与分析
• 5.7 冷却水温度对喷油量的修正
• 5.8 冷却水温度对喷油定时的修正
• 5.9 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间公开发表论文及著作情况
• 附录