CF4G18汽油发动机控制策略研究及标定单元设计

论文摘要

高性能的汽车首先要有高性能的汽油发动机。汽油发动机的性能好坏关键取决于其电子控制系统ECU。ECU根据发动机的运行特性,通过实时采集分析各个参数传感器信号,按照有效控制策略对发动机进行实时控制和标定,实现发动机运行的良好稳定性、动力性及经济性。本项目是湖南奔腾动力科技有限公司与长丰汽车股份有限公司合作项目——四缸汽油发动机CF4G18控制策略的研究。汽油发动机的控制具有许多内容,主要有喷油量控制和点火控制。喷油量控制首先根据发动机本身的特性计算出基本的单缸喷油量,再根据蓄电池电压,节气门开度等因素对基本喷油量进行修正；在起动工况中,还需根据发动机冷却水温度的高低修正喷油量；进入运行状态,则需要根据转速的大小适当改变喷油量；在加减速工况中,要根据节气门的变化率判断工况,然后对喷油量进行调整。发动机点火控制主要分为点火提前角控制和通电时间控制,点火提前角根据发动机的机械安装位置确定,由于发动机点火提前角受发动机的转速和温度影响,所以要由这两个量来进行修正。通电时间指点火线圈的通电时间,主要是由蓄电池的电压进行修正。文章研究了CF4G18汽油发动机的控制策略,包括喷油控制策略和点火控制策略,并设计了CF4G18汽油发动机的电控单元ECU,其控制核心为MPC5633M单片机,硬件电路主要由参数测量模块、CAN通讯模块和控制输出模块组成。参数测量模块包括进气压力、曲轴位置、节气门开度及发动机中多个温度的测量,控制输出模块包括4缸喷油控制、2组点火控制、继电器控制等。最后根据发动机所需的基本功能进行了软件设计。文章还研究了发动机的标定通讯,以ECU作为硬件平台,采用ASAP标准中的XCP协议作为通信协议,并通过实验完成了标定参数测量以及标定通讯。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 汽车电子控制技术的发展
• 1.2 汽油机电喷系统和控制技术
• 1.3 汽油机控制策略研究意义及国内外现状
• 1.4 研究内容
• 第2章 CF4G18汽油机控制策略研究
• 2.1 喷油控制
• 2.1.1 喷射时间计算
• 2.1.2 喷油角度计算
• 2.1.3 喷油脉冲的实现
• 2.1.4 起动喷油
• 2.1.5 起动后喷油修正
• 2.2 点火控制
• 2.2.1 点火时刻控制
• 2.2.2 通电时间控制
• 第3章 CF4G18汽油机电控单元设计
• 3.1 ECU总体设计
• 3.2 MCU单元设计
• 3.3 测量模块设计
• 3.3.1 进气压力测量单元
• 3.3.2 曲轴传信号测量单元
• 3.3.3 节气门位置测量单元
• 3.3.4 温度测量单元
• 3.4 CAN通讯模块设计
• 3.5 输出电路设计
• 3.5.1 脉冲信号输出模块
• 3.5.2 逻辑输出模块
• 第4章 标定通讯协议研究
• 4.1 ASAP标准
• 4.2 XCP协议
• 4.2.1 同步数据传输模型
• 4.2.2 同步数据传输方式
• 4.2.3 XCP通信模型
• 4.2.4 状态机制
• 4.2.5 XCP包
• 4.2.6 XCP指令
• 4.2.7 XCP-ON-CAN
• 第5章 CF4G18发动机标定平台设计与测试
• 5.1 标定系统硬件平台
• 5.2 标定系统软件设计
• 5.2.1 系统初始化
• 5.2.2 ECU主程序设计
• 5.2.3 XCP通信程序设计
• 5.3 标定系统上位机软件简介
• 5.4 标定系统测试
• 5.4.1 串口通信试验
• 5.4.2 标定通信测试
• 5.4.3 控制参数标定试验
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 部分程序清单
• 附录C 硬件电路图