eTPU在汽油机ECU中的应用研究

论文摘要

为了实现汽油机燃油喷射和点火的精确控制、达到节能减排、优化发动机整体性能的目的，论文对eTPU(enhanced Time Processing Unit)在汽油机ECU中的应用进行了深入详细的研究。论文以嵌入式系统MPC5634为平台，在分析了汽油机电控技术控制原理的基础上，做了如下研究与探讨：1．根据曲轴、凸轮轴信号的特点，提出了一种基于信号编码的正时同步控制方法。该方法采用窗口技术和ABa梯度法对曲轴、凸轮轴信号进行检测，同时根据曲轴、凸轮轴信号特征及对应关系进行编码，利用正时同步控制策略完成正时同步；2．在正时同步的基础上建立了基于曲轴信号的燃油喷射和点火控制时序，比较了燃油喷射及点火控制的开环与闭环控制方法的优缺点，提出了开环与闭环控制相结合的控制方法，并给出了喷油脉宽、点火闭合角和点火时刻的确定方法，同时研究了爆震及VVT对发动机的影响，提出了爆震的检测方法及VVT的控制策略；3．分析了控制软件的各个功能模块，采用分层设计思想和模块化设计方法，完成了基于MPC5634芯片eTPU模块的发动机正时同步、燃油喷射及点火控制、爆震窗口和VVT控制等功能的软件设计。利用上述研究成果在自主研发的ECU系统上进行了静态试验，试验结果表明，正时同步可以在曲轴转角360°内完成，能够正确的喷油和点火，喷油和点火角度误差小于0.10°，时间误差在微秒级，爆震窗口大小及起始位置可以任意设置且角度误差小于0.10°，VVT角度误差小于0.10°。试验数据表明，设计的控制策略和基于eTPU的控制软件在静态环境下能够实现精确的喷油、点火、爆震窗口及VVT角度控制，达到了预期的目的，为开发实用的汽油机电控系统打下了基础，具有较高的理论参考和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 汽油机电控系统概述及研究现状
• 1.2.1 汽油机电控系统组成及特点
• 1.2.2 eTPU 在汽油机 ECU 中的作用
• 1.2.3 国外研究现状
• 1.2.4 国内研究现状
• 1.3 论文研究内容及结构
• 第二章 正时同步控制策略研究
• 2.1 正时同步概述
• 2.1.1 正时同步系统组成
• 2.1.2 正时同步方法概述
• 2.2 传感器信号采集
• 2.2.1 曲轴位置传感器和凸轮轴相位传感器
• 2.2.2 传感器工作状态判定
• 2.3 正时同步控制策略
• 2.3.1 信号检测
• 2.3.2 信号编码
• 2.3.3 正常情况下正时同步控制策略
• 2.3.4 曲轴信号正时同步控制策略
• 2.3.5 凸轮轴信号正时同步控制策略
• 2.4 发动机转速计算
• 2.4.1 转速计算方法
• 2.4.2 发动机当前转速计算
• 2.5 本章小结
• 第三章 燃油喷射及点火控制策略研究
• 3.1 燃油喷射控制方式
• 3.1.1 开环控制方式
• 3.1.2 闭环控制方式
• 3.2 喷油脉宽的确定
• 3.2.1 基本喷油脉宽的确定
• 3.2.2 实际喷油脉宽的确定
• 3.3 汽油机点火系统的控制要素
• 3.3.1 点火能量（点火闭合角）的控制
• 3.3.2 点火时刻的控制
• 3.4 汽油机点火提前角的控制方式
• 3.4.1 开环控制方式
• 3.4.2 闭环控制方式
• 3.5 点火闭合角的控制
• 3.6 本章小结
• 第四章 爆震及 VVT 的控制策略研究
• 4.1 爆震及爆震的影响
• 4.1.1 爆震的产生机理
• 4.1.2 爆震对汽油机性能的影响
• 4.2 爆震的检测方法及控制策略
• 4.2.1 爆震的检测方法
• 4.2.2 爆震的控制策略
• 4.3 VVT 及 VVT 的控制策略
• 4.2.1 VVT 基本工作原理
• 4.2.2 VVT 功能及相位调整策略
• 4.4 本章小结
• 第五章 汽油机 ETPU 模块软件设计与实现
• 5.1 软件开发平台
• C 编译器简介'>5.1.1 eTPU_C编译器简介
• 5.1.2 CodeWarrior 简介
• 5.2 软件概述
• 5.2.1 软件功能分析
• 5.2.2 设计思想与设计方法
• 5.2.3 微控制器 MPC5634 概述
• 5.2.4 eTPU 结构与特点
• 5.3 控制系统上层软件设计
• 5.3.1 功能模块划分
• 5.3.2 主要功能模块设计
• 5.4 基于 ETPU 的底层通道功能函数设计
• 5.4.1 eTPU 的开发流程
• 5.4.2 eTPU 的接口函数设计
• 5.4.3 正时同步函数设计
• 5.4.4 喷油脉冲输出功能函数设计
• 5.4.5 点火脉冲输出功能函数设计
• 5.4.6 爆震窗口功能函数设计
• 5.4.7 VVT 功能函数设计
• 5.4.8 发动机转速信号功能函数设计
• 5.5 软件抗干扰设计
• 5.6 本章小结
• 第六章 实验验证及结果分析
• 6.1 实验原理
• 6.2 实验环境与设备
• 6.3 实验过程与结果分析
• 6.3.1 正时同步控制
• 6.3.2 喷油控制
• 6.3.3 点火控制
• 6.3.4 爆震窗口控制
• 6.3.5 VVT 控制
• 6.3.6 转速信号控制
• 6.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表的论文
• 致谢