发动机ECU模拟测试系统

随着我国汽车产业迅猛发展,汽车ECU正扮演越来越重要的角色.本系统使用Freescale MC9S12X系列单片机、DAC数模变换器以及数控电位器等对汽车上常用传感器,如曲轴位置传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器等信号进行模拟,仿真汽车ECU的运行环境,测试ECU工作状况并采集ECU输出的喷油和点火信号加以分析.结果显示,发动机ECU测试系统产生的各种传感器信号可用于实际车辆检测和发动机ECU开发,同时也为汽车维修带来新的解决方案.     

适应动态安全需求的实时任务调度算法研究

现有的实时容错调度算法没有将实时任务的动态安全需求与其可调度性结合起来考虑.针对这一问题,文章展开以下研究工作:基于安全分级思想,构建了一个适应动态安全需求的实时调度模型,该模型详细地描述了实时任务、系统安全服务、任务容错等实时调度过程涉及的关键要素.以此模型为基础,提出了一种自适应实时容错调度算法(AFTS),该算法支持优先级抢占式调度策略,以牺牲普通任务的运行为代价来保证关键任务的可调度性,并采用主副本备份技术实现了关键任务的容错功能.当系统安全级别被动态调整时,该算法能够为实时任务选择满足当前安全需求的最优安全策略.仿真实验表明,文中提出的算法与同类算法相比,在系统动态安全需求的适应性,以及关键任务的可调度性和容错能力等方面有较好的表现.     

机载多分区系统可调度性分析算法研究

机载领域普遍采用符合ARINC653标准的分区操作系统支撑应用软件综合化。在分区操作系统的两级调度模型下，机载软件苛刻的实时性要求通常难以得到有效的确定性保证，因此对系统进行可调度性分析显得至关重要。通过可调度性分析算法判断调度表是否能满足分区内进程的实时性要求，是保障系统中所有的进程在规定的时间内完成运算任务的有效手段。基于运筹学方法，通过引入虚拟进程，设计了一种多分区系统可调度性分析算法，并进行了数值验证。验证结果表明，该算法能够准确判断调度表与进程时间属性是否匹配，给出系统是否可调度的定性分析结论，帮助系统集成人员在系统实际运行前对调度表的合理性进行先期验证，降低试验和试飞风险。     

基于自主开发的多片式ECU天然气发动机试验研究

针对基于汽油机改装的天然气发动机,开发了一套多片式电控系统,采用三个ATMEL公司生产的AVR系列单片机分别用作电控燃料喷射MCU、电子点火MCU及主控单片机;开发了便于调整参数的试验监控系统。通过台架试验得出了发动机基本点火提前角和喷气脉宽MAP数据,并确定了常温起动状态下的最佳点火提前角和喷气脉宽。进行了相同试验条件下原机ECU和多片式ECU控制的天然气发动机台架对比试验,试验结果表明:多片式ECU控制发动机点火有利于提高发动机的动力性能并能有效的降低排放。     

浅谈发动机电控系统闭合角和点火提前角的控制

传统点火系统中有分电器,分电器的轴由发动机带动。分电器中的真空点火提前调节机构和离心点火提前调节机构分别根据发动机的负荷和转速,实时调节火花塞的点火提前角,即点火时刻。在现代汽车发动机电控系统中,已经取消了这种机械调节装置,改由ECU中的软件算法来实现。并且同时采用开环和闭环控制,根据发动机的工况,采用不同的控制算法。本文讲述用单片机实现汽车电控系统的闭合角和点火提前角的控制的算法,包括硬件电路和软件流程图的设计。     

缸内直喷发动机分层燃烧过程仿真

利用CFD软件建立了缸内直喷(GDI)发动机的缸内分层燃烧过程三维模型,并通过仿真计算研究了喷油时刻与点火时刻对GDI发动机分层燃烧过程的影响,采用示功图验证的方法对比了实验结果与模拟结果,证明两者具有较好的一致性。通过对比不同喷油与点火相位对分层燃烧过程及排放的影响,得出了文中给定工况下相对最佳的喷油、点火相位。本文方法也适用于标定其他工况下的最佳喷油相位及点火相位。     

汽车电子系统软件开发新标准AUTOSAR

分析了汽车电子系统软件开发新标准AUTOSAR技术,该技术由架构、方法学和应用接口组成,其中,AUTOSAR架构采用由应用软件组件(SW-Cs)、虚拟功能总线(VFB)/运行时环境(RTE)和电控单元基础软件(BSW)栈构成的分层结构;AUTOSAR方法学定义了由软、硬件组件的形式描述构建汽车电子系统架构的方法。对该标准I阶段和II阶段的研究与应用进展进行了总结,对III阶段工作进行了展望,并对我国汽车电子相关企业实施AUTOSAR标准提出了建议。     

具有可调进气涡流的1132Z单缸机性能

在大量稳流气道试验的基础上对进直气道和螺旋气道进行了特殊的设计和布置,并对2个气道进行合理组合,以实现最佳的涡流调节效果.电控可调系统采用PC机和ECU两种控制模式.在高、低工况下选取试验点,在试验台架上对配备了可调进气涡流的1132Z单缸柴油机机性能进行了试验研究.结果表明:采用电控涡流可调系统可使发动机在全工况下性能大为改善,提高了经济性,降低了碳烟排放.     

微制造数控系统的实时有限状态机建模研究

为提高传统有限状态机（FSM）分析微制造数控系统（NCS）实时性特征的能力，提出了一种实时有限状态机（RTFSM）模型.该模型对传统FSM概念进行扩展，通过增加时间属性来描述状态行为的执行时间以及状态间切换所需的时间耗费.考虑到对复杂NCS控制流程进行设计、分析计算量较大，引入图论中的时间约束网络理论，采用经过修正的Floyd算法对模型中各个状态行为开始和结束时间的取值范围进行分析计算，从而实现控制流程的可调度性判定.实例研究表明，实时有限状态机可有效地建立微制造NCS控制流程模型，并降低对控制流程进行可调度性分析的复杂度，适用于NCS实时性研究.     

共轨柴油机电控系统若干关键技术

为了使柴油机排放能够满足国III及以上法规要求,采用电控高压共轨燃油喷射系统来精确控制喷油压力和喷油时刻,实现燃油多次喷射.研究发现,电磁干扰、喷油器老化、喷油器机械加工精度等原因会导致共轨燃油系统喷油误差,尤其是小油量喷射时的误差.通过分析共轨燃油喷射系统控制器的硬件电路和软件算法,分析喷油器的喷油延时特性.提出控制器驱动电路控制逻辑、地线抗电磁干扰方法和小油量喷油一致性自学习算法.结果表明,应用这些方法设计的控制单元能够改善喷油器抗老化性能,弥补机械加工精度对小油量喷射的影响,改善发动机排放性能.     

柴油机电控系统转速干扰研究

为了实时准确地采集电控柴油机的转速信号 ,以使电控柴油机正常可靠地工作 ,研究了柴油机电控系统的转速采集并解决了干扰问题 .控制系统基于Motorola 68HC11系列 8位单片机为核心的电控单元 ,用汇编语言编程 ,实现了柴油机油量和可变几何截面涡轮增压器的控制 .采用MCU的输入捕捉功能采集脉冲时间从而计算柴油机转速 ,采用时钟溢出中断方法将 2字节的时间扩展为 3字节时间从而解决了低转速采集问题     

基于AMESim／Simulink的CNG发动机燃料喷射闭环控制研究

利用AMES im软件提供的平均值发动机模型和一些发动机专用模块库建立虚拟发动机,同时利用AMES im和M atlab/S imu link接口模块成功地将两种软件的各自特点结合其来,在S imu link中完成了整个控制系统建模,并对应用氧传感器信号的CNG发动机闭环控制进行了联合仿真。仿真结果表明:通过在S imu link中建立的ECU对AMES im中的虚拟发动机进行控制,实现了在稳态工况下将空燃比控制在理论空燃比附近一个小范围内;利用AMES im和S imu link联合仿真能够实现物理模型和控制算法的良好结合,使控制算法的研究得到更具意义的结果。     

Hardware-in-the-Loop Research on the Electronic Control Unit for Diesel Engines

A hardware-in-the-loop simulating platform is developed to avoid designing defects caused by the complicated logical structure and multiple-functional buildup of the electronic control unit(ECU)in modern diesel engines, and to diminish potential damages on components or human exposure to dangers in R&D endeavor. This platform consists of a computer installed with software Matlab/Simulink/RTW and dSPACE/ControlDesk; a diesel engine ECU, and a dSPACE autobox which runs a real-time diesel engine model. A typical model of diesel engine with turbocharger and intercooler is presented. Based on this model our research is carried out with a real ECU to test its software control strategies. Results show that by using the diesel engine model downloaded inside, the hardware-in-the-loop platform can simulate diesel engine's working conditions and generate all kinds of sensor signals which ECU needs on a real-time basis. So the ECU control strategies can be validated and relevant parameters roughly calibrated.     

Hardware-in-the-Loop Research on the Electronic Control Unit for Diesel Engines

A hardware-in-the-loop simulating platform is developed to avoid designing de fects caused by the complicated logical structure and multiple-functional build up of the electronic control unit(ECU)in modern diesel engines, and to diminis h potential damages on components or human exposure to dangers in R&D endeavor. This platform consists of a computer installed with software Matlab/Simulink/RTW and dSPACE/ControlDesk; a diesel engine ECU, and a dSPACE autobox which runs a real-time diesel engine model. A ty...     

A multi-input and multi-output design on automotive engine management system

Lookup table is widely used in automotive industry for the design of engine control units(ECU).Together with a proportional-integral controller,a feed-forward and feedback control scheme is often adopted for automotive engine management system(EMS).Usually,an ECU has a structure of multi-input and single-output(MISO).Therefore,if there are multiple objectives proposed in EMS,there would be corresponding numbers of ECUs that need to be designed.In this situation,huge efforts and time were spent on calibration.In this work,a multi-input and multi-out(MIMO) approach based on model predictive control(MPC) was presented for the automatic cruise system of automotive engine.The results show that the tracking of engine speed command and the regulation of air/fuel ratio(AFR) can be achieved simultaneously under the new scheme.The mean absolute error(MAE) for engine speed control is 0.037,and the MAE for air fuel ratio is 0.069.     

基于MPC564发动机ECU监控系统的设计与实现

基于Freeseale公司32位高性能控制芯片MPC564作为汽油机电控单元的监控系统设计.监控系统具有数据采集、实时显示、参数在线调整、数据保存等功能以及友好的人机交互式界面.系统在发动机台架上进行试验获得较好的效果,并对以MPC564作为发动机ECU的后续开发提供辅助作用.     

电控柴油机ECU通用性标定平台的研究与开发

为实现同一标定平台对不同类型电控单元的标定功能,采用一种基于控制器局域网(CAN)总线以及扩展CAN协议的通用性电控柴油机标定平台设计方案.该方案采用基于嵌入式开发环境所生成的地址脉谱(MAP)文件的变量地址信息动态载入法,方便实现标定系统与标定对象的无关性.系统集成FLASH数据烧写功能并采用SeedKey算法实现操作者身份验证与用户权限分配.应用实例表明,该系统能够有效地进行标定工作.通过建立时间消费模型与监测CAN总线状态,分析相关因素对数据传输效率的影响,提出提高通信效率的方法,为提高系统的实时性提供了依据.     

基于SAEJ1939协议的汽车驱动力控制CAN总线

基于SAE的J1939协议研究开发了包括发动机ECU、牵引力控制系统ECU、自动变速器ECU和电子油门ECU在内的汽车驱动力控制系统CAN总线。使用Vector公司的CANoe研究开发了数据库文件、节点行为的CAPL文件和控制面板。进行了总线的通讯性能研究和负载率分析。完成了以电子油门ECU为真实节点的半实物仿真。结果表明:开发的CAN总线可以完成多ECU间通讯功能并满足总线实时性要求。     

车用天然气发动机起动及怠速过程的试验研究

采用自主研发的车用天然气发动机控制系统(ECU),针对经过改装后的JL465Q5发动机进行了起动和怠速过程的试验研究.以AVR单片机为核心,ECU采用多片式结构;采用步进电机控制旁通空气阀开度,从而控制起动和怠速工况下的空气进气量;采用电控天然气喷射阀,控制发动机运转时的天然气供给量;开发了试验监控系统,作为人机对话接口;开发了转速采集系统,可以实时准确地记录起动过程.通过试验发现,采用较浓的混合气、较高的冷却水温度均有利于天然气发动机的冷起动过程;采用增量式PID控制算法对天然气发动机怠速转速进行闭环控制是有效可行的,而且控制效果较好.试验结果表明,自主研发的控制系统和转速采集系统实用可行.