汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機ECU在環(huán)仿真

　　應用領(lǐng)域：嵌入式設計(汽車(chē))

　　挑戰：ECU快速模型構建及硬件在環(huán)仿真的研究對國內自主品牌車(chē)及新能源汽車(chē)研究具有重大意義。

　　應用方案：將Simulink與LabVIEW結合，發(fā)揮前者算法易實(shí)現的優(yōu)勢和后者強大編程功能，大大縮短ECU開(kāi)發(fā)周期;基于CRIO和PXI的ECU快速原型和在環(huán)仿真降低設計和試驗成本。

　　使用的產(chǎn)品：

　　LabVIEW 8.6

　　LabVIEW RT，FPGA，仿真模塊

　　NI RIO模塊

　　SIT仿真接口工具包

　　PXI-1042 PXI機箱

　　PXI-8196 嵌入式控制器

　　PXI-6713 高速模擬輸出模塊

　　PXI-6259 M系列數據采集卡

　　PXI-6602 數字定時(shí)模塊

　　PXI-6541 數字波形發(fā)生器

　　CompactRIO-9103 CRIO機箱

　　CompactRIO-9014 嵌入式控制器

　　CompactRIO-9215 模擬輸入模塊

　　CompactRIO-9263 模擬輸出模塊

　　介紹

　　以某品牌兩用燃料四缸汽油機電控系統為研究對象，用Simulink構建了以平均值模型為基礎的發(fā)動(dòng)機電控系統模型。

　　構建了基于PXI的發(fā)動(dòng)機ECU快速原型和在環(huán)仿真系統。系統能輸出溫度等模擬信號、采集電壓等模擬信號，輸出或測量開(kāi)關(guān)等數字信號，噴油脈寬、點(diǎn)火脈沖等PWM信號采集，以及曲軸、凸輪軸位置等定時(shí)脈沖信號的輸出。設計了標定實(shí)驗，聯(lián)合萬(wàn)能表、示波器對系統進(jìn)行誤差對比分析, 進(jìn)行了基于CompactRIO(簡(jiǎn)稱(chēng)CRIO)的ECU快速原型和真實(shí)ECU在環(huán)測試。

　　快速構建發(fā)動(dòng)機ECU原型。實(shí)現基于Simulink的算法模型在CRIO上的運行，實(shí)現接收包括曲軸轉速和以及節氣門(mén)位置等信號，輸出控制發(fā)動(dòng)機的信號和傳動(dòng)系參數。測試結果包括發(fā)動(dòng)機點(diǎn)火提前角和噴油MAP圖，為真實(shí)ECU構建提供了參考。

　　研究目的和意義

　　針對能源和環(huán)境壓力問(wèn)題以及越來(lái)越嚴格的汽車(chē)排放標準，發(fā)動(dòng)機技術(shù)的發(fā)展主要有兩條主線(xiàn)：一是改善發(fā)動(dòng)機結構，提高發(fā)動(dòng)機控制技術(shù);二是尋找可替代清潔燃料。兩用燃料發(fā)動(dòng)機適合國情的環(huán)保節能方案之一。利用硬件在環(huán)(Hardware in Loop, HIL)仿真可以預先逐步檢驗控制系統設計的合理性和可靠性，從而大大提高控制系統的研制質(zhì)量，減小研制風(fēng)險和提高設計成功率，是開(kāi)發(fā)研制發(fā)動(dòng)機電控系統理想工具。因此，近年來(lái)硬件在環(huán)仿真技術(shù)在系統開(kāi)發(fā)和測試實(shí)驗中得到了廣泛的應用，但是，目前的解決方案普遍面臨成本高的不足，難以在極限條件下實(shí)時(shí)測試，另外，對汽車(chē)ABS或ESP的硬件在環(huán)ECU研究較多，對多輸入多輸出的發(fā)動(dòng)機ECU硬件在環(huán)仿真的案例較少。

　　綜合考慮性能、價(jià)格、開(kāi)發(fā)時(shí)間、通用性、可擴展性的特點(diǎn)等，本文最終選定了NI公司

　　的PXI和CompactRIO方案完成平臺構建，研制開(kāi)發(fā)了一套基于PXI的CNG/汽油兩用燃料發(fā)動(dòng)機ECU在環(huán)仿真系統，進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機ECU在環(huán)仿真試驗。