汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機ECU在環(huán)仿真

　　技術(shù)路線(xiàn)

　　技術(shù)路線(xiàn)如圖1所示，先根據各個(gè)子模型的控制策略，建立發(fā)動(dòng)機ECU模型，獲得初始的點(diǎn)火提前角MAP圖，然后進(jìn)行多目標優(yōu)化模型和蟻群算法策略，得出新MAP圖，并將其寫(xiě)入燃氣ECU，進(jìn)行驗證。

　　利用兩用燃料汽車(chē)在瞬態(tài)工況下進(jìn)行的底盤(pán)測功排放實(shí)驗數據，建立發(fā)動(dòng)機扭矩、三種有害排放物與點(diǎn)火提前角(或空燃比)的單目標函數;建立多目標優(yōu)化的綜合目標函數;在Matlab環(huán)境下進(jìn)行基于智能算法(多目標蟻群遺傳算法)的優(yōu)化;獲得新的MAP圖，并將其寫(xiě)入發(fā)動(dòng)機ECU，進(jìn)行驗證。

　　發(fā)動(dòng)機模型和軟件仿真

　　發(fā)動(dòng)機平均值建模的概念最早由Rasmussen提出，經(jīng)過(guò)Powell等人的發(fā)展，最后由Hendricks進(jìn)行系統化的歸納和提煉給出了模型結構和通用表達形式。它采用數個(gè)發(fā)動(dòng)機循環(huán)中變量的平均值來(lái)描述發(fā)動(dòng)機的動(dòng)態(tài)過(guò)程，均值模型也由此得名?，F在最為常見(jiàn)和通用的均值模型由三個(gè)子系統模型構成，即進(jìn)氣歧管空氣流量子模型、燃油蒸發(fā)與流動(dòng)子模型和動(dòng)力輸出子模型。

　　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，主要是發(fā)動(dòng)機ECU綜合仿真模型和發(fā)動(dòng)機標定系統模型，包括了進(jìn)氣模塊、燃油模塊、曲軸模塊，傳感器模塊以及空燃比控制、點(diǎn)火提前角控制模塊、測功器模塊(負載調節器模塊)和排放模塊等。其中，排放模塊是根據廣東某檢測站在用汽車(chē)瞬態(tài)工況法底盤(pán)測功檢測實(shí)驗基礎上，構建的空燃比、點(diǎn)火提前角與排放回歸關(guān)系的模型。

　　系統原理

　　基于PXI的ECU快速原型系統結構如圖2(a)所示， CompactRIO構成的ECU快速原型為被測模型，PXI則是測試系統。將ECU控制器模型[11]下載到實(shí)時(shí)硬件平臺——CompactRIO以后，CompactRIO就相當于一臺虛擬ECU，通過(guò)I/O口連接至PXI系統。PXI系統可以仿真溫度傳感器、曲軸傳感器、節氣門(mén)開(kāi)度等信號，并測量虛擬ECU輸出的數據。

　　基于PXI的真實(shí)ECU在環(huán)仿真結構如圖2(b)所示，真實(shí)ECU模型在通過(guò)快速原型環(huán)節驗證之后，將該模型生成的代碼下載到ECU，并對所產(chǎn)生的目標代碼進(jìn)行測試。由PXI系統數字采集卡輸出高速可調脈沖作為ECU的曲軸脈沖和凸輪軸脈沖輸入，ECU經(jīng)過(guò)優(yōu)化策略的計算輸出點(diǎn)火脈寬信號和噴油脈寬信號給PXI系統。

　　系統硬件環(huán)境的構建

　　基于PXI的ECU快速原型系統硬件

　　本實(shí)驗系統連接圖如圖3(a)所示。例如，PXI系統為ECU快速原型中AI MOD1/TC0 提供熱電偶溫度(發(fā)動(dòng)機水溫、油溫、環(huán)境溫度等)和采集AO MOD3/AO0 轉速信號。

　　(a) ECU快速原型 (b)真實(shí)ECU在環(huán)仿真

　　圖3 基于PXI的ECU在環(huán)仿真系統硬件連接