以“均质压燃、低温燃烧”为特征的新一代内燃机燃烧理论是实现柴油机高效、清洁燃烧的有效途径,而电控技术是实现燃烧理论的有效手段。为此,本文针对共轨技术和新一代高效清洁燃烧技术的特点和控制要求,采用层次化模块化全新的架构完成了高压共轨柴油机高效清洁燃烧系统控制管理单元(EMS)的软硬件开发。新一代燃烧技术要求燃油喷射控制系统具备可灵活调制燃油喷射模式、精确控制喷油定时和油量等参量,这对喷油器的驱动电路和驱动信号提出了更高要求,为此通过对驱动电路数学分析、仿真和实验优化设计了高低电压双电源双边驱动钳压放电喷油器电磁阀驱动电路,并对驱动波参数进行了优化。设计了正时信号处理电路,通过低通滤波、差分输入和自适应峰值检测抑制噪声干扰满足了发动机在全工况下的正时同步的要求。为了有利于系统的集成、控制策略的优化和节省内存,降低模块间的耦合度,便于程序的修改、调试和移植,实现控制软件的标准化和通用化,本章参照AUTOSAR软件架构理念,采用Freescale公司推出的32位高性能单片机MCF5235实现了基于uc/os-ii操作系统的高压共轨柴油机电控系统的软件层次化模块化的开发,并实现了共享资源的同步和多任务的调度同步。为了减轻CPU的负担和减少外部硬件配置,充分发挥MCF5235微控制器的eTPU作为协处理器的定时处理功能,参照AUTOSAR标准,针对高压共轨柴油机设计开发出了复杂设备驱动组件库,包括对实时性要求极高的发动机正时信号解码组件和多脉冲喷油控制组件。利用eTPU_c开发了多脉冲MP(Multi_Pulse)函数,在没有CPU参与的情况下,根据主机CPU向参数存储器写入的多脉冲结构体数组参数,实现了多次脉冲喷射驱动信号输出,每次驱动信号均由相应的主脉宽、零脉宽和保持波组成,并且其参数可以根据需要灵活调整。在法国EFS油泵试验台上对各通道喷油器驱动电路的一致性进行了测试,测试表明满足高效清洁燃烧对喷油器控制精度的要求。通过调制多脉冲喷油模式在发动机台架上的实验,表明了本文开发的电控系统可以实现不同喷油模式的灵活调制以及自由切换,进而实现了对发动机气路和油路的协同控制,可以满足新一代高压共轨柴油机高效清洁燃烧系统的控制系统面临控制对象多、控制算法复杂、控制精度苛刻和实时性高的技术要求。为了降低小负荷工况特别是怠速工况燃油消耗率和比排放,开发了随机停缸算法,并进行了随机停缸策略的实验研究,研究了在怠速和小负荷工况下改变停缸工作循环数、停缸数、喷油定时及喷油压力对发动机的扭振特性、燃油消耗率、能量分布和排放的影响规律。实验结果表明,通过随机停缸不改变发动机的扭振特性避免了因停缸而与发动机台架或整车发生共振,并随着停缸数的增加,相应的增大了工作缸的喷油量,工作缸燃烧持续期和放热率峰值增大,燃烧的也越充分,燃烧损失率越低,燃烧室的总面积的减少降低了燃烧过程的传热损失,从而提高了热效率,起到了很高的节油效果,同时总体上也可以降低排放。