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世界各国排放法规的日益严格和能源的严重短缺,迫使柴油机朝着低污染、低油耗和高功率比的方向发展。而降低柴油机排放、提高动力性、经济性除了与柴油机本身的性能有关外,与燃油喷射控制系统也密切相关。在当前所有的燃油喷射系统中,柴油机高压共轨电控喷射系统在降低排放、提高汽车发动机性能方面是最有效的。因此,高压共轨电控系统的研究是当前的热点之一。
本文应用自主研发的MJDECU-1硬件开发单元,完成高压共轨柴油机电控系统底层驱动程序的编程,实现了对数字信号和模拟信号和开关信号的采集,对采集到的数据进行了处理。根据发动机运行的相位及喷油器电磁阀的特性,应用双电压分时电路设置并控制喷油率形状,实现了预喷射、主喷射、后喷射三段喷射及多段喷射。
在高压共轨系统控制方面,参考大量的文献,完成了预喷油量、主喷油量、喷油定时的算法,设定了轨压控制策略,应用PID闭环控制实现了喷油压力柔性可调,在不同负荷和转速下都可确定所需的最佳喷油压力。同时由于实现了对喷油正时、喷油量和喷油速率的最优控制,因而改善了柴油机的燃烧过程,减少了PM和NOx的排放,降低了燃烧噪声。
在整机管理方面,设计了适合本课题的实时操作系统MinRTOS,将任务划分为角度触发事件和时间触发事件,对各个任务的优先等级进行了合理划分,实现了有序控制发动机和管理发动机。
在测试方面,设计了基于CAN总线的嵌入式测试系统(ETS),通过软硬件结合调试,对接口函数的有效性进行了测试。提供了基于CCP协议的底层驱动程序,为应用标定工具CANape对ECU进行标定提供基础。
在实验方面,构建了柴油机高压共轨实验系统,通过启动实验、加速减速实验和匀速实验,验证了软件设计的可靠性和可行性。