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随着排放法规的日益严格和市场对汽车安全性、动力性、经济型、操作性、舒适性等方面要求的不断提高,发动机电子控制技术得到了越来越广泛的研究和深入地发展。作为汽车电子核心技术之一,发动机电控系统软硬件开发技术及其自主创新和研究,对于我国汽车工业的发展具有非常重要的现实意义。
本文以四缸电喷汽油机DA465Q/D及其电控燃油喷射系统为控制对象,结合仿真与控制技术,对燃油喷射系统组成及控制策略进行了研究,从而获得了系统控制软件的基本设计思想和方法。主要研究工作包括以下几个方面:
首先,在Crossley和Cook提出的内燃机数学模型的基础上,利用MATLAB/Simulink软件改进了一种四缸汽油机模型,该仿真模型可以模拟汽油机的工作状况,验证了数学模型的合理性。通过对燃油动力学和进气管动力学等模型的建模,深入的了解了汽油机控制的关键所在,为制定燃油喷射系统控制策略,设计控制软件提供了有力的依据。同时,为硬件在环仿真和快速控制原型技术的应用奠定了基础。
针对DA465Q/D汽油机燃油喷射系统硬件结构特点,结合通用发动机电控系统(HT5),自主开发了一套信号模拟发生装置,可以模拟发动机部件的工作特性,为HT5电控系统的调试提供多种实物和仿真信号,为离线仿真试验提供了必要的条件。该装置使电控系统的开发更加快捷、方便,减少了实机试验的危险。
通过使用基于16位微控制器的通用发动机电控系统HT5的底层C函数,调用其硬件资源,完成汽油机燃油喷射系统控制软件的编写与调试,并在HT-LINK软件下进行标定匹配工作。最后在自主搭建的多能源混合动力综合试验台上进行了发动机台架试验,以DA465Q/D汽油发动机作为被控对象,进行了包括汽油机动力性能、控制参数MAP标定和基于信号模拟发生装置的离线仿真试验在内的实机验证。结果分析表明,所开发的控制软件可实现既定工况下的四缸汽油发动机的控制,验证了汽油机控制策略和算法的正确性,为进一步完善汽油发动机的控制和改进混合动力实验平台奠定了基础。