基于RX850高压共轨柴油机电控系统的研究

论文摘要

随着石油资源的日益减少和排放法规的日益严格,对柴油机的经济性、动力性和排放的要求越来越高。近年来柴油机电控燃油喷射技术飞速发展,高压共轨柴油机以其显著的优越性,已成为柴油机发展的重要趋势之一。研究高压共轨电控喷射系统的控制技术,对于我柴油机技术进步和自主研发能力,具有非常重大的现实意义。高压共轨系统一般分为三部分：传感器、ECU和执行器,而ECU的研究与设计又是难点与重点,所以本文对高压共轨柴油机电控系统的核心电控燃油喷射系统的电控单元(ECU)进行设计。本文全面分析了高压共轨电控燃油喷射系统的组成结构及其各部分的工作原理。自主设计ECU的硬件电路,开发控制系统软件,完成了高压共轨柴油机电控系统的开发。最后进行了ECU在模拟环境下的验证性测试。硬件方面,采用NEC公司的V850ES/Fx3微控器作为ECU的核心芯片设计了ECU硬件电路。其电路分为三个模块：电源电路模块,该模块包括电源的稳压电路和高速电磁阀的驱动和开关电路；输入信号处理模块,该模块包括模拟信号、开关信号和频率信号的处理电路；通讯电路模块。软件方面,基于嵌入式实时操作系统RX850,介绍了开发环境,编程方法并分析了控制软件开发流程。划分软件层次,设计并编写了依靠硬件的底层驱动程序、控制任务层的各个任务,以及中断体系服务函数,包括曲轴中断和供油驱动中断。此外,还进行了MAP的存储和查找的设计。将RX850实时操作系统引入到系统软件的开发过程中,提高了软件开发效率,软件的读写和维护也十分方便。最后进行了ECU的测试,经测试该系统基本功能完善,可完成高压共轨柴油机的基本控制,具有良好的稳定性和实时性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 柴油机电控化技术发展历程
• 1.3 柴油机高压共轨电控技术发展现状
• 1.3.1 国外现状
• 1.3.2 国内现状
• 1.4 国内电控技术中主要问题
• 1.4.1 传感器制造技术
• 1.4.2 执行器制造技术
• 1.4.3 ECU制造技术
• 1.5 高压共轨电控燃油喷射技术发展趋势
• 1.6 本文主要工作
• 第二章 高压共轨柴油机电控燃油系统的结构组成及工作原理
• 2.1 高压共轨柴油机电控燃油系统结构
• 2.2 高压共轨柴油机电控燃油系统主要传感器和执行器
• 2.2.1 曲轴位置传感器
• 2.2.2 凸轮轴位置传感器
• 2.3.3 曲轴/凸轮轴传感器相位关系（适用于四缸机）
• 2.2.4 油门位置传感器
• 2.2.5 温度传感器
• 2.2.6 热模式空气流量计
• 2.2.7 压力传感器
• 2.2.8 高压油泵组件
• 2.2.9 喷油器
• 2.2.10 共轨管
• 2.3 本章小结
• 第三章 高压共轨柴油机电控系统硬件设计
• 3.1 ECU的逻辑结构
• 3.2 微控器简介
• 3.3 微控器特性
• 3.4 重要引脚选用说明
• 3.5 电源模块
• 3.5.1 降压与稳压电路设计
• 3.5.2 驱动与开关电路设计
• 3.6 输入信号处理模块
• 3.6.1 模拟信号处理电路
• 3.6.2 开关信号处理电路
• 3.6.3 频率输入信号处理电路
• 3.7 通信电路模块
• 3.8 本章小结
• 第四章 基于RX850高压共轨柴油机电控系统软件设计
• 4.1 嵌入式系统概述
• 4.2 RX850实时操作系统概述
• 4.2.1 RX850具有以下特点
• 4.2.2 RX850的配置
• 4.2.3 RX850应用
• 4.3 开发环境
• 4.4 基于RX850的软件系统开发流程
• 4.5 基于RX850的编程方法
• 4.5.1 任务的编程方法
• 4.5.2 直接激活中断句柄的编程方法
• 4.5.3 间接激活中断句柄的编程方法
• 4.5.4 循环句柄的编程方法
• 4.6 基础驱动层软件设计
• 4.7 基于RX850控制软件任务设计
• 4.7.1 任务的概述
• 4.7.2 速计算任务
• 4.7.3 冷却液温度等模拟量信号采样任务
• 4.7.4 油门位置信号采集任务与共轨压力信号采样任务
• 4.7.5 共轨燃油压力控制任务
• 4.7.6 喷油计算任务
• 4.7.7 工况模式处理任务
• 4.8 中断服务体系
• 4.8.1 曲轴信号中断
• 4.8.2 供油驱动中断
• 4.9 MAP的处理
• 4.9.1 脉谱的数据描述
• 4.9.2 脉谱的查找方式
• 4.10 本章小结
• 第五章 ECU初步测试
• 5.1 ECU模拟调试简介
• 5.1.1 模拟调试环境
• 5.1.2 模拟调试环境的组成
• 5.2 ECU初步调试
• 5.2.1 初步检测
• 5.2.2 动态功能调试
• 5.3 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在读期间公开发表论文及著作情况