柴油机电控制系统ECU的EMC分析及改进设计

论文摘要

柴油机电子控制技术以其精确、快速以及可柔性控制的特点,成为了当今发动机技术发展的一个重要组成部分。本文基于国家863课题“大功率商用柴油机电控单元的开发”主要进行电控单元EMC性能分析及改进设计,为最终设计符合国家相关标准、稳定可靠的ECU打下基础。论文在以下几个方面开展研究工作：首先,分析总结国内外汽车电子EMC标准体系,以CE、RE、CS、RS、ESD五类划分的方法将EMC标准进行技术分类,分析总结每一类标准的测试内容、测试方法、对EMC设计的指导意义。并从中总结出为达到这些测试标准要求在ECU设计中应采取的技术措施。然后,根据电控单元结构,结合EMC标准的指导,针对升压电路、电磁阀驱动电路的EMI特性应用PSPISE软件进行仿真分析,获得干扰源的干扰形式、干扰量,并进行了EMI抑制措施仿真设计。其次,为提高电控单元的工作可靠性,设计了升压电路的驱动保护电路、电磁阀隔离驱动电路,为提高MCU性能,设计了基于PWM跟踪控制的电磁阀低压维持电路。最后,总结旁路、滤波、合理分区、合理接地、合理选择器件、减少布线环路以及多电源隔离供电等EMC措施,应用Protel软件设计电控单元的硬件电路,并进行实验,证明了升压电路及电磁阀驱动电路的正确性以及采取EMI抑制措施对电路的改善效果。通过上述工作,掌握了发动机电子控制系统设计,进一步理清了电控单元可靠性及EMC性能设计思路,为电控单元进一步的开发工作打下了良好基础。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1. 柴油机及其电子控制技术的优越性
• 1.2. 电控单元可靠性及EMC问题
• 1.2.1. 产品可靠性概念及可靠性工程
• 1.2.2. EMC设计对电控单元可靠性的影响
• 1.3. 电控单元EMC问题研究现状
• 1.3.1. EMC分析方法上的研究
• 1.3.2. EMC设计方法上的研究
• 1.4. 本论文研究的内容及意义
• 第二章 汽车电子EMC标准的指导意义及达标技术
• 2.1. 汽车电子EMC标准体系
• 2.2. 汽车电子EMC标准的技术分类
• 2.3. 基于CE类标准的电路设计分析
• 2.4. 基于RE类标准的电路设计分析
• 2.5. 基于CS类标准的电路设计分析
• 2.6. 基于RS类标准的电路设计分析
• 2.7. 基于ESD类标准的电路设计分析
• 2.8. EMC达标设计技术
• 2.9. 本章小结
• 第三章 柴油机ECU主要干扰源及抑制措施的仿真分析
• 3.1. 柴油机ECU整体构成及干扰源分析
• 3.2. 柴油机电控单元EMC仿真模型的建立
• 3.3 电源端口传导干扰噪声仿真分析
• 3.4 ECU开关电路噪声仿真分析
• 3.4.1 电磁阀工作回路中开关噪声分析
• 3.4.2 升压电路开关噪声仿真分析
• 3.5 电磁阀驱动电路EMI抑制措施与仿真分析
• 3.5.1 电磁阀驱动电路EMI抑制措施分析与设计
• 3.5.2 电磁阀驱动电路EMI抑制措施仿真分析
• 3.6 升压电路EMI抑制措施与仿真设计
• 3.6.1 升压电路EMI抑制措分析与设计
• 3.6.2 升压电路EMI抑制措施仿真分析
• 3.7. 本章小结
• 第四章 ECU硬件电路的改进设计
• 4.1. 电磁阀驱动电路改进设计
• 4.1.1 电磁阀驱动要求与驱动方案
• 4.1.2. PWM跟踪控制电磁阀驱动电路及其参数设计
• 4.1.3. 基于PWM跟踪控制的低压维持硬件电路设计与仿真
• 4.1.4. 电磁阀的隔离驱动电路改进设计
• 4.2 升压电路驱动的保护电路改进设计
• 4.3 传感器及信号处理电路的EMC设计
• 4.3.1. 传感器干扰噪声分类
• 4.3.2. 传感器干扰噪声抑制措施
• 4.4. PCB的EMC设计
• 4.4.1. 元器件的可靠性选型
• 4.4.2. 旁路及去耦设计
• 4.4.3. PCB的布线与布局
• 4.5. 本章小结
• 第五章 电控单元调试和实验
• 5.1. 升压电源电路测试实验
• 5.2. 电磁阀驱动电路测试实验
• 5.3. 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 附录A汽车EMC标准及测试实验
• 作者简历
• 学位论文数据集