汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機ECU在環(huán)仿真

　　應(yīng)用領(lǐng)域：嵌入式設(shè)計(汽車)

　　挑戰(zhàn)：ECU快速模型構(gòu)建及硬件在環(huán)仿真的研究對國內(nèi)自主品牌車及新能源汽車研究具有重大意義。

　　應(yīng)用方案：將Simulink與LabVIEW結(jié)合，發(fā)揮前者算法易實現(xiàn)的優(yōu)勢和后者強大編程功能，大大縮短ECU開發(fā)周期;基于CRIO和PXI的ECU快速原型和在環(huán)仿真降低設(shè)計和試驗成本。

　　使用的產(chǎn)品：

　　LabVIEW 8.6

　　LabVIEW RT，F(xiàn)PGA，仿真模塊

　　NI RIO模塊

　　SIT仿真接口工具包

　　PXI-1042 PXI機箱

　　PXI-8196 嵌入式控制器

　　PXI-6713 高速模擬輸出模塊

　　PXI-6259 M系列數(shù)據(jù)采集卡

　　PXI-6602 數(shù)字定時模塊

　　PXI-6541 數(shù)字波形發(fā)生器

　　CompactRIO-9103 CRIO機箱

　　CompactRIO-9014 嵌入式控制器

　　CompactRIO-9215 模擬輸入模塊

　　CompactRIO-9263 模擬輸出模塊

　　介紹

　　以某品牌兩用燃料四缸汽油機電控系統(tǒng)為研究對象，用Simulink構(gòu)建了以平均值模型為基礎(chǔ)的發(fā)動機電控系統(tǒng)模型。

　　構(gòu)建了基于PXI的發(fā)動機ECU快速原型和在環(huán)仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)能輸出溫度等模擬信號、采集電壓等模擬信號，輸出或測量開關(guān)等數(shù)字信號，噴油脈寬、點火脈沖等PWM信號采集，以及曲軸、凸輪軸位置等定時脈沖信號的輸出。設(shè)計了標定實驗，聯(lián)合萬能表、示波器對系統(tǒng)進行誤差對比分析, 進行了基于CompactRIO(簡稱CRIO)的ECU快速原型和真實ECU在環(huán)測試。

　　快速構(gòu)建發(fā)動機ECU原型。實現(xiàn)基于Simulink的算法模型在CRIO上的運行，實現(xiàn)接收包括曲軸轉(zhuǎn)速和以及節(jié)氣門位置等信號，輸出控制發(fā)動機的信號和傳動系參數(shù)。測試結(jié)果包括發(fā)動機點火提前角和噴油MAP圖，為真實ECU構(gòu)建提供了參考。

　　研究目的和意義

　　針對能源和環(huán)境壓力問題以及越來越嚴格的汽車排放標準，發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展主要有兩條主線：一是改善發(fā)動機結(jié)構(gòu)，提高發(fā)動機控制技術(shù);二是尋找可替代清潔燃料。兩用燃料發(fā)動機適合國情的環(huán)保節(jié)能方案之一。利用硬件在環(huán)(Hardware in Loop, HIL)仿真可以預(yù)先逐步檢驗控制系統(tǒng)設(shè)計的合理性和可靠性，從而大大提高控制系統(tǒng)的研制質(zhì)量，減小研制風(fēng)險和提高設(shè)計成功率，是開發(fā)研制發(fā)動機電控系統(tǒng)理想工具。因此，近年來硬件在環(huán)仿真技術(shù)在系統(tǒng)開發(fā)和測試實驗中得到了廣泛的應(yīng)用，但是，目前的解決方案普遍面臨成本高的不足，難以在極限條件下實時測試，另外，對汽車ABS或ESP的硬件在環(huán)ECU研究較多，對多輸入多輸出的發(fā)動機ECU硬件在環(huán)仿真的案例較少。

　　綜合考慮性能、價格、開發(fā)時間、通用性、可擴展性的特點等，本文最終選定了NI公司

　　的PXI和CompactRIO方案完成平臺構(gòu)建，研制開發(fā)了一套基于PXI的CNG/汽油兩用燃料發(fā)動機ECU在環(huán)仿真系統(tǒng)，進行了發(fā)動機ECU在環(huán)仿真試驗。