汽車發(fā)動機ECU系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)解析

引　言

隨著技術(shù)的進步，汽車的數(shù)字化程度越來越高。目前汽車電子信息產(chǎn)品已經(jīng)平均占到汽車總成本的1/3，并且這個比率還在不斷提高，有專家認為，未來10年內(nèi)，這個比率將達到40%。例如像寶來這樣的中檔轎車至少擁有十幾個汽車電子控制單元（ECU）。所謂ECU，實際上就是一部帶單片機的嵌入式系統(tǒng)，有自己的處理器、I/O設備和存儲器，能獨立控制汽車的某一系統(tǒng)，例如發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS和ABS系統(tǒng)等。至于高檔轎車，往往擁有幾十個甚至上百個 ECU，這些ECU通過數(shù)字總線結(jié)構(gòu)連接在一起，形成一個復雜的計算機局域網(wǎng)。

1　汽車ECU開發(fā)流程

汽車ECU開發(fā)流程見圖1。

1.1　汽車ECU開發(fā)的V循環(huán)方法

1.1.1　設計計算

　　發(fā)動機匹配項目設計計算的目的是根據(jù)汽車要求的性能確定發(fā)動機和變速器等部件的類型和參數(shù)。它分為以下3種方法。

　　（1）手工計算

　　主要是根據(jù)汽車驅(qū)動力與行使阻力的平衡圖來確定汽車在不同檔位情況下的最高車速、加速能力和爬坡能力，從而評價變速器的不同傳動比對汽車性能的影響，確定發(fā)動機和變速器的參數(shù)。這種方法計算繁瑣，結(jié)果不夠準確。

　?。?）仿真計算

　　在設計汽車和各部件模型的基礎(chǔ)上，輸入發(fā)動機和變速器等汽車部件和整車的性能參數(shù)，指定要求的行駛循環(huán)，最后計算出汽車的動力性、經(jīng)濟性、排放性能和制動性能。它可以在計算機上顯示和打印各種分析報告和圖表結(jié)果，計算快速準確，能反映汽車系統(tǒng)中任何參數(shù)的變化對整車性能的影響。目前國內(nèi)常見的車輛仿真商業(yè)軟件有奧地利李斯特內(nèi)燃機及測試設備公司（AVLLIST GmbH）開發(fā)的汽車性能仿真分析軟件CRUISE。

　?。?）參數(shù)優(yōu)化

　　將汽車的動力性、經(jīng)濟性、排放性能和制動性能作為目標函數(shù)，將發(fā)動機功率、汽車重量和變速器的各檔傳動比等參數(shù)作為優(yōu)化變量，在一定范圍內(nèi)，尋求最優(yōu)匹配組合，使汽車達到最佳性能價格比。

1.1.2　發(fā)動機和變速器的布置

　　在完成發(fā)動機匹配設計計算后，根據(jù)初步確定的計算參數(shù)和汽車布置形式，可以從市場上選擇一款或多款發(fā)動機和變速器，然后選擇和開發(fā)相應制動、轉(zhuǎn)向和空調(diào)系統(tǒng)等部件，在發(fā)動機艙和車身上試布置。也可以通過建立汽車和部件的CAD數(shù)字模型，在CAD軟件環(huán)境中試裝配，檢查干涉情況，并進行調(diào)整。在確定汽車主要部件的位置后，可以進行后續(xù)工作。