汽油/CNG兩用燃料發動機ECU在環仿真

　　應用領域：嵌入式設計(汽車)

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

　　應用方案：將Simulink與LabVIEW結合，發揮前者算法易實現的優勢和后者強大編程功能，大大縮短ECU開發周期;基于CRIO和PXI的ECU快速原型和在環仿真降低設計和試驗成本。

　　使用的產品：

　　LabVIEW 8.6

　　LabVIEW RT，FPGA，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系列數據采集卡

　　PXI-6602 數字定時模塊

　　PXI-6541 數字波形發生器

　　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為研究對象，用Simulink構建了以平均值模型為基礎的發動機電控系統模型。

　　構建了基于PXI的發動機ECU快速原型和在環仿真系統。系統能輸出溫度等模擬信號、采集電壓等模擬信號，輸出或測量開關等數字信號，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。設計了標定實驗，聯合萬能表、示波器對系統進行誤差對比分析, 進行了基于CompactRIO(簡稱CRIO)的ECU快速原型和真實ECU在環測試。

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

　　研究目的和意義

　　針對能源和環境壓力問題以及越來越嚴格的汽車排放標準，發動機技術的發展主要有兩條主線：一是改善發動機結構，提高發動機控制技術;二是尋找可替代清潔燃料。兩用燃料發動機適合國情的環保節能方案之一。利用硬件在環(Hardware in Loop, HIL)仿真可以預先逐步檢驗控制系統設計的合理性和可靠性，從而大大提高控制系統的研制質量，減小研制風險和提高設計成功率，是開發研制發動機電控系統理想工具。因此，近年來硬件在環仿真技術在系統開發和測試實驗中得到了廣泛的應用，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ECU研究較多，對多輸入多輸出的發動機ECU硬件在環仿真的案例較少。

　　綜合考慮性能、價格、開發時間、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方案完成平臺構建，研制開發了一套基于PXI的CNG/汽油兩用燃料發動機ECU在環仿真系統，進行了發動機ECU在環仿真試驗。