國六排放高壓共軌柴油機(jī)ECU硬件電路研究與設(shè)計

發(fā)布時間：2020-07-31 09:13

【摘要】：汽車污染物是大氣污染的主要貢獻(xiàn)者之一,隨著我國汽車保有量持續(xù)增加和環(huán)境不斷惡化,為有效控制車輛污染物排放,我國相繼制定并實施了各個階段的排放法規(guī),于2016年提出了針對輕型柴油車的國六排放法規(guī),計劃于2020年和2023年分別實施國六(a)和國六(b)階段。電控高壓共軌柴油機(jī)對噴油壓力、噴油量、噴油時刻和噴油規(guī)律能實現(xiàn)柔性控制,電子控制單元(ECU)硬件電路作為電控系統(tǒng)的載體,因此,對ECU硬件電路的研究具有重要的現(xiàn)實意義。針對中等功率的高壓共軌柴油機(jī)及其后處理系統(tǒng),以云內(nèi)D20TCI為控制對象,采用英飛凌公司的AURIX~(TM)系列產(chǎn)品32位3核微控制器(MCU)。對國六排放高壓共軌柴油機(jī)ECU硬件電路進(jìn)行了功能需求分析,采用理論分析結(jié)合實驗驗證的方法對ECU硬件電路的若干關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了詳細(xì)研究:曲軸、凸輪軸信號的調(diào)理方式,噴油器、尿素噴嘴及燃油計量閥的驅(qū)動方式。結(jié)果表明:曲軸、凸輪軸信號采用可變磁阻傳感器接口芯片進(jìn)行信號調(diào)理電路設(shè)計,將差分輸入信號轉(zhuǎn)換為方波信號;噴油器采用高低雙電壓驅(qū)動方式;尿素噴嘴采用高低單電壓驅(qū)動方式;燃油計量閥采用低邊驅(qū)動方式能滿足功能需求。采用模塊化設(shè)計方法,設(shè)計了ECU五大模塊電路:MCU模塊外圍電路、ECU電源模塊電路、功率驅(qū)動模塊電路、信號調(diào)理模塊電路及ECU通信模塊電路。其中功率驅(qū)動模塊主要包括高壓共軌噴油器、燃油計量閥、預(yù)熱塞、尿素噴嘴、排氣再循環(huán)(EGR)、可變截面渦輪增壓器(VNT)、電子節(jié)氣門(ETC)、顆粒捕集器(DPF)噴油裝置、寬裕氧傳感器加熱器、選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)的電加熱及水加熱器等。對ECU印制電路板(PCB)的疊層結(jié)構(gòu)、PCB布局布線、接地、靜電釋放(ESD)防護(hù)設(shè)計要點進(jìn)行了詳細(xì)分析,設(shè)計出滿足要求的PCB。利用電路功能實驗和臺架實驗測試ECU硬件電路,結(jié)果表明:ECU硬件電路達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。尿素噴嘴和噴油器驅(qū)動電流均能實現(xiàn)理想的PEAK-HOLD波形。尿素噴嘴響應(yīng)時間小于5ms,功率消耗小于3.5W;100μs內(nèi),噴油器驅(qū)動電流能從0A上升到18A;60μs內(nèi)能從12A降低到0A;80μs內(nèi)從18A切換到12A不會導(dǎo)致噴油器關(guān)斷,曲軸、凸輪軸信號調(diào)理電路均能將原始信號轉(zhuǎn)換為無延遲、干凈的方波信號,為高壓共軌系統(tǒng)判缸提供準(zhǔn)確的角度基準(zhǔn)點。燃油計量閥能根據(jù)軌壓傳感器反饋的共軌壓力信號實時調(diào)節(jié)共軌壓力。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464.172
【圖文】：

微控制器,安全標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品,汽車開發(fā)

圖 2.3 英飛凌 AURIX 系列微控制器產(chǎn)品Fig.2.3 Infineon AURIXTM Series Microcontroller Products標(biāo)準(zhǔn)，同時提高了 MCU 的性能。同時，使用 AURIX 平臺，汽車開發(fā)商將能CU 平臺控制需要滿足國六排放的動力總成，而且將花費(fèi)較少的努力和成本就IL-D 標(biāo)準(zhǔn)，而不是使用經(jīng)典的 Lockstep 體系結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在客戶可以將 MCU 的安

系統(tǒng)架構(gòu),引腳,資源分配,微控制器