汽車發動機ECU系統研發技術解析
通常汽車發動機供應商只提供基礎發動機或發動機基體,它缺少部分外圍附件系統,因此需要汽車制造商開發這些系統。這些附件系統包括:風扇及風扇離合器、進排氣管道、空氣過濾器、發動機油泵、發動機懸置、動力轉向泵、三元催化器、空調壓縮機、燃油供應系統。
1.3 設計與分析
在現代汽車的開發過程中,需要應用CAD軟件來設計汽車和部件的數字模型。
主要的汽車設計CAD軟件有:美國Unigraphics Solutions公司的Unigraphics、美國Parametric Technology Corp公司的Pro/ENGINEER、法國Dassauh Systems(達索)公司的CATIA。
主要的CAD建模方法有:特征造型、用三坐標測量機進行逆向掃描。
1.3.2 CAE分析
主要的汽車CAE分析軟件有:ANSYS(安世)股份公司的ANSYS系列軟件、MSC Software公司的Adams、Nastran和Patran等系列軟件、LMS公司的Sysnoise、Falancs和Test.lab等系列噪聲分析軟件。
發動機匹配項目中的CAE分析項目有:發動機的噪聲與振動分析、發動機支撐的分析、發動機熱力學分析、汽車碰撞分析、計算流體力學分析(驗證散熱器的尺寸和發動機進氣流動特性)。
1.4 主要試驗項目
主要試驗項目包括:發動機和汽車臺架試驗、發動機噪聲與振動試驗、發動機懸置的振動頻率測量試驗、排氣系統的耐久性試驗、發動機過濾器和冷卻系統的壓力和流動試驗。
2 發動機的電氣匹配技術
2.1 發動機管理系統及其開發技術
2.1.1 發動機管理系統
發動機管理系統(EMS)是在發動機電子點火和電控汽油噴射系統的基礎上,發展起來的集電子控制噴射、排放控制、電子點火、起動、防盜、診斷等功能于一體的集成電路系統。EMS能實現對發動機各系統的精確和靈活控制,是改善發動機各項性能指標和排放的主要手段。發動機管理系統由微處理器、各種傳感器、執行器組成,通過傳感器檢測各種工作狀態和參數,然后由微處理器經過計算、分析、判斷后發出指令給各執行器完成各種動作,使發動機在各種工作狀況下都能以最佳狀態工作。
2.1.2 發動機管理系統開發技術
發動機管理系統開發技術涉及到計算機技術、自動控制、嵌入式系統、發動機技術等多個領域,是汽車電氣控制系統中最復雜的系統。目前汽車制造商在匹配發動機系統的過程中,不需要進行EMS的開發工作。這是因為通常由發動機供應商提供的基礎發動機上,已經配有現成的EMS,汽車制造商僅需要聯系相應的EMS開發商進行標定工作。
目前流行的EMS開發過程是,在MATLAB Simulink仿真計算平臺上,采用可視化和模塊化的方法,建立發動機控制模型,待調試成功后,編譯成機器執行代碼,然后下載到汽車ECU中。例如英國 Pi技術公司推出的發動機和汽車控制系統OpenECU開發工具,提供了一種自動代碼生成和快速原型的解決方案,它的應用范圍包括發動機、變速器、底盤和混合動力控制系統以及汽車批量生產系統。OpenECU平臺能夠在MATLAB Simulink環境中自動生成控制代碼,然后在汽車ECU中運行。
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