汽油机控制单元硬件在环测试系统仿真研究

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1、分类号：ＴＫ３２３单位代码：１０１８３研究生学号：２０１５４２２１１９密级：公开＿吉林大学硕士学位论文学术学位（）汽油机控制单元硬件在环测试系统仿真研究Ｓｔ－－－ｉｍｕｌａｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨａｒｄｗａｒｅｉｎｔｈｅＬｏｏｐＴｅｓｔＳｓｔｅｍｏｆｙＧａｓｏｌｉｎｅＥｎｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔｇ作者姓名：聂广论专业：动力工程及工程热物理研究方向：汽车热管理与控制指导教师：陈海波副教授培养单位：汽车工程学院２０１８年５月汽油机控制单元硬件在环测试系统仿真研究

2、Ｓ－－－ｉｍｕｌａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＨａｒｄｗａｒｅｉｎｔｈｅＬｏｏｐＴｅｓｔＳｙｓｔｅｍｏｆＧａｓｏｌｉｎｅＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ作者姓名：聂广论专业名称：动力工程及工程热物理指导教师：陈海波副教授学位类别：工学硕士答辩日期：Ｚ〇Ｇ年５月＃日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵

3、权的法律责任。吉林大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。１学位论文作者签名：裹；凌曰期：又０名年月曰｜ｆ摘要汽油机控制单元硬件在环测试系统仿真研究内燃机应用了电子控制技术，使其燃油经济性和排放性能得到很大改善；电子控制也从仅用于燃油喷射控制功能发展到

4、应用于所有功能。目前电子控制已经深入到内燃机的每一个系统中，其运行的每时每刻都离不开控制系统的工作。随着新技术应用的不断增多，内燃机电子控制功能日益复杂，系统中的传感器和执行器数量和种类都不断增多，导致电控单元设计更加复杂；为了保证软件和硬件工作可靠性，需要对各个部分进行严格的测试。电控单元设计是一个边开发、边测试、边改进的过程，软件和硬件设计完成后需要将二者集成，进行完整的控制功能测试。通常将控制器安装在被控对象上进行测试，但是被控对象的开发周期比控制单元长，导致控制器开发完成后无法立即进行测试和改进工作。硬件在环测试技术利用被控对象仿真模型和

5、实时机硬件，仿真被控对象运行过程；该技术构成的系统能够接受电控单元的控制信号，并仿真传感器信号传递给电控单元，因此能够代替被控对象对控制器进行测试。针对实时机系统功能，本文设计了汽油机电控单元硬件在环测试系统。在实时机硬件方面，根据某控制器的功能和I/O资源需求，选用dSPACE相关的处理器卡、I/O卡、信号调理卡，外部供电选用TDK可编程电源，从而组成实时机系统。该系统能够满足发动机仿真的高实时性要求、复杂信号的仿真要求和众多输入与输出接口的要求等。基于软件ControlDesk设计人机交互界面，并建立信号关联，用于测试过程中对模型参数的标定和

6、测量。使用AutomationDesk建立了自动化测试用例，并在系统上进行测试和报告输出，并对测试结果进行分析。在汽油机仿真模型方面，根据各部分功能建立了用于控制器功能测试的汽油机仿真模型。首先分析汽油机各部分的组成部件及其工作原理，基于各个模块的经验公式和理论公式，建立起各模块的仿真模型。为了增强模型仿真的实时性，部分模块采用实验数据线性拟合方式仿真。该模型主要包含燃油供给系统模型、进排气系统模型、缸内燃烧模型和冷却系统模型，各模块按照系统中的组成部件分别搭建了子模型。I然后对某控制器接口和实时机接口进行了分析，其中喷油信号、点火信号、爆震信号

7、使用专用接口，数字信号、模拟信号、PWM信号等使用普通接口，分别建立起控制器与实时机接口的对应关系。对各传感器工作原理和在控制系统中的作用进行了分析，建立了各类传感器仿真模型，其中曲轴、凸轮轴传感器和爆震传感器基于dSPACE模块生成仿真信号，温度、压力和氧传感器基于传感器工作原理和实验数据建立了仿真模型，并将仿真模型信号输出，通过示波器显示仿真波形。最后分析测试用例设计方法，并针对各部分功能分析了相关的影响因素；覆盖的主要功能有：燃油供给系统控制功能、点火系统控制功能、怠速控制功能、空燃比控制功能、负载控制功能、涡轮增压控制功能、进气控制功能、

8、曲轴箱强制通风控制功能、主继电器控制功能。对每一个控制功能设计了测试用例，并在系统中逐一进行了测试。在实施测试过程中，通过上位机用户界面