高压共轨柴油机ECU解决方案

高压共轨柴油机ECU解决方案

摘要：基于RapidECU的高压共轨柴油机ECU快速开发解决方案，用户可以在数周内完成高压共轨柴油机ECU原型样机开发，实现发动机起动、怠速、加减速等基本工况，在数月内完成批量产品样件开发，实现中小批量装车，为高压共轨柴油机ECU大批量产业化打下良好基础。

概述

高压共轨柴油喷射系统能够实现对燃油喷射压力、喷油脉宽、喷油正时等的灵活控制，是电控柴油机满足国Ⅳ及以上排放标准的首选燃油系统，同时，高压共轨柴油机还具备显著的燃油经济性与强劲的动力性。

电控单元ECU、高压油轨、高压泵、喷油器是共轨系统的四大核心部件，其中ECU采集传感器信息，经过运算处理后，控制执行器动作，实现发动机的运行控制、故障诊断等功能，被称为发动机的大脑。

ECU主要包括控制器硬件和控制器软件，其中的控制器软件又包括基础软件与应用软件。由于高压共轨系统的高度复杂性，无论是控制器硬件开发，还是基础软件或者应用软件开发都需要花费大量的时间、精力以及昂贵的费用。如果没有合适的开发工具，ECU的研发和产业化几乎成了难以完成的任务。

使用RapidECU快速原型控制器可以在没有控制器硬件的情况下，提前进行控制算法的开发与验证，尤其适合于高压共轨等复杂系统ECU的开发研究，快速原型的试验结果还可以为产品硬件设计提供参考。因此，控制器快速原型在进行软件快速验证的同时，也降低了硬件返工几率，从而缩短开发周期，降低开

发成本，提高控制器设计质量。

开发流程

开发流程符合国际标准的V型开发模式，基于MATLAB\Simulink\Stateflow\ECUCoder图形化建模方式建立软件工程，完全零手工的一键式全自动代码生成，可以同时完成应用软件和基础软件模型自动代码生成，在开发过程中随时保持模型和

代码的同步状态。

通过下载到高性能的产品级控

制器硬件平台完成实时环境下的测

试和验证，使开发和产品化在统一的

平台下实现，提供集成式的完整工具

链组合，支持用户在ECU生命周期

内的开发、测试、标定、验证、生产

和售后等全部流程。

硬件解决方案

高压共轨柴油机ECU硬件需要能够正确处理共轨系统所有传感器的信号，准确控制所有执行器的动作，由于共轨系统的复杂性，要求ECU硬件运算速度快，存储空间大，同时，为了用于实验室、台架、装车等各个阶段，要求硬件防护等级高，可靠性好，坚固耐用。

RapidECU是一系列产品级快速原型控制器，可以在电控系

统的开发过程中替代产品控制器硬件，通过自动代码生成技术，

将建模与仿真阶段所形成的控制算法模型下载到快速原型控制

器硬件中，并连接实际被控对象，进行控制算法的硬件在环仿真

验证和实物验证，并在开发阶段早期实现标定。

RapidECU-E1是专门用于高压共轨柴油机的快速原型控制器，技术参数如下表。

使用RapidECU-E1作为高压共轨柴油机ECU硬件解决方案的优势主要包括：

✓产品原型，集成信号调理与功率驱动电路

✓搭载Freescale最新一代MPC5634M芯片

✓适合实验室、台架、装车等各个阶段

✓高性价比的紧凑型硬件，坚固耐用

基础软件解决方案

高压共轨柴油机ECU基础软件首先需要提供共轨系统ECU硬件与应用软件之间的接口，其次需要对应用软件的各个功能模块进行合理的任务调度，再次需要实现对控制器硬件的监控与管理，最后需要实现一系列标准协议。

ECUCoder 是基于Simulink的全自动代码生成工具，用于配置ECU控制算法模型与基础软件模型，并自动生成产品代码。支持飞思卡尔、英飞凌、意法等知名厂家的汽车电控系统主流芯片。ECUCoder 提供了功能强大的基础软件Simulink 模块库，可以通过友好的用户界面便捷、直观地配置基础软件参数并由Simulink 模型自动生成基础软件代码。由于软件可以灵活、深层次地访问并配置基础软件参数，模型生成的基础软件代码可以支持控制器快速原型及产品开发两个阶段。

ECUCoder for MPC56xx E1是专门用于高压共轨柴油机ECU的全自动代码生成工具，支持RapidECU-E1快速原型控制器与客户自研或其它供应商控制器，包含如下软件模块。

使用ECUCoder作为高压共轨柴油机ECU基础软件解决方案的优势主要包括：

✓自动代码同时生成基础软件与应用软件，无需手动集成

✓功能强大的GUI界面，可直接从模型访问并配置整个基础软件

✓代码可靠，代码可读性与执行效率良好折中

✓同时提供芯片级模块库与控制器级模块库，支持用户自主开发的控制器硬件

应用软件解决方案

高压共轨柴油机ECU很大程度决定了发动机动力性、经济性与排放性能，继而决定了车辆的驾驶体验、油耗与排放，而这些都由ECU应用软件尤其是控制算法决定。基于扭矩的发动机控制算法在提高车辆驾驶性的同时简化了车上各个控制单元之间的接口，非常方便系统集成与扩展，并且匹配标定工作量小，是当今车用发动机的主流控制算法。

EngineMaster是基于扭矩的发动机控制算法模型，基于MATLAB/Simulink开发，能够实现对发动机与整车的控制，模型具有方便的接口，当发动机与车辆参数发生变化时，只需要改变ECU中的发动机特性参数与车辆特性参数就能使整车达到较好的性能。

EngineMaster for CRD是专门用于高压共轨柴油机ECU的控制算法模型，模型总体结构如下图。

使用EngineMaster作为高压共轨柴油机ECU应用软件解决方案的优势主要包括：

✓基于扭矩的发动机控制算法，扩展方便，匹配标定工作量小

✓算法适应性强，适用于不同的机型与车型

✓基于MATLAB/Simulink开发，模型层次分明，可读性好

✓模块化的模型结构，方便按需裁减或者添加功能模块

测量标定解决方案

为了进一步优化控制算法，实现高压共轨系统和柴油机本体的匹配，需要对ECU进行标定，以达到降低油耗、排放，提高发动机性能的目标。

常见的标定系统由上位机测量与标定软件、CAN通信

适配器、高性能数据采集模块构成，标定软件的CCP接口

和标定ECU相连，进行上下位机实时数据交互，CAN通信

适配器提供两路以上CAN总线通道，分别用于ECU接口和

数据采集模块接口。

高性能数据采集模块负责将外部传感器信号以较高的

采样频率和采样精度收集，并保证采集数据和原机实时同步，用于精细化标定和对比分析。