大众汽车共轨系统介绍

1、一、共轨系统开发内容1. 控制系统功能定义2. 机械系统各关键部件及执行器开发3. 标定和故障诊断相关内容开发4. 系统小批量试制的相关规范和ecu测试平台的建立（企标）1. 控制系统功能定义燃油系统控制精确的喷油量控制喷油定时和最小喷射间隔控制喷射压力控制发动机管理功能喷油规律计算（喷射次数，喷油量、喷油定时和喷射压力计算）环境适应性，系统老化适应性等控制发动机怠速管理和低速各缸平衡降噪控制整车功能巡航控制网络通信功能（j1939协议）标定，故障诊断及输出功能2.机械系统各关键部件及执行器开发共轨喷油泵开发型号：mdp，hdp，hsp喷油器总成开发控制阀偶件、喷油器体偶件、油嘴偶件和节流孔板

2、设计和加工共轨管总成开发共轨管，限流阀，限压阀设计加工高速电磁铁开发油泵用高速电磁铁喷油器用高速电磁铁压电晶体开发正在进行中3. 标定和故障诊断相关内容开发标定系统开发已完成，符合asam测控体系标准故障诊断方法设计已完成主要故障计40余个安全措施设计已完成主要故障“跛行”功能设计诊断输出设备开发已完成第一阶段样品开发4.系统小批量试制的相关规范和ecu测试平台的建立喷油泵总成和关键部件试验规范（初稿）喷油器总成和关键部件试验规范（初稿）共轨管总成和关键部件试验规范（初稿）ecu测试平台设计和测试规范（初稿）发动机匹配流程（初稿）整车匹配流程二、ecu开发的技术实现1. ecu开发总流程2.

3、硬件平台设计3. 底层软件实现4. 应用程序算法设计5. 标定系统实现6. 通信和故障诊断实现1. ecu开发总流程对象分析：定义控制目标算法设计：获取目标量硬件平台设计：满足对象特性底层实现：目标量底准确输出ecu对象标定平台和标定流程设计诊断工具开发测试平台设计对象分析 获取控制目标量： 如右图。 定义数据格式： 控制精度和查表插值时间 定义控制周期： 实时性要求，决定采样周期 确定软件调度管理：时间调度和事件触发qfinqpiqposttdc目标喷射压力：pfin功能定义代码生成与集成标定原型开发验证硬件在回路仿真功能算法的“v”字型开发流程根据系统要求定义控制系统需要完成的功能和实现方

4、案利用软硬件工具对需要完成的功能进行算法设计和快速原型试验验证运用代码生成工具对验证成熟的算法生成产品级代码，并集成入整个控制系统对集成后的控制系统利用硬件仿真机进行功能性系统测试及虚拟标定最终的台架实验标定反复验证2. 硬件平台设计 ecu硬件系统输入输出功能和组成框图 喷油器电磁铁控制要求和硬件实现 油泵电磁铁控制要求和硬件实现 电源处理 其他ecu硬件系统输入输出功能和组成框图频率信号 处 理数字信号 处 理模拟信号处理 ecu数字处理模块通信及诊断电源处理喷油器电磁阀 驱动油泵驱动频率信号 输出开关信号 输出kwp2000canccp+24v地油泵转速发动机 转速车 速停车命 令手动怠

5、速开关p t o 手动油门刹车开关离合开关油 门轨 压手动油门油 温水 温气 温进气压力怠速设 置inj 1inj 6inj 5inj 4inj 3inj 2pcv 1pcv 2预热塞排气制动诊断指示手动怠速指示转速表备用继电器串 口喷油器电磁铁控制要求 高压驱动，要求拉升至12a以上电流响应t150us，维持电流3a。 系统提供三次喷射能力，驱动电路提供的喷射间隔可达0.1ms。 提供高压、维持电流以及喷油器动作等输出故障检测能力。12a3a驱动波形电流响应t喷油器电磁铁控制硬件实现确认电磁阀动 作驱动1驱动6驱动5驱动4驱动3驱动21 3 52 4 60.011,3,52,4,61,3,5

6、2,4,61234561 resetpre_hi_testmain_hi_testmain_injpre_injhi_epwm1,3,52,4,6缸号喷油器控制逻辑高压产生维持电流分段 控制i_susi_peak油泵电磁铁控制要求 可调节的电磁铁驱动时间和电磁力维持时间 油泵电磁铁动作检测 系统反向电势的消除t控制信号：电流响应：凸轮型线：油泵电磁铁控制硬件实现电路的优点：利用可控的反向电势泄放回路一方面消除了反向电势，又获得了响应的电磁铁维持电流，电路结构紧凑。缺点：对电磁铁维持电流没有实现幅度控制，增加了不必要的功耗。tctrl_ 电磁兼容设计（电源设计）滤波滤波10v变压滤波5v限流器限

7、流器传感器供电1传感器供电2数字/模拟电路功率电路数字地功率地 24v24v10v10v5v5v5vecu特点：1、供电回路分开，有效隔离了数字地、功率地和屏蔽地； 2、传感器供电与主板电源隔离，有效防止导线干扰和短路造成的系统瘫痪。 3、强大的电源输入滤波处理。硬件系统的三次升级和两个版本说明：1、硬件系统从硬件资源不同分标定ecu和产品ecu。2、硬件系统保持每2年升级一次，主要是为了功能扩展和降低成本。3、目前硬件系统采用数字板和驱动板分开设计的方案，有利于系统升级完善和作为标定ecu。4、下一阶段产品ecu主要在驱动电路升级、数字电路集成和cpu升级更新上采取相应设计，把数字板和驱动板

8、合为一体，以降低成本和提高硬件系统可靠性。3.底层实现准确输出的关键 时序机制及判缸：精度，判缸时间，缺信号判缸及输出基准切换，以及启动未判缸前轨压建立。 转速信号的速度特性校正:tnofs,tgnofs 喷油器基本特性参数的建立： （qpct；tdm；tdem） 轨压脉动对喷射特性的影响：采用单次喷射前采样轨压 喷油器特性参数的温度补偿：电磁铁、控制阀的温度特性 喷油器特性参数老化自学习补偿；qpi 油泵控制方案分析：即压力调节方法设计 油泵供油特性的建立（开环）(-pc-q) 轨压控制算法的设计（闭环）：pid+前馈 底层硬件驱动程序：与特定cpu平台相关以飞轮或凸轮为基准输出喷油信号的两

9、种方法mdeltgnofs600catfinnetgnofs tgnofs600caswd1d2（凸 轮 ） deltgnofstinj tfintfin+tpllot其 中tinj轨压脉动对喷射特性的影响采用稳态工况点自学习喷油器特性老化算法轨压控制算法的设计 | +各油量下共 轨 压力的基本供油角度maxmin各转速 下的 最早脉冲 起始角开 环控制 表格（ 起始角）nepfinnpcqfinmpabasepabase8uspidpakmaxpa11kmnpasw2sw1pumpanglemminpaminpapid16ms4. 算法设计获取目标量发动机管理：喷油量算法： qfin喷油规律

10、算法：多次喷射量计算: qmain,qpilot,qafter喷油定时算法: tfin,tpilot,tafter喷射压力算法: pfindenso方案bosch 方案fcrs 方案整车管理：巡航控制算法怠速管理和控制低速逐缸平衡控制辅助启动和排气刹车等输出控制说明：1、系统软件每年升级一次，以优化控制和扩展功能；2、在不更换cpu时，保持软件向上兼容；5. 标定系统实现ecu标定工具的选择： 要符合asam测控体系（asap2和asap3协议） 具有在线和离线标定功能和开放式用户界面。 ecu开发过程中增加的相关开发工作量要小，开发周期要短。本系统选用canape graph标定软件和ccp

11、协议实现系统标定。canapepc softwarecan driverccpapplicationtarget softwareasap2*.h2l部分标定监控界面图8 canape数据可视化界面三、技术指标和试验结果1. 共轨系统技术指标2. 发动机匹配结果3. 整车匹配结果1.共轨系统关键参数指标项目fcrs指标参考值最高轨压145mpa/160mpa180mpa单次喷射稳定性+/- 0.5mm3 25mpa 5 mm3/st +/- 1.5mm3 120mpa 50 mm3/st+/- 0.5 mm3+/- 1 mm3各缸一致性+/- 0.5mm3 25mpa 1 mm3/st+/-

12、0.5mm3 120mpa 1 mm3/st+/- 2 mm3 120mpa 200mm3/st+/- 0.5 mm3+/- 0.3 mm3+/- 1 mm3最小可控喷射量1.5+/- 0.5mm3 25mpa 5 mm3/st2+/- 1.5mm3 120mpa 50 mm3/st1+/- 0.5 mm32+/- 1 mm3回油量5070 mm3/st 120mpa 50 mm3/st ne=2000rpm40mm3最小喷射间隔0.6ms 50mpa0.3ms2. 发动机性能优化匹配结果 型号：原机6df2(110115) 方案： 气道:涡流比1.7 燃烧室:喉口58 油嘴：北油717 结果：co(2.1)nox(5.0)hc(0.66)pt(0.10)ge1.7765.1540.3320.094231.9g/kwhesc循环3. 整车匹配结果 方案：利用现有卡车和公交车的在用发动机直接改装共轨 目的：旨在验证系统功能和可靠性；同时进行系统的实车匹配研究，为小批量试制积累经验数据。 结果如下卡车公交车（4辆）发动机型号ca6110/125z6df2-24运行里程2万km1万1.6万km不等动力性良好