賴家欽 黃曉波 潘儉栓 龔賀師

摘要：在研發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的VVL技術(shù)過(guò)程中，往往都需要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研究臺(tái)架試驗(yàn);此文介紹了一種方法可以保證在原平臺(tái)ECU控制軟件不帶VVL控制模塊的情況下，通過(guò)增加新的控制器并開發(fā)新的控制軟件單獨(dú)控制VVL執(zhí)行器的方法;從而達(dá)到縮短開發(fā)周期以及降低研發(fā)費(fèi)用的作用，并且此類方法可以作為通用方案兼容所有型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的VVL技術(shù)研發(fā)工作。

Abstract： In the process of developing engine VVL technology， it is often necessary to carry out engine pre-research bench test; this article introduces a method to ensure that the original platform ECU control software does not have a VVL control module by adding new controls It also develops new control software to control the VVL actuator separately; so as to shorten the development cycle and reduce the research and development cost， and this type of method can be used as a general solution to be compatible with the VVL technology research and development work of all types of engines.

關(guān)鍵詞：VVL控制;發(fā)動(dòng)機(jī)控制;發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)

Key words： VVL control;engine control;engine research and development

中圖分類號(hào)：TK4  ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）18-0077-03

0? 引言

發(fā)動(dòng)機(jī)VVL技術(shù)是指通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速時(shí)的氣門升程使發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)工況范圍內(nèi)獲得最佳的氣門升程，達(dá)到提高動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性的效果;在開發(fā)研究發(fā)動(dòng)機(jī)VVL技術(shù)的前期，一般都需要對(duì)搭載了VVL技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)進(jìn)行預(yù)研究。通常都是制作一兩臺(tái)搭載了VVL 技術(shù)的樣機(jī)并進(jìn)行臺(tái)架性能試驗(yàn);公司高層只有對(duì)試驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行評(píng)審后才能確定后面的開發(fā)計(jì)劃并且正式立項(xiàng)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā);從而更能夠保證技術(shù)研發(fā)方向的準(zhǔn)確性。傳統(tǒng)情況下，為了完成VVL樣機(jī)的臺(tái)架性能摸底測(cè)試，就需要ECU軟件供應(yīng)商為新的VVL樣機(jī)匹配升級(jí)一套具備VVL控制功能的ECU軟件數(shù)據(jù)。因?yàn)镋CU軟件中VVL執(zhí)行器的控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，它需要識(shí)別曲軸相位以及凸輪軸正時(shí)，并在這個(gè)基礎(chǔ)上開發(fā)復(fù)雜的控制策略;所以ECU軟件供應(yīng)商在開發(fā)升級(jí)VVL控制模塊的過(guò)程需要耗費(fèi)大量時(shí)間且增加項(xiàng)目研發(fā)費(fèi)用。

而我們此處的方法是在保證原平臺(tái)ECU控制軟件不變的情況下，通過(guò)增加帶PWM輸出以及CAN通訊功能的簡(jiǎn)易控制器從而實(shí)現(xiàn)對(duì)VVL設(shè)備的控制功能，并能完成VVL發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)的全部性能摸底試驗(yàn)任務(wù)。這樣既可以有效地加快項(xiàng)目研發(fā)進(jìn)度也能夠減少發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)成本。

1? 新VVL控制方案實(shí)現(xiàn)過(guò)程

①在實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備一臺(tái)搭載了VVL硬件的試驗(yàn)樣機(jī)、12V電源、一臺(tái)安裝了Busmaster軟件的筆記本電腦;另外，還需準(zhǔn)備一個(gè)簡(jiǎn)易控制器，該控制需要具備PWM輸出、CAN通訊功能以及軟件刷寫功能，并按照?qǐng)D1的硬件線路圖進(jìn)行安裝。

②通過(guò)Simulink軟件搭建VVL控制器的應(yīng)用層控制模型;整個(gè)軟件模型需要包含三部分功能：1）CAN信號(hào)接收解析模塊;2）VVL執(zhí)行器核心控制策略模塊;3）控制信號(hào)狀態(tài)轉(zhuǎn)換以及硬件端口驅(qū)動(dòng)模塊。

③將Simulink模型編譯成嵌入式代碼，將這些代碼放入到控制器的獨(dú)有集成工具中完成軟件集成工作并生成可刷寫的S19文件;最后把該文件通過(guò)bootload工具刷寫到控制器的存儲(chǔ)單元中。

④整個(gè)控制方案的試驗(yàn)操作過(guò)程如下：

在發(fā)動(dòng)機(jī)的正常試驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)Busmaster軟件（一個(gè)能夠接收和發(fā)送報(bào)文的開源軟件）把對(duì)VVL執(zhí)行器的控制信息以CAN通訊的形式發(fā)送給VVL控制器?？刂破鲿?huì)根據(jù)我們自定義的軟件邏輯接收和解析報(bào)文信號(hào)，并按照內(nèi)部的控制軟件策略進(jìn)行程序運(yùn)算;最后，VVL控制器會(huì)驅(qū)動(dòng)PWM硬件端口實(shí)現(xiàn)對(duì)VVL執(zhí)行器的控制。

2? Simulink控制模型軟件

①如圖2，整個(gè)Simulink模型包括了三個(gè)控制模塊—CAN_Rx，VVL_Time，VVL_Control。

②如圖3，由于在定義DBC（該文件在Busmaster軟件被用于將輸入輸出變量的物理值轉(zhuǎn)換成hex值，并能夠簡(jiǎn)化發(fā)送報(bào)文的操作過(guò)程）文件時(shí)，將控制信息存放在了第一個(gè)字節(jié)中，所以在Simulink中搭建信號(hào)解析邏輯時(shí)只需要將第一個(gè)Byte的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取操作。最后將解析好的信號(hào)傳遞給VVL_ON_1變量，并通過(guò)該變量將控制信息傳遞給控制模塊進(jìn)行邏輯運(yùn)算。

③通過(guò)狀態(tài)機(jī)VVL_Time模塊把VVL_ON_1信號(hào)按照巧妙的運(yùn)算邏輯轉(zhuǎn)化成對(duì)四個(gè)邏輯量信號(hào)（A1，A2，B1，B2）的控制;其中四個(gè)變量的狀態(tài)代表了VVL執(zhí)行器的四個(gè)銷子的伸縮狀態(tài)。

④如圖4，通過(guò)VVL_Control模塊將四個(gè)邏輯量信號(hào)轉(zhuǎn)化成PWM信號(hào)，最終通過(guò)PWM端口驅(qū)動(dòng)VVL執(zhí)行器工作;并實(shí)現(xiàn)了通過(guò)獨(dú)立控制器控制VVL執(zhí)行器的整個(gè)過(guò)程。

3? 結(jié)論

通過(guò)Busmaster軟件把對(duì)凸輪軸的控制命令轉(zhuǎn)化成CAN報(bào)文信息發(fā)送給VVL控制器，控制器在接收了報(bào)文信息后根據(jù)軟件控制策略驅(qū)動(dòng)VVL執(zhí)行器移動(dòng)凸輪軸，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門升程。如圖5，圖片顯示的是在發(fā)動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中切換凸輪軸前后發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)壓力變化循環(huán)曲線圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，通過(guò)此種控制方法確實(shí)可以完成對(duì)VVL執(zhí)行器的控制并且能夠滿足發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架性能測(cè)試的所有功能需求。

所以通過(guò)分析對(duì)比，我們不難發(fā)現(xiàn)此種控制方法相交于傳統(tǒng)的通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU去控制VVL執(zhí)行器的方法有如下優(yōu)勢(shì)：

①通過(guò)此種控制方法可以有效加快發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)進(jìn)度。

②由于此種控制方法可以有效減少研發(fā)費(fèi)用。

③此套方法可以作為平臺(tái)化方案，兼容不同發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)的VVL執(zhí)行器的控制工作，讓此套系統(tǒng)的效益最大化。

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