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作者：Kristof Ceustermans, Karel de Grote University College, 應用工程係。
“我們使用 CompactRIO可編程自動化控製器設計了一個非常靈活的、可編程的發動機管理係統，該平台是模塊化的，可擴展額外的傳感器，並包含現場可編程門陣列(FPGA)。”
挑戰：
開發一個高效、低排放的自適應發動機控製單元(ECU)來控製使用標準汽油、氫氣、合成氣或燃料混合物來運轉的發動機。
解決方案：
使用NI LabVIEW FPGA模塊和NI CompactRIO模擬、測試和控製發動機，並實現動態自適應控製。
發動機控製單元
新xin燃ran料liao的de出chu現xian和he更geng高gao效xiao的de燃ran料liao使shi用yong方fang式shi，會hui降jiang低di燃ran料liao消xiao耗hao及ji排pai放fang，並bing最zui大da限xian度du地di提ti高gao燃ran料liao利li用yong率lv，從cong而er能neng夠gou以yi一yi個ge更geng可ke持chi續xu的de方fang法fa給gei發fa動dong機ji提ti供gong動dong力li。幾ji個geECU從每分鍾轉數(rpm)中提取數據，發出扭矩/節氣門位置或渦輪增壓發動機的推動壓力請求，並確定最佳點火時間或時間段和最佳燃料噴射量和噴射時間。我們還使用額外的參數（如發動機溫度）來修正這些參數。例如，一台冷的發動機比在正常工作溫度下運行的發動機需要更多的燃料混合物。
目前現成的可編程ECU不適合研究，因為它們的編程能力有限，它們采用的是一係列預定義的輸入變量(傳感器)。我們使用CompactRIO可編程自動化控製器設計了一個非常靈活的、可編程的發動機管理係統，該平台是模塊化的，可擴展額外的傳感器，並包含現場可編程門陣列(FPGA)。有了FPGA，係統可以迅速響應並支持使用LabVIEW圖形化編程。另外，由於我們以前的研究項目，使得工程師在使用圖形化編程方麵也比較有經驗。
發動機傳感器模擬
在我們將基於CompactRIO的ECU係統真正連接到試驗台上的發動機之前，我們必須確認一切都正常工作。因此，我們將模擬傳感器用於CompactRIO發動機控製器，這些模擬傳感器由另一個基於LabVIEW和NI CompactDAQ的de獨du立li應ying用yong程cheng序xu控kong製zhi，從cong而er模mo擬ni傳chuan感gan器qi正zheng常chang使shi用yong所suo產chan生sheng的de電dian壓ya和he電dian流liu信xin號hao。我wo們men發fa現xian與yu凸tu輪lun軸zhou和he曲qu軸zhou連lian接jie的de傳chuan感gan器qi產chan生sheng的de感gan應ying信xin號hao通tong常chang是shi不bu可ke預yu測ce的de80Vpp信號，而NI C係列輸出模塊的極限電壓為60V。為了更好地描繪這個信號和節省時間，我們將一個真正的傳感器連接到齒輪和電動機上，基於LabVIEW和CompactDAQ的應用控製電機的每分鍾轉數，然後我們將真實信號傳到CompactRIO ECU上。
使用CompactRIO設計ECU
我們使用LabVIEW FPGA模塊來開發我們的ECU，並使用LabVIEW的CompactRIO來實施該係統。我們創建一個表格，使用發動機每分鍾轉數和扭矩請求作為輸入值，使用LabVIEW VI插入數組函數來找到合適的執行器參數，如點火定時和燃料噴射定時。我們同時也采集如歧管空氣壓力(MAP)和發動機溫度等傳感器信號，用於修正參數。使用CompactRIO係統，我們可以很容易地添加更多的非標準傳感器來研究，也可以適應不同的發動機和燃料類型。CompactRIO使用FPGA獲得曲軸和凸輪軸的角度位置並在正確的時間產生執行器信號。
chulebiaozhundefadongjicanshuzhiwai，womenhaijihuaceliangqigangdeyali，bingshiyonggaishujuzuoweifadongjikongzhiqizhongdebihuankongzhicanshu，yidadaofadongjixiaolvzuidahua。hunhewuzuihaozaizuigaoyalishuipingshidianhuo，yichanshengzuidadegonglv。shouxian，womenxiangyaoyouhuayitaizhengchangde4缸汽油發動機的控製。通過實施快速的和可靠的FPGA響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)更(geng)好(hao)地(di)控(kong)製(zhi)燃(ran)燒(shao)來(lai)提(ti)高(gao)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)效(xiao)率(lv)。此(ci)外(wai)，我(wo)們(men)將(jiang)在(zai)變(bian)負(fu)載(zai)條(tiao)件(jian)下(xia)對(dui)我(wo)們(men)的(de)試(shi)驗(yan)發(fa)動(dong)機(ji)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)，以(yi)進(jin)一(yi)步(bu)改(gai)進(jin)我(wo)們(men)的(de)控(kong)製(zhi)算(suan)法(fa)。
ECU的未來發展
氫是一種環保燃料，因為它不產生二氧化碳。我們正在努力使ECU適應於控製氫燃料汽車發動機。當使用氫作為燃料時，氫氣/kongqidangliangbiyinggaiyudiniujuxiangpipei，yihuodewanquanranshao，meiyourenheqinghuokongqishengyu。danshi，zaijiaogaodeniujushi，tongguoxiangfadongjiyaruguoshengdekongqi，shifadongjizuihaozaixiboderanliaohunhewubilixiayunzhuan，zheyebeichengweixiboranshaoyuanze。
為了減少氮氧化物的排放，發動機不應該在中等比例的燃料/空氣混合物下運轉。在該控製策略中，我們一直打開節氣門，並使用高的空氣/ranliaodangliangbi，suoyaoqiudeniujutongguogaibianranliaolianglaikongzhi。raner，dangsuoxuyaodeniujubixiboranshaosuonengtigongdeniujugengdashi，womenbixugaiweikongzhijieqimen，bingzailiangzhongkongzhicelvezhijianjinxingqiehuan。muqian，chuleBMW Hydrogen 7發動機控製係統之外，還沒有其他商業可用的發動機控製係統可以切換這兩種控製策略。我們打算采用CompactRIO實現一個ECU來切換我們的控製方案，並給感興趣的第三方提供商業可用的係統。
我們設計了一個靈活的ECU來控製汽油燃料的試驗發動機，從而使用額外的發動機參數來實現最大限度的燃燒控製。
CompactRIO為發動機控製器提供硬件平台；LabVIEW用來分析信號和控製執行器。
我們的測試發動機嵌入在試驗台上，該試驗台能產生恒定的負載(恒扭矩)並測量發動機的轉速，或者產生變負載並保持發動機轉速恒定。
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