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基于LabCar曲轴与凸轮轴传感器信号的开发策略3100字
基于LabCar曲轴与凸轮轴传感器信号的开发策略3100字 图5 曲轴信号参考相位 3 仿真及结果 3.1 仿真环境及程序编译 根据以上思路步骤，在ETAS公司的LabCar软件中编译进行了模拟仿真。3.2 测试结果 用示波器在LabCar BOB面板上测试信号，不同转速下对应的曲轴传感器信号 的周期不同，示波器测试结果如图6，图7所示。不同转速下理论周期与实际周期 见表1。
图6 转速为800 r/min时曲轴、凸轮轴信号 图7 转速为2 000 r/min时曲轴、凸轮轴信号 分析表1，结果表明模拟信号周期与理论周期在误差范围内（注：误差随转 速的升高而有所增加，是因为转速越高，周期越短，越难精确的测量）。
表1 不同转速下周期统计表 [转速 /（r/min）＼&800＼&1 400＼&2 000＼&2 800＼&3 600＼&理论周期 /ms ＼&1.25＼&0.72＼&0.50＼&0.35＼&0.27＼&测量周期 /ms＼&1.24＼&0.71＼ &0.51＼&0.36＼&0.28＼&误差 /%＼&0.8＼&1.3＼&2.0＼&2.8＼&3.7＼&] 4 结 论 使用LabCar能方便实现曲轴、凸轮轴信号的生成，而且信号精度高，满足ECU 硬件在环仿真要求，为后续LabCar的开环调试，闭环调试打下坚实的基础。
[1] 何勇灵，徐斌译.柴油机管理系统：系统、组成和新实践经验[M].北京：
北京理工大学出版社，2010.[2] 岳继光，董延超.汽车发动机模型硬件在环仿真研究[J].系统仿真技术， 2008，4（2）：34?37. [3] 邵华，钱人一，郭晓潞.LabCar的功能与构成[J].世界汽车，2002（11）：
22?24. [4] ETAS. Diesel engine vehicle model V5.0 user’s guide [R]. Schwieberdingen， Germany：
ETAS， 2001. [5] ETAS. LabCar：
operator user’s guide [R]. Schwieberdingen， Germany：
ETAS， 2000. 0 引 言 车辆的动力性、舒适性和排放很大程度上依赖于发动机控制单元（ECU）的 质量。面对电控系统功能不断增强而开发周期却不断缩短的要求，软件硬件开发 工程师的压力也越来越大[1]。传统的ECU开发流程已经难以完成现代控制系统的 设计。
现代的ECU开发流程采用V模式，如图1所示。在V模式中，硬件在环仿真测试 环节是非常关键的一环[2]，利用它可以大大缩短ECU的开发周期和减少所花的经 费。硬件在环仿真技术（Hardware In the Loop）实际上就是将实际仿真对象用 高速运行的实时仿真模型来代替，而结构复杂部分用实物接入的方式构成一个虚 拟的测试环境进行测试，这个虚拟的测试环境将尽可能模拟实际被测对象的运行 状态。
ECU硬件在环中，各种传感器信号的模拟产生决定了测试的基础，传感器信 号的正确与否，关系到ECU能否满足测试需求，关系到能否开发出高效稳定的ECU。
正是由于上述原因，曲轴与凸轮轴位置传感器信号的研究成为了重中之重，利用 LabCar软件和硬件模拟出传感器信号对ECU开发具有重要意义[3]。
图1 V模式 1 曲轴和凸轮轴位置传感器物理特性 传感器信号的物理特性是指曲轴信号盘和凸轮轴信号盘的均布齿数、缺齿数（或多齿数）以及两个信号盘之间的安装角度相对位置关系。
为保证“判缸”的精度，曲轴信号盘的齿数应该较密一些，而凸轮轴信号盘 的齿数可以相对稀疏一些。由于待测ECU是根据四缸高压共轨柴油机而开发的， 以四缸高压共轨柴油机为例，其中凸轮轴信号盘为（4+1）齿，即4个正常齿和一 个多余的齿。曲轴信号盘为（60-2）齿，即58个正常齿和2个缺齿；
齿盘匀速转 动一周，传感器输出信号为58个等周期的方波和一个2倍周期的异形波（大齿方 波），齿盘连续转动，信号周而复始。
发动机在一个工作循环中，曲轴转两周，凸轮轴转一周。根据发动机特性， 做如下安装定义，曲轴缺齿后第20齿的下降沿为1缸压缩上止点（相当于缺齿后 120°CA），如图2所示。凸轮轴第一齿的下降沿距离1缸上止点为60°CA，凸轮 轴多齿下降沿距离1缸上止点为15°CA。
图2 曲轴和凸轮轴传感器信号 2 LabCar软硬件仿真传感器信号 2.1 模拟原理 LabCar是汽车电子控制单元硬件在环仿真测试系统，主要由软件、硬件及信 号接口组成。软件主要用于汽车发动机模型的修改和创建、实时仿真的控制、信 号的排序以及硬件的驱动；
硬件主要用于仿真汽车传感器和执行器，接收由控制 单元输出的控制信号，以及产生控制单元所需的输入信号。信号接口实际上起着 连接虚拟和真实世界的桥梁；
LabCar模型输出转速模拟值，硬件板卡接收处理后， 转换成电压量传输给ECU。仿真原理框图如图3所示。
图3 信号产生原理框图 2.2 LabCar软硬件配置 由于4冲程发动机在一个工作循环中曲轴转两周，凸轮轴转一周，在考虑到 信号盘齿数的稀密程度不一，判缸方法的基本原则是根据凸轮轴信号来确定发动 机相位，根据曲轴信号来获得更精确的角度。
DEVM模型包含真实发动机所有模块（包括喷油模块、增压模块、共轨模块等等）。在软件运行DEVM[4]，能输出各个工况下的发动机转速。
2.3 配置参数 转速与板卡关联在LabCar?Operator中添加板卡，并将发动机转速 （n_Engine）与ES1335进行关联[5]，如图4所示。
图4 转速与板卡关联
