Microcontroller based engine control unit

Abstract

[ES] Este trabajo se dedica al diseño e implementación de una Unidad de Control de Motor (ECU) para el manejo de un motor de doble combustible GLP-Diésel. La ECU está implementada empleando la tarjeta de desarrollo STM32 Nucleo equipada con el microcontrolador STM32F401, basado en Cortex M4, siendo capaz de controlar el motor, tanto si funciona en modo diésel convencional como en modo doble combustible. Para alcanzar este objetivo se ha diseñado y construido una tarjeta unida mediante los pines I/O compatibles con Arduino disponibles en la STM32 Nucleo. Su función principal es actuar como controlador y etapa final, siendo capaz de generar las salidas apropiadas para el motor sometido a ensayo. En ambos modos de operación (combustión simple y dual fuel), el sistema embebido es capaz de obtener algunos parámetros relevantes tales como las señales de sincronización de fase y del ángulo del cigüeñal y controlar, con un alto grado de flexibilidad debido al firmware del microcontrolador, el tiempo y la forma de las señales de inyección, además de la cantidad de combustible entregada en cada ciclo. Finalmente, el sistema puede funcionar como una aplicación independiente o como un elemento esclavo, controlado por una aplicación diseñada con LabVIEW en un ordenador personal remoto.

[EN] This work is devoted to the design and implementation of an Engine Control Unit (ECU) for the management of a LPG-Diesel dual-fuel engine. The ECU is implemented by using a STM32 Nucleo board equipped with the Cortex M4 based (STM32F401) microcontroller, being able to control the engine, whether it works in conventional diesel mode or in a dual fuel combustion fashion. In order to reach this goal a tailored daughter board, attached to the Arduino-compatible I/O pins available on the STM32 Nucleo, has been designed and built. Its main function is to act as a driver and a final stage, capable to generate the proper outputs for the engine under test. In both operation modes (single and dual fuel combustion) , the embedded system will be able to sample some relevant parameters such as phase synchronization signal and crankshaft position signal and to control, with high degree of flexibility due to the microcontroller firmware, the time and the shape of injection signals and the amount of fuel delivered at each cycle. Finally, the system may work as a standalone application or as a slave element, controlled by a purposely designed software running as a LabVIEW application through a remote personal computer.