柴油机因其卓越的经济性和可靠性被公认为是最具潜力的动力装置。为进一步实现柴油机的节能与减排,以嵌入式控制系统和传感器为基础的柴油机电子控制取代传统机械控制已经成为提高柴油机综合性能的有效途径。但严苛的排放法规以及消费者对车辆安舒性和操作性的高要求使柴油机电控ECU的结构和控制策略越来越复杂,控制精度越来越高,极大增加了以台架试验逐步调试的传统ECU开发难度和周期,且调试环境不稳定或难实现,需消耗巨大人力物力,无法满足ECU开发质量和开发效率的双重需要。故课题构建了一套软硬件高度耦合、集成的硬件在环实时仿真测试系统,为ECU提供全面、逼真的虚拟测试环境,降低ECU开发调试过程中对台架试验的依赖和不确定性风险,减少资源投入的同时,提高开发效率。课题首先论述了柴油机电控单元相关知识,提出了构建ECU硬件在环仿真系统的必然性。介绍和研究了硬件在环仿真原理、应用形式和国内外ECU硬件在环现状,对比已有实用化产品设计方案,结合实验室硬件条件和技术基础,采用美国NI虚拟仪器软硬件平台搭建了扩展性好、适用性强的总体设计方案,以NI CompactRIO实时控制器搭载柴油机模型完成快速仿真计算,人机交互PC通过以太网与控制器实现数据交换,信号I/O系统基于NI板卡利用FPGA程序实现转换和采集。基于LabVIEW软件设计完成了柴油机整车实时动态模型、人机交互界面、信号转换程序以及信号故障仿真等软件功能。同时,系统嵌入了真实的高压共轨喷油系统,凭借虚拟柴油机仿真转速控制伺服电机驱动油泵工作。根据具体任务分工,完成了车辆匹配负载模型,建立了曲轴、凸轮轴、加速踏板位置等柴油机状态信号转换及故障仿真程序。搭建系统项目并进行功能模块集成,构成硬件在环仿真测试系统。最后,课题对自主设计的硬件在环测试系统进行了整体联合调试,验证了系统各部分的实时性和准确性,逼真再现了实际柴油机各个工况。通过对ECU的功能性、可靠性以及故障状态的仿真测试,表明所设计开发的硬件在环系统功能性强、适用性好,实现了预期设计目标。