車用天然氣發(fā)動機(jī)控制器關(guān)鍵技術(shù)的研究

【摘要】：隨著汽車保有量的不斷增加，石油供需矛盾和尾氣排放造成的環(huán)境污染問題日益加劇，開發(fā)代用燃料汽車成為汽車領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于天然氣具有儲量豐富，尾氣排放低等優(yōu)點(diǎn)，使天然氣成為各大汽車公司開發(fā)代用燃料汽車的理想選擇。本課題來源于國家863計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車交通領(lǐng)域重大項(xiàng)目——“大型公交車用CNG發(fā)動機(jī)產(chǎn)品開發(fā)”，針對電控CNG(Compressed Natural Gas)發(fā)動機(jī)控制器的關(guān)鍵技術(shù)開展了設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究，本文所做的工作將加快國內(nèi)CNG發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 本文首先介紹天然氣汽車和天然氣發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展過程及其燃料供給系統(tǒng)的技術(shù)路線，確定了本課題采用電控調(diào)壓式燃料供給方式。對寬域氧傳感器的結(jié)構(gòu)、特性及其工作原理等進(jìn)行了比較詳盡的分析，并根據(jù)課題的研究目標(biāo)進(jìn)行了CNG發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)零部件地配置和選型。 本文基于32位單片機(jī)MC68376設(shè)計(jì)了CNG發(fā)動機(jī)控制器硬件系統(tǒng)。針對控制系統(tǒng)功能的要求，設(shè)計(jì)了相關(guān)外圍電路，包括電源電路、A/D轉(zhuǎn)換參考電平，輸入處理電路及輸出驅(qū)動電路等。在深入分析、研究寬域氧傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，開發(fā)了寬域氧傳感器分離控制電路和集成控制模塊，包括泵電流控制模塊、電源供給模塊和加熱模塊等，完成了空燃比和溫度信號優(yōu)化與標(biāo)定。 本文對寬域氧傳感器空燃比、溫度信號采集、寬域氧傳感器加熱驅(qū)動的底層控制程序進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了電控調(diào)壓器與控制器之間的CAN總線通信，用于燃料供給量的控制。 設(shè)計(jì)并成功研制出CNG發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)專用硬件在環(huán)仿真平臺，可以在辦公室環(huán)境下實(shí)現(xiàn)CNG發(fā)動機(jī)控制器功能的初步調(diào)試和優(yōu)化控制，從而減少試驗(yàn)的危險(xiǎn)性，節(jié)約了大量的人力、物力和財(cái)力。 發(fā)動機(jī)試驗(yàn)表明，所開發(fā)的CNG發(fā)動機(jī)控制器性能穩(wěn)定，在全工況運(yùn)行中寬域氧傳感器的信號采集穩(wěn)定、準(zhǔn)確，對發(fā)動機(jī)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了空燃比的閉環(huán)控制，發(fā)動機(jī)性能達(dá)到課題的預(yù)期目標(biāo)。 【關(guān)鍵詞】：CNG發(fā)動機(jī) 控制器 寬域氧傳感器 空燃比
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP273;U464.174
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 課題背景12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-21
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 課題研究意義21
• 1.4 課題研究內(nèi)容21-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第二章 CNG 發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)23-39
• 2.1 CNG 單燃料發(fā)動機(jī)23
• 2.2 CNG 發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)23-32
• 2.2.1 燃料供給系統(tǒng)24-27
• 2.2.2 空氣供給系統(tǒng)27
• 2.2.3 點(diǎn)火控制系統(tǒng)27-28
• 2.2.4 ECU 選型28
• 2.2.5 傳感器選型28-31
• 2.2.6 執(zhí)行器選型31-32
• 2.3 車用氧傳感器32-38
• 2.3.1 濃度差型氧傳感器32-34
• 2.3.2 極限電流型氧傳感器34-35
• 2.3.3 寬域氧傳感器35-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第三章 CNG 發(fā)動機(jī)控制器硬件設(shè)計(jì)39-59
• 3.1 引言39-40
• 3.2 32 位處理器 MC68376 介紹40-41
• 3.2.1 中央處理器 CPU3240
• 3.2.2 隊(duì)列串行 A/D 轉(zhuǎn)換模塊40
• 3.2.3 定時(shí)處理器40-41
• 3.2.4 CAN2.0B 控制器模塊41
• 3.3 外圍電路設(shè)計(jì)41-44
• 3.3.1 電源電路設(shè)計(jì)41-42
• 3.3.2 A/D 轉(zhuǎn)換模塊參考電平設(shè)計(jì)42-43
• 3.3.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)43
• 3.3.4 CAN 通訊接口電路43-44
• 3.4 輸入信號處理電路44-46
• 3.4.1 曲軸傳感器處理電路44-45
• 3.4.2 凸輪軸傳感器處理電路45
• 3.4.3 模擬信號處理電路45-46
• 3.4.4 開關(guān)信號處理電路46
• 3.5 輸出驅(qū)動信號處理電路46-49
• 3.5.1 電子節(jié)氣門驅(qū)動控制電路46-48
• 3.5.2 點(diǎn)火驅(qū)動控制電路48-49
• 3.6 寬域氧傳感器控制電路49-57
• 3.6.1 分離電路設(shè)計(jì)方案49-52
• 3.6.2 集成控制電路模塊設(shè)計(jì)方案52-57
• 3.7 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)57-58
• 3.8 本章小結(jié)58-59
• 第四章 CNG 發(fā)動機(jī)控制器軟件設(shè)計(jì)59-76
• 4.1 電控單元開發(fā)流程59-60
• 4.1.1 傳統(tǒng)電控單元軟件開發(fā)流程59-60
• 4.1.2 現(xiàn)代 V 型開發(fā)模式60
• 4.2 模擬信號采集設(shè)計(jì)60-62
• 4.3 加熱驅(qū)動控制設(shè)計(jì)62-65
• 4.3.1 定時(shí)處理器 TPU 模塊介紹62-63
• 4.3.2 加熱驅(qū)動信號控制63-65
• 4.4 CAN 通信設(shè)計(jì)65-70
• 4.4.1 CAN 通信協(xié)議介紹65-66
• 4.4.2 TouCAN 介紹66-68
• 4.4.3 CAN 總線位定時(shí)68-69
• 4.4.4 CAN 通信驅(qū)動設(shè)計(jì)69-70
• 4.5 寬域氧傳感器溫度控制設(shè)計(jì)70-72
• 4.6 空燃比控制設(shè)計(jì)72-75
• 4.7 本章小結(jié)75-76
• 第五章 CNG 發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)試驗(yàn)研究76-89
• 5.1 控制器硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)76-79
• 5.1.1 CNG 發(fā)動機(jī)硬件在環(huán)仿真平臺76-77
• 5.1.2 電子節(jié)氣門響應(yīng)測試77
• 5.1.3 寬域氧傳感器加熱驅(qū)動測試77-79
• 5.1.4 空燃比信號響應(yīng)測試79
• 5.2 試驗(yàn)設(shè)備79-81
• 5.2.1 測試儀器和設(shè)備80
• 5.2.2 試驗(yàn)用天然氣成分80-81
• 5.2.3 CNG 發(fā)動機(jī)技術(shù)參數(shù)81
• 5.3 空燃比與電壓關(guān)系的標(biāo)定81-84
• 5.3.1 空燃比分析儀 LA482-83
• 5.3.2 標(biāo)定試驗(yàn)總體方案83-84
• 5.4 溫度與電壓關(guān)系的標(biāo)定84
• 5.5 試驗(yàn)結(jié)果分析84-88
• 5.5.1 空燃比控制試驗(yàn)84-85
• 5.5.2 發(fā)動機(jī)動力性試驗(yàn)85
• 5.5.3 發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)85-86
• 5.5.4 發(fā)動機(jī)排放性試驗(yàn)86-88
• 5.6 本章小結(jié)88-89
• 第六章 全文總結(jié)與展望89-91
• 6.1 總結(jié)89
• 6.2 展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-94
• 致謝94-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文95

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

博世公司的氧傳感器    

應(yīng)用于柴油發(fā)動機(jī)的氧傳感器    

氧傳感器及其應(yīng)用    岳江;郭金元;

寬帶氧傳感器的原理及故障解析(上)    李強(qiáng);

淺談氧傳感器的檢測    王學(xué)軍;

BW-93M氧傳感器微機(jī)測控系統(tǒng)    劉偉,王振清,陳汴琨,李忻農(nóng),王春生

寬帶型氧傳感器故障探析    黃志勇;

我國研發(fā)出新型氧傳感器及測氧儀    

汽車氧傳感器的失效及預(yù)防    耿衛(wèi)芹,錢曉良,孫堯卿,羅志安

氧傳感器的評定技術(shù)    滕兆霞

車用氧傳感器性能參數(shù)檢測系統(tǒng)開發(fā)    馮國勝;王?；?李軍;薛淑發(fā);

基于LabVIEW的電動自行車控制器測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)    郝明金;王侃;何文輝;

釔穩(wěn)定ZrO_2界限電流型微氧氧傳感器的理論設(shè)計(jì)    簡家文;楊宏;楊邦朝;

氣壓變化對極限電流型氧傳感器輸出特性的影響    簡家文;

自制YSZ氧傳感器在水熱體系中的可行性研究    徐麗萍;李和平;張磊;王光偉;

CO氣體對極限電流型氧傳感器特性的影響    周貞;吳翔;江浩;簡家文;

OBD系統(tǒng)氧傳感器劣化診斷與排放分析    王震;方茂東;顏伏伍;鄒斌;王建海;杜建波;

基于ADμC834芯片的熱泵熱水機(jī)組控制器的研制    金永敏;姜周曙;黃國輝;何弦;

基于發(fā)光壽命監(jiān)測的熒光法氧傳感器的研制    籍少敏;伍晚花;吳玉波;張欣;吳文婷;遲麗娜;周富科;楊玉斌;邵景銀;金怡;郭慧敏;趙建章;

TiO_2薄膜氧傳感器的制備與性能測試    劉鑫;趙全亮;張輝軍;邱成軍;

復(fù)合式氧傳感器研制成功    劉道安

“復(fù)合式氧傳感器研制及應(yīng)用”課題通過鑒定    劉道安

積碳對發(fā)動機(jī)工作的影響    王杰

存儲控制器和媒介需要分離    HDS公司副總裁兼CTO Hu Yoshida

專家診斷    

以換代修 快刀宰人    胡立彪

長途行駛后話保養(yǎng)    本報(bào)記者 李方

用P87LPC767單片機(jī)制作電噴摩托車ECU    重慶 游仕俊

汽車電噴發(fā)動機(jī)中傳感器的構(gòu)造和工作原理    安徽 王懷志

尾氣改造車：小心叢生隱患    本報(bào)記者 李方

釔穩(wěn)定ZrO_2固體電解質(zhì)氧傳感器的研究    簡家文

非接觸電導(dǎo)檢測器的研制及其在毛細(xì)管電泳中的應(yīng)用研究    譚峰

高溫高壓水熱體系中氧逸度測量傳感器的研制與應(yīng)用    徐麗萍

五元渣（CMSTA）中鈦選擇性富集的基礎(chǔ)研究    李遼沙

電控汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機(jī)故障模擬試驗(yàn)及診斷研究    袁華智

遞階模糊泛模型控制器及其在燃燒過程控制的應(yīng)用    肖兵

發(fā)動機(jī)燃油噴射控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究    黃濤

嵌入式空間遙感相機(jī)控制器設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)    劉輝

兩種用于汽車發(fā)動機(jī)的傳感器特性研究    張媛媛

直噴式汽油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)及閉環(huán)控制算法的研究    蔣堅(jiān)

常溫半導(dǎo)體氧傳感器    洪吉

鋼水定氧傳感器MgO部分穩(wěn)定ZrO_2固體電解質(zhì)的制備及其表征    夏金峰

工業(yè)爐碳勢測控系統(tǒng)的研究    盧偉

LPG發(fā)動機(jī)空燃比控制與流量特性分析    蔣振宇

片式氧傳感器的ZrO_2陶瓷的水基流延方法的研究    鄭賀予

基于[Ru（bpy）_3]Cl_2化合物熒光猝滅的氧傳感器的研究    熊小莉

皮下植入式葡萄糖傳感器氧電極的研究    索永寬

基于波形分析法的電噴汽油機(jī)空燃比控制系統(tǒng)故障診斷研究    馬其華

FAI電噴系統(tǒng)在摩托車上的應(yīng)用研究    包俊江

釕（Ⅱ）二亞胺類配合物熒光猝滅氧氣傳感器研究    丁建軍