兩用燃料天然氣發(fā)動機電控系統(tǒng)設(shè)計及CAN總線通訊研究

【摘要】： 天然氣汽車具有良好的低排放性和經(jīng)濟性,其開發(fā)已經(jīng)成為我國節(jié)能環(huán)保戰(zhàn)略步驟的重要一步。兩用燃料天然氣發(fā)動機是汽油機改裝成天然氣發(fā)動機最常見的一種方式,具有較低的污染物排放,以及良好的續(xù)航性能。CAN總線技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車電子控制領(lǐng)域,發(fā)動機ECU的CAN總線設(shè)計可以確保發(fā)動機ECU很好的融入到整車控制中。 本文基于PIC18F2420芯片,針對奇瑞SQR477F型發(fā)動機,研制了汽油/天然氣兩用燃料多點順序電噴系統(tǒng)。設(shè)計采用主從單片機的結(jié)構(gòu)形式,集成燃氣脈寬控制和點火提前兩方面的控制。通過優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu),結(jié)合分片線性插值查找噴氣MAP方法,提高了捕捉信號的響應(yīng)速度,達到精確控制噴氣脈寬;采用自由定時器的實時中斷控制方式,解決了多缸機噴氣信號重疊的控制問題;利用前、后氧傳感器信號對噴氣脈寬進行閉環(huán)控制,確保燃氣噴射的合理精確;程序設(shè)計中的意外熄火保護、滑行切換、急加減速的脈寬控制等功能,確保了發(fā)動機變工況下的工作穩(wěn)定性。利用奇瑞新旗云汽車進行了道路試驗,驗證該設(shè)計具有良好的動力性,并在轉(zhuǎn)鼓試驗臺架上完成修正MAP的標定和尾氣排放實驗,順利通過歐Ⅲ排放標準。 依據(jù)試驗調(diào)試功能的需求而設(shè)計的計算機后臺管理軟件,實現(xiàn)了與單片機程序的良好交互,支持可視化的顯示。具有實時顯示、數(shù)據(jù)回放、專家設(shè)定、單缸失火調(diào)試等功能,對于觀測發(fā)動機工作狀況、標定修正MAP等有很大幫助。 最后,通過采用PIC18F448型單片機,對集成式的CAN總線通訊模塊進行了研究,完成了硬件電路和程序的設(shè)計。該CAN模塊可作為一個獨立的CAN節(jié)點使用,便于今后將其移植到天然氣發(fā)動機ECU中,也為該天然氣ECU融入整車控制ECU的通訊體系而奠定了基礎(chǔ)。 【關(guān)鍵詞】：兩用燃料發(fā)動機 天然氣 電控系統(tǒng) MAP修正 CAN總線
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：U464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 致謝7-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 選題背景14-16
• 1.2 國內(nèi)外天然氣發(fā)動機電控技術(shù)的研究概況16-18
• 1.3 論文的主要內(nèi)容及選題意義18-20
• 第二章 系統(tǒng)控制的設(shè)備組成及電路設(shè)計20-30
• 2.1 燃氣噴射系統(tǒng)設(shè)備組成20-24
• 2.1.1 燃料供給系統(tǒng)22
• 2.1.2 信號采集系統(tǒng)22
• 2.1.3 輸出控制系統(tǒng)22
• 2.1.4 通訊標定系統(tǒng)22-23
• 2.1.5 其它設(shè)備23-24
• 2.2 燃氣噴射方式的選擇及點火系統(tǒng)的設(shè)計24-25
• 2.2.1 燃氣噴射方式的選擇24
• 2.2.2 點火系統(tǒng)設(shè)計24-25
• 2.3 電控單元的總體設(shè)計25-27
• 2.3.1 ECU芯片的選擇與性能分析25-26
• 2.3.2 電控單元的總體布局26-27
• 2.4 噴氣系統(tǒng)的電控設(shè)計27-28
• 2.5 抗干擾的設(shè)計28-29
• 2.6 本章小節(jié)29-30
• 第三章 主單片機的程序設(shè)計及系統(tǒng)控制30-47
• 3.1 主單片機的程序流程30-31
• 3.2 主單片機的程序工作狀態(tài)及油/氣轉(zhuǎn)換31-33
• 3.2.1 主單片機的程序工作狀態(tài)31-32
• 3.2.2 油/氣狀態(tài)的切換控制32-33
• 3.3 AD信號采集及輸入信號的處理33-35
• 3.3.1 AD信號采集流程及數(shù)據(jù)處理33-35
• 3.3.2 輸入信號的處理35
• 3.4 定時器的使用及定時器 TMR2的程序設(shè)計35-37
• 3.4.1 定時器常數(shù)的計算35-36
• 3.4.2 定時器 TMR2中斷程序設(shè)計36-37
• 3.5 噴氣脈寬的輸出控制37-39
• 3.5.1 噴氣脈寬的輸出控制37
• 3.5.2 關(guān)于噴氣脈寬輸出的一些保護程序37-39
• 3.6 燃氣狀態(tài)下查找噴氣脈寬修正 MAP39-42
• 3.6.1 燃氣狀態(tài)下查找噴氣脈寬修正 MAP的程序流程40
• 3.6.2 噴氣脈寬修正 MAP的插值計算40-42
• 3.7 主單片機的通訊系統(tǒng)42-44
• 3.8 氧傳感器的信號仿真44-46
• 3.8.1 氧傳感器的相關(guān)介紹44-45
• 3.8.2 氧傳感器的信號仿真45-46
• 3.9 本章小結(jié)46-47
• 第四章 單片機程序與后臺管理軟件的交互47-55
• 4.1 計算機后臺管理軟件的整體介紹47-48
• 4.2 數(shù)據(jù)的實時顯示和數(shù)據(jù)回放48-50
• 4.2.1 數(shù)據(jù)的實時顯示48-49
• 4.2.2 數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)回放49-50
• 4.3 MAP操作及通訊協(xié)議50-52
• 4.3.1 噴氣脈寬及點火提前的 MAP操作50-51
• 4.3.2 單片機和后臺管理軟件間的通訊協(xié)議51-52
• 4.4 多級用戶管理及專家設(shè)定52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 兩用燃料天然氣發(fā)動機的性能測試試驗55-65
• 5.1 在發(fā)動機臺架上的程序調(diào)試55-59
• 5.1.1 整體控制及狀態(tài)轉(zhuǎn)換的程序調(diào)試55-56
• 5.1.2 曲軸點火信號提前的程序調(diào)試56-57
• 5.1.3 氧傳感器的信號仿真57-59
• 5.2 裝配兩用燃料發(fā)動機的整車道路試驗59-61
• 5.2.1 穩(wěn)速工況的道路試驗59-60
• 5.2.2 變速工況的道路試驗60-61
• 5.3 裝配兩用燃料發(fā)動機的整車尾氣排放試驗61-64
• 5.3.1 尾氣排放原理概述61-62
• 5.3.2 MAP標定及轉(zhuǎn)鼓臺架上的尾氣排放試驗62-64
• 5.3.2.1 各工況點的MAP標定62-63
• 5.3.2.2 整車在轉(zhuǎn)鼓臺架上的尾氣排放試驗63-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 基于PIC18F448的集成式CAN總線設(shè)計65-75
• 6.1 CAN總線概述及其在汽車上的應(yīng)用65-67
• 6.1.1 CAN總線概述65-66
• 6.1.2 CAN總線在汽車上的應(yīng)用66-67
• 6.2 CAN節(jié)點的電路設(shè)計67-69
• 6.2.1 單片機的選用67-68
• 6.2.2 CAN節(jié)點的工作原理68-69
• 6.2.3 CAN節(jié)點的電路設(shè)計69
• 6.3 CAN通訊的程序設(shè)計69-72
• 6.3.1 程序的總體設(shè)計69-70
• 6.3.2 CAN通訊的報文收發(fā)程序設(shè)計70-72
• 6.3.2.1 中斷控制發(fā)送報文71-72
• 6.3.2.2 中斷控制接收報文72
• 6.4 CAN通訊的驗收濾波72-73
• 6.5 CAN總線與 RS-232的通信轉(zhuǎn)換73-74
• 6.6 本章小結(jié)74-75
• 第七章 總結(jié)與展望75-77
• 7.1 工作總結(jié)75
• 7.2 后期工作展望75-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文80

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