基于双DSP的天然气发动机电子控制单元的开发

【摘要】：随着石油资源的枯竭和越来越严格的排放法规，传统的汽油机和柴油机已不能满足以后的能源结构的发展和环保的要求。目前，由于天然气开发的加速，压缩天然气存储技术的发展，电子技术的快速发展，天然气发动机得到了越来越广泛的应用。国内的天然气发动机发展相比于国外，在发动机核心控制技术方面还是有差距的，基于这种情况，对天然气发动机的电子控制单元进行研究是很有必要的。 国内天然气发动机基本都是汽油机或者柴油机改装而来的，具有改装批次多，改装量少，发动机型号多等特点，针对这种情况本文中设计了具有一定通用性的天然气发动机电子控制单元，所设计的电源模块、喷气嘴电磁阀驱动模块、点火驱动模块能适应不同的发动机系统。随着排放法规的提高，传统的节气门控制、开关型氧传感器等已经不能满足尾气排放的要求，也不能有效的提升发动机的性能。因此，本文中设计了电子节气门控制系统的硬件电路，针对电子节气门系统的非线性特性，采用前馈+智能积分PID的控制策略，采用宽域型的氧传感器接口电路，以实现稀薄燃烧等先进技术。 最后将所设计的控制单元应用到YC6105型柴油机改装后的天然气发动机上，并进行了宽域型氧传感器、喷气脉宽、点火提前角、发动机转速特性匹配实验，实验结果表明，该天然气发动机电子控制单元能满足发动机的控制需求。 【关键词】：天然气 发动机电子控制单元 DSP
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 国内外天然气汽车的发展现状10-12
• 1.3 天然气发动机电控技术发展状况12-13
• 1.4 天然气发动机电子控制单元的研究现状13-14
• 1.5 本文的主要研究内容14-16
• 第二章 天然气发动机电子控制单元的硬件设计16-51
• 2.1 需求分析16-17
• 2.2 ECU的总体设计17-22
• 2.2.1 ECU的基本结构17-19
• 2.2.2 ECU设计的原则19-20
• 2.2.3 ECU的总体框架20-22
• 2.3 ECU具体电路设计22-50
• 2.3.1 曲轴/凸轮轴位置传感器及处理电路22-25
• 2.3.2 温度信号和气体压力信号的处理电路25-27
• 2.3.3 爆震信号与开关量信号处理电路27
• 2.3.4 电子节气门系统的组成及处理电路27-31
• 2.3.5 氧传感器接口电路31-40
• 2.3.6 点火驱动电路40
• 2.3.7 怠速阀的驱动电路和负压进气阀的驱动电路40-41
• 2.3.8 适用于不同喷气嘴型号的喷气嘴驱动电路41-44
• 2.3.9 微控制器的选择44-48
• 2.3.10 电源模块48-50
• 2.4 本章小结50-51
• 第三章 电子节气门的控制策略51-65
• 3.1 电子节气门简介51-52
• 3.1.1 机械式节气门与电子节气门的对比51
• 3.1.2 电子节气门工作原理及优点51-52
• 3.2 电子节气门体的特性52-57
• 3.2.1 电子节气门体的物理特性53-55
• 3.2.2 电子节气门体的数学模型55-57
• 3.3 电子节气门的控制策略57-64
• 3.3.1 控制策略的选择57-58
• 3.3.2 前馈控制58-59
• 3.3.3 智能积分PID控制59-63
• 3.3.4 电子节气门的前馈+智能积分PID的控制策略63-64
• 3.4 本章小结64-65
• 第四章 控制系统的软件开发65-76
• 4.1 软件开发环境65
• 4.2 DSP的开发流程65-67
• 4.3 发动机控制系统DSP软件架构设计67-72
• 4.3.1 DSP硬件外设驱动层68-72
• 4.3.2 功能模块层72
• 4.4 电子节气门控制程序设计72-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 ECU硬件实验76-80
• 5.1 宽域氧传感器的标定试验76
• 5.2 喷气脉宽与点火提前角的标定试验76-78
• 5.3 6105涡轮增压式CNG发动机的匹配试验78-79
• 5.4 本章小结79-80
• 结论80-81
• 参考文献81-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85
• 致谢85-86
• 附件86

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