天然气发动机电控喷射系统的研究

【摘要】： 天然气以其资源丰富、价格便宜等突出优点,被认为是21世纪有发展前途的清洁代用燃料之一。随着对天然气汽车的推广使用,以及电子控制技术的进一步发展,天然气发动机电控系统的控制功能要求越来越高。因此开展电控技术研究,进一步完善天然气发动机的性能,对深入研究气体燃料发动机电控理论和优化清洁燃料发动机性能具有重要的学术意义和工程应用价值。 本文通过深入分析天然气发动机的发展与现状,对WT615型天然气发动机的喷射系统进行了总体设计,进行了喷射系统所使用的传感器和执行器的选型分析,完成了天然气发动机单点喷射系统的改装及调试。 通过对发动机电控喷射系统控制方式的研究及天然发动机电控系统的特点分析,针对不同的发动机工况采用不同的空燃比控制方式。采用增量式PID控制理论作为闭环控制算法理论。进行了天然气发动机电控单点喷射系统控制策略的研究并开发了相应的实时控制软件,实现了天然气喷射量和喷射时刻的控制。 为了缩短ECU的开发周期,减小匹配试验的工作量,基于CAN总线协议,本文开发了标定软件与ECU之间的通信模块,实现了标定软件对ECU内存数据的读写操作,开发了标定软件中的数据块标定、曲线标定、MAP标定以及BUF数据实时显示等功能。 本文利用信号发生器、电位器等装置模拟传感器产生信号,对所开发的喷射系统软硬件进行了调试并完成了喷射模拟试验,试验结果表明,控制软件能够实现对天然气喷射时刻和喷射脉宽的准确控制。本文进行了电控系统与天然气发动机初步的台架匹配试验与调试,完成了喷射脉宽MAP的初步标定。台架试验结果表明,发动机的动力性、经济性和排放性基本满足了设计要求,发动机怠速运转具有良好的平稳性,ECU的实际控制效果得到检验。 【关键词】：天然气发动机 单点喷射 电控 CAN总线 标定系统
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK433
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 研究背景及意义12-14
• 1.2 国内外天然气发动机电控系统的研究现状14-18
• 1.2.1 天然气发动机电控喷气技术的发展14-15
• 1.2.2 国外研究发展现状15-17
• 1.2.3 国内研究发展现状17-18
• 1.2.4 天然气发动机电控技术的发展趋势18
• 1.3 控制器局域网(CAN)总线18-20
• 1.3.1 CAN总线概述18-19
• 1.3.2 CAN总线分层结构19
• 1.3.3 CAN总线的性能特点19-20
• 1.4 课题的来源及研究意义20
• 1.5 论文的主要研究工作20-22
• 2 天然气发动机电控单点喷射系统设计开发22-50
• 2.1 天然气发动机燃料供给系统的设计22-23
• 2.2 天然气发动机电控单点喷射系统总体设计23-29
• 2.2.1 电控喷射系统结构及工作原理23-24
• 2.2.2 ECU芯片选型及性能分析24-25
• 2.2.3 传感器选型设计25-28
• 2.2.4 执行器选型设计28-29
• 2.3 电控喷射系统的控制方案研究29-35
• 2.3.1 电控喷射系统控制方式的研究29-31
• 2.3.2 电控喷射系统控制算法理论的研究31-34
• 2.3.3 电控喷射系统控制单元的设计34-35
• 2.4 电控喷射系统软件开发35-47
• 2.4.1 软件功能设计35-36
• 2.4.2 电控喷射系统控制策略36-41
• 2.4.3 电控喷射系统的控制软件实现41-47
• 2.5 本章小结47-50
• 3 ECU与标定系统的CAN通信模块设计开发50-74
• 3.1 CAN通信模块总体设计50-54
• 3.1.1 CAN通信模块构成50
• 3.1.2 CAN通信模块硬件选型及设计50-53
• 3.1.3 CAN通信模块协议的设计53-54
• 3.2 CAN通信模块的软件开发54-71
• 3.2.1 软件开发环境分析54-57
• 3.2.2 标定系统与ECU的通信流程57-58
• 3.2.3 标定系统通信软件的开发58-67
• 3.2.4 ECU通信程序开发67-71
• 3.3 CAN通信调试71-73
• 3.3.1 CAN通信调试环境71-72
• 3.3.2 CAN通信调试结果分析72-73
• 3.4 本章小结73-74
• 4 电喷系统与发动机的匹配标定及性能试验74-88
• 4.1 电控单点喷射天然气发动机匹配标定试验系统74-77
• 4.1.1 试验用发动机75
• 4.1.2 发动机控制台及测试设备75-77
• 4.1.3 标定软件77
• 4.2 发动机台架试验条件及试验方案77-79
• 4.2.1 台架试验的燃料及环境条件77-78
• 4.2.2 试验主要内容及方案78-79
• 4.3 电控系统匹配标定试验79-81
• 4.3.1 喷射模拟试验结果分析79-81
• 4.3.2 基本喷射MAP标定试验结果分析81
• 4.4 发动机性能试验81-85
• 4.4.1 动力性分析82
• 4.4.2 经济性分析82-83
• 4.4.3 排温分析83-84
• 4.4.4 排放性能分析84-85
• 4.4.5 怠速稳定性分析85
• 4.5 本章小结85-88
• 5 全文总结与展望88-90
• 5.1 全文总结88-89
• 5.2 工作展望89-90
• 参考文献90-92
• 附录A92-93
• 附录B93-96
• 作者简历96-100
• 学位论文数据集100

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