单次喷射测量仪的控制系统研究

发布时间：2017-10-12 04:37

  本文关键词：单次喷射测量仪的控制系统研究

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【摘要】：高压共轨喷射系统可实现每次喷射循环的喷油量、喷射次数的较准确控制,对降低柴油机系统的耗油量和排放指标非常有效,是目前柴油机市场较为先进的柴油喷射系统。本次设计的单次喷射测量仪,即可靠地控制了每喷射循环中多次喷射,同时又精确的测量了单次喷油量,实现了对喷油规律的良好把握。在进行单次喷射测量仪的控制系统研究前,笔者对单次喷射测量仪器的发展现状、研究背景及整体功能等进行了简要介绍,指出了本设计研究的目的和主要内容,主要的研究工作如下：对单次喷射测量仪的测量原理从结构上进行了详细的分析,并指出了测量与控制的方法,从测量精度和测量效率两方面对选用的测量方案的优点进行详细的说明,并从单次喷射测量仪的结构方面指出了影响精度的三大关键器件：活塞测量缸、排油电磁阀和位移传感器。为更好的实现研究内容,本设计在控制系统的硬件方面进行了分解,将硬件按性能分为了中央处理单元、位移信号采集单元、电磁阀驱动电路和通信接口电路四大部分,并对每一部分进行了器件的选择和性能的介绍,制作了包括供电电源、复位电路、时钟电路以及高精度的位移信号采集电路,详细说明了位移传感器的原理,也对位移传感器的标定结果与实验结果进行了比较,针对实验室较大的噪声干扰设计了详细的防噪声电路。在电磁阀驱动电路部分,因燃油喷射时间段,同时需要大电流实现高速电磁阀的开启,大电流容易造成线圈发热,增大损耗,在高速电磁阀开启后,迅速将电流降低到维持电磁阀开启的状态,实现了流经电磁阀线圈的电流先高后低,保证了喷油系统的可靠动作,降低了电磁阀的功率损耗。在通信接口部分,本设计根据传统的RS232接口特点和CAN总线特点,将两者有机结合,采用了RS232-CAN总线协议。此喷射测量仪的通信转换器以STM32F103C单片机为核心,通过硬件电路和软件程序来保证通信协议的转换可靠。RS232总线接口是目前PC机的主要接口,但其传输距离短,硬件容易破坏,CAN总线具有传输距离远、纠错能力强、可实现多点通信和组网方便等特点,可更好的匹配其他控制系统,因此将两者总线有效的结合在一起,保证了整个系统的可靠运行。文章最后对整个系统的硬件抗干扰性,尤其是元器件的布置和印刷电路板的走线规则进行了针对性的说明；并对产品的可靠性进行了预计分析,按照五年的最低寿命及最坏的串联模型分析计算,可靠性预计为0.9878,完全满足工业级的设计需求。
【关键词】：高压共轨喷射系统 单次喷射 测量仪 活塞测量缸 TMS320LF2407
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 论文研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 柴油机燃油喷射系统的发展及功能介绍13-16
• 1.3.1 柴油机燃油喷射系统的发展13-14
• 1.3.2 功能介绍14-16
• 1.4 论文的研究目标和主要内容16-17
• 第2章 单次喷射测量仪的测量方案研究17-22
• 2.1 测量方案原理17-18
• 2.2 测量精度的影响因素18
• 2.3 功能要求及测量过程18-20
• 2.4 测量方案优点20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 系统电路的设计22-43
• 3.1 中央控制器最小系统的设计22-25
• 3.1.1 DSP芯片介绍22-23
• 3.1.2 复位电路23-24
• 3.1.3 供电电源24
• 3.1.4 时钟电路24-25
• 3.2 位移信号采集电路25-30
• 3.2.1 A/D芯片的选择25
• 3.2.2 信号差分放大电路25-26
• 3.2.3 位移传感器原理及标定26-29
• 3.2.4 硬件电路改进29-30
• 3.3 电磁阀驱动电路30-35
• 3.3.1 高速电磁阀的工作原理31
• 3.3.2 高速电磁阀电路设计要求31-33
• 3.3.3 电磁阀控制电路的各模块设计33-35
• 3.4 MOSFET驱动电路的设计35-37
• 3.4.1 低端MOSFET驱动技术35
• 3.4.2 高边耦合变压器驱动35-37
• 3.5 通信线路37-41
• 3.5.1 智能芯片的选择38-39
• 3.5.2 CAN总线接口设计39-40
• 3.5.3 通信部分的软件设计40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 第4章 硬件抗电磁干扰设计及可靠性预计43-52
• 4.1 器件排列及生产工艺要求43-44
• 4.1.1 器件排列要求43
• 4.1.2 印制板生产的工艺要求43-44
• 4.2 降额设计44-48
• 4.2.1 降额设计的概念44-45
• 4.2.2 降额设计的依据45
• 4.2.3 降额等级45
• 4.2.4 各类元器件的降额设计45-48
• 4.3 可靠性分析48-50
• 4.3.1 可靠性分析的内容48
• 4.3.2 可靠性预计48-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第5章 总结展望52-54
• 5.1 研究总结52-53
• 5.2 展望53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59

【参考文献】

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本文编号：1016688