氢发动机EGR与多次喷射耦合电子控制系统研究
发布时间：2022-01-01 23:22
随着全球能源危机和环境污染的形势越来越严峻,传统燃料发动机已不再能够满足人们的预期需求。新能源汽车已成为汽车工业发展的重点,氢燃料发动机凭借其良好的性能和潜在的价值受到越来越多的关注。虽然氢气是一种清洁能源,但是其特殊的理化性质,使氢燃料发动机也面临着异常燃烧和NOx排放过高等问题。而废气再循环系统（EGR,Exhaust Gas Recirculation）可以有效的减低NOx的产生,并且可以降低氢燃料发动机的爆震现象。本文主要从电子控制技术及试验验证展开对氢燃料发动机的EGR系统进行研究。本文主要是针对氢燃料发动机NOx排放过高,提出为氢燃料发动机添加EGR电子控制系统。确定了氢燃料发动机EGR系统总体设计方案,通过在改装JH600发动机试验台架,完成了EGR整体结构设计。在电控系统硬件方面设计了电控单元包括电源调理模块、运算模块、数据采集模块、数据输出模块。并且设计开发了氢发动机控制电路板,完成电路板的焊接制作。在控制软件部分,采用模块化设计,编写了EGR控制程序包括逻辑控制模块和驱动控制模块等,实现了对EGR系统...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1分国家和地区交通能源消费Figure1-1Differentcountriesandregionstransportenergyconsumption
华北水利水电大学硕士学位论文2图1-2分交通方式交通能源需求增长Figure1-2Differentmodesoftransportationincreasethedemandfortransportationenergy图1和图2所示为交通能源消费及交通能源需求增长量。交通用能的增长集中在亚洲发展中国家，它们贡献了80%的净增量。随着这些国家经济发达程度提高，对交通服务质量和数量的要求不断提高。在全球主要的汽车市场，发动机车的效率将提高近50%，卡车效率也将大幅增长。因此，公路交通的耗能需求大幅度减速，也使得交通行业整体用能放缓，但能源使用量依然占据重要部分。我国存在着非常显著的石油供给矛盾，就国家能源情况来讲，我国石油存储量约占世界的1.5%，但是我国的石油消费量占世界的13.1%。中国连续17年稳居全球能源增长榜首[4]。如此高的能源需求给国家带来了巨大的能源挑战，中国未来的能源形势不容乐观[5]。1.2.2环境污染环境保护和能源结构的改变是21世纪的两大主题。现如今，我国空气污染较为严重，人们对环境保护问题的关注度越来越高[6]。并且对车辆排放法规的制定也更加严格，世界各国对尾气排放控制的研究越来越深入。发动机燃烧化石燃料产生氮氧化合物、颗粒物、一氧化碳及碳氢化合物等有害废气排放物，同时还有产生大量的温室气体CO2。这些化学物质对人类及空气有着不同程度的伤害。排放的废气中NOx的含量最高，其中排放出的一氧化氮在与空气中的氧气发生氧化反应后生成NO2，它对人们的健康有很大的伤害特识是眼睛和呼吸系统。废气中含有的一氧化碳更不容易被发现，并且由于其化学性质不活泼很难与其他物质发生反应，会在空气中留存的时间比较长，形成局部污染。人们吸入CO后会与血红蛋白结合生成羟基血红蛋白，相对减少氧血红蛋白，会使人缺氧，造成呼吸困难危害生命。HC中?
华北水利水电大学硕士学位论文24输出通道，而且在每个通道上都有一个比较精准的计数器用来对脉冲个数进行计算还有一个可以控制周期的寄存器和两个时钟源。通过单片器的信号控制，每一个输出通道都可以输出不同占空比的变化波形[52]。通过对占空比的控制从而达到控制比例阀的开度，调整EGR率的大校选择一个PIT定时通道，作为氢燃料发动机的喷氢控制。图3-6为80引脚封装图。MC9S12XS128指令系统较为全面，在汽车发动机控制领域应用较多，并且其设计中有标准的模块，芯片系统中具有独立的PWM模块，调用更加简便；拥有较强的抗干扰能力，能够在发动机恶劣的工况下稳定工作[53]。图3-6MC9S12XS12880引脚封装图Figure3-6MC9S12XS12880pinpackagediagram3.3.2时钟、复位及电源电路设计1、时钟电路时钟信号的稳定性对与单片机的正常工作有着至关重要的作用。本系统选择的是外部有源晶振。其电路原理图如图3-7所示。其中3引脚连接到单片机的34引脚EXTAL。在系统时钟中不但能够由外部时钟电路提供，而且所用的单片机中有锁相环电路，可以通过锁相环倍频得到。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的轨道交通数据监控与处理系统设计[J]. 种兴静,冷子文,高军伟,盖宏宇. 青岛大学学报(工程技术版). 2019(03)
[2]曲轴位置传感器引发故障的试验研究[J]. 唐立超,高尚志,王伟,刘岩,杨万里,王瑞平. 小型内燃机与车辆技术. 2019(04)
[3]汽车尾气对环境污染的影响与防治对策分析[J]. 李云双,普合栓. 资源节约与环保. 2019(06)
[4]基于LabVIEW的汽车动力性能测试系统研究[J]. 王丽,郭红霞. 国外电子测量技术. 2017(02)
[5]基于LabVIEW的轨道交通数据采集系统设计[J]. 易龙江,高军伟,张志强,毛云龙,郑依. 青岛大学学报(工程技术版). 2016(03)
[6]郑州市不同产业的碳排放特征及减排潜力分析[J]. 侯丽朋,唐军,赵荣钦,刘秉涛,丁明磊,张战平. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]近20年来我国空气污染研究热点与趋势的文献计量分析[J]. 曹永强,朱明明. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]氢燃料发动机研究现状与发展展望[J]. 刘双源. 硅谷. 2014(21)
[9]基于虚拟仪器技术的逆变器监测系统设计[J]. 李刚,高军伟,阚枢,张彬,张盼栋. 青岛大学学报(工程技术版). 2014(01)
[10]基于LabVIEW的智能车无线实时监控系统[J]. 程力. 电子科技. 2013(10)
博士论文
[1]稀释条件下的氢内燃机燃烧和排放生成机理研究[D]. 段俊法.北京理工大学 2015
[2]高压共轨柴油机燃油喷射控制系统的开发及喷油一致性的研究[D]. 郭树满.天津大学 2012
硕士论文
[1]解决氢内燃机进气道堵塞问题的电控系统开发与设计[D]. 刘焕.华北水利水电大学 2017
[2]废气再循环对缸内喷氢汽油机燃烧及排放影响的试验研究[D]. 李润增.吉林大学 2015
[3]基于虚拟仪器的电动汽车上位机远程监控系统的设计[D]. 迟春华.大连理工大学 2012
[4]基于CAN总线的车载网络通信软件的研究与实现[D]. 才红玉.西南交通大学 2010
[5]汽车网络研究及CAN总线网络拓扑的优化[D]. 曲凤丽.浙江大学 2008
[6]进气歧管喷射式氢气发动机性能研究[D]. 李强.武汉理工大学 2008
[7]氢燃料发动机电控EGR系统的研究与开发[D]. 张庆武.北京交通大学 2008
本文编号：3563024
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1分国家和地区交通能源消费Figure1-1Differentcountriesandregionstransportenergyconsumption
华北水利水电大学硕士学位论文2图1-2分交通方式交通能源需求增长Figure1-2Differentmodesoftransportationincreasethedemandfortransportationenergy图1和图2所示为交通能源消费及交通能源需求增长量。交通用能的增长集中在亚洲发展中国家，它们贡献了80%的净增量。随着这些国家经济发达程度提高，对交通服务质量和数量的要求不断提高。在全球主要的汽车市场，发动机车的效率将提高近50%，卡车效率也将大幅增长。因此，公路交通的耗能需求大幅度减速，也使得交通行业整体用能放缓，但能源使用量依然占据重要部分。我国存在着非常显著的石油供给矛盾，就国家能源情况来讲，我国石油存储量约占世界的1.5%，但是我国的石油消费量占世界的13.1%。中国连续17年稳居全球能源增长榜首[4]。如此高的能源需求给国家带来了巨大的能源挑战，中国未来的能源形势不容乐观[5]。1.2.2环境污染环境保护和能源结构的改变是21世纪的两大主题。现如今，我国空气污染较为严重，人们对环境保护问题的关注度越来越高[6]。并且对车辆排放法规的制定也更加严格，世界各国对尾气排放控制的研究越来越深入。发动机燃烧化石燃料产生氮氧化合物、颗粒物、一氧化碳及碳氢化合物等有害废气排放物，同时还有产生大量的温室气体CO2。这些化学物质对人类及空气有着不同程度的伤害。排放的废气中NOx的含量最高，其中排放出的一氧化氮在与空气中的氧气发生氧化反应后生成NO2，它对人们的健康有很大的伤害特识是眼睛和呼吸系统。废气中含有的一氧化碳更不容易被发现，并且由于其化学性质不活泼很难与其他物质发生反应，会在空气中留存的时间比较长，形成局部污染。人们吸入CO后会与血红蛋白结合生成羟基血红蛋白，相对减少氧血红蛋白，会使人缺氧，造成呼吸困难危害生命。HC中?
华北水利水电大学硕士学位论文24输出通道，而且在每个通道上都有一个比较精准的计数器用来对脉冲个数进行计算还有一个可以控制周期的寄存器和两个时钟源。通过单片器的信号控制，每一个输出通道都可以输出不同占空比的变化波形[52]。通过对占空比的控制从而达到控制比例阀的开度，调整EGR率的大校选择一个PIT定时通道，作为氢燃料发动机的喷氢控制。图3-6为80引脚封装图。MC9S12XS128指令系统较为全面，在汽车发动机控制领域应用较多，并且其设计中有标准的模块，芯片系统中具有独立的PWM模块，调用更加简便；拥有较强的抗干扰能力，能够在发动机恶劣的工况下稳定工作[53]。图3-6MC9S12XS12880引脚封装图Figure3-6MC9S12XS12880pinpackagediagram3.3.2时钟、复位及电源电路设计1、时钟电路时钟信号的稳定性对与单片机的正常工作有着至关重要的作用。本系统选择的是外部有源晶振。其电路原理图如图3-7所示。其中3引脚连接到单片机的34引脚EXTAL。在系统时钟中不但能够由外部时钟电路提供，而且所用的单片机中有锁相环电路，可以通过锁相环倍频得到。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于LabVIEW的轨道交通数据监控与处理系统设计[J]. 种兴静,冷子文,高军伟,盖宏宇. 青岛大学学报(工程技术版). 2019(03)
[2]曲轴位置传感器引发故障的试验研究[J]. 唐立超,高尚志,王伟,刘岩,杨万里,王瑞平. 小型内燃机与车辆技术. 2019(04)
[3]汽车尾气对环境污染的影响与防治对策分析[J]. 李云双,普合栓. 资源节约与环保. 2019(06)
[4]基于LabVIEW的汽车动力性能测试系统研究[J]. 王丽,郭红霞. 国外电子测量技术. 2017(02)
[5]基于LabVIEW的轨道交通数据采集系统设计[J]. 易龙江,高军伟,张志强,毛云龙,郑依. 青岛大学学报(工程技术版). 2016(03)
[6]郑州市不同产业的碳排放特征及减排潜力分析[J]. 侯丽朋,唐军,赵荣钦,刘秉涛,丁明磊,张战平. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(03)
[7]近20年来我国空气污染研究热点与趋势的文献计量分析[J]. 曹永强,朱明明. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]氢燃料发动机研究现状与发展展望[J]. 刘双源. 硅谷. 2014(21)
[9]基于虚拟仪器技术的逆变器监测系统设计[J]. 李刚,高军伟,阚枢,张彬,张盼栋. 青岛大学学报(工程技术版). 2014(01)
[10]基于LabVIEW的智能车无线实时监控系统[J]. 程力. 电子科技. 2013(10)
博士论文
[1]稀释条件下的氢内燃机燃烧和排放生成机理研究[D]. 段俊法.北京理工大学 2015
[2]高压共轨柴油机燃油喷射控制系统的开发及喷油一致性的研究[D]. 郭树满.天津大学 2012
硕士论文
[1]解决氢内燃机进气道堵塞问题的电控系统开发与设计[D]. 刘焕.华北水利水电大学 2017
[2]废气再循环对缸内喷氢汽油机燃烧及排放影响的试验研究[D]. 李润增.吉林大学 2015
[3]基于虚拟仪器的电动汽车上位机远程监控系统的设计[D]. 迟春华.大连理工大学 2012
[4]基于CAN总线的车载网络通信软件的研究与实现[D]. 才红玉.西南交通大学 2010
[5]汽车网络研究及CAN总线网络拓扑的优化[D]. 曲凤丽.浙江大学 2008
[6]进气歧管喷射式氢气发动机性能研究[D]. 李强.武汉理工大学 2008
[7]氢燃料发动机电控EGR系统的研究与开发[D]. 张庆武.北京交通大学 2008
本文编号：3563024
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