GDI汽油机燃油系统测试平台开发

发布时间：2017-10-03 01:13

  本文关键词：GDI汽油机燃油系统测试平台开发

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【摘要】：缸内直喷(GDI)汽油机具有冷启动性能好、热效率高等优点,近年来得到了业内人士的广泛关注。GDI汽油机燃油系统的核心部件泵—轨—嘴及其电控燃油喷射控制技术则是该技术的核心。对泵—轨—嘴系统进行研究有利于促进GDI汽油机燃油系统的国产化。为了便于开展对GDI汽油机燃油系统的研究,开发了GDI汽油机燃油系统测试平台,利用自行开发的燃油系统控制驱动模块,实现了对油泵供油和燃油喷射的控制；利用自行设计的喷油量测量系统,实现了喷油器单次喷油量的测量。此外,该平台能完成GDI汽油机燃油系统的对标考核,可为企业生产高压油泵和喷油器提供数据支持；能测试轨压等参数,为GDI汽油机燃油系统的仿真分析提供边界条件：也为轨压控制策略的研究奠定了试验基础。课题围绕GDI汽油机燃油系统测试平台的开发,完成了以下工作：设计并搭建了燃油系统台架,选用变频电机驱动高压油泵；设计了(120-4)齿盘作为凸轮轴相位判定的依据,并为将来实现GDI汽油机电子控制单元(Electronic Control Unit, ECU)的硬件在环仿真设置了(4+4)相位盘；改造了现有的油泵驱动工装以安装高压油泵,设计了喷油器出油接头；根据针阀位移法,设计并搭建了喷油量测量系统,改造了轴针式喷油器,通过位移传感器测量针阀升程实现喷油量的测量。利用MC9S12XEP100芯片开发了单片机最小系统,实现了轨压信号、针阀位移信号和齿盘频率信号的采集；开发了电磁阀驱动模块,设计了升压电路和可切换续流模式电路,实现了对电磁阀的3段电流控制；为了监测电磁阀的工作状态,设计了电流测量电路。开发了燃油系统控制驱动模块的底层驱动代码,实现了模拟量信号和频率信号的采集处理,以及对喷油器、高压油泵和泄油电磁阀的驱动控制；利用增量式PID算法,编写了轨压的控制策略；开发了基于数据采集卡的测试平台采集监测系统。对开发的测试平台进行了试验验证。试验结果表明,开发的控制驱动模块能按照预设值调节轨压并控制喷油器喷油,满足试验的要求；利用量筒测量的喷油量数据作基准,分析了设计的喷油量测量系统产生测量偏差的原因,并提出了改进方案。
【关键词】：GDI汽油机 燃油系统 硬件设计 软件设计 喷油量测量
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK413.8;TK417
【目录】：

• 摘要10-12
• Abstract12-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 课题研究背景及意义14-17
• 1.1.1 课题研究背景14-16
• 1.1.2 课题研究意义16-17
• 1.2 GDI汽油机燃油系统17-18
• 1.3 喷油量及喷油规律测量方法18-21
• 1.4 课题主要研究内容21-22
• 第2章 GDI汽油机燃油系统测试平台的设计22-38
• 2.1 GDI汽油机燃油系统测试平台设计方案22-23
• 2.2 GDI汽油机燃油系统台架的设计23-32
• 2.2.1 GDI汽油机燃油系统关键部件23-25
• 2.2.2 燃油系统驱动电机的选型25-29
• 2.2.3 GDI汽油机燃油系统台架设计29-32
• 2.3 喷油量测量系统设计32-35
• 2.3.1 喷油量测量系统工装的设计32-35
• 2.3.2 位移传感器和泄油电磁阀的选型35
• 2.4 本章小结35-38
• 第3章 燃油系统控制驱动模块硬件设计38-48
• 3.1 燃油系统控制驱动模块总体设计要求38
• 3.2 主芯片的选择38-39
• 3.3 喷油器驱动电路设计39-44
• 3.3.1 升压电路40-41
• 3.3.2 可切换续流模式电路41-43
• 3.3.3 电流测量电路43-44
• 3.4 电磁阀驱动电流控制44-46
• 3.4.1 驱动电流闭环调整方法44-45
• 3.4.2 驱动电流开环控制45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第4章 燃油系统控制驱动模块软件和采集系统设计48-58
• 4.1 软件整体设计48-50
• 4.1.1 软件设计要求48-49
• 4.1.2 软件整体设计框架49-50
• 4.2 底层驱动设计50-56
• 4.2.1 凸轮轴相位识别50
• 4.2.2 轨压的采集50-51
• 4.2.3 泄油电磁阀的控制51-52
• 4.2.4 喷油器的控制52-53
• 4.2.5 高压油泵的控制53-54
• 4.2.6 轨压控制策略54-56
• 4.3 数据采集监测系统的开发56-57
• 4.3.1 数据采集卡56
• 4.3.2 数据采集监测软件56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 测试平台的试验验证58-66
• 5.1 实验步骤及喷油量的测量方法58-59
• 5.2 喷油器喷油量的测量59-62
• 5.3 喷油量测量系统的验证62-64
• 5.4 喷油量测量系统的改进64-65
• 5.5 本章小结65-66
• 第6章 总结与展望66-68
• 6.1 工作总结66
• 6.2 工作展望66-68
• 参考文献68-70
• 致谢70-71
• 附件71

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