压缩天然气发动机电控系统的研制

发布时间：2020-04-19 02:07

【摘要】： 由于全球石油资源日渐贫乏和大气污染日趋严重,代用燃料发动机的研究正成为发动机领域的重要研究方向,尤其是压缩天然气作为一种清洁的代用燃料在发动机上得到广泛的应用。天然气发动机以其良好的排放性能和经济性能具有广泛的应用前景。本文以CNG发动机为研究对象,以提高天然气发动机排放性能为主要目标,开展CNG发动机电子控制系统理论和试验研究,具有重要的现实意义。 本文在对天然气发动机的发展与现状进行深入分析的基础上,对CNG发动机电子控制系统进行了总体方案的设计,研制了电控多点同时燃气喷射系统、电控分配点火系统和电控怠速控制系统,并对电控多点同时燃气喷射系统、电控分配点火系统和电控怠速控制系统进行硬件和软件的设计,硬件方面给出了输入输出模块、微处理器模块DSP的设计,软件方面进行了基于嵌入式实时操作系统(DSP/BIOS)的系统软件设计,介绍了设计过程中的几种抗干扰措施。 由于发动机的动力性、经济性和排放性能均与其瞬态空燃比密切相关,本文系统阐述了基于开关式氧传感器的闭环控制策略,并对空燃比控制策略进行了仿真,从理论上验证了此控制策略的可行性。 本文在单一燃料CNG发动机上采用缸外进气阀处喷射供气、多点同时间歇喷射技术,利用开关式氧传感器在稳定工况下实现闭环控制。可实现发动机各缸燃气喷射量和喷射时刻控制,改善各缸混合气的一致性。完成了单—燃料CNG发动机分配点火系统的设计,可实现发动机各缸点火提前角和点火通电时间的控制。实现了基于转速的怠速模糊闭环控制,利用怠速空气控制阀实现了怠速的恒速控制。 本文进行了模拟试验和实机试验。利用信号发生器等装置模拟传感器产生信号,观察高速输出口的喷气和点火特征并进行了结果分析。利用实验室提供的YH465Q-1E发动机,在其硬件基础上进行了改装,进行了怠速工况的试验,取得了部分试验数据,并进行了结果分析,验证了此电控系统的可行性。 本文最后指出了所研制的电控单元不足之处和需要改进、完善的地方,提出了改进方案和措施等进一步的研究展望。
【图文】：

线程之间往往需要交换数据和信息即线程通信。 DSP旧105中提供了很多进行通信的方法:全局变量、缓冲、邮箱、信号等。而本电控系统中采用了全局变量和缓冲区两种通用方法，其中数据和信息交换流如图3一25中[80][8’〕。通过事件管理器A了D转换之后的标度数据保存在全局变量中，供工况判断、各中工况处理任务、PRD对象、通讯等模块的调用。通过处理之后的喷气脉宽、喷气定时、点火正时和通电时间等控制参数保存在数据池中供相应的硬件中断调用。这样就会出现，同一个资源被多个不同线程调用的情况，从而导致数据错误，甚至死锁等情况的出现，为了在不同的调用中消除竞争访问。本系统采用了DSP旧105中提供的关闭硬件中断、关闭软件中断和任务锁等相关的AP工函数来消除这种竞争访问。刀、图3一25中可见，本文研究的整个天然气发动机电控系统的前台任务主要包括了五个中断。这五个中断为:EV事件管理器捕捉中断实现曲轴位置处理，Ev事件管理器定时器中断控制的A/D转换中断，EV事件管理器定时器2实现喷气脉宽控制，EV事件管理器定时器4实现点火初级线圈通电时间控制

Fzg3一335田力 pleresultin10多 eanalyszsequ1Pmen:图3一33示波器采集的试验结果由于本电控系统为基于四缸发动机的同时喷射、分组点火电控系统，从图3一3井中看出有两路点火输出(IGl和IGZ)，一路喷气信号(INJ)。在结果图中INJ信号在OXD正信号的跳变作用下(从稀变浓、，喷气脉宽渐渐变小。电控系统超速保护功能的验证试验显示，当天然气发动机转速超过最高转速时，电控单元能立即切断天然气喷射阀，使天然气停止喷射，，同时点火线圈初级回路也被切断，停止点火，直到低于最高转速10加而n时，才开始继续进行天然气喷射和正常点火，达到超速保护的预期效果。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH45

【引证文献】

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2 张曙光;LPG发动机电子节气门控制策略设计与仿真研究[D];华中科技大学;2012年

本文编号：2632801