天然气/柴油双燃料电控发动机ECU硬件的研究与开发

发布时间：2022-01-03 02:11

　　天然气／柴油双燃料发动机能够有效地降低排放,实现能源利用的多元化。论文课题来源于云南省强省科技计划项目相关子课题,针对天然气／柴油双燃料发动机ECU的硬件开发进行了研究。将共轨柴油机改装成双燃料发动机,以此为研究机型。根据双燃料发动机电控系统需求,设计了天然气喷气控制电路,包括喷气电磁阀驱动、电流检测和减压阀驱动等电路；设计了基于Infineon TC1782单片机的共轨柴油机电控系统,包括MCU最小系统、电源模块、喷油控制电路、VNT与EGR驱动、预热塞与轨压控制模块等；设计了传感器信号的调理电路,包括曲轴凸轮轴、水温、轨压、油门踏板、进气流量温度等。根据ECU驱动电路抗干扰、串扰要求,对PCB进行了以下关键设计：（1）在PCB上将数字地、模拟地和功率地分区域且层间不重叠布局,选择电势最低点连接到一起,大大降低了各地间的干扰。（2）充分考虑PCB散热和驱动电路大电流电磁辐射,将驱动电路和传感器信号调理电路分区域布局且遵循3W走线规则,降低PCB内部干扰。（3）按最小环路定律对执行器驱动电路采用同层并行布局,降低了执行器之间驱动串扰。对设计的电控硬件系统做了硬件在环试验（HIL）和台架... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 天然气/柴油双燃料发动机国内外研究现状
        1.2.1 天然气/柴油双燃料发动机国外研究现状
        1.2.2 天然气/柴油双燃料发动机国内研究现状
    1.3 汽车电子控制技术的发展趋势
    1.4 研究主要内容
第二章 天然气/柴油双燃料发动机改装及ECU需求分析
    2.1 天然气/柴油双燃料发动机改装
    2.2 双燃料发动机电控系统组成
        2.2.1 传感器
        2.2.2 执行器
        2.2.3 控制器
    2.3 双燃料发动机ECU硬件总体设计
    2.4 本章小结
第三章 双燃料发动机ECU硬件电路设计
    3.1 微控制器选型及其最小系统电路设计
        3.1.1 微控制器选取原则
        3.1.2 TC1782的概述
        3.1.3 微控制器最小系统设计
    3.2 ECU电源需求及电路设计
        3.2.1 反极性电压保护方案设计
        3.2.2 DC/DC降压电路设计
        3.2.3 DC/DC升压电路设计
        3.2.4 LDO原理的降压电压电路设计
    3.3 喷油/喷气电磁阀驱动电路设计
        3.3.1 喷油电磁阀驱动电路设计
        3.3.2 喷气电磁阀驱动电路设计
    3.4 燃油计量单元及喷气减压阀驱动电路设计
        3.4.1 燃油计量单元驱动电路设计
        3.4.2 喷气减压阀驱动电路设计
    3.5 EGR/VNT单元驱动电路设计
        3.5.1 EGR驱动电路设计
        3.5.2 VNT驱动电路设计
    3.6 电磁继电器驱动电路设计
        3.6.1 电磁继电器的原理
        3.6.2 驱动电路的设计
    3.7 预热塞驱动电路设计
        3.7.1 预热塞的功能
        3.7.2 预热塞的驱动电路设计
    3.8 传感器信号调理电路
        3.8.1 曲轴凸轮轴传感器特性及信号处理
        3.8.2 水温传感器特性及信号处理
        3.8.3 油门踏板传感器特性及信号处理
        3.8.4 轨压传感器特性及信号处理
        3.8.5 空气流量传感器特性及信号处理
        3.8.6 增压压力/温度传感器特性及信号处理
        3.8.7 开关信号的处理
    3.9 CAN通信电路设计
    3.10 本章小结
第四章 双燃料发动机ECU PCB板设计
    4.1 原理图设计要求
    4.2 PCB板的设计
        4.2.1 布局规则
        4.2.2 走线规则
    4.3 ECU中地线的处理
        4.3.1 地线优化设计的目标
        4.3.2 不同地线之间连接处理
    4.4 本章小节
第五章 PCB板及台架的测试与分析
    5.1 硬件在环试验(HIL)的测试
        5.1.1 HIL试验的测试平台搭建
        5.1.2 传感器信号处理模块的测试
        5.1.3 执行器驱动模块的测试
    5.2 发动机台架测试
        5.2.1 天然气驱动板的台架测试
        5.2.2 共轨驱动板的台架测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间参与项目及发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]国Ⅴ排放标准天然气发动机排放特性研究[J]. 王长园,高俊华,王凤滨.  内燃机工程. 2015(05)
[2]EGR系统与两级增压系统的优化匹配研究[J]. 韩志强,战强,吴松林,周小波,苏万华.  内燃机工程. 2015(01)
[3]负温度系数热敏电阻对半导体桥电爆性能影响[J]. 李勇,李凯,刘恩良,周彬.  含能材料. 2014(06)
[4]2013年世界能源供需浅析——《BP世界能源统计2014》解读[J]. 王睿.  当代石油石化. 2014(09)
[5]美国洛杉矶雾霾之战的经验和启示[J]. 郑权,田晨.  中国财政. 2013(11)
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[7]过量空气系数对柴油引燃天然气发动机的影响[J]. 宋建桐,张春化,陈金柱.  石油与天然气化工. 2012(06)
[8]替代率对CNG柴油双燃料发动机排放性影响的研究[J]. 张文曦,卢曦.  制造业自动化. 2012(17)
[9]高压共轨ECU中电源系统的分析[J]. 周树艳,陆召振,杨鹏翔.  现代车用动力. 2012(01)
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硕士论文
[1]柴油/天然气双燃料发动机燃烧循环变动研究[D]. 段联超.吉林大学 2015
[2]高压共轨柴油机VNT控制策略研究[D]. 艾丽思.昆明理工大学 2015
[3]CNG/柴油双燃料发动机的开发与试验研究[D]. 张俊超.昆明理工大学 2015
[4]高压共轨柴油机ECU硬件研究与开发[D]. 尹存源.昆明理工大学 2015
[5]基于LabVIEW的车用电磁继电器量测和控制系统研究[D]. 沈小引.曲阜师范大学 2015
[6]柴油机高压共轨系统电子控制单元硬件的研究与开发[D]. 魏朝廷.昆明理工大学 2014
[7]基于TC1728的高压共轨柴油机电子控制单元硬件研究[D]. 秦炳甲.昆明理工大学 2013
[8]车用天然气发动机控制器关键技术的研究[D]. 周峰.上海交通大学 2009



本文编号：3565353