汽车空气流量计系统的设计与实现

发布时间：2017-10-02 23:40

  本文关键词：汽车空气流量计系统的设计与实现

  更多相关文章： 数字型热膜式空气流量计 ASF07 流量传感器 PIC 单片机 自动标定

【摘要】：空气流量计是汽车电控燃油喷射系统的关键部件之一,用于精确地测量发动机的进气量,使发动机的进气量与燃料的比值达到最佳空燃比从而提高发动机的动力性能、经济性和减少尾气排放。由此,本文提出了一种基于新型AFS07系列流量传感器和PIC单片机的数字型热膜式空气流量计的方案,同时进行了相关软硬件功能模块的设计,然后分析了对其产品化的标定系统的实现过程。论文主要工作内容为:首先分析了常见汽车空气流量计的结构、工作原理,比较了各种空气流量计的性能特点及应用场合;重点分析了热膜式流量传感器的工作原理,并确定了传感器采用恒温差的工作方式;接着,提出了一种以新型AFS07空气流量传感器和PIC单片机为核心的数字型热膜式空气流量计方案,并且详细地分析了恒温差保持电路、环境温度检测电路和流量检测电路等相关电路设计,同时介绍了PIC单片机软件功能模块的编程过程;然后,为了该空气流量计能够实现产品化,研究了与该空气流量计相匹配的自动标定系统;同时解决热膜式空气流量计的流量信号对环境温度存在交叉敏感的问题,提出了利用二元回归分析法消除温度交叉敏感;最后,完成空气流量计系统的调试和测试工作后,对所设计的数字型热膜式空气流量计样品进行自动标定试验,将标定后的样品与标准空气流量计进行对比实验和进行误差分析。试验结果表明:所设计的数字型热膜式空气流量计能够快速地检测出流量和环境温度信息,其输出特性和标准空气流量计的输出特性基本一致。
【关键词】：数字型热膜式空气流量计 ASF07 流量传感器 PIC 单片机 自动标定
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U464.136;TH814
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 课题的研究背景与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状概况11-12
• 1.3 主要研究内容与结构安排12-14
• 2 空气流量计的工作原理14-24
• 2.1 汽车空气流量计概述14-17
• 2.2 数字型热膜式空气流量计的结构17-18
• 2.3 数字型热膜式空气流量计的工作原理18-23
• 2.3.1 热膜式流量传感器的测量原理20-21
• 2.3.2 热膜式流量传感器的热平衡分析21-22
• 2.3.3 环境温度补偿22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 空气流量计的方案设计与实现24-41
• 3.1 需求分析与方案设计24-26
• 3.1.1 需求分析24-25
• 3.1.2 方案设计25-26
• 3.2 空气流量计硬件设计26-33
• 3.2.1 传感器单元26-27
• 3.2.2 微控制器的选型27-28
• 3.2.3 恒温差保持和环境温度检测电路设计28-30
• 3.2.4 流量检测电路设计30-31
• 3.2.5 输出端口电路设计31-32
• 3.2.6 电源模块设计32-33
• 3.3 下位机软件设计33-40
• 3.3.1 软件功能模块组成33
• 3.3.2 系统自检33
• 3.3.3 系统初始化模块33-35
• 3.3.4 EEPROM操作模块35
• 3.3.5 标定校验模块35-36
• 3.3.6 空气流量频率发生模块设计36-38
• 3.3.7 环境温度频率发生模块设计38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 自动标定系统的设计与实现41-52
• 4.1 空气流量计标定方法简介41
• 4.2 标定平台系统组成与分析41-43
• 4.3 自动标定系统控制实现43-48
• 4.3.1 软件整体结构框图43-44
• 4.3.2 数据通信协议44-47
• 4.3.3 用户界面的设计47-48
• 4.4 空气流量计标定算法48-51
• 4.5 本章小结51-52
• 5 空气流量计系统的调试与试验52-62
• 5.1 系统调试52-53
• 5.1.1 空气流量计样机调试52
• 5.1.2 标定平台的调试52-53
• 5.2 流量频率信号标定试验53-57
• 5.2.1 试验内容53
• 5.2.2 试验步骤53-55
• 5.2.3 标定结果55-57
• 5.3 环境温度频率信号标定试验57-60
• 5.3.1 试验内容57
• 5.3.2 试验步骤57-59
• 5.3.3 标定结果59-60
• 5.4 误差分析60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-70
• 附录1 攻读学位期间取得的科研成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李磊;洪学敏;;我国汽车行业销量预测及对策[J];辽宁省交通高等专科学校学报;2014年03期

2 周景宇;文桂林;张邦基;;车用热膜式空气流量计分析与设计[J];机械设计与制造;2012年07期

3 王淑华;;MEMS传感器现状及应用[J];微纳电子技术;2011年08期

4 齐利晓;孙立军;张涛;李刚;;标准表法气体流量标准装置的研制[J];化工自动化及仪表;2010年02期

5 郭爱华;;标准表法气体流量标准装置[J];自动化仪表;2009年08期

6 李世维;刘君华;王群书;;降低多传感器交叉敏感的法方程组方法[J];西安交通大学学报;2009年06期

7 李强;梁莉;刘桢;马婧;田磊;冯涛;;具有温度补偿功能的智能压力传感器系统[J];仪器仪表学报;2008年09期

8 童建平;陈慧萍;;汽车用空气质量流量计的设计[J];传感器与微系统;2007年12期

9 余柏林;甘志银;刘胜;曹蕙;徐静平;;新型空气质量流量传感器的建模与设计[J];传感技术学报;2007年07期

10 张崇智;PC与三菱FX_(2N)型PLC串口通信的实现[J];机床电器;2005年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 余柏林;应用于汽车的温差式空气流量传感器的研究[D];华中科技大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 沈新博;数字式汽车智能化空气流量传感器的研究[D];长安大学;2014年

2 文昊;汽车智能化空气流量传感器的研究[D];长安大学;2013年

3 王寅;热膜式空气流量计安装位置仿真实验研究[D];天津大学;2013年

4 施荣理;标准表达气体流量标准装置的研制[D];华东理工大学;2012年

5 许波;Modbus通信协议的研究与实现[D];安徽大学;2010年

6 周琼;热式气体质量流量计传感芯片的研制[D];华中科技大学;2009年

7 王晓伟;车用热膜式空气质量流量传感器的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

8 常红梅;汽车发动机进气质量流量传感器[D];长安大学;2007年

9 任好;汽车发动机相关传感器动态特性的研究[D];合肥工业大学;2005年

，

本文编号：961833