论文摘要
随着汽车保有量的不断增加,汽车带给人们生活便利的同时,也给全社会带来了能源短缺、大气污染等严重问题,发展代用燃料汽车已经成为节能与环保的有效途径之一。CNG作为燃料其许多特性与汽油相近,已发展成为世界范围内应用最广的汽车代用燃料,本文对CNG单一燃料发动机进行研究。本文将4G64电控汽油发动机改装成了多点单一气态CNG进气道顺序喷射发动机,对其电子控制系统及改装后性能进行研究。为了解决发动机瞬态工况空燃比控制精度差的问题,本文采用基于发动机平均量模型(MVEM)的进气量估计方法,实现了瞬态工况空燃比较为精确的控制;设计了电控系统的传感器信号输入处理电路和执行器的硬件驱动电路,开发了CNG单燃料多点顺序喷射电控系统ECU,并进行了发动机的电控系统标定。构建了CNG发动机试验平台,通过试验研究了过量空气系数、点火提前角等控制参数对CNG发动机的动力性、经济性和排放的影响,得到了CNG发动机的过量空气系数Map图和点火提前角Map图。验证试验表明本文开发的电控系统的软、硬件设计合理;CNG发动机的控制精度和排放得到明显的改善。最后对本文所开发的CNG单燃料发动机在耐久性试验过程中出现气门座圈过度磨损问题进行了研究,分析了过度磨损的原因,重新设计了新的气门座圈材料,试验结果表明新的气门座圈可以满足发动机的使用要求。
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内容提要第1章 绪论1.1 引言1.2 天然气发动机发展现状1.2.1 天然气资源情况1.2.2 天然气汽车的普及情况1.2.3 天然气汽车的分类1.3 单燃料压缩天然气发动机的关键技术1.4 本文的主要研究内容第2章 空燃比控制的数学模型研究2.1 空燃比的控制理论与方法2.2 基于模型的空燃比控制发展现状2.3 基于平均值的空燃比控制模型2.3.1 气缸进气口处空气流量均值模型2.3.2 节气门空气流量均值模型2.4 基于状态观测器的进气量测量2.4.1 基于状态观测器的进气量测量的基本原理2.4.2 卡尔曼滤波的理论与算法2.4.3 推广的卡尔曼滤波模型的建立2.4.4 推广卡尔曼滤波模型的求解过程2.4.5 基于状态预测器的进气量测量的验证2.5 CNG基本喷气量的计算2.6 本章小节第3章 CNG发动机试验平台构建3.1 试验用发动机3.2 CNG燃料供给系统3.3 实验平台的构建3.4 本章小结第4章 电控系统硬件设计4.1 系统硬件的总体设计原则4.2 传感器输入信号处理电路设计4.2.1 曲轴位置传感器输入信号处理电路4.2.2 凸轮位置传感器输入信号处理电路4.2.3 爆震传感器输入信号处理电路4.2.4 进气温度传感器输入信号处理电路4.2.5 氧传感器输入信号处理电路4.2.6 数字信号处理电路4.3 电控单元执行器驱动电路设计4.3.1 喷气嘴的驱动电路4.3.2 继电器驱动电路4.3.3 点火模块驱动电路4.4 ECU通讯硬件电路设计4.5 电控单元硬件抗干扰设计4.5.1 空间电磁干扰的防护措施4.5.2 过程通道干扰的防护措施4.5.3 电路板干扰的防护措施4.5.4 供电系统干扰的防护措施4.6 本章小节第5章 CNG发动机控制系统的软件设计5.1 CNG发动机电控系统控制软件的设计特点5.2 电控系统软件的设计流程5.3 电控系统软件的总体设计5.3.1 多任务调度处理5.3.2 中断的处理5.4 CNG发动机电控系统控制策略与算法研究5.4.1 起动工况的控制5.4.2 发动机稳态工况控制5.4.3 瞬态工况空燃比的控制5.5 监控和标定系统软件的设计5.5.1 监控系统的功能5.5.2 标定系统实现的功能5.6 软件抗干扰设计5.6.1 单片机控制软件失控的原因5.6.2 数字滤波技术5.6.3 程序重新复位5.7 本章小结第6章 电控 CNG发动机的实验研究6.1 电控CNG发动机稳态工况试验结果与分析6.1.1 过量空气系数对CNG发动机性能的影响6.1.2 点火提前角对CNG发动机性能的影响6.1.3 CNG发动机的过量空气系数和点火Map图6.2 CNG发动机瞬态工况的模型控制实验结果6.3 发动机耐久性试验6.3.1 气门座圈的失效原因分析6.3.2 气门座圈材料分析6.3.3 新气门座圈材料的设计6.3.4 对比试验及结论6.4 本章小节第7章 全文总结与展望7.1 全文总结7.2 主要创新点7.3 今后工作展望参考文献攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果致谢摘要Abstract
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标签：发动机论文; 电控系统论文; 模型论文; 气门座圈材料论文;
