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基于单次喷射仪的控制策略研究

2020-12-16阅读(160)

基于单次喷射仪的控制策略研究

论文摘要

随着柴油机的使用范围不断扩大,在柴油机的结构日益完善的条件下,人们对于柴油机的控制性能提出了更高的要求,同时能源问题逐渐成为影响国际政治、经济、发展格局的重要因素。近年来柴油机电控单体泵燃油系统在国内柴油机制造业有一定的影响力。电控单体泵采用了可以高速工作的电流泄流阀,使其成为一种主要以时间控制为特性的部件,这使它获得了较理想的控制性能。采用电控单体泵燃油系统不仅能够实现较理想的柴油机动力性和经济性指标,也能够实现对排放效果的改进。几个气缸共享一个喷油器称为单次喷射。单次喷射系统也称中央燃油喷射,它有三部分组成：供油部分、供气部分和控制部分。一般情况下,电动燃油泵安装在燃油箱内,系统以低压将油经过燃油滤清器送到中央喷射器喷出。本文论述了有关单次喷射仪的高速电磁阀控制策略以及用于单次喷射压力及电磁阀控制电流检测的USB数据采集卡。单体泵是用于产生喷油器喷射压力的装置。电控单体泵制造技术的关键是实现泵内的高速电磁阀。这种电磁阀是电控单体泵的核心组件,它必须能在高压下实现快速(开关速度小于1毫秒)、高频率(每秒开关次数高达25次以上)的执行动作,并同时保证可靠的密封效果。高速电磁阀由调制电流控制,改变电流从而控制高速电磁阀达到陡峭的电流信号边沿才能使得喷油量有很高的重复性。此外,这样的控制必须在电磁阀的功率损失最小的前提下进行。为了使泵的喷油特性满足不同的操作条件,启动整个电路和控制电流要非常精确。本文对电磁阀翕合的时间点进行分析,通过施加不同的驱动电压以及改变驱动时间,并用图表说明了在同样的电磁阀高压驱动下,当电磁阀电流曲线到达拐点处时及时关闭高压,大大降低了电磁阀电流的陡然上升；而在低端MOS管关断时刻的电磁阀电流值越小,电磁阀电流在消失阶段所消耗的时间也越短。通过研究电磁阀的翕合,本研究获得理想的控制性能。对于单体泵产生的压力应用中应做到实时监视。为此本文设计了一款基于单次喷射仪的高速USB数据采集卡。高速数据采集系统是在对采样时间、传输时间、采集数据精度有严格要求的测控系统中应用的设备。目前广泛应用的高速数据采集系统绝大部分是基于USB接口的数据采集系统,这种采集系统一般具有采样间隔可控、传输速度快、采集数据精度高等优点。本文研究的是基于通用USB2.0接口的高速数据采集系统,用于数据采集并实时显示压力波形。采用Cypress公司的CY7C68013A芯片设计了通用的基于USB2.0接口的、与MAX232结合的数据采集系统。系统硬件主要由信号调制电路、C8051F060单片机、USB2.0芯片CY7C68013A、串口芯片MAX232、外部存储芯片M68AW127B、外部EEPROM24LC256组成；软件部分主要包括单片机程序、固件程序、驱动程序和应用程序几部分。主要功能为数据采集卡接到采样驱动信号后开始高速采集压力波形并实时显示、并采集单体泵工作温度。仿真结果表明,本数据采集系统具有良好的稳定性、较高的采样精度、良好的实时性。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 电控燃油单体泵系统概述
  • 1.3 国内柴油机电控技术的发展和现状
  • 1.4 本文的研究目的及主要工作
  • 第2章 功能需求及测试原理分析
  • 2.1 功能需求论述
  • 2.2 测量原理分析
  • 第3章 单体泵电磁阀控制策略研究
  • 3.1 单体泵工作原理
  • 3.2 高速电磁阀驱动原理及电路设计
  • 3.2.1 高速电磁阀的工作原理概述
  • 3.2.2 高速电磁阀的电路设计要求
  • 3.3 单体泵高速电磁阀控制电路的总体设计
  • 3.3.1 主要器件的选择
  • 3.3.2 系统模块化设计
  • 3.4 电控单体泵高速电磁阀完全翕合时间点分析
  • 3.4.1 高压驱动电磁阀翕合时间点分析
  • 3.4.2 低压驱动电磁阀开启关断时间点分析
  • 3.5 技术关键
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 高速USB数据采集卡的软硬件实现
  • 4.1 USB数据采集卡
  • 4.2 USB数据采集卡的整体设计及研究内容
  • 4.3 USB主机概述
  • 4.3.1 USB主机通信
  • 4.3.2 USB驱动（USBD）
  • 4.3.3 USB设备基本操作
  • 4.4 USB系统硬件电路实现
  • 4.5 硬件抗电磁干扰设计
  • 4.6 USB系统软件设计
  • 4.6.1 固件程序设计
  • 4.6.2 驱动程序设计
  • 4.6.3 单片机控制程序设计
  • 4.6.4 应用程序设计
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 USB数据采集系统在单次喷射仪中的应用
  • 5.1 单次喷射仪中高速数据采集卡的研发意义
  • 5.2 USB系统的使用注意事项
  • 5.3 USB采集系统的现场试验
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 结论与展望
  • 6.1 结论
  • 6.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士期间发表的学术论文及参与项目
  • 学位论文评阅及答辩情况表

    • 相关论文文献

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