基于摩托罗拉MC9S12单片机的单燃料燃气发动机电控系统开发

论文摘要

天然气以其良好的燃料可获得性、低污染性和经济性日益受到世界各国的重视。以天然气为燃料的发动机也因此成为各国的研究热点。近年来,随着对天然气汽车的推广使用,进一步开发高性能的电控系统成为CNG发动机的研究热点。本文基于NQ150N发动机设计了一套电控燃气喷射系统,在每个靠近进气门附近的进气歧管上安装了一个天然气喷射阀,并通过增加凸轮轴位置传感器以实现电控系统的多点顺序喷射和高能顺序点火;对电控系统需要的各种传感器和执行器进行合理选型;电控单元的主芯片采用摩托罗拉公司HCS12系列单片机中的MC9S12DG128B,并使用C语言作为程序编写的主语言。经过以上几方面,完成了研究和开发高效率、低污染、电控喷射单一燃料增压中冷CNG发动机的电控系统部分试验平台的搭建。通过对多点顺序喷射系统和高能直接点火系统特性的分析,开发了电控单元的控制软件,为进一步提高系统的稳定性和可靠性,软件设计采取了抗干扰措施。为了在线标定MAP及监控发动机运行状态开发了后台监控软件,它以串口通讯方式对状态参数进行显示和实时修改控制参数。进行了电控系统与发动机的匹配标定试验,试验结果表明:CNG发动机电控系统设计合理,能准确地完成多点顺序喷射的喷射时刻、喷射量控制以及高能点火控制等各项功能,系统工作稳定,性能可靠,采用该电控系统后,CNG发动机的功率、扭矩等性能指标均达到了原机的要求。并在此基础上对发动机的部分性能参数(如点火提前角、喷气时刻、过量空气系数等)进行了试验研究,对以后参数的优化有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 能源与环境问题
• 1.1.2 代用燃料
• 1.2 国内外天然气汽车的发展概况
• 1.3 天然气发动机技术的发展概况
• 1.4 本文的研究内容
• 第二章 增压电控单燃料发动机总成
• 2.1 空气供给系统的设计
• 2.2 燃料供给系统的设计
• 2.3 点火系统的设计
• 2.4 电控系统总体设计
• 2.4.1 电控系统结构
• 2.4.2 ECU 芯片选型
• 2.4.3 传感器和执行器选型
• 2.5 软件设计思想
• 2.5.1 软件设计方式
• 2.5.2 编程语言选择
• 2.6 本章小节
• 第三章 单燃料CNG 发动机喷气模块设计
• 3.1 喷气的控制方式
• 3.2 喷气时序及喷气时刻
• 3.3 喷气软件设计
• 3.3.1 工况控制策略
• 3.3.2 喷气查表算法
• 3.3.3 程序设计
• 3.4 本章小节
• 第四章 单燃料CNG 发动机点火模块设计
• 4.1 电控点火系统的要求
• 4.1.1 火花塞击穿电压的要求
• 4.1.2 点火能量的要求
• 4.1.3 点火时刻应该与发动机的工作状况相适应
• 4.2 电控点火系统的控制方法
• 4.3 点火软件设计
• 4.3.1 点火控制策略
• 4.3.2 通电时间的确定
• 4.3.3 点火程序设计
• 4.4 电控系统抗干扰设计
• 4.4.1 硬件抗干扰
• 4.4.2 软件抗干扰
• 4.5 本章小节
• 第五章 发动机电控监控系统
• 5.1 发动机电控监控软件的整体介绍
• 5.2 数据的实时显示和数据回放
• 5.2.1 数据的实时显示
• 5.2.2 数据管理和数据回放
• 5.3 MAP 操作
• 5.4 参数设置及在线调整
• 5.5 单片机和后台监控软件间的通讯协议
• 5.6 本章小结
• 第六章 CNG 发动机台架试验
• 6.1 ECU 的测试
• 6.2 试验台架组成
• 6.3 匹配标定试验
• 6.3.1 起动标定
• 6.3.2 最大功率点的标定试验
• 6.3.3 基本运行 MAP 的标定
• 6.4 发动机特性参数试验研究
• 6.5 本章小节
• 第七章 总结与展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 后期工作展望
• 参考文献
• 发表论文