电控汽油/CNG两用燃料发动机传感器故障模拟系统研究

论文摘要

随着能源危机和环境污染问题日趋严重,世界各国纷纷制定政策,急切寻求新型能源。在此背景下,新型燃料汽车技术应运而生,并被世界各国广泛应用。作为一种出现时间最早,技术最成熟的新型燃料汽车,CNG（压缩天然气）汽车在近期被极大地推广由于我国国情比较特殊,国内天然气汽车的动力装置基本是由汽油机改装而成的汽油/CNG两用燃料发动机。随着科技进步,尤其是发动机电控技术的进步,这种新型改装发动机的控制系统也逐步升级成为电控系统,虽然电控系统故障率低,但是其故障诊断相对传统技术比较困难,因而对电控汽油/CNG两用燃料发动机故障诊断的研究将是一个非常必要和迫切的任务。本文首先详细介绍了电控汽油/CNG两用燃料发动机的工作原理和控制策略,针对本试验发动机所采用的传感器,一一介绍其结构原理、信号特点及故障现象。据传感器的不同特性,设计了信号处理电路、原机／模拟信号转换电路及信号丢失电路等硬件电路；应用NI PCI-6132高速数据采集卡、PCI-6251高速输出卡和LabVIEW软件实现了电控汽油/CNG两用燃料发动机各传感器故障模拟。最后通过对燃气压力传感器故进行障模拟试验,对系统的可行性进行了验证。试验结果表明：在怠速工况下,燃气压力传感器的故障对发动机性能影响不大；在常用工况下,燃气压力传感器的故障会明显降低发动机的动力性、经济性并增加发动机排放。本文设计的电控汽油/CNG两用燃料发动机传感器故障模拟系统将虚拟仪器技术与发动机技术有机结合起来,不仅可以实时再现发动机传感器故障,而且可以扩展成为其它汽车电子、电器系统的信号采集、故障模拟和显示系统。此系统可以作为汽车维修人员、研究人员以及汽车专业学生的学习平台,也可以作为研究此类发动机故障诊断的研究平台。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 天然气汽车产业的发展
• 1.2 天然气发动机技术状况
• 1.3 发动机故障模拟系统现状
• 1.4 论文的目的和意义
• 1.5 论文的主要研究内容
• 第二章 电控汽油/CNG两用燃料发动机工作原理
• 2.1 电控汽油/CNG两用燃料发动机结构简述
• 2.1.1 燃气ECU
• 2.1.2 减压器
• 2.1.3 点火提前器
• 2.1.4 燃料转换开关
• 2.2 燃气系统控制方法
• 2.2.1 燃气ECU传输信号介绍
• 2.2.2 喷油信号和氧传感器信号的模拟
• 2.2.3 燃气ECU的控制过程
• 2.3 发动机传感器工作原理及故障现象
• 2.3.1 曲轴位置传感器结构原理及故障现象
• 2.3.2 爆震传感器结构原理及故障现象
• 2.3.3 冷却液温度传感器结构原理及故障现象
• 2.3.4 凸轮轴位置传感器结构原理及故障现象
• 2.3.5 节气门位置传感器结构原理及故障现象
• 2.3.6 氧传感器结构原理及故障现象
• 2.3.7 进气温度压力传感器结构原理及故障现象
• 2.3.8 燃气温度压力传感器结构原理及故障现象
• 2.3.9 减压器温度传感器结构原理及故障现象
• 2.3.10 高压传感器结构原理及故障现象
• 2.4 本章小结
• 第三章 电控汽油/CNG两用燃料发动机传感器故障模拟系统
• 3.1 系统综述
• 3.2 汽油/CNG两用燃料发动机故障模拟试验台
• 3.3 采集前端处理电路
• 3.3.1 信号处理电路
• 3.3.2 信号选择控制电路
• 3.3.3 特殊信号的幅值控制电路
• 3.4 信号采集模拟显示系统
• 3.4.1 数据采集卡
• 3.4.2 LabVIEW程序
• 3.5 本章小结
• 第四章 试验设计及结果分析
• 4.1 试验装置
• 4.2 试验方案
• 4.3 燃气压力传感器故障模拟试验
• 4.3.1 燃气压力传感器信号丢失故障模拟试验
• 4.3.2 燃气压力传感器信号异常故障试验
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢