天然气/柴油双燃料发动机燃料供给控制研究

【摘要】：近年来，随着国民经济的快速发展，我国汽车保有量急剧增加。我国的能源危机日益严峻，环境污染越来越严重，天然气/柴油双燃料汽车受到我国政府各车企的极大关注。与纯柴油发动机相比天然气/柴油双燃料发动机更好的经济性和排放性。 本文首先介绍了由机械式调速柴油机改装而成的天然气/柴油双燃料发动机工作原理以及双燃料发动机的燃料供给系统结构。针对燃料供给系统的柴油供给系统设计了一套电子供给控制系统。在分析喷油泵的工作特性上，合理选取了喷油泵调速手柄位置传感器、电子油门踏板以及直流电机。 其次分析控制系统对控制硬件要求，本文采用STC12C5A60S2为主控制芯片、使用H桥驱动芯片MC33886驱动直流电机。绘制了控制系统各个模块的工作原理，包括PC通讯模块、调速手柄位置信号处理模块、电子油门踏板位置信号处理模块、发动机转速信号处理模块、直流电机驱动模块以及发动机工作状态显示模块，并根据原理焊接好电路板，使用C语言编程完成控制系统的软件设计。 最后，在喷油泵试验台上搭建了控制系统的测试平台，利用数字示波器记录与分析了控制系统的响应时间，以及控制系统的稳定可靠性。从结果表明调速手柄响应电子油门踏板动作的时间为48ms，而且调速手柄与电子油门踏板的跟随性好，得出整个控制系统是稳定可靠的。 【关键词】：双燃料发动机 控制系统 信号处理 试验平台
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U464.173
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 课题的研究背景8-10
• 1.2 国内外天然气汽车发展状况10-12
• 1.3 天然气发动机发展状况与分类12-13
• 1.4 双燃料发动机研究现状13-15
• 1.5 课题的引出及本文主要工作15-17
• 第二章 双燃料发动机结构及工作原理17-27
• 2.1 双燃料发动机工作原理17-18
• 2.2 双燃料发动机柴油供给系统18-19
• 2.3 双燃料发动机天然气供给系统19-20
• 2.4 控制系统硬件选取20-27
• 2.4.1 调速手柄位置传感器21-22
• 2.4.2 电子油门踏板22-23
• 2.4.3 喷油泵转速传感器23-25
• 2.4.4 控制电机的选取25-27
• 第三章 控制系统硬件设计27-44
• 3.1 总体结构27-28
• 3.2 芯片选型28-29
• 3.3 电源模块29-30
• 3.4 芯片 PC 通信模块30
• 3.5 传感器信号处理设计30-35
• 3.5.1 位置传感器信号处理设计31-32
• 3.5.2 位置传感器电压信号调整电路32-33
• 3.5.3 调速手柄和踏板信号的仿真处理33-34
• 3.5.4 调速手柄和踏板信号处理前后的电压线性比较34-35
• 3.6 喷油泵转速信号处理设计35-37
• 3.7 电机调速方法与驱动模块设计37-42
• 3.7.1 电机的调速方式37-39
• 3.7.2 电机驱动模块39-42
• 3.8 液晶显示模块42-43
• 3.9 电路原理可靠性设计43-44
• 第四章 控制系统软件设计44-52
• 4.1 总体结构流程45-46
• 4.2 A/D 转换程序与开度计算46-48
• 4.2.1 A/D 转换程序46-47
• 4.2.2 开度计算子程序47-48
• 4.3 转速信号采集与计算子程序48-49
• 4.4 电机驱动程序49-51
• 4.4.1 PWM 方波信号发生程序49-51
• 4.4.2 直流电机方向控制51
• 4.5 液晶显示模块驱动子程序51-52
• 第五章 试验方案及结果分析52-57
• 5.1 试验平台与设备52
• 5.2 试验方案52-57
• 5.2.1 油门踏板从最小位置到最大位置试验53-54
• 5.2.2 油门踏板从最大位置到最小位置试验54-55
• 5.2.3 油门踏板与调速手柄跟随性试验55-56
• 5.2.4 直流电机 PWM 控制信号56-57
• 总结与展望57-59
• 参考文献59-61
• 附件61-76
• 致谢76

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