發(fā)布時(shí)間：2017-06-02 05:08

  本文關(guān)鍵詞：缸內(nèi)直噴汽油機(jī)工作模式轉(zhuǎn)換試驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：國際能源組織的數(shù)據(jù)表明可以經(jīng)濟(jì)開采的原油只有1.1萬億桶,只夠開采30多年,然而二氧化碳(CO2)的濃度升高,致使氣溫升高,所以當(dāng)前世界面臨兩大挑戰(zhàn)：可靠和廉價(jià)的能源供應(yīng)；迅速向低碳、高效、環(huán)保的能源供應(yīng)體系轉(zhuǎn)變。 中國過半的石油是汽車消耗的,而且隨著汽車保有量的增加,消耗的石油越來越多,排出的污染物和二氧化碳越來越多,中國迫切的需要發(fā)展高效率、低能耗和低排放的發(fā)動(dòng)機(jī),其中缸內(nèi)直噴汽油機(jī)(Gasoline Direct Injection, GDI)是一個(gè)十分好的選擇。它具有高效率和超低排放的潛力,是當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)的重要技術(shù)之一。 缸內(nèi)直噴汽油機(jī)一般有三種工作模式,在中小負(fù)荷的時(shí)候采用分層燃燒,此時(shí)節(jié)氣門大開,節(jié)流損失小,空燃比在24到44之間,熱效率高；在部分負(fù)荷時(shí),采用均質(zhì)稀燃,這時(shí)節(jié)氣門部分開啟,節(jié)流損失較小,空燃比在15到22之間,熱效率比較高；在大負(fù)荷和全負(fù)荷時(shí)候,采用均質(zhì)混合氣或功率混合氣,此時(shí)主要保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。本文主要研究發(fā)動(dòng)機(jī)在均質(zhì)混合氣到均質(zhì)稀混合氣的轉(zhuǎn)換。 本文主要做了如下工作： 1.分析了缸內(nèi)直噴汽油機(jī)電控系統(tǒng)組成,總結(jié)了傳感器和執(zhí)行器的特性。 2.設(shè)計(jì)了以MC9S12XDP512單片機(jī)為控制芯片的發(fā)動(dòng)機(jī)控制硬件系統(tǒng),具體設(shè)計(jì)了溫度采集電路、壓力采集電路、轉(zhuǎn)速采集電路、凸輪軸采集電路和位置信號(hào)采集電路；還設(shè)計(jì)了各個(gè)執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電路。 3.專門設(shè)計(jì)了噴油器升壓驅(qū)動(dòng)電路,實(shí)現(xiàn)噴油器的PEAK-HOLD電流驅(qū)動(dòng)。 4.移植了μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)到MC9S12XDP512單片機(jī)上,控制軟件實(shí)現(xiàn)分層設(shè)計(jì)；噴油計(jì)算、點(diǎn)火計(jì)算、模擬量采集、電子節(jié)氣門控制、高壓油泵電磁閥控制和工況管理等采用任務(wù)管理,方便控制功能的增減。 5搭建試驗(yàn)臺(tái)架,研究轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分,平均有效壓力(BMEP)為0.15Mpa(42.9N.m)時(shí),從理論均質(zhì)混合氣向均質(zhì)稀混合氣(λ=1.4)轉(zhuǎn)換。先通過調(diào)整噴油量和節(jié)氣門開度,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)矩40N.m,λ=1.4的稀燃,然后調(diào)整噴油提前角找到最佳噴油提前角為350°(CA),在該噴油提前角下調(diào)整點(diǎn)火提前角,找到最佳點(diǎn)火提前角為13°(CA)。最終在噴油脈寬為8.3ms,節(jié)氣門開度為11°,噴油提前角350°(CA)和點(diǎn)火提前角13°(CA)時(shí)得到轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)矩42.5N.m,λ=1.4的稀燃。同樣的試驗(yàn)方法得到轉(zhuǎn)速2500轉(zhuǎn)/分,轉(zhuǎn)矩42.5N.m左右,λ=1.0到λ=1.3的噴油脈寬,節(jié)氣門開度,最佳噴油提前角和最佳點(diǎn)火提前角。在得到以上參數(shù)以后采用兩種方法來研究工作模式轉(zhuǎn)換,一種是固定噴油提前角和點(diǎn)火提前角,通過調(diào)節(jié)噴油脈寬和節(jié)氣門開度來實(shí)現(xiàn)工作模式轉(zhuǎn)換,試驗(yàn)結(jié)果表明這個(gè)方法不能很好的完成工作模式轉(zhuǎn)換；另一種方法是采用λ=1.0到λ=1.4的最佳點(diǎn)火提前角和最佳噴油提前角(簡(jiǎn)稱最優(yōu)參數(shù)),然后調(diào)節(jié)噴油脈寬和節(jié)氣門開度來完成工作模式轉(zhuǎn)換。本文采用了多種調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度和噴油脈寬的方式,第一種方式是先降低噴油脈寬,再增加節(jié)氣門開度,第二種方式是先增加節(jié)氣門開度,再降低噴油脈寬,第三種方式是先降低噴油脈寬再增加節(jié)氣門開度,最后再降低噴油脈寬,第四種方式是先降低噴油脈寬,再同時(shí)降低噴油脈寬和增加節(jié)氣門開度,最后一種方式是同時(shí)降低噴油脈寬和增加節(jié)氣門開度。最終在最優(yōu)參數(shù)線性插值后,同時(shí)降低噴油脈寬和增加節(jié)氣門開度,能夠完成工作模式轉(zhuǎn)換。
【關(guān)鍵詞】：汽油機(jī) 缸內(nèi)直噴 電控系統(tǒng) μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng) 工作模式轉(zhuǎn)換
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TK417.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-17
• 第一章 緒論17-29
• 1.1. 引言17-19
• 1.2. GDI簡(jiǎn)介19-27
• 1.2.1. GDI發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)19-20
• 1.2.2. 分層燃燒概念20-24
• 1.2.3. 工作模式24-26
• 1.2.4. 工作模式轉(zhuǎn)換26-27
• 1.3. 本文研究的主要內(nèi)容27-29
• 第二章 控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)29-59
• 2.1. GDI發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的組成29-31
• 2.2. 控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)31-34
• 2.2.1. 控制系統(tǒng)硬件的功能31-32
• 2.2.2. 控制系統(tǒng)硬件的方案設(shè)計(jì)32
• 2.2.3. 控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)32-34
• 2.3. 控制系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)34-54
• 2.3.1. 單片機(jī)介紹及外圍電路設(shè)計(jì)34-38
• 2.3.2. 噴油器驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)以及試驗(yàn)驗(yàn)證38-48
• 2.3.3. 電子節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)和閉環(huán)控制48-54
• 2.3.4. 電源設(shè)計(jì)54
• 2.4. PCB設(shè)計(jì)54-56
• 2.4.1. PCB的布局54-55
• 2.4.2. PCB的布線55-56
• 2.5. 控制系統(tǒng)硬件的組裝56
• 2.6. 本章小結(jié)56-59
• 第三章 基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的控制軟件設(shè)計(jì)59-83
• 3.1. μC/OS-Ⅱ介紹59-61
• 3.2. μC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的移植61-62
• 3.3. 軟件總體設(shè)計(jì)62-68
• 3.3.1. 發(fā)動(dòng)機(jī)控制軟件的結(jié)構(gòu)62-63
• 3.3.2. 控制軟件任務(wù)的劃分63-65
• 3.3.3. 控制軟件源文件和頭文件的結(jié)構(gòu)65-66
• 3.3.4. 單片機(jī)資源分配66-68
• 3.3.5. 軟件的運(yùn)行流程68
• 3.4. 控制軟件的具體設(shè)計(jì)68-82
• 3.4.1. 轉(zhuǎn)速中斷處理函數(shù)68-70
• 3.4.2. 查表函數(shù)設(shè)計(jì)70-73
• 3.4.3. 工況管理任務(wù)設(shè)計(jì)73-75
• 3.4.4. 噴油控制相關(guān)函數(shù)設(shè)計(jì)75-78
• 3.4.5. 點(diǎn)火控制相關(guān)函數(shù)設(shè)計(jì)78-80
• 3.4.6. 高壓油泵電磁閥控制相關(guān)函數(shù)80
• 3.4.7. 模擬量采集相關(guān)函數(shù)80-81
• 3.4.8. 通信函數(shù)設(shè)計(jì)81-82
• 3.5. 本章小結(jié)82-83
• 第四章 工作模式轉(zhuǎn)換試驗(yàn)研究83-107
• 4.1. 試驗(yàn)臺(tái)架的搭建83-85
• 4.2. 點(diǎn)火提前角和噴油提前角對(duì)稀燃的影響85-88
• 4.2.1. 稀燃的實(shí)現(xiàn)(λ=1.4)85
• 4.2.2. 點(diǎn)火提前角對(duì)稀燃的影響85-86
• 4.2.3. 噴油提前角對(duì)稀燃的影響86-87
• 4.2.4. 確定稀燃最佳噴油提前角和點(diǎn)火提前角87-88
• 4.3. λ=1.0到λ=1.3的最佳噴油提前角和最佳點(diǎn)火提前角88-95
• 4.3.1. λ=1.3的最佳噴油提前角和最佳點(diǎn)火提前角88-90
• 4.3.2. λ=1.2的最佳噴油提前角和最佳點(diǎn)火提前角90-92
• 4.3.3. λ=1.1的最佳噴油提前角和最佳點(diǎn)火提前角92-93
• 4.3.4. λ=1.0的最佳噴油提前角和最佳點(diǎn)火提前角93-95
• 4.4. λ=1.4到λ=1.0參數(shù)匯總95
• 4.5. 工作模式轉(zhuǎn)換研究95-102
• 4.5.1. 固定噴油提前角和點(diǎn)火提前角的工作模式轉(zhuǎn)換96-98
• 4.5.2. 最佳噴油提前角和最佳點(diǎn)火提前角的工作模式轉(zhuǎn)換98-102
• 4.5.3. 小結(jié)102
• 4.6. 排放性102-104
• 4.6.1. λ=1.0到λ=1.4的排放102-104
• 4.6.2. 工作模式轉(zhuǎn)換的排放104
• 4.7. 本章小結(jié)104-107
• 第五章 全文總結(jié)和工作展望107-109
• 5.1. 全文總結(jié)107
• 5.2. 工作展望107-109
• 參考文獻(xiàn)109-113
• 附錄Ⅰ113-114
• 附錄Ⅱ114-119
• 致謝119

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