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内燃—直线发电集成动力系统中自由活塞发动机空燃比与点火时刻的控制

作　者: 唐玉梅
导　师: 常思勤
学　校: 南京理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 自由活塞发动机 汽油机 空燃比控制 点火时刻控制
分类号: TK403
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 171次
引　用: 3次
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内容摘要


随着能源形势的急剧变化和污染问题的日益严重,全球能源问题和汽车排放问题越来越受到国际社会的广泛关注。在能源结构变化和环境保护双重呼唤下,内燃一直线发电集成动力系统应运而生,它本身所具有的特点能够实现汽车的节能环保,可以作为下一代混合动力车辆的动力源。本论文依据系统中自由活塞发动机对控制系统的实时性要求和适用原则,主要完成了下述研究工作:研发了自由活塞发动机样机的喷油模块和点火模块及其控制器,主要包括ECU及其附属电路、各传感器信号采集处理电路、喷油模块及点火模块电路设计。设计开发了喷油器流量特性测试装置及测控界面,测定了不同燃油的电控喷油器流量特性,通过修正非线性段的流量值,在喷油器动态流量范围内,给出了指定脉宽下的喷油量计算公式。研究了自由活塞发动机稀薄燃烧控制策略,采用缸内燃烧压力传感器检测燃烧压力信息,通过软计算控制方法,设计了虚拟氧传感器,利用其对空燃比进行调节,控制自由活塞发动机的燃烧过程,达到减少污染和节约能源的双重目的。设计了点火时刻控制方案并对其进行了仿真计算,在点火时刻控制策略中应用缸内燃烧压力信息和活塞位移信号计算发动机指示功,实时修正发动机点火时刻。仿真结果表明了该控制策略的可行性和有效性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 空燃比与点火时刻控制国内外研究现状  8-12
    1.2.1 常规发动机控制国内外研究现状  8-10
    1.2.2 自由活塞发动机控制国内外研究现状  10-12
  1.3 本文主要研究内容和意义  12-13
    1.3.1 本文主要研究内容  12
    1.3.2 本文研究内容的意义  12-13
2 自由活塞发动机电控系统集成  13-24
  2.1 自由活塞发动机工作特性  13-14
  2.2 自由活塞发动机电控系统  14-15
  2.3 电控单元ECU  15-16
    2.3.1 电源电路  15-16
    2.3.2 时钟电路  16
  2.4 传感器  16-18
    2.4.1 缸内燃烧压力传感器  16-17
    2.4.2 活塞位移传感器  17-18
    2.4.3 进气歧管压力/温度传感器  18
    2.4.4 冷却液温度传感器  18
  2.5 执行机构  18-20
  2.6 自由活塞发动机电控系统抗干扰研究  20-23
    2.6.1 电控系统干扰源分析  20-21
    2.6.2 电控系统硬件抗干扰设计  21-22
    2.6.3 电控系统软件抗干扰设计  22-23
  2.7 本章小结  23-24
3 自由活塞发动机喷油模块  24-40
  3.1 喷油模块的组成  24
  3.2 电动燃油泵驱动电路设计  24-25
  3.3 电控喷油器驱动电路设计  25-28
    3.3.1 喷油器驱动电路一  26-27
    3.3.2 喷油器驱动电路二  27-28
  3.4 电控喷油器流量特性测试  28-37
    3.4.1 喷油器流量特性测试装置  28-32
    3.4.2 喷油器流量特性测试过程  32
    3.4.3 喷油器流量特性测试结果分析  32-37
  3.5 电控喷油器驱动电路比较  37-38
  3.6 不同燃油的电控喷油器流量特性比较  38-39
  3.7 本章小结  39-40
4 自由活塞发动机空燃比的控制  40-49
  4.1 自由活塞发动机燃油供给方式及喷油量的计算  40-42
    4.1.1 燃油供给方式  40
    4.1.2 喷油量的计算  40-42
  4.2 基于缸内燃烧压力信息的发动机空燃比控制  42-48
    4.2.1 基于线性氧传感的闭环控制  42-43
    4.2.2 缸内燃烧压力信息应用特点  43
    4.2.3 基于缸内燃烧压力信息的空燃比控制策略  43-48
  4.3 自由活塞发动机台架试验装置  48
  4.4 本章小结  48-49
5 自由活塞发动机点火模块及点火时刻的控制  49-67
  5.1 自由活塞发动机点火模块  49-54
    5.1.1 点火模块的组成  49-50
    5.1.2 点火线圈驱动电路设计  50-52
    5.1.3 点火能量  52-54
  5.2 自由活塞发动机点火时刻控制  54-58
    5.2.1 点火时刻与气缸内燃烧压力的关系  54-56
    5.2.2 基于缸内燃烧压力信息的点火时刻控制策略  56-58
  5.3 点火时刻MATLAB仿真试验结果及分析  58-66
    5.3.1 内燃-直线发电集成动力系统建模  58-59
    5.3.2 点火时刻仿真结果分析  59-66
  5.4 本章小结  66-67
6 总结与展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-72

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 一般性问题 > 构造
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