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电控发动机标定系统研究

作　者: 张帅
导　师: 孙仁云
学　校: 西华大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电控发动机标定系统 Visual C++ MATLAB
分类号: TK40
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

为了实现对发动机不同工况下的有效和良好的控制,必须对发动机电控单元进行匹配标定以确定各控制参数。根据发动机不同的工作状态,对发动机基本点火提前角和喷射脉宽等进行MAP标定,向电控单元发出控制命令,按照在线修改的控制策略和控制数据实施控制,是发动机电控系统中最高层控制软件。在对国内外电控发动机标定系统(ECS, Electronic Calibration System)分析研究的基础上,结合实际情况,提出了电控发动机标定系统的总体方案,对标定系统各个功能模块进行了设计。标定系统硬件主要由主机(工控机)和PCI2013数据采集卡组成,实现数据采集、分析和处理、与电控单元通讯、发出控制命令和在线修改等功能。设计了信号处理电路,如曲轴位置信号、氧传感器信号、节气门位置信号和温度信号等。结合本实验室前面的研究成果对驱动电路进行了完善,增强了硬件电路抗干扰设计基于Windows环境,采用Visual C++编写了标定系统软件,在MFC基础上,建立了SDI软件架构,采用多线程及一些高级控件(如MSComm等),实现标定系统与电控单元之间较高速度的数据传输。主机与电控单元通过串行口进行数据传输,对发动机的运行状态进行有效监控。ECS采用Visual C++与MATLAB混合程序开发技术,使用第三方软件MATCOM实现的数值计算和图形图象处理效果很好,为后续更复杂的数据后处理提供了良好平台。将研发的电控标定系统在NQ190N天然气发动机上进行了初步试验研究,完成了发动机基本喷射和基本点火提前角的MAP制取。试验表明,该标定系统软件界面友好、操作简单、通用性强,且功能比较完善,可以实现在线数据采集、图形化显示、数据保存、在线修改等功能,该标定系统有一定的使用价值,达到了预期的效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 前言  10-11
  1.2 电控发动机的标定技术  11-13
  1.3 国内外电控发动机标定技术的发展现状  13-17
    1.3.1 国外标定技术的发展现状  13-15
    1.3.2 国内标定技术的发展现状  15-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-18
2 电控发动机标定系统总体方案  18-26
  2.1 电控发动机标定技术简介  18-23
    2.1.1 标定的基本概念  18-19
    2.1.2 电控标定系统的功能  19-21
    2.1.3 各部分的功能要求与联系  21-23
  2.2 电控发动机标定系统总体方案设计  23-25
  2.3 本章小结  25-26
3 标定系统硬件组成  26-46
  3.1 数据采集卡  26-31
    3.1.1 PCI2013数据采集卡简介  26-27
    3.1.2 模拟输入信号的连接方式  27-28
    3.1.3 标定系统的数据采集  28-31
  3.2 串口通讯单元  31-34
  3.3 CNG发动机电控系统硬件设计  34-35
  3.4 信号处理电路  35-40
    3.4.1 曲轴位置传感器输入信号处理电路  36-37
    3.4.2 氧传感器信号处理电路  37-38
    3.4.3 节气门位置传感器调理电路  38-39
    3.4.4 冷却水温传感器与进气温度传感器调理电路  39-40
    3.4.5 电源电路  40
  3.5 执行器驱动电路  40-42
    3.5.1 步进电机驱动电路  40
    3.5.2 天然气喷射阀混合式驱动电路与点火控制电路  40-42
  3.6 硬件电路的抗干扰设计  42-43
    3.6.1 I/O接口的硬件抗干扰  42-43
    3.6.2 地线设计  43
    3.6.3 电路板设计  43
  3.7 CNG发动机电控单元的软件开发  43-45
    3.7.1 控制系统软件总体设计  44-45
  3.8 本章小结  45-46
4 标定系统软件  46-65
  4.1 Visual C++6.0开发环境介绍  46-48
    4.1.1 Visual C++6.0概述  46-47
    4.1.2 Visual C++6.0的新功能特点  47-48
  4.2 软件结构设计  48-51
    4.2.1 ECS软件设计要点  48-49
    4.2.2 MFC及SDI应用程序框架  49-51
  4.3 标定系统软件的功能结构  51-53
  4.4 串口通讯软件  53-59
    4.4.1 标定系统通讯协议设计  54-55
    4.4.2 上位机通讯程序  55-59
  4.5 多线程技术的使用及类的编写  59-60
    4.5.1 多线程技术的使用  59-60
    4.5.2 类的编写  60
  4.6 VC与MATLAB的混合编程  60-64
    4.6.1 VC++与Matlab几种常用的集成方法  61
    4.6.2 MATCOM实现VC与MATLAB接口编程  61-64
  4.7 本章小结  64-65
5 电控发动机标定系统的试验  65-75
  5.1 试验基本设备  65-66
  5.2 标定试验的分析方法  66-67
  5.3 发动机台架基础标定  67
  5.4 发动机台架试验方案  67-68
  5.5 试验过程及其结果分析  68-74
    5.5.1 传感器特性的标定  68-72
    5.5.2 天然气基本喷射的标定  72-73
    5.5.3 基本点火提前角标定  73-74
  5.6 本章小结  74-75
6 总结与展望  75-77
  6.1 全文工作总结  75
  6.2 今后工作展望  75-77
参考文献  77-80
附录A 事件驱动和数据保存部分程序  80-85
攻读硕士学位期间学术论文及科研情况  85-86
致谢  86

电控发动机标定系统研究

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