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基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机控制方法研究

作　者: 潘辉
导　师: 李礼夫
学　校: 华南理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: LPG燃气车用发动机 燃气喷射和点火联合控制 模糊控制 城市行驶工况
分类号: U464
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 73次
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内容摘要


近年来,全球(尤其中国)汽车产销及保有量持续快速增长,由此引发的能源紧缺和环境污染问题越趋严峻。低碳、清洁且热值高的液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)燃料在汽车用发动机上的应用越来越广泛;然而,目前常用的LPG燃气车用发动机大多数由汽油/柴油机改造而成,普遍存在动力下降、排放性差的不足。为此,论文以YC6112LPG燃气车用发动机为对象,研究基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机控制方法,研制LPG燃气车用发动机硬件在环实验系统,并以此对该控制方法进行实验验证。论文首先介绍了国内外LPG燃气车用发动机的研究、应用状况及发展趋势;根据内燃机及燃烧学原理,以YC6112LPG发动机为对象,建立了发动机数学及仿真模型并通过仿真分析了发动机混合气形成与浓度、点火及废气涡轮增压等对发动机动力性、经济性及排放性的影响规律,并以此为基础提出了基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机燃气喷射和点火联合控制方法(fuel injection combining ignition control method,简称FICIC,该方法通过模糊控制燃气喷射量,以基于最优发动机性能的MAP调节点火提前角);其次根据FICIC控制原理对基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机控制系统进行了设计,主要包括ECU硬件电路和软件程序设计;再次,利用GTpower和MATLAB/simulink平台建立LPG燃气车用发动机及其控制仿真模型,结合废气涡轮增压,以0-15km/h加速工况和城市行驶工况作为汽车输入,对LPG燃气车用发动机FICIC控制方法进行仿真与对比分析;为进一步验证基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机FICIC控制方法的控制效果,搭建了基于GTpower、LabVIEW及NI CompactDAQ的LPG燃气车用发动机FICIC控制硬件在环实验系统,并进行了硬件在环实验及结果分析,以提高LPG燃气车用发动机在城市行驶工况下的动力性、经济性和排放性。论文最后对所研究的LPG燃气车用发动机FICIC控制方法及其研究结果进行了归纳和总结,指出了其不足之处并对今后的研究工作提出建议。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章 绪论  11-22
  1.1 引言  11-13
    1.1.1 LPG燃气车用发动机的应用现状  11-12
    1.1.2 LPG燃气车用发动机应用存在的问题  12-13
  1.2 论文研究的意义  13-15
  1.3 LPG燃气车用发动机国内外研究现状  15-20
    1.3.1 国内外研究现状  15-19
    1.3.2 国内外研究现状小结  19-20
  1.4 论文研究的主要内容  20-22
第二章 基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机控制原理的研究  22-46
  2.1 发动机模型  22-37
    2.1.1 进气模型  23-25
    2.1.2 燃气供给模型  25-26
    2.1.3 点火模型  26-27
    2.1.4 气缸燃烧模型  27-31
    2.1.5 尾气排放模型  31-34
    2.1.6 动力输出模型  34-35
    2.1.7 燃气消耗模型  35-36
    2.1.8 涡轮增压器模型  36-37
  2.2 混合气浓度对发动机性能的影响  37-39
  2.3 点火提前角对发动机性能的影响  39-41
  2.4 废气涡轮增压对发动机性能的影响  41-42
  2.5 基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机控制方法  42-45
  2.6 本章小结  45-46
第三章 基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机控制系统设计  46-61
  3.1 LPG燃气车用发动机控制系统组成及基本原理  46-48
    3.1.1 LPG燃气车用发动机控制系统组成  46-47
    3.1.2 LPG燃气车用发动机控制系统基本原理  47-48
  3.2 ECU总体设计  48-60
    3.2.1 微处理器  49-50
    3.2.2 ECU传感器输入信号处理电路设计  50-54
    3.2.3 ECU输出信号硬件电路设计  54-57
    3.2.4 ECU控制程序设计  57-60
  3.3 本章小结  60-61
第四章 基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机控制计算机仿真与分析  61-88
  4.1 城市行驶工况  61-63
  4.2 基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机FICIC控制方法研究  63-75
    4.2.1 模糊控制的基本理论  64-67
    4.2.2 基于城市行驶工况的LPG发动机燃气喷射模糊控制方法的研究  67-73
    4.2.3 基于城市行驶工况的LPG发动机点火MAP控制方法  73-75
  4.3 城市行驶工况下LPG燃气车用发动机FICIC控制仿真分析  75-87
    4.3.1 城市行驶工况下LPG发动机控制模型的建立  75-78
    4.3.2 加速工况下LPG燃气车用发动机控制方法仿真分析  78-84
    4.3.3 城市行驶全工况下LPG燃气车用发动机控制方法仿真分析  84-87
  4.4 本章小结  87-88
第五章 基于城市行驶工况的LPG燃气车用发动机控制实验研究  88-99
  5.1 硬件在环实验系统及实验原理  88-93
    5.1.1 硬件在环实验系统  88-90
    5.1.2 实验原理  90-91
    5.1.3 simulink-LabVIEW的连接  91-92
    5.1.4 LabVIEW-NI CompactDAQ的连接  92-93
  5.2 LPG燃气车用发动机控制硬件在环实验  93-98
    5.2.1 稳定工况硬件在环实验  94-96
    5.2.2 加速工况硬件在环实验  96-98
  5.3 本章小结  98-99
全文总结和展望  99-102
参考文献  102-107
攻读硕士学位期间取得的研究成果  107-108
致谢  108-109
附件  109

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 汽车发动机
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