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发动机高压共轨柴油机管理系统软件系统开发和实验

收藏本文 2024-02-02 点赞:20151 浏览:85652 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:在能源和环境的双重压力之下,如何实现柴油机的高效清洁燃烧已经成为柴油机研发工作的焦点。柴油机高效清洁燃烧的实现依赖于先进的燃烧技术,而单一的燃烧对策已被证明无法实现柴油机全负荷范围内的高效清洁燃烧,本课题组提出的低温燃烧和高密度低温燃烧相结合的复合燃烧对策是实现柴油机全工况高效清洁燃烧的有效途径。低温燃烧和高密度低温燃烧相结合的复合燃烧新技术的实现离不开功能强大的发动机管理系统(EMS)的支持。发动机管理系统也就是电子制约单元(ECU),其包括软件和硬件两大部分,而软件是整个管理系统的“思想”,它决定着整个系统的每一个“动作”,而其功能的改善性、可靠性和稳定性是发动机系统能否稳定、可靠地实现复合燃烧新技术的关键。作者在课题组前期工作的基础上,以改善发动机管理系统功能、提升其可靠性和稳定性及保障柴油机低温燃烧和高密度低温燃烧技术的可靠稳定实现为目标,提出了电控单元软件系统的分层化设计策略,开发了电控单元的CAN总线通信系统,实现了其DMA直接数据存储功能,节约了电控单元的CPU开销,并为发动机EMS系统移植了多任务实时操作系统,提升了电控系统运转的可靠性和稳定性,并节约了系统资源。为了满足低温燃烧和高密度低温燃烧技术对发动机管理系统所提出的要求,作者开发了电控EGR系统、电控涡轮增压器调节系统以及IVCA电子制约系统,并设计了灵活可调的发动机喷油对策,实现了发动机喷油方式的灵活切换。为了满足排放法规对柴油机动态排放的严格要求,作者以ELR和ETC测试循环的要求为依托,设计了发动机的动态制约对策,取得了初步的探讨成果。为了对发动机管理系统的制约对策的有效性和可靠性进行验证,本论文开展了大量的实验探讨工作。浅析论证了电控EGR系统在实现发动机低温燃烧技术时的有效性和可靠性,并浅析了该燃烧对策下喷油定时和EGR率对发动机排放和热效率的影响规律;论证了电控增压器调节系统对改善发动机性能的有效性,并做出了不同放气阀及阀开度对发动机性能影响的规律性浅析;验证了两次喷射对改善发动机高速中大负荷排放的有效性,并浅析了不同喷射比例、后喷定时对发动机性能的影响规律;比较浅析说明了进气门晚联系统(IVCA)在改善发动机排放和经济性能方面的显著效果。关键词:关键字论文高效清洁燃烧论文发动机管理系统论文复合燃烧新技术论文制约对策论文发动机性能论文

    中文摘要3-4

    ABSTRACT4-9

    第一章 绪论9-25

    1.1 引言9

    1.2 世界主题—节能与减排9-13

    1.3 柴油机新型燃烧技术的进展以及作用13-17

    1.3.1 柴油机均质压燃、低温燃烧论述13-14

    1.3.2 柴油机燃烧新技术的进展14-17

    1.4 柴油机电子制约技术的进展及作用17-23

    1.4.1 柴油机电控燃油系统的进展18-19

    1.4.2 柴油机制约系统微制约器的进展19-20

    1.4.3 柴油发动机制约器开发技术的进展20-21

    1.4.4 实现内燃机新型燃烧技术对电控系统的要求21-23

    1.5 本课题的探讨内容和作用23-25

    第二章 柴油机电控 ECU 软件功能模块的开发25-64

    2.1 ECU 硬件系统介绍25-28

    2.1.1 制约器核心芯片 MCF5235 介绍26-27

    2.1.2 电控系统硬件功能模块组成27-28

    2.2 电控系统的软件架构28-31

    2.3 柴油机制约系统 CAN 总线系统的开发31-44

    2.3.1 汽车总线系统概况31-32

    2.3.2 CAN 总线的运用和特点32-34

    2.3.3 CAN 总线分成结构和报文协议34-35

    2.3.4 MCF5235 微制约器 FLEXCAN 模块介绍35-36

    2.3.5 柴油机管理系统中 CAN 总线系统的硬件开发36-37

    2.3.6 柴油机管理系统中 CAN 总线系统的软件开发37-41

    2.3.7 基于 CAN 总线系统的 MCF5235 与 PC 机的交互41-44

    2.4 DMA 直接数据存储功能的开发44-51

    2.4.1 微制约器 DMA 功能模块介绍44-45

    2.4.2 DMA 制约器原理45-46

    2.4.3 DMA 操作 UART 进行数据传输46-51

    2.5 多任务实时操作系统的开发51-62

    2.5.1 采取多任务实时操作系统的优点51-52

    2.5.2 多任务实时操作系统的选择52-54

    2.5.3 μC/OS-Ⅱ 在 MCF5235 上的移植54-57

    2.5.4 μC/OS-Ⅱ 时钟节拍的产生57-58

    2.5.5 基于μC/OS-Ⅱ 的柴油机 EMS 系统运用程序的开发58-62

    2.6 本章小结62-64

    第三章 基于发动机试验的稳态制约对策的实现64-86

    3.1 新型复合燃烧发动机系统结构介绍64-67

    3.2 发动机整机燃烧案例及其实现手段67-69

    3.3 电子制约 EGR 系统的实现69-74

    3.3.1 电控 EGR 阀和背压阀机构介绍70

    3.3.2 电控 EGR 系统的硬件设计70-71

    3.3.3 电控 EGR 阀的软件设计71-73

    3.3.4 电控背压阀的软件设计73-74

    3.4 IVCA 机构制约系统和增压器调节系统的开发74-76

    3.4.1 IVCA 机构制约系统和增压器调节系统的硬件开发75

    3.4.2 IVCA 机构制约系统的软件设计75-76

    3.4.3 涡端放气阀系统的软件设计76

    3.5 基于角度时钟的喷油定时算法和多次喷射对策的实现76-84

    3.5.1 基于角度时钟的喷油定时算法的实现77-83

    3.5.2 发动机电控系统多次喷射方式的实现83-84

    3.6 本章小结84-86

    第四章 发动机动态制约对策的探讨86-106

    4.1 发动机工况的划分及其相互间的切换86-90

    4.2 ELR 测试循环制约对策的探讨90-98

    4.2.1 ELR 测试循环介绍90-92

    4.2.2 ELR 动态制约对策的提出92-93

    4.2.3 ELR 动态历程模拟93-95

    4.2.4 ELR 不同加油历程对排放的影响95-97

    4.2.5 ELR 测试循环动态 MAP 的制定97-98

    4.3 ETC 测试循环制约对策的初步探讨98-104

    4.4 本章小结104-106

    第五章 制约对策的验证及实验结果浅析106-143

    5.1 探讨概述106-108

    5.2 探讨内容108-109

    5.3 低负荷低温燃烧对策试验结果浅析109-116

    5.4 高速大负荷放气阀调节试验结果浅析116-125

    5.5 喷油方式及喷射参数对发动机排放及热效率的影响探讨125-135

    5.6 电控 IVCA 系统对发动机排放及热效率的影响探讨135-140

    5.7 本章小结140-143

    第六章 全文总结143-147

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