鲁祥友[1]2004年在《二甲醚发动机电控单元的研究》文中认为能源问题和环境的污染问题迫切要求对现有车用发动机进行改造，以降低其有害废气排放以及提高发动机的经济性。柴油机由于其应用范围广泛，无论从能源还是环境的角度考虑，进行柴油机洁净代用燃料的研究意义都是十分重大。在众多代用燃料中，二甲醚(DME)作为一种新兴的代用燃料，其特殊的物理、化学性质，使得它被认为二十一世纪理想的柴油机代用燃料。由DME的特点所决定，在柴油机上应用时也存在一些需要解决的问题，包括燃料的储存、发动机的润滑以及喷射系统的选择等，但主要问题还是喷射系统的选择。为了寻找适合二甲醚(DME)燃料发动机的喷射系统，国内外学者作了大量的研究工作。在仔细比较了DME和柴油的性质特点后，我们提出了一种新型的用于液化燃料的电控共轨式喷射系统PRVI(Pump-Rail-Valve-Injector)，并开发了二甲醚发动机的电控单元(ECU)。 为了满足上述喷射控制和发动机管理的需要，电控单元采用了主从式双单片机的结构型式，其核心为Microchip公司生产的八位微控制器PIC16F877。通过对十路模拟信号和叁路数字信号采集及处理后，从MAP图查出相应缸的喷射量和喷射提前角，通过输出接口电路驱动对应缸的电磁阀。该系统功能较强，工作可靠，具有较好的抗干扰能力。根据发动机的工作特性用汇编语言编制了相应的综合控制软件，包括发动机起动、怠速、加速、减速、恒速、变速变负荷和调速等工况的控制程序、串行和并行通讯程序、信号采集及数据处理程序和控制量输出程序。该系统采用了模块化结构设计方法，提高了软件的可扩展性和可维护性。 为了验证电控单元实际工作的正确性，对电控单元的控制过程进行了计算机仿真和模拟实验，以及在油泵试验台上进行了实际控制过程的试验。试验结果表明，本文所研制的电控单元能较好地完成对二甲醚发动机的信号采集与处理和基本工况下的控制。
左从兵[2]2006年在《四缸二甲醚发动机电控单元开发环境及软件研究》文中进行了进一步梳理为了实现PRVI(Pump-Rail-Valve-Injiector)燃料喷射系统在二甲醚发动机上的微电子控制,我们研究开发了四缸二甲醚发动机电控单元ECU。ECU采用主从双单片机结构形式,用外部扩展Flash存储器存储MAP数据。ECU工作过程中,对各传感器采集的信号进行数据处理和控制计算,以发动机的转速、负荷作为输入参数,依据MAP图确定喷射定时和喷射脉宽等控制量,以实现ECU的逻辑控制功能。 二甲醚发动机电控系统工作的正确与否,以及控制功能的发挥必须通过精心设计的软件才能得以实现。本论文的主要工作是在ECU硬件设计电路的基础上进行ECU软件设计,软件设计采用模块化结构,包括发动机管理模块、发动机控制模块和计算机监控系统。主要解决的问题包括:通过在发动机快速运转时主从单片机之间实时、准确的PSP通讯,协调控制MAP数据的及时读取与生成;分缸独立喷射的软件控制:叁种电控模式(单片机控制模式、计算机控制模式、在线控制模式)软件设计:以及水温修正的软件处理。 为了验证ECU软件的可靠性和实时性,在油泵实验台上进行了发动机模拟实验。实验结果表明,在叁种电控模式下,ECU都很好地实现了发动机基本工况下的信号采集、数据处理以及分缸独立逻辑控制功能,从而证实了设计软件的可行性和有效性。
程翔[3]2007年在《二甲醚发动机低压共轨系统燃料喷射特性的研究》文中研究表明环境和能源是关系到人类社会生存和发展的重要问题,尤其是随着环保意识的加强,对限制内燃机的有害排放提出了越来越高的要求。清洁液化代用燃料作为解决上述问题的一个有效途径,所受到的重视程度与日俱增。但液化代用燃料在内燃机上应用的最大的困难就是与传统的燃料喷射系统的不匹配。二甲醚(dimethyl ether,DME)是一种新出现的适用于压燃式内燃机的含氧清洁代用燃料,可由天然气、煤等原料大量制取,能够实现内燃机高效、低排放、低噪音以及无烟燃烧。由于二甲醚与柴油的物化性质差异,传统的柴油机燃料供给系统不能适应于二甲醚燃料。在分析了现有国内外的研究成果后,发现电控共轨系统是比较适合于二甲醚发动机的燃料供给系统。基于此,开发了一种用于直喷二甲醚发动机的新型低压电控共轨燃料喷射系统。选择凌阳公司的SPCE061A-16单片机作为电控单元(ECU)的运算核心,完成信号采集、分析和处理工作。电控单元包括硬件电路和控制软件两大部分。硬件电路包含输入信号电路、输出电路、电磁阀驱动控制电路等;软件部分采用模块化设计思路,在程序的编写过程中按照各自功能分开编写、独立编译,最后将所有的功能模块组合成完整的控制程序。为了保证系统工作的稳定性,针对发动机的工作状况设计了软件滤波、硬件抗干扰措施。最后,按照所设计的低压电控共轨燃料供应系统,搭建共轨喷射试验台架,并完成了在高压油泵台的喷射试验。采集燃料供应系统的喷油嘴端的压力波动信号,对低压电控共轨系统的喷射特性进行了分析与探讨。试验结果证实:低压电控燃料供应系统的实用性,电磁阀开启时间和喷油量的线性关系。
左承基, 鲁祥友, 滕勤[4]2005年在《二甲醚发动机电控系统的设计》文中研究说明针对二甲醚发动机 PRVI燃料喷射系统设计的电子控制系统 ,必须对二甲醚发动机的多个参数进行电子控制。该电控单元主要包括传感器处理电路、单片机系统电路和功率驱动电路。在系统中采用了模块化电路设计 ,同时从硬件、软件方面综合考虑了抗干扰性。采用仿真软件对电控单元硬件电路和软件进行了仿真 ,从而提高了设计效率并降低了开发成本
刘一鸣, 左从兵, 滕勤, 左承基, 方会咏[5]2005年在《多缸二甲醚发动机电控单元软件的研究》文中研究表明介绍了一种适合二甲醚DME代用燃料的电控PRVI(泵-轨-阀-嘴)喷射系统,并根据二甲醚的性质特点研究开发了系统电控单元的管理模块、控制模块和计算机监控系统。通过在油泵试验台上的燃油喷射试验,验证了控制软件的实时性和精确性。
吴双凌[6]2009年在《二甲醚发动机低压共轨电控系统与喷油雾化特性研究》文中研究指明二甲醚(dimethyl ether,DME)作为一种适用于压燃式内燃机的含氧清洁代用燃料,同柴油及其他多数代用燃料相比,具有内燃机高效、低排放、低噪音、无烟燃烧等优点。同时,二甲醚可以由天然气和煤转化得到。二甲醚发动机的应用有利于解决我国环境污染和能源紧张问题,也可以充分利用我国煤炭资源丰富的优势。近年来,二甲醚作为柴油机替用燃料引起了世界各国的广泛关注,因而开发二甲醚发动机是我国一项重大的研究项目。但由于二甲醚与柴油的物化性质的差异,传统柴油机的燃油供给及喷射系统不能适应二甲醚发动机供给和喷射的要求。本文在实验室导师及学长提出的一种二甲醚发动机低压共轨(轨道压力5MPa~20MPa)燃油供给及喷射系统的基础上,开发设计了一套适用于该低压共轨系统的燃油喷射电控系统,包括了硬件电路、喷油量控制策略、系统控制软件开发流程和程序编写以及调试。为了对优化二甲醚发动机喷射系统和燃烧系统的参数以及深入了解二甲醚燃烧机理,本课题选用通用CFD软件FLUENT对二甲醚喷射雾化过程进行了模拟研究。根据喷油器特点选择合理的喷雾模型,对二甲醚与空气混合过程模拟,得到油气混合过程不同阶段的喷雾形态,提取喷雾过程特性参数——喷雾贯穿距和喷雾锥角。在此基础上改变喷雾模型中参数因子,主要包括环境背压、启喷压力和喷孔直径,以分析特性参数变化时二甲醚喷油化雾特性。本文结合国内外对二甲醚的研究,配合前文开发设计的电控系统,搭建了油泵试验台架,以柴油代替DME,在试验台上模拟二甲醚发动机低压共轨燃油系统喷射过程,采集不同工况下的试验数据,并对试验数据处理和分析,得出低压共轨燃料系统的燃料喷射特性。最后,本文得出结论,在适当的改动高压共轨柴油机结构和开发设计合理的燃用二甲醚的电控系统包括制定油量喷射控制策略,可以满足二甲醚在低压共轨系统上的现实使用;通过对二甲醚喷雾的FLUENT模拟研究,初步知晓了其喷射喷雾的规律,但对二甲醚喷雾特性及燃烧机理的研究还有待深入。
宋明志[7]2001年在《多功能电控单元硬件开发与应用》文中提出为满足本课题组多种发动机电控系统的要求，进行了多功能电控单元硬件开发与应用研究。研究工作主要包括电控单元的硬件设计，液压自由活塞发动机电控系统的开发，高压缩比甲醇发动机台架试验和电控单元的验证试验。电控单元硬件设计以TC176为主芯片进行电路设计，搭建了外围信号调理电路和执行器驱动电路。实现了ECU对发动机高频干扰信号的滤波处理和对爆震及宽带氧信号的调理；实现了对执行器的精确控制；实现ECU与上位机通过CAN进行通讯和对发动机的标定。初步规划了液压自由活塞发动机电控系统。针对液压自由活塞发动机关键难题，提出了用大流量快速响应电磁阀实现对活塞位移的控制，采用激光位移传感器实现对活塞位移的精确测量。最后在高压缩比甲醇发动机上做了台架试验和电控单元样机验证试验得出以下结论：甲醇发动机在小负荷时，由于受节气门的节流作用造成较大的泵气损失，导致较高燃油消耗率，甲醇的柴油质量替代比在2.5以上；随着转速的提高以及负荷的增大，甲醇发动机的燃油消耗率明显降低，其甲醇的柴油质量替代比可以达到2.1~2.2，热效率略大于柴油机。ECU在高压缩比甲醇发动机的验证试验证明了本文开发的电控单元（测试后期又进行了电路改进）能够满足多种发动机电控系统的要求，验证了电控单元的可行性，为今后液压自由活塞发动机的开发，高压缩比甲醇发动机爆震抑制研究、实现稀薄燃烧及其他发动机性能开发搭建了一个良好的硬件平台。
鲁祥友, 左承基[8]2006年在《基于PRVI的二甲醚电控单元在油泵试验台上的试验研究》文中指出本文介绍所开发的基于PRVI燃料喷射系统的四缸二甲醚发动机电子控制系统。为了验证整个系统实际运行的可行性,以柴油作为燃料,模拟二甲醚的工作。在油泵实验台上进行了机液装置、控制系统的联合调试、喷油量均匀性及喷射特性的研究。为了验证电控单元实际工作的正确性,对电控单元在油泵试验台上进行了实际控制过程的试验。
段俊峰[9]2010年在《二甲醚发动机燃料供给系统的电子控制》文中研究表明随着人类社会的进步和经济的快速发展,人类在创造大量物质财富和精神文明的同时,也带来了日益紧张的能源危机和环境的日益恶化等问题,严重的影响了人类的可持续发展,而汽车行业是能源消耗的大户和环境污染的主要来源。为了应对能源危机和环境污染的挑战,人类在积极的研究发动机新技术,并取得了大量的成果:如高压共轨燃油喷射技术、排放控制技术等。同时也在寻求代用燃料。经研究表明,DME具有十六烷值高,燃烧性能好,能够显着降低发动机的排放特别是碳烟和NOX排放,是柴油机理想的代用燃料。由于共轨系统对DME分子的高弹性不是很敏感,同时在常规柱塞偶件中,利用柱塞泵计量DME的喷射量也很困难;共轨喷射系统的喷射压力和喷射速率灵活可变,可以根据发动机的转速和负荷,灵活的控制DME的喷射量以达到最佳运行效果等,所以最适合DME的燃料供给系统是共轨燃油喷射系统。二者的结合,使DME发动机具有DME良好的燃烧特性以及共轨准确的、灵活的控制等优点。本文在综述了国内外研究二甲醚的研究现状和分析了共轨燃油喷射系统原理的基础上,开展了如下工作:⑴在流体热物理性质的基础上,对DME液体和蒸汽的热物理性质进行了计算,利用MATLAB求解了GT状态方程的各项系数;针对ZS1100柴油机的技术参数建立了柴油机燃用DME的发动机模型;⑵利用GT-FUEL建立了共轨燃油喷射系统模型,并在GT-FLOW中将共轨燃油喷射系统模型和发动机模型进行耦合。仿真并分析了喷油器的主要结构参数对喷油规律的影响,分析了不同的喷油规律对燃烧放热规律以及柴油机性能的影响;⑶利用仿真模型,分析了共轨压力、喷油定时对喷油规律、放热规律以及DME柴油机性能的影响;⑷制定了一套适合DME共轨燃油喷射系统的控制策略,利用SIMULINK建立了控制单元,并对控制策略进行了仿真研究。
汪胜聪[10]2003年在《火花点火式发动机燃用变组分煤层气电控单元的研究》文中研究指明城市环境的污染问题和能源问题迫切要求对现有车用发动机进行改造，以降低其有害废气排放以及提高发动机的经济性和动力性。针对世界石油资源的日益减少，采用新的替代燃料逐步成为人们关注的问题。煤层气是汽油的一种有效替代物，而我国煤层气资源比较丰富，目前国家对最近探明的大型煤层气田进行开发，因而煤层气有很好的发展前景。在变浓度煤层气发动机燃气组分浓度变化的情况下，只有对进气空燃比进行精确控制，才能使煤层气发动机满足较好的动力性和低排放的要求，针对这一独特问题，本文设计了一种以PIC16F877单片机为核心的新型电控单元，它采用双单片机系统，通过对十六路模拟量信号和叁路数字信号采集及处理后，根据MAP图查出相应的燃气量和空气量，通过输出接口电路驱动两路步进电机，并以转速传感器和氧传感器作为反馈器件，实现对转速和空燃比的有效控制。该系统功能较强，工作可靠，具有较好的抗干扰能力。根据发动机的工作特性用汇编语言设计相应的综合控制软件，它包括发动机起动、怠速、加速、减速、恒速和变速变负荷等工况的空燃比控制程序、串行和并行通讯程序、信号采集及数据处理程序和控制量输出程序。由于采用了模块化结构设计方法，从而提高了软件的可扩展性和可维护性。通过对电控单元的硬件电路和软件程序调试，本电控单元满足了实际需求。为了验证电控单元实际工作的正确性，对电控单元的控制过程进行了计算机仿真和模拟实验以及发动机台架试验，台架试验表明，电控单元较好地完成了对火花点火式煤层气发动机的信号采集与处理和各种基本工况下的空燃比控制。
参考文献：
[1]. 二甲醚发动机电控单元的研究[D]. 鲁祥友. 合肥工业大学. 2004
[2]. 四缸二甲醚发动机电控单元开发环境及软件研究[D]. 左从兵. 合肥工业大学. 2006
[3]. 二甲醚发动机低压共轨系统燃料喷射特性的研究[D]. 程翔. 武汉科技大学. 2007
[4]. 二甲醚发动机电控系统的设计[J]. 左承基, 鲁祥友, 滕勤. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2005
[5]. 多缸二甲醚发动机电控单元软件的研究[J]. 刘一鸣, 左从兵, 滕勤, 左承基, 方会咏. 内燃机工程. 2005
[6]. 二甲醚发动机低压共轨电控系统与喷油雾化特性研究[D]. 吴双凌. 武汉科技大学. 2009
[7]. 多功能电控单元硬件开发与应用[D]. 宋明志. 天津大学. 2001
[8]. 基于PRVI的二甲醚电控单元在油泵试验台上的试验研究[J]. 鲁祥友, 左承基. 小型内燃机与摩托车. 2006
[9]. 二甲醚发动机燃料供给系统的电子控制[D]. 段俊峰. 西华大学. 2010
[10]. 火花点火式发动机燃用变组分煤层气电控单元的研究[D]. 汪胜聪. 合肥工业大学. 2003