电控汽油机燃油喷射及点火控制系统的设计与实验研究.pdf

太原理工大学
博士学位论文
电控汽油机燃油喷射及点火控制系统的设计与实验研究
姓名:张翠平
申请学位级别:博士
专业:机械电子工程
指导教师:杨庆佛
20070601
电控汽油机燃油喷射及点火控制系统的设计与实验研究摘要随着世界范围内的能源危机及各国对汽车尾气排放要求的不断提高,汽车电子控制化已经成为一种必然的趋势。传统的燃油供给方式和点火系统发动机远不能满足汽车发动机在动力性、经济性及排放性等方面的要求而被淘汰,取而代之的是电子控制发动机。本文针对当前我国汽车发动机的现状及实现电控化和降低排放污染物的首要任务,通过对国内外汽油机电控系统研究发展的相关资料进行分析,结合我们的实际状况,以山西淮海机械厂生产的电控汽油机作为研究对象,选择汽油机电子控制作为主攻方向,设计开发一套性价比较好的电控系统,实现对汽油机燃油喷射及点火系统的控制,为我国采用自主知识产权的电控系统做出努力。同时针对传统的刂拼嬖的自适应能力不强,控制精度不高的问题,研究了智能控制如模糊控制及神经网络理论在汽油机怠速及点火喷油控制中的应用。本文首先分析了汽油机电控技术和发动机喷油及点火系统的控制原理。汽油机的电控系统采用美国德尔福所配套的发动机管理系统,该系统采用分组同时多点燃油喷射及无分电器两缸同时点火方式,通过进气歧管绝对压力传感器⒆K偌扒嵛恢么ǜ衅⒗淙匆何露却ǜ衅、进气温度传感器⒔谄盼恢么感器⒀醮ǜ衅等元件,采集汽油机运行过程中的各种状态参数,控制单元对采集到的信号进行筛选、处理,结合预先通过台架试验太原理工大学博士学位论文
机喷油和点火控制的三维脉谱图,并为神经网络的训练提供样本。获得的基本控制迹扑愠隹墒蛊突诵杏谧罴炎刺呐缬吐隹和点火提前角,从而驱动执行机构,实现对汽油机空燃比、点火提前角的最优控制。针对发动机不同工况的特点,分析了汽油机对可燃混合气空然比的控制要求及点火系统的控制要素,建立了与各种工况相对应的燃油喷射和点火控制策略,其中包括起动工况、暖机工况、怠速工况、部分负荷工况、大负荷工况、加减速工况及断油工况等。通过分析研究国内外相关资料,确定所要使用的单片机型号,本课题采用旧酒猩杓蒲芯浚诰×勘持原传感器不变的前提下,设计出一套电控汽油机燃油喷射及点火控制系统。硬件电路设计主要包括程序存储器和数据存储器的扩展电路、输入信号处理电路、燃油喷射和点火驱动电路等,由于控制信号的输出是通过单片机的高速输出低忱赐瓿傻模扌鐲干预,具有响应快速的特点。软件设计包括各工况喷油程序设计、点火程序以及信号采集、处理程序等,同时为保证诵械目煽啃院臀榷ㄐ裕系统的软、硬件分别进行了抗干扰设计。控制系统采用静态预定最优控制方式即依据预先对发动机控制参数进行离线优化而得的脉谱迪侄钥杖急群偷慊鹛崆敖堑目刂啤在发动机运行过程中,由传感器检测发动机工况信息,查取脉谱中预定的控制量,通过执行机构得以实现。因此设计了电控汽油机脉谱测量试验系统,利用德尔福汽车发动机电控系统饪厝砑馊×似太原理工大学博士学位论文
考虑到发动机怠速工作过程的非线性、时变性、不确定性及不易建立精确数学模型的特点,研究了模糊控制理论在发动机怠速控制系统中的应用,设计了一种汽油机怠速转速模糊控制系统,并利用所提供的仿真工具确定了控制系统的参数。利用神经网络对信息的处理具有自学忆、自联想、容错性和高度非线性的这一优势,将神经网络应用于汽油机的控制中,探索对于发动机这种高度非线性系统进行喷油和点火控制的新策略。通过本课题的设计研究,基本实现了电控汽油机燃油喷射和点火系统的控制。可以进一步为实现汽油机管理系统的研究及国内电控汽油机的产业化提供参考,对推动我国电控技术的发展具有一定的意义。关键词:汽油机,燃油喷射,点火系统,电控单元,模糊控制,神经网络太原理工大学博士学位论文
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型垒丝论文作者签名:荔塑建釜日期::鲨唬后日期:兰璺兰:关于学位论文使用权的说明中包括:①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文;⑨学校可允许学位论文被查阅或借阅;④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内声本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由