点火室直喷汽油机的电控点火及燃烧分析系统的开发

摘要

节能和减排是现代汽车发动机开展的主要课题，但二者又相互矛盾，传统汽油机难以同时实现，而汽油缸内直喷技术被认为是实现上述目标的有效手段。为此，本课题组正在研发一种带有点火室的新型直喷汽油机，本文的主要工作就是开发出一套适合于该新型直喷汽油机的电控点火及燃烧分析系统。 以LabVIEW高效虚拟仪器开发平台和高速数据采集技术为基础，开发了集采集、分析与控制一体化的电控点火与燃烧分析系统。系统主要由点火控制、数据采集和燃烧分析三部分组成。基本硬件包括：高速数据采集卡、压力传感器、电荷放大器、光电编码器、计算机与点火执行机构等。 利用LabVIEW软件开发的应用程序具有人机交互功能强、界面直观、易于操作的特点。系统设计采用了模块化编程，有利于系统的升级与功能扩充，具体包括：点火控制模块，它以采集的曲轴转角信号和上止点基准信号来计算点火驱动脉冲，从而发出点火信号，实现准确的点火控制；数据采集模块，它对输入信号进行滤波和数据处理，并将部分信息显示于监测窗口，其所有信息均可以被分析模块调用：数据存储模块，它按照一定的算法，在存储开关启动后自动存储所设定循环数的数据：数据分析模块，它主要利用存储模块记录的相关信息进行燃烧分析，如：示功图的绘制、爆发压力分析、压力升高率分析、燃烧放热率分析等，并将分析结果以图表形式显示在屏幕上。 本系统已成功应用于点火室直喷汽油机的点火控制和缸压采集实验中。实验结果表明，本系统可以精准地控制发动机点火，可以实现在线修改点火提前角和点火线圈充电时间；由采集数据而获得实测示功图，通过数据后处理得到相关燃烧信息，为发动机的设计和进一步优化提供有力支持。

目录

文摘

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声明

1绪论

1.1汽油机点火系统的发展

1.1.1传统触点式点火系统

1.1.2半导体辅助点火系统

1.1.3普通电子式点火系统

1.1.4计算机控制式点火系统

1.1.5计算机控制无分电器式点火系统

1.1.6汽油机点火系统的综述

1.2发动机气缸压力采集与燃烧分析系统的研究状况

1.2.1研究的意义

1.2.2国内外发展现状和分析

1.3本课题研究的主要内容和目标

2系统的软硬件介绍

2.1 LabVIEW软件的介绍

2.1.1虚拟仪器简介

2.1.2 LabVIEW开发平台简介

2.1.3 LabVIEW的开发环境及设计的一般过程

2.2采集卡

2.2.1 PCI-6251数据采集卡的简介

2.2.2采集设备的设置与测试

2.3传感器

2.3.1火花塞式压力传感器

2.3.2电荷放大器

2.3.3光电编码器

2.4点火驱动系统

2.5本章小结

3系统功能的实现

3.1总体设计

3.2系统硬件组成

3.3应用软件开发

3.3.1上止点标定模块

3.3.2点火控制模块

3.3.3缸压采集模块

3.3.4数据后处理模块

3.3.5放热率分析模块

3.4本章小结

4系统调试与实验验证

4.1系统调试

4.2实验验证

4.2.1实验的基本步骤

4.2.2验证结果分析

4.3本章小结

5全文总结与展望

5.1全文总结

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢