汽油机喷油器检测装置电气控制系统设计

摘要

喷油器作为汽车发动机的核心部件，其质量对发动机的工作效率及工作性能影响巨大。目前国内对喷油器的检测主要还是通过人工手段来进行识别判定，准确性无法保证。因此，开发满足国内外检测标准的汽油机喷油器检测装置具有重要意义。
　　根据美国汽车工程师协会颁布的 SAE J2715和中国机械工业联合会提出的 GB/T25363-2010等规范，本文设计并开发了一套汽油机喷油器检测装置，以研究汽油机喷油器的雾化程度及喷雾特性。针对传统的喷油器供油系统存在压力波动大、安全性低、控制精度低等问题，设计了基于PLC的模糊PID控制器和集PFI（Low Pressure Gasoline Fuel Injector）测试功能和GDI（Gasoline Direct Injectors）测试功能于一体的供油系统。该系统具有一系列优点：可在试验中完成介质的补充，使得试验可持续进行；采用气体控制液体的方法，减少电动装置与高压介质的接触，安全性高；采用基于 PLC的模糊PID控制策略对试验时介质的温度、压力进行控制，控制精度高。本文的主要工作包括：
　　（1）设计开发了汽油机喷油器检测装置，系统主要包括压力控制模块、温度控制模块、喷油控制模块、标准时刻图像采集模块和粒径检测模块等；
　　（2）通过对PID控制器与模糊PID控制器的对比，最终选择模糊PID控制器作为本文控制系统的核心控制策略；
　　（3）完成了利用PLC作为载体的模糊PID控制器的设计，并完成了喷油器喷油控制系统的硬件设计，其中机械部分主要包括油路系统、喷油器位置调节装置和光源控制装置，电气部分主要包括 PLC、电磁阀、步进电机及其驱动模块的电路设计，另外还完成了PLC控制程序、软件界面等软件部分的设计；
　　（4）对试验系统的控制能力进行测试。试验结果表明，对直喷式汽油机喷油器进行测试时，压力的控制精度可达8±0.05MPa，对进气道式喷油器进行测试时，压力的控制精度可达300±0.9Kpa，系统对温度的控制精度可达21±0.2℃。

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第一章 绪论

1.1课题背景和意义

1.2喷雾特性测试简介

1.3国内外研究现状

1.4本文研究内容

第二章 检测系统的整体结构设计

2.1油路控制模块

2.2喷油控制模块

2.3标准时刻图像采集模块

2.4粒径检测模块

2.5气流室

2.6本章小结

第三章 喷油控制系统的整体设计

3.1传统供油系统的设计

3.2压力控制系统

3.3控制策略的设计

3.4供油系统的设计

3.5本章小结

第四章 喷油控制系统的硬件设计

4.1控制系统的机械结构设计

4.2系统电气结构设计

4.3本章小结

第五章 喷油控制系统的软件设计

5.1算法的实现

5.2 PLC与上位机通讯设置

5.3上位机软件的设计

5.4系统程序设计

5.5本章小结

第六章 测试结果及系统分析

6.1油路控制结果及数据分析

6.2本章小结

第七章 总结与展望

7.1全文工作总结

7.2未来工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢