汽车发动机进气空气流量计的研究

摘要

空气流量计作为电控燃油喷射系统的关键组成部分，对电控燃油喷射系统有着重要的意义。空气流量计的作用在于测量进入发动机的空气质量流量，将流量信号提供给汽车电子控制单元（ECU）。电子控制单元根据进气量等参数调整喷油量和点火时机，从而使空燃比控制在最佳范围内。空气流量计的测量精度将直接影响发动机的空燃比，进而影响发动机的动力性、排放性等指标。
　　本研究首先对空气流量计涉及到的原理进行了分析，如空气在取样管道中的流动状态分析，传感单元的传热分析，并对流量检测方案进行分析选择；系统硬件电路以飞思卡尔最新推出的Kinetis系列32位ARM Cortext M0+控制器为核心进行加热控制电路、信号处理电路的设计；系统软件方面包括单片机的编程和利用VC++进行上位机的设计。针对传统车用空气流量计忽略温度补偿电阻的自热效应引起的偏差进行电路改进以降低自热效应对流量信号的影响；为提高信号采集的精确性，结合格拉布斯准则进行数字滤波；针对传统车用空气流量计标定校正偏差值量较少的缺点，通过增加校正偏差值提高校正效果，并将全部偏差值存储在主控芯片MKE02Z32VLC2内部 FLASH而无需增加外设存储器；针对传统空气流量计只能输出模拟信号或者数字信号而不通用的缺点，所设计的流量计既能输出模拟信号也能输出数字信号。

目录

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第一章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 空气流量计国内外发展现状

1.3 本课题研究内容

第二章 发动机进气空气流量计概述

2.1 发动机进气空气流量计的种类及工作原理

2.2 热式空气流量计的空气流动状态分析

2.3 热式空气流量计的传热理论分析

2.4 本章小结

第三章 空气流量计的硬件电路设计

3.1 传感单元的选择

3.2 流量基本测量与加热控制电路

3.3 信号调理电路

3.4 MCU的选择及其外围电路设计

3.5 DAC转换电路设计

3.6 系统电源电路的设计

3.7 空气流量计的取样沟道及整体封装

3.8 本章小结

第四章 空气流量计的软件系统设计

4.1 编译环境简介

4.2 控制器主程序的设计

4.3 数字滤波算法

4.4 控制器子程序设计

4.5 本章小结

第五章 流量计静态标定及测试结果分析

5.1 热式空气流量计静态标定方法简介

5.2 简易空气流量标定实验台结构

5.3 流量计标定原理及步骤

5.4 流量计实验结果

5.5 流量计的温度补偿测试

5.6 实验结果误差分析

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录 A