基于嵌入式操作系统CNG发动机电控系统的开发及试验研究

摘要

随着世界经济和计算机技术的发展，在能源环境问题上，污染和石油危机已经成为21世纪人类面临的两个主要问题。为了减少有害排放和降低能耗，世界各国都在积极开发新能源，寻找代用燃料。天然气以其良好的可获得性、低污染性和经济性日益受到世界各国的重视，以天然气为燃料的发动机也因此成为各国的热点研究问题；并且在计算机技术上，以嵌入式为核心的技术推动着发动机电控技术发展，基于嵌入式实时操作系统的天然气发动机的电控系统的开发成为一个发展趋势。 本文的研究工作是国家“十五”科技攻关项目“电控喷射单燃料CNG公交车研究开发”的一部分研究内容，该课题以WD615增压柴油机为原型机，开展了基于嵌入式实时操作系统气体燃料发动机电子控制理论和关键技术的研究工作。 本文在深入掌握增压单燃料(CNG)发动机的天然气供给系统和点火系统性能要求的前提下，确定了电控多点顺序喷射系统和高能电子点火系统的总体设计方案，进行了进气、燃料供给和燃烧系统等的设计，以及传感器、电控单元和执行器的选型设计，确定了以16位微控制器MC9S12DP256为核心器件，在汽车行业内的汽车电子分布式控制的开放平台(OSEK/VDX)下，基于嵌入式实时操作系统，进行控制策略的设计和模块化实时多任务的设计，开发了电控天然气多点顺序喷射系统和电控高能直接点火系统的软件设计。 安装后进行了电控系统与发动机的匹配标定试验，以及动力性、经济性和排放性试验。试验结果表明：本文开发的增压单燃料CNG发动机电控系统设计合理，能准确地完成多点顺序喷射及高能点火控制等功能，系统具有较高的可靠性和稳定性；采用该电控系统后，该CNG发动机的功率、排温、扭矩和排放等性能指标均达到了设计要求；为了探索电控喷射CNG发动机在燃料喷射和点火方面的控制规律，确定最优的控制参数，开展了喷射定时、点火能量、稀薄燃烧和增压比等参数对发动机性能影响的试验研究工作。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章增压单燃料CNG发动机电控系统总体设计方案

第三章天然气发动机电控系统的实时多任务软件设计

第四章天然气发动机电控系统台架试验研究

第五章全文总结与展望

主要参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢