電控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)及臺架試驗方法研究設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 電控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)及臺架試驗方法研究 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 提交日期 2016年 月 日 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 華南理工大學(xué)廣州學(xué)院 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo) 下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 2016 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解華南理工大學(xué)廣州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：按照有關(guān)要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；華南理工大學(xué)廣州學(xué)院圖書館有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提 供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用復(fù)印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的的前提下，可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 學(xué)位論文作者簽名： 日期： 2016 年 月 日 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 2016 年 月 日 作者聯(lián)系電話： 電子郵箱： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 發(fā)動機(jī)電控技術(shù)是降低發(fā)動機(jī)排氣污染，提高其動力性和經(jīng)濟(jì)性的一個重要手段，它的研究和開發(fā)越來越受到人們的重視。在應(yīng)用電控系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)進(jìn)行 控制的同時，為了使發(fā)動機(jī)獲得較好的動力、經(jīng)濟(jì)性能，滿足國家的排放法規(guī)，保持良好的工作穩(wěn)定性能，需要對電控系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)進(jìn)行調(diào)試匹配，對控制參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定和優(yōu)化。同時，對電控系統(tǒng)的標(biāo)定對發(fā)動機(jī)控制策略的編寫有指導(dǎo)作用。這些工作需要借助標(biāo)定系統(tǒng)才能實現(xiàn)。 本文在對國內(nèi)外電控發(fā)動機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)深入研究的基礎(chǔ)上設(shè)計了一套電控發(fā)動機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)，完成了主機(jī)的軟件和開發(fā)用 件設(shè)計，同時采用 現(xiàn)了 速通訊。 利用二次回 歸的中心組合設(shè)計方法進(jìn)行試驗設(shè)計和數(shù)據(jù)優(yōu)化。二次回歸的中心組合設(shè)計實際是一種概率統(tǒng)計方法，可以利用較少的試驗點獲取較多的信息，從而有效地減少標(biāo)定工作量。本文利用二次回歸的中心組合設(shè)計，以降低 取了點火提前角 證了將二次回歸的中心組合設(shè)計應(yīng)用在發(fā)動機(jī)標(biāo)定中的可行性。 關(guān)鍵詞： 電控技術(shù)；動力；標(biāo)定系統(tǒng)；可行性 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 is to an to In of of to at in to of to At of of be in on a of CU At we to C of C in is a so as to of to O C as of PK E on of in of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 摘 要 . I . 一章 緒論 . 1 題背景和意義 . 1 內(nèi)外的方展?fàn)顩r . 2 油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 . 3 要內(nèi)容 . 4 第二章 電控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)總體設(shè)計 . 5 控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)功能分析 . 6 控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)總體設(shè)計 . 7 第三章 標(biāo)定系統(tǒng)硬件設(shè)計 . 10 訊單元的硬件設(shè)計 . 11 動機(jī)電控系統(tǒng)硬件設(shè)計 . 12 第四章 標(biāo)定系統(tǒng)的軟件設(shè)計 . 14 機(jī)軟件設(shè)計 . 16 訊單元程序的設(shè)計 . 18 軟件設(shè)計 . 20 第五章 總結(jié) . 21 結(jié) 論 . 23 致 謝 . 24 參考文獻(xiàn) . 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 一章 緒 論 題背景和意義 目前，世界上至少有四億輛汽車在道路上行駛， 它們在推動社會飛速發(fā)展，給人們生活帶來便捷的同時，也帶來了可怕的負(fù)面影響。汽車排放的 有害成分，使空氣受到嚴(yán)重的污染，嚴(yán)重影響了人類的健康、生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。據(jù)德國政府的一篇研究報告表明 :一輛典型的汽車，從投入使用到最后報廢，要向大氣中排放 產(chǎn)生溫室效應(yīng)的二氧化碳，污染 的固態(tài)垃圾。在對人類危害最大的 C 和 ，全部 約占 60%的 是由發(fā)動機(jī)排氣管排出的，曲軸箱氣體和油箱的燃油蒸發(fā)的 放各約占汽車 排放的 20，這些有害氣體的產(chǎn)生與汽油在缸內(nèi)的燃燒過程是密不可分的。 空氣量不足時，就有部分燃料不能完全燃燒而生成 C 在燃燒過程中的產(chǎn)生主要源于中間產(chǎn)物和壁面激冷效應(yīng)， 氧化過程伴隨著中間產(chǎn)物的復(fù)雜過程，燃油分子必須經(jīng)過一連串的中間反應(yīng)，才能完成生成 反應(yīng)，因此在反應(yīng)過程的不同階段，必然存在著各種中間產(chǎn)物。如果在某一環(huán)節(jié)中的中間產(chǎn)物進(jìn)一步反應(yīng)的條件不適合，就可能以部分氧化物的形式排出。排氣中的 有其他來源，如點火系工作不可靠，個別 循環(huán)失火導(dǎo)致的 放急劇增加，燃燒室的狹縫太小，使火焰不能到達(dá)等等。 是在燃燒室內(nèi)處于高溫狀態(tài)下的燃燒產(chǎn)物，在整個燃燒過程中 生成量是隨時間的推移而變化的，在燃燒過程初期的高溫下， 濃度最高，而在以后較低的溫度下它可分解為氮和氧，因此， 生成量主要取決于 成的速率和形成的時間，對汽油機(jī)來說，濃度取決于溫度和混合氣的成份，在稀混合氣區(qū)域內(nèi)， 衡濃度隨混合氣加濃而減少，特別是在過量空氣系數(shù)接近或小于 1 時，由于氧氣不足， 過量空氣系數(shù)的降低而急劇減少。另外， 生成還與 成時間 (或滯留時間 )有較大關(guān)系，這一時間取決于燃燒過程的高溫所保持時間的長短，高溫持續(xù)時間越長， 量就越多。由此可見，這三種污染物的產(chǎn)生與燃燒過程有重要的關(guān)系，因此降低排放的有效措施之一就是通過優(yōu)化發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)及控制策略來改善發(fā)動機(jī)的燃燒過程，以減少發(fā)動機(jī)實際產(chǎn)生的有害氣體。 社會發(fā)展的需要、排放法規(guī)的推動和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、世界性石油短缺、使用者對車輛駕駛性、舒適性和安全性的需求日益提高，使電控技術(shù)成為改善發(fā)動機(jī)性能及排放的主要手段，同時也是汽車上采 用電子技術(shù)并迅速發(fā)展的根本原因。采用電控汽油噴射系統(tǒng)，與三元催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)行合理的優(yōu)化匹配，可以同時高效凈化汽車尾氣中的 O,害成分，使汽車的整體排放滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求在當(dāng)前汽車電子技術(shù)的發(fā)展中，動力系統(tǒng)的電子控制占有重要地位，它可以實現(xiàn)低油耗、低污染，并提高買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 汽車的動力性。 發(fā)動機(jī)乃至整個車輛的工作過程都是非常復(fù)雜的動態(tài)、非線性、具有相應(yīng)滯后的混合時變系統(tǒng)，它們的性能都依賴于大量的機(jī)械動力學(xué)和熱力學(xué)參數(shù)，很難用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型精確地表達(dá)出來。發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的控制參數(shù)對發(fā)動機(jī)的性能影響較大 。為使發(fā)動機(jī)達(dá)到最佳的綜合性能，必須對電控系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行精確的標(biāo)定，使發(fā)動機(jī)按照最優(yōu)的控制參數(shù)運行。 標(biāo)定是一項十分復(fù)雜的工作，一方面，發(fā)動機(jī)的性能表現(xiàn)在多方面，諸如動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能進(jìn)行控制參數(shù)的標(biāo)定必須對各種性能指標(biāo)的影響進(jìn)行綜合考慮 ;令一方面，發(fā)動機(jī)的各個控制參數(shù)之間也存在這相互影響，將各個控制參數(shù)單獨地進(jìn)行選擇并不十分科學(xué)。標(biāo)定方法的設(shè)計直接影響標(biāo)定工作的精確性、標(biāo)定周期、標(biāo)定成本。 內(nèi)外的方展?fàn)顩r 早在二戰(zhàn)時期，汽油噴射技術(shù)已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)上，由于技術(shù) 難度大，成本也高，一直沒有被應(yīng)用到汽車發(fā)動機(jī)上。直到 50 年代，這種供油系統(tǒng)才開始應(yīng)用于一些高級轎車和賽車上。以后 年中，電控噴油技術(shù)逐步擴(kuò)展應(yīng)用于一般汽車。 電控汽油噴射系統(tǒng)首先由美國 司于 1957 年提出， 1961 公布其產(chǎn)品。1967 年德國 司在 司專利的基礎(chǔ)上，研制成功可靠的 置，繼而由德國大眾汽車公司以及歐洲許多汽車公司所采用。 1973 年 司進(jìn)一步改進(jìn)了原來由壓力計量燃油的 D 型系統(tǒng)，研制出一種以進(jìn)氣 量計量燃油的 電控汽油噴射系統(tǒng)和 械控制汽油噴射裝置。 L 型系統(tǒng)使電控噴射更趨理想化， 1974 年首先由 大眾汽車公司引進(jìn)。 70 年代末，由于更嚴(yán)格的排放法規(guī)即將實施，各大汽車制造商又加緊了研制和開發(fā)，尤其在 1979 年至 1982 年之間，電控系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展，世界上各大汽車公司都有自己的產(chǎn)品推出。如 司 1979 年開發(fā)的 數(shù)字式發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。 1981 年開發(fā)的帶有熱絲流量計的 電控多點噴射系統(tǒng)， 1982 年開發(fā)的 機(jī)電結(jié)合連續(xù)噴射系統(tǒng)及 單點噴射系統(tǒng) ;美國通用公司的 福特公司的 電控汽油噴射技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是近 20 年來更是日新月異。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣控制、排放控制、后備電路、自診斷系統(tǒng)等電子控制功能相繼開發(fā)和成熟。如 司于 1987 年開發(fā)出 帶有數(shù)字式發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的電控汽油噴射裝置， 1989 年開發(fā)出 基于 16 位微處理器的數(shù)字式發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)， 1991年開發(fā)出 制系統(tǒng)，它包括有區(qū)域網(wǎng)絡(luò)控制、買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 高速微控制器系統(tǒng)， 1993 年開發(fā)的 包括車載診斷系統(tǒng)，可實現(xiàn)發(fā)動機(jī)和排氣的同時控制等。 汽車發(fā)動機(jī)電子控制的主要目的是滿足排放和燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)，對汽車排放的控制，就是通過改善燃燒、降低燃燒溫度、阻斷曲軸箱氣體和燃油蒸發(fā)排放、凈化排氣管廢氣等手段，使汽車尾氣排放對大氣的污染減小到最低的限度，以緩解汽車保有量增加對環(huán)境帶來的污染，滿足人類對環(huán)境質(zhì)量不斷提高的要求。 我國發(fā)動機(jī)電子控制技術(shù)的研究與應(yīng)用起步較晚，但改革開放以來，尤其 是近年來電控技術(shù)得到了較快發(fā)展。上個世紀(jì) 90 年代末，中國生產(chǎn)的桑塔納 2000達(dá)王、新型富康和小紅旗等都已采用電子噴射系統(tǒng)。環(huán)發(fā) 2001 97 號文件第五條己經(jīng)明確規(guī)定，從 2000 年 1 月 1 日起，新生產(chǎn)的轎車要采用電控燃油噴射裝置并安裝排氣凈化裝置。我國即將實行的歐 m 排放標(biāo)準(zhǔn)也對發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)做出了具體的要求。然而，目前國內(nèi)裝車的電控系統(tǒng)絕大部分是直接購買國外公司及其在華企業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)，國產(chǎn)系統(tǒng)基本沒有市場。雖然國內(nèi)的企業(yè)和大專院校、科研院所在發(fā)動機(jī)電子控制方面已經(jīng)做了許多有意義的探索，取得了寶貴的經(jīng) 驗，但要真正形成產(chǎn)品化、占領(lǐng)市場，國產(chǎn)發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)還有很長的路要走。 油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，國外車用發(fā)動機(jī)的電子控制系統(tǒng)無論在硬件還是軟件技術(shù)上都己經(jīng)十分成熟，其產(chǎn)品在系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化等方面也取得了很大的進(jìn)展。在電控系統(tǒng)的標(biāo)定過程中，電控發(fā)動機(jī)的臺架匹配標(biāo)定試驗起著舉足輕重的作用，它是整個匹配標(biāo)定試驗的基礎(chǔ)，離開它則后繼的其他標(biāo)定匹配工作都無法進(jìn)行。國外針對電控發(fā)動機(jī)臺架標(biāo)定匹配試驗專門設(shè)計了試驗臺、試驗測試系統(tǒng)等試驗設(shè)備，并且每種類型的發(fā)動機(jī)都配以專用的電控系統(tǒng)，為試驗周 期長的專項試驗做好了準(zhǔn)備，具有系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點。諸如發(fā)動機(jī)噴油壓力的監(jiān)測、供油壓力的監(jiān)測、供油系統(tǒng)的控制、發(fā)動機(jī)水溫的控制、電控系統(tǒng)的選型、發(fā)動機(jī)爆震的監(jiān)測、空燃比的監(jiān)測、排放的測量等方面。 隨著計算機(jī)數(shù)據(jù)處理速度的提高，使發(fā)動機(jī)進(jìn)行實時運行參數(shù)的采集、處理和優(yōu)化成為可能，產(chǎn)生了各種在線標(biāo)定、優(yōu)化的新方法，標(biāo)定工作的重點也從手工單節(jié)點標(biāo)定過渡到自動標(biāo)定，從穩(wěn)態(tài)標(biāo)定過渡到穩(wěn)態(tài)優(yōu)化和瞬態(tài)標(biāo)定、優(yōu)化。通過程序的實時在線修改、優(yōu)化發(fā)動機(jī)標(biāo)定參數(shù)，克服了手工標(biāo)定工作量大、周期長的缺點，提高了控制精 度。 目前，國外幾家大公司早已有商品化的產(chǎn)品，如 試標(biāo)定系統(tǒng)、 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 要內(nèi)容 發(fā)動機(jī)電控技術(shù)是一個涉及發(fā)動機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及控制理論和優(yōu)化理論等相關(guān)內(nèi)容的龐大系統(tǒng)工程。本文在標(biāo)定系統(tǒng)的通訊單元和開發(fā)用 軟、硬件設(shè)計以及控制參數(shù)的優(yōu)化算法方面做了一些工作，有以下幾個方面的內(nèi)容 : (1)將 線和 線技術(shù)應(yīng)用到電控發(fā)動機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)中。設(shè)計了 口來完成數(shù)據(jù)通訊。 (2)對開發(fā)用 件設(shè)計和部分改進(jìn) 硬件設(shè)計 :為提高 數(shù)據(jù)處理能力，采用 2代原來的 80C 196處理器作為 核心，處理各傳感器采集的信號、進(jìn)行數(shù)據(jù)計算并向發(fā)動機(jī)執(zhí)行器發(fā)送指令 ;利用 2置的 制器參與標(biāo)定系統(tǒng)的 軟件設(shè)計 :以步進(jìn)電機(jī)、點火提前角及充電時間、噴油量及其提前角為控制量設(shè)計了開發(fā)用 軟件 ;根據(jù)發(fā)動機(jī)標(biāo)定工作的具體需求，基于 議和 議進(jìn)行了 口的軟件設(shè) 計 ;采用 C+ 為開發(fā)工具對上位機(jī)軟件進(jìn)行設(shè)計，充分發(fā)揮利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫訪問、控制能力。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 第二章 電控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)總體設(shè)計 控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)的功能分析 汽油機(jī)電控系統(tǒng)按照所采用的控制算法的不同，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)都要對控制參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，但開環(huán)控制系統(tǒng)對標(biāo)定參數(shù)的依賴性更強(qiáng)。在硬件模式確定的情況下，開環(huán)系統(tǒng)的控制精度完全依賴于標(biāo)定參數(shù)的準(zhǔn)確性。閉環(huán)系統(tǒng)的控制精度雖然受反饋信號傳感器的響應(yīng)速度的影響，但對參數(shù)的標(biāo)定準(zhǔn)確性也有 很強(qiáng)的依賴性。目前汽油機(jī)多采用基于 的控制策略。 不同的汽油機(jī)電控系統(tǒng)所采用的數(shù)學(xué)控制模型有所不同，但基本目的是一致的，即根據(jù)汽油機(jī)的實時工況計算出最佳噴油量、噴油提前角和點火提前角。以噴油量為例，根據(jù)汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷查 ，計算出基本的噴油量，再根據(jù)汽油機(jī)的其他工況參數(shù)，如 :水溫、機(jī)油溫度、進(jìn)氣溫度、蓄電池電壓和車載電器的狀態(tài)等因素進(jìn)行各種修正。車輛實際使用中，綜合考慮 計算速度和所達(dá)到的指標(biāo)，大部分時間內(nèi)發(fā)動機(jī)工作在相對穩(wěn)定的狀態(tài)下，即使是工作在非穩(wěn)態(tài)工況下一般也不采用復(fù)雜的算 法，而是先按照穩(wěn)態(tài)工況得出基本的數(shù)據(jù)，再進(jìn)行一定的修正。因此獲取汽油機(jī)穩(wěn)態(tài)工況下的最佳控制參數(shù)是汽油機(jī)電控系統(tǒng)標(biāo)定的基礎(chǔ)。但隨著發(fā)動機(jī)性能的提高和環(huán)境排放法規(guī)的嚴(yán)格，發(fā)動機(jī)過渡工況越來越為人們所重視，發(fā)動機(jī)過渡工況的參數(shù)標(biāo)定已經(jīng)成為電控標(biāo)定系統(tǒng)研究的熱點。 控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)總體設(shè)計 統(tǒng)電控發(fā)動機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)的分析 發(fā)動機(jī)電控標(biāo)定系統(tǒng)究其根本是一個綜合的實時數(shù)據(jù)采集、記錄及分析系統(tǒng)。由于發(fā)動機(jī)性能影響因素太多，因此數(shù)據(jù)種類比較復(fù)雜。通常有電控單元 (部狀態(tài)參數(shù)、臺架測功機(jī)參 數(shù)以及其他輔助分析儀器設(shè)備的參數(shù)等。圖 2. 1 是一種典型的包括發(fā)動機(jī)、測功機(jī)、電控單元 (油耗儀和排放儀等設(shè)備的標(biāo)定系統(tǒng)。各組成部分在同一主機(jī)的控制和協(xié)調(diào)下工作。 主機(jī)是整個系統(tǒng)的核心，它為用戶提供操作界面，并控制系統(tǒng)的工作，協(xié)調(diào)各部分的相互配合關(guān)系，指導(dǎo)整個標(biāo)定工作的進(jìn)行。為實現(xiàn)對系統(tǒng)各組成部分的自動控制以及對發(fā)動機(jī)狀態(tài)和性能的監(jiān)測，主機(jī)擴(kuò)展了各種功能卡，包括 A/D,D/A, T/C(定時/計數(shù)器 )接口卡和 口卡。油耗儀和排氣分析儀都具有 口，可以由主機(jī)按照一定的指令集來設(shè) 定各儀器的量程、進(jìn)行設(shè)備標(biāo)定、控制檢測過程以及完成檢測結(jié)果的數(shù)據(jù)交換。 通過現(xiàn)有測試儀器記錄數(shù)據(jù)，電控標(biāo)定系統(tǒng)從各儀器設(shè)備中讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 理，傳統(tǒng)的方法是采用 85 串行通信方式，并且電控單元 (提供串行接口。 為克服傳統(tǒng)標(biāo)定系統(tǒng)的缺點，本文設(shè)計了圖 1 所示的電控系統(tǒng)標(biāo)定平臺。整個標(biāo)定系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、測功機(jī)、電控單元 (油耗儀和排放儀及其各自對應(yīng)的 口和主機(jī)，各設(shè)備之間的 數(shù)據(jù)通訊由 線和 線完成。排放儀、油耗儀和測功機(jī)的模擬信號由它們各自對應(yīng)的 點完成數(shù)字化并通過口發(fā)往主機(jī)。 控制發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)的同時完成各傳感器模擬信號的數(shù)字化并通過 口發(fā)往主機(jī)。當(dāng)需要調(diào)整發(fā)動機(jī)的運行狀態(tài)時，由主機(jī)通過口將控制參數(shù)發(fā)往 響應(yīng)主機(jī)調(diào)整發(fā)動機(jī)并再次測取發(fā)動機(jī)運行參數(shù)。系統(tǒng)通訊速率快，配置靈活，可任意擴(kuò)展。各模擬信號數(shù)字化工作由下位機(jī)完成，有效降低了信號所受的干擾，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。 線是德國 司 80 年代初為解決現(xiàn)代汽車中眾多的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線，通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光導(dǎo)纖維。通信速率可達(dá) 1 a 線通信接口集成了議的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，可完成為通信數(shù)據(jù)的成幀處理，包括位填充、數(shù)據(jù)塊編碼、循環(huán)冗余檢驗、優(yōu)先級判別等項工作。 議的一個最大特點是廢除了傳統(tǒng)的站地址編碼，而代之以對通信數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼。采用 圖 基于上述優(yōu)點， 機(jī)標(biāo)定平臺可以克服了傳統(tǒng)標(biāo)定系統(tǒng)的買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 不足。由 線和 口將發(fā)動機(jī) 功機(jī)、油耗儀、排放儀以及控制主機(jī)等連成網(wǎng)絡(luò)。其結(jié)構(gòu)如圖 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第三章 標(biāo)定系統(tǒng)的硬件設(shè)計 電控發(fā)動機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)的硬件主要包括數(shù)據(jù)通訊單元和開發(fā)用 開發(fā)數(shù)據(jù)通訊單元時，為實現(xiàn)標(biāo)定數(shù)據(jù)的高速、準(zhǔn)確通訊，從而完成對發(fā)動機(jī)運行參數(shù)的測量和對發(fā)動機(jī)運行的控制，并考慮和分析系統(tǒng)開發(fā)和元件的成本等因素，我 們選擇了目前汽車行業(yè)流行的 線，同時使其與方便使用和擴(kuò)展的 口加以結(jié)合，開發(fā)了口，并將其應(yīng)用與發(fā)動機(jī)的標(biāo)定平臺中。為提高開發(fā)用 實時處理能力，選用 司的 2片作為 核心，這是一款性能優(yōu)良的高端芯片。圖 標(biāo)定系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡圖。下面對標(biāo)定系統(tǒng)的硬件設(shè)計加以介紹。 圖 訊單元的硬件設(shè)計 在標(biāo)定系統(tǒng)中，各數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)按照 議進(jìn)行組織，利用 線進(jìn)行傳輸。在 ，該接口接收來自 線的數(shù)據(jù)并將其按照 議重新組織，然后通過 口傳送至 進(jìn)行分析處理。而主機(jī)向設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的過程正好相反 :主機(jī)向 口發(fā)送數(shù)據(jù)，通過 口將數(shù)據(jù)按照 議重新組織處理，然后通過 線向 點發(fā)送，具有與消息相同標(biāo)識符的 動機(jī)電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 電子控制單元 (輸入級和執(zhí)行器是發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的基本組成部分。 輸入級主要由各傳感器構(gòu)成。傳 感器將發(fā)動機(jī)各運行參數(shù)以電量表示并輸入電子控 制單元。電子控制單元內(nèi)的信號處理電路將各信號進(jìn)行濾波或放大等處理，由微控 制器將各電量信號數(shù)字化，為電子控制單元提供控制依據(jù)。電子控制單元依據(jù)發(fā)動 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 機(jī)運行參數(shù)計算出控制參數(shù)，通過發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的驅(qū)動電路輸出給執(zhí)行器，控制 發(fā)動機(jī)運行狀態(tài)。圖 發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)的原理示意圖。 在電控系統(tǒng)的開發(fā)的重點和難點是電子控制單元的開發(fā)，而作為電控單元的核 心，微控制器決定了電控單元的整體性能。為了給電控系統(tǒng)的后續(xù)開發(fā)提供足夠的 性能余量，本文選擇 2為電控單元的核心，由它來 完成傳感器電量信號的數(shù)字化、發(fā)動機(jī)控制參數(shù)的運算和控制參數(shù)的輸出。下面結(jié) 合發(fā)動機(jī)運行的需要介紹電控單元的設(shè)計。 控單元與 為滿足現(xiàn)代控制網(wǎng)絡(luò)中高速數(shù)據(jù)通訊的要求， 2部集成了 2控制器模塊。 2 模塊服從 議，集成了除收發(fā)器外 線控制器的所有功能，所以，在應(yīng)用中只需外擴(kuò)一塊 發(fā)器 可接入 絡(luò)進(jìn)行通訊。 2 的輸入 輸出 別使用引腳 用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平，通過收發(fā)器 平，并連接到 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 動電路的設(shè)計 微控制器只能提供點火線圈、噴油器、怠速電機(jī)控制信號，但不具備直接驅(qū)動這些執(zhí)行器的能力，所以需要增加驅(qū)動電路來實現(xiàn)。它們的控制信號分別由微控制器塊的 及 供。在點火線圈和噴油器的驅(qū)動電路中，為滿足其功率的需要，分別采用大功率 和大功率三極管。為降低它們對電控系統(tǒng)的干擾，驅(qū)動 電路中都采用了光電隔離的手段。值得注意的是 :噴油器的驅(qū)動電路的設(shè)計必須考慮針閥開啟的延遲時間。為此，驅(qū)動電路在噴油器開啟瞬間利用雙路供電加大驅(qū)動電流，減少噴油器處于不穩(wěn)定流動區(qū)域的時間，使之盡快處于穩(wěn)定流動狀態(tài)。點火線圈和噴油器的驅(qū)動電路分別如圖 示。 發(fā)動機(jī)在怠速工況運行時，電控單元需要控制怠速步進(jìn)電機(jī)的位置來實現(xiàn)對發(fā)動機(jī)怠速轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。系統(tǒng)中采用了步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動芯片 可以驅(qū)動雙極工作的步進(jìn)電機(jī)，提供半步、整步、微步等工作模式 ;此外還具有內(nèi)部的熱保護(hù)電路，特別適合于 工作在電壓不穩(wěn)定的場合。其控制信號由 2片機(jī)的 腳提供。 別組成低通濾波器， 別決定每組線圈的最大電流。怠速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路如圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 第四章 標(biāo)定系統(tǒng)的軟件設(shè)計 標(biāo)定系統(tǒng)是 F;要作用是監(jiān)控發(fā)動機(jī)的運行參 數(shù)、在線調(diào)整 表顯示，數(shù)據(jù)的存儲和離線 處理等。完整的標(biāo)定系統(tǒng)程序包括主機(jī)標(biāo)定程序、主機(jī)與 程序和開發(fā) 用 滿足發(fā)動機(jī)標(biāo)定的需要，標(biāo)定系統(tǒng)軟件必須實時性強(qiáng)、可靠性高， 這要求編寫的程序簡潔、而且具有較高的執(zhí)行效率，而這在很大程度上又取決于通 訊系統(tǒng)軟件的傳輸效率和速度 ;同時還必須要有 而執(zhí)行標(biāo)定人員的標(biāo)定意圖。 傳統(tǒng)的標(biāo)定系統(tǒng)開發(fā)沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)遵循，導(dǎo)致了開發(fā)費時費力，而且通性很 差。為此， 動測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會 )建立了汽車電控單元測量、標(biāo)定和診斷三方面的標(biāo)準(zhǔn) (即 準(zhǔn) )，實現(xiàn)了 測量標(biāo)定系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)間接口的標(biāo)準(zhǔn)化。這些標(biāo) 準(zhǔn)的成功頒布，為開發(fā)通用性強(qiáng)、功能強(qiáng)大的標(biāo)定工具提供了前提條件，同時也為標(biāo)定系統(tǒng)的開發(fā)提供了一種新的、簡單有效的方式。本系統(tǒng)的軟件包括主機(jī)軟件、通訊單元軟件和電控單元軟件。圖 4. 1 為標(biāo)定系統(tǒng)數(shù)據(jù)流示意下面從分別介紹標(biāo)定系統(tǒng)的各個程序模塊。 機(jī)軟件設(shè)計 為了充分發(fā)揮利用 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能并為開發(fā)人員提供友好的人機(jī)界面，主控計算機(jī)軟件采用 C+十 行編寫。 C+ 用面向?qū)ο笤O(shè)計的思想，實現(xiàn)了設(shè)計過程的可視化 ; 態(tài)鏈接庫 )等功能使程 序與其它序交換數(shù)據(jù)變得簡單、方便，而且還有豐富的第三方控件可以使用，這使得編程更加迅速、可靠，同時降低了開發(fā)應(yīng)用程序的難度。圖 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 制界面。 為了更合理地分配主機(jī) 標(biāo)定系統(tǒng)能按所執(zhí)行任務(wù)的優(yōu)先級來執(zhí) 行標(biāo)定各任務(wù)，主機(jī)程序的編寫采用了多線程編程技術(shù)。整個系統(tǒng)由兩個線程組成， 即發(fā)送控制參數(shù)線程、接收和處理數(shù)據(jù)線程。由于標(biāo)定系統(tǒng)要求發(fā)動機(jī)能迅速對主 機(jī)的發(fā)出的控制命令作出響應(yīng)，所以發(fā)送控制參數(shù)線程有比接收和處理數(shù)據(jù)線程更 高的優(yōu)先級。 發(fā)送控制參 數(shù)線程的功能比較簡單，即向下位機(jī)發(fā)送控制參數(shù)。所發(fā)送的控制參數(shù)可以分為兩類 :一類是控制發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)的指令參數(shù) ;另一類是要求 回的發(fā)動機(jī)運行參數(shù)集。其流程如圖 接收和處理數(shù)據(jù)線程的功能相對比較復(fù)雜。它的基本功能是接收來自發(fā)動機(jī)的運行狀態(tài)參數(shù)，對其進(jìn)行重新組織并變換標(biāo)度，最后顯示在主控制界面上。當(dāng)需要保存發(fā)動機(jī)運行參數(shù)，該線程依據(jù)標(biāo)定人員指令將數(shù)據(jù)以 形式保存。具體的執(zhí)行過程是 :當(dāng)用戶點擊“開始標(biāo)定”按鈕時，該線程啟動，接收 點上傳的發(fā)動機(jī)運行參數(shù)，對 其重新組織、進(jìn)行標(biāo)度變換并加以顯示 ;若此時程序檢測到“保存數(shù)據(jù)”按鈕被點擊，則將標(biāo)度變化后的數(shù)據(jù)存儲到指定的文件中，該線程執(zhí)行完一買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 次。用戶可自定義該線程執(zhí)行的頻率。接收和處理數(shù)據(jù)線程的流程如 為了給標(biāo)定人員提供友好的界面，需要在十進(jìn)制數(shù)據(jù)和 采用的二進(jìn)制數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其次，為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，兩個線程中都需要把多個參數(shù)按照一定的次序組織成一個數(shù)組，然后調(diào)用 送或接收函數(shù)。所以在發(fā)送控制參數(shù)線程和接收處理數(shù)據(jù)線程中都要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即重新組織數(shù)據(jù)和 對發(fā)動機(jī)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)度變換。發(fā)送數(shù)據(jù)線程的標(biāo)度變換以控制參數(shù)的精度為依據(jù)，接收數(shù)據(jù)線程則需要分別根據(jù)傳感器性質(zhì)和參數(shù)精度進(jìn)行標(biāo)度變換。下面分別進(jìn)行介紹。發(fā)送線程數(shù)據(jù)處理流程和接收線程數(shù)據(jù)處理流程分別如圖 示。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 18 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 在標(biāo)定主機(jī)看來，對 口的管理和控制可以看作對 的一個 設(shè)的操作，因此主機(jī)必須提供 備的驅(qū)動程序。 設(shè)的驅(qū)動程序采用 型，由于本系統(tǒng)中的 口實現(xiàn)的是上位機(jī)與下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)和控制命令的通信，沒有使用到 2 的 能，而 司提供了 2 在各種操作系統(tǒng)下的驅(qū)動程序 (不含 ，因此本系統(tǒng)直接使用了 司的驅(qū)動程序，這樣節(jié)省了開發(fā)的周期和成本。系統(tǒng)中對 讀寫是直接調(diào)用 態(tài)鏈接庫內(nèi)的函數(shù)。 標(biāo)定系統(tǒng)最重要的功能是對所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理。由于汽油機(jī)的運行參數(shù)相互制約，標(biāo)定 參數(shù)是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程，所以需要使用非線性的優(yōu)化方法，按各種不同的性能要求求解典型工況的控制參數(shù) 文主要討論通過二次回歸的中心組 合設(shè)計優(yōu)化噴油量和點火提前角的 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 20 訊單元程序的設(shè)計 本部分首先對 線的通信協(xié)議和 議進(jìn)行簡單的介紹，然后結(jié)合本課題的硬件設(shè)計和標(biāo)定系統(tǒng)的要求對標(biāo)定系統(tǒng)中 線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒毯蛯崿F(xiàn)進(jìn)行分析設(shè)計。 信協(xié)議 從 型，按照 準(zhǔn)模型， 構(gòu)劃分為兩層 :數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。 統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在節(jié)點間的發(fā)送和接收以四種不同類型的幀出現(xiàn)和控制，其中 :數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)由發(fā)送器發(fā)送至接收器 ;遠(yuǎn)程幀由節(jié)點發(fā)送，以請求發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù) 幀 ;出錯幀可由任何節(jié)點發(fā)送，以檢測總線錯誤，而超載幀用于提供先前和后續(xù)數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間的附加延時。此外，數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀以幀間空間隔同先前幀隔開。其中出錯幀和超載幀由硬件 (集成芯片 )自動發(fā)送，所以設(shè)計員直接面對的是數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀，并且汽車控制通信網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程幀的使用甚少，故不必加以介紹。 議規(guī)定數(shù)據(jù)幀具有標(biāo)準(zhǔn)幀和擴(kuò)展幀兩種格式，區(qū)別在于標(biāo)準(zhǔn)幀采用 11 位標(biāo)識符 (而擴(kuò)展幀采用 29 位標(biāo)識符。標(biāo)準(zhǔn)格式和擴(kuò)展格式數(shù)據(jù)幀如圖 4. 7 所示。 軟件設(shè)計 制軟件設(shè)計 電控系統(tǒng)在硬件確定以后，能否使配套的發(fā)動機(jī)和汽車在動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放諸方面發(fā)揮出最佳水平，完全取決于系統(tǒng)中的控制軟件。系統(tǒng)軟件由一個主控程序、各功能子程序以及一些中斷服務(wù)程序組成，其中主程序和曲軸中斷服務(wù)程序是整個系統(tǒng)的骨干。主程序主要完成發(fā)動機(jī)工作模式的判斷和各控制參數(shù)的計算等，而噴油控制、點火控制和轉(zhuǎn)速計算的準(zhǔn)備工作等任務(wù)在曲軸中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)。在控制軟件中使 2連續(xù)掃描模式進(jìn)行 A/D 采樣，這種模式下 A,/D 采樣由硬件自動完成而不需要 干預(yù)，從而節(jié)省了 開銷， 需要在合適的時候讀取 A/D 轉(zhuǎn)換模塊寄存器的數(shù)據(jù)，這就確保了標(biāo)定系統(tǒng)可以隨時讀取發(fā)動機(jī)運行參數(shù)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 第五章 總結(jié) 直到今天，我的畢業(yè)設(shè)計總算完成了，心里充滿感概和辛酸。這幾個月以來，我一直不斷地查詢與設(shè)計相關(guān)的各種資料和文獻(xiàn)，通過仔細(xì)分析和研究，我的論文總算完成了，再這里感到百感交集，今天，我的論文總算接近尾聲了，心里充滿了辛酸和苦辣，覺得自己大學(xué)四年所學(xué)的知識還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，有的必要的需要掌握的知識也沒有掌握好，只有希望以后自己更加努力工作，在工作中成長，在工作中學(xué)習(xí)，這樣自己 才會不斷地進(jìn)步，不斷地提高自己，從而來實現(xiàn)自己的人身價值，讓自己成為一個對社會，對人們有用的人。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，讓我懂得了許多知識，感謝大家。感謝學(xué)校各位領(lǐng)導(dǎo)與老師給了我在大學(xué)學(xué)習(xí)生活四年以及參加這次畢業(yè)設(shè)計的寶貴的鍛煉機(jī)會，它使我深刻認(rèn)識到在知識的汪洋大海面前我是多么無知和微不足道。這是一個最好的時代，也是尊重知識，充分學(xué)習(xí)知識，掌握知識的時代。只有持續(xù)的不間斷地學(xué)習(xí)，才不會在激烈的競爭中落后于別人，也才能用自己的真才實學(xué)為社會做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。知識是無止境的，無價的，我愿在求真的道路上下而求索！ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 22 結(jié) 論 幾個月一眨眼就過去了，畢業(yè)論文也快接近尾聲了，通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我掌握了各種資料的查詢和使用，也學(xué)會了電控汽油機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)設(shè)計的相關(guān)流程了，每當(dāng)遇到不清楚的地方，我的老師和身邊的同學(xué)都能給予我及時的指導(dǎo)，確保我的設(shè)計進(jìn)度。我所寫的畢業(yè)設(shè)計的