雙燃料汽車(chē)燃?xì)鈬娚潆娍貑卧_(kāi)發(fā)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目:雙燃料汽車(chē)燃?xì)鈬娚潆娍貑卧_(kāi)發(fā)</p><p><b>　　2011年1月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　液化石油氣作為一種清潔的車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，其

2、應(yīng)用受到各國(guó)的重視，國(guó)內(nèi)外的許多研究機(jī)構(gòu)都致力于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)燃用液化石油氣的研究。本文在對(duì)液化石油氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，提出了一個(gè)LPG進(jìn)氣道多點(diǎn)順序氣態(tài)噴射及其方案。首先根據(jù)捷達(dá)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和當(dāng)前的燃?xì)馄?chē)的技術(shù)確定了本文將要開(kāi)發(fā)的電控單元的結(jié)構(gòu)。.完成了硬件電路的開(kāi)發(fā)。其硬件電路包括汽油噴嘴信號(hào)、燃?xì)鈮毫π盘?hào)、水溫信號(hào)、氧傳感器信號(hào)、點(diǎn)火信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集;以及555定時(shí)器接成的多諧振蕩器、單片機(jī)外圍程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)

3、展和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。摘要內(nèi)容按宋體小4號(hào)字排版，1.5倍行距，首行縮進(jìn)2字符。摘要內(nèi)容第一段段前空一行。</p><p>　　關(guān)鍵詞：雙燃料汽車(chē) 液化石油氣 電控單元 發(fā)動(dòng)機(jī) 燃?xì)鈬娚?lt;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p>

4、<p><b>　　1.1 背景1</b></p><p>　　1.2 國(guó)外燃?xì)馄?chē)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 我燃?xì)馄?chē)技術(shù)展應(yīng)用現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4 進(jìn)行燃?xì)馄?chē)研究的意義3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)4</p><p>

5、;　　2.1 進(jìn)氣道液態(tài)噴射燃料供應(yīng)系統(tǒng)4</p><p>　　2.2 LPG氣體噴射燃料供應(yīng)系統(tǒng)4</p><p>　　2.3 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)4</p><p>　　2.4 閉環(huán)控制系統(tǒng)5</p><p>　　2.5 燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)方案6</p><p>　　2.6 點(diǎn)火提前角方案設(shè)計(jì)8</p>

6、<p>　　2.7 在線修改與存儲(chǔ)參數(shù)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.8 燃?xì)庀到y(tǒng)在汽車(chē)上的布置9</p><p>　　2.9 燃?xì)庀到y(tǒng)主要部件簡(jiǎn)介9</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.2 控制單

7、元程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展13</p><p>　　3.3 系統(tǒng)輔助電路14</p><p>　　3.4 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.5 汽油噴射信號(hào)變換15</p><p>　　3.6 555定時(shí)器接成的多諧振蕩器17</p><p>　　3.7 LPG壓力傳感器18</p><

8、;p>　　3.8 氧傳感器19</p><p>　　3.9 冷卻水溫傳感器22</p><p><b>　　結(jié) 束 語(yǔ)23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)24</b></p><p><b>　　致 謝25</b></p>&l

9、t;p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 背景</b></p><p>　　在我國(guó),與汽車(chē)工業(yè)相關(guān)的能源與環(huán)境問(wèn)題比較突出。汽車(chē)每年約消耗我國(guó)汽油總產(chǎn)量的85%，柴油總產(chǎn)量的20%。而我國(guó)2000年原油進(jìn)口達(dá)7000噸，及海灣戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)油價(jià)的影響，說(shuō)明國(guó)內(nèi)油品對(duì)國(guó)際市場(chǎng)具有較大的依賴(lài)性發(fā)展代用燃料汽車(chē)，關(guān)系

10、到國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源戰(zhàn)略。</p><p>　　安全汽車(chē)尾氣排放是大氣主要的污染源之一，世界各國(guó)為此加強(qiáng)了對(duì)汽車(chē)尾氣污的治理。由于排放法規(guī)的要求，在過(guò)去的30年間，汽車(chē)排放的一氧化碳氧物，美國(guó)、日本單車(chē)均下降了90%以上。如美國(guó)聯(lián)邦政府對(duì)輕型汽油車(chē)排氣標(biāo)準(zhǔn)限值，1971年HC為4.1g/mile，而1996年為0.259/mile，下降了94%;1971年CO為349/mile，而1996年為3.49/mil

11、e，下降了90%。90 年代以來(lái)，我國(guó)汽車(chē)保有量快速增長(zhǎng)，到1999年底國(guó)內(nèi)民用汽車(chē)保有量達(dá)到1453萬(wàn)輛國(guó)內(nèi)汽車(chē)在大中城市形成高密度的集中，成為大氣的首要污染源。如北京市目前對(duì)未來(lái)北京市機(jī)動(dòng)車(chē)排放趨勢(shì)的計(jì)算分析表明，用清潔排放的代用料能夠緩解嚴(yán)重的城市污染狀況。</p><p>　　1.2 國(guó)外燃?xì)馄?chē)技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　各國(guó)政府為推廣CNG和LPG汽車(chē)的使用，出臺(tái)了

12、一系列稅收減免、金融資助和貸款等優(yōu)惠鼓勵(lì)政策，為燃?xì)馄?chē)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。在荷蘭，很多人把剛買(mǎi)回來(lái)的寶馬、奔馳改裝成雙燃料汽車(chē)，荷蘭還開(kāi)發(fā)了燃?xì)馄?chē)專(zhuān)用的催化器。據(jù)不完全統(tǒng)汁，目前世界上約有30多個(gè)國(guó)家在應(yīng)用LPG汽車(chē)，保有量約為525萬(wàn)輛，LPG加氣站約為2.3萬(wàn)座，并且每年以5%的速度遞增.世界主要國(guó)家LPG和CNG汽車(chē)數(shù)量及加氣站數(shù)概略統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1.1。</p><p>　　隨著世界各國(guó)汽車(chē)排放法規(guī)的不斷

13、嚴(yán)格，液化石油氣汽車(chē)對(duì)排放的控制技術(shù)也越來(lái)越成熟，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，總體來(lái)說(shuō)，大體經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段</p><p>　　: 第一階段20世紀(jì)70年代時(shí)，LPG供氣系統(tǒng)一般由一個(gè)LpG蒸發(fā)調(diào)壓器、混合器、LPG電磁截止閥、LPG氣瓶、過(guò)濾器和燃?xì)廪D(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等元件組成，技術(shù)要求低，是改裝成LPG車(chē)的最簡(jiǎn)單的形式。</p><p>　　第二階段隨著世界各國(guó)對(duì)汽車(chē)排放的限制越來(lái)越嚴(yán)格，普通LPG汽

14、化系統(tǒng)已很難滿足排放上的要求。目前第二代技術(shù)多采用雙燃料形式。</p><p>　　第三階段LPG汽車(chē)的第三代技術(shù)是將汽油噴射技術(shù)與LPG供氣系統(tǒng)相結(jié)合，形成由電控單元(ECU)控制的LPG噴射系統(tǒng)，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和排氣中氧的含量等參數(shù)的變化，自動(dòng)調(diào)整供氣量，使得對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比的控制更加精確。</p><p>　　目前，天然氣汽車(chē)在70多個(gè)國(guó)家得到了推廣應(yīng)用，全世界保有量已達(dá)到

15、104萬(wàn)輛，共有2772座天然氣加氣站在運(yùn)營(yíng)之中，其中阿根廷發(fā)展最快。世界上主要國(guó)家CNG汽車(chē)數(shù)量及加氣站數(shù)見(jiàn)表1.2。</p><p>　　總體而言，世界上技術(shù)比較先進(jìn)的燃?xì)庠O(shè)備公司主要集中在意大利、美國(guó)和荷蘭等一些發(fā)達(dá)國(guó)家。</p><p>　　1.3 我燃?xì)馄?chē)技術(shù)展應(yīng)用現(xiàn)狀 </p><p>　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，北京引進(jìn)意大利、荷蘭、澳大利亞、韓國(guó)和加拿大等五

16、個(gè)國(guó)家的LPG技術(shù)設(shè)備(絕大部分屬于第一代技術(shù))，已經(jīng)改裝使用液化石油氣出租車(chē)2.2萬(wàn)輛，公交車(chē)1000輛，使用天然氣的公交車(chē)近600輛，并計(jì)劃將50%的出租車(chē)改為使用清潔燃料汽車(chē);上海引進(jìn)日本三菱、意大利MTM的燃?xì)庠O(shè)備，進(jìn)行LPG汽車(chē)改裝，已經(jīng)改裝LPG/汽油雙燃料汽車(chē)約3萬(wàn)輛，建成加氣站60多座。</p><p>　　我國(guó)一些燃?xì)馄?chē)示范城市LPG汽車(chē)數(shù)量及加氣站數(shù)概略統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1.3</p>

17、<p>　　1.4 進(jìn)行燃?xì)馄?chē)研究的意義</p><p>　　為合理利用能源減少汽車(chē)排放污染、環(huán)境保護(hù)，汽車(chē)代用燃料的研究和應(yīng)用日益受到重視。能源多元化及環(huán)保的今天液化石油氣汽車(chē)備受關(guān)注。只是由于它具有較多優(yōu)點(diǎn)，更多受到世界上許多國(guó)家的青睞。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 進(jìn)氣道液態(tài)噴射燃料供應(yīng)系統(tǒng)</p&g

18、t;<p>　　采用液態(tài)噴射在技術(shù)上有一些困難，要保證LPG在燃料系統(tǒng)的輸運(yùn)中不出現(xiàn)汽化，需要通過(guò)增壓來(lái)達(dá)到更高的噴射壓力。LPG液態(tài)噴射的最困難之處于保持燃料的液態(tài)，因?yàn)長(zhǎng)咫很容易汽化。特別在噴嘴附近汽化會(huì)帶來(lái)很不利的后果，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前出現(xiàn)汽化，由于燃?xì)膺^(guò)稀使得發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，若在運(yùn)行中汽化會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火導(dǎo)致運(yùn)行不穩(wěn)定甚至停機(jī)。采用循環(huán)流動(dòng)的方式，促使汽化后氣態(tài)的LPG回流到燃料供應(yīng)罐中。當(dāng)然電控液態(tài)LPG噴射方式

19、與混合器供氣方式和燃用汽油相比，在尾氣的污染排放上也具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其精確的空燃比控制，使HC的排放量顯著下降。</p><p>　　2.2 LPG氣體噴射燃料供應(yīng)系統(tǒng)</p><p>　　電控LPG進(jìn)氣道氣態(tài)噴射相對(duì)于電控液態(tài)噴射和電控缸內(nèi)直接噴射，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)比較成熟的優(yōu)點(diǎn)。就電控LPG進(jìn)氣道氣態(tài)噴射技術(shù)的控制方式而言，可以分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)，下面就這兩種控制方式舉兩

20、個(gè)典型結(jié)構(gòu)說(shuō)明。</p><p>　　2.3 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)</p><p>　　圖2.1是原化油器式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛改裝為開(kāi)環(huán)控制的LPG汽車(chē)的燃料供給系統(tǒng)的原理方框圖。表明LPG氣路和汽油油路在化油器之前是兩個(gè)并行的燃料供給系統(tǒng)。</p><p>　　在LPG氣路系統(tǒng)中，充氣站將液化石油氣通過(guò)充氣閥充入充氣瓶。減壓調(diào)節(jié)器和混合器的型號(hào)應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配，根據(jù)

21、發(fā)動(dòng)機(jī)的各種不同工況產(chǎn)生不同的真空度，并使液化石油氣與空氣均勻混合，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的使用要求。</p><p>　　在汽油油路中安裝了一個(gè)汽油電磁閥，其余部件均保留不變。當(dāng)使用汽油作燃料時(shí)，司機(jī)將油氣轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)扳到“油”的位置，此時(shí)液化石油氣電磁閥關(guān)閉，汽油電磁閥打開(kāi)，汽油通過(guò)汽油電磁閥進(jìn)入化油器，并吸入氣缸燃燒。汽油電磁閥關(guān)閉，液化石油氣電磁閥打開(kāi)，液化石油氣通過(guò)高壓截止閥、減壓調(diào)節(jié)器和混合器進(jìn)入化油器，隨空

22、氣濾清器來(lái)的空氣一起吸入氣缸混合燃燒。</p><p>　　2.4 閉環(huán)控制系統(tǒng)</p><p>　　閉環(huán)控制兩用燃料供給系統(tǒng)的工作原理方框圖見(jiàn)圖2.2。</p><p>　　圖2.2表明，閉環(huán)控制的LPG氣路和汽油油路在進(jìn)氣歧管之前仍然是兩個(gè)并行的燃料供給系統(tǒng)。這與圖2.1所述的原理相同，但由于采用了燃?xì)忾]環(huán)控制，油/氣轉(zhuǎn)換由控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從用油

23、轉(zhuǎn)到用氣的延時(shí)過(guò)程，也一并由ECU自動(dòng)控制，因此其油氣轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)只設(shè)了兩個(gè)檔位。由于采用了閉環(huán)控制，又附加了元件LPG傳感器、真空穩(wěn)壓器、電控調(diào)節(jié)閥形成了對(duì)燃?xì)饪杖急鹊拈]環(huán)隨動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　目前氣體燃料供給形式有兩大類(lèi):缸外供氣方式和缸內(nèi)供氣方式，前者主要包括進(jìn)氣道混合器預(yù)混合供氣和缸外進(jìn)氣閥處噴射供氣;后者主要包括缸內(nèi)高壓噴射供氣和低壓噴射供氣。</p><p>　　LPG噴

24、射系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，是LPG電控單元直接采集各種傳感器信號(hào)，系統(tǒng)主要部件包括:減壓調(diào)節(jié)器、燃?xì)夥峙淦?、噴嘴和電控單元等?lt;/p><p>　　2.5 燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)方案</p><p>　　捷達(dá)系列轎車(chē)配裝EAll3型1.6升、四缸、20氣門(mén)燃油噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)，德國(guó)博世(BOSCH)公司設(shè)計(jì)Motronic3.8.2閉環(huán)控制多點(diǎn)燃油順序噴射系統(tǒng)如圖2.3所示。</p><

25、;p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃油適時(shí)噴入進(jìn)氣門(mén)附近的進(jìn)氣歧管，空氣與燃油在進(jìn)氣門(mén)附近形成燃油混合氣，能夠保證各缸得到混合均勻的混合氣。該它的燃油供給系統(tǒng)主要由汽油箱、電動(dòng)汽油泵、汽油濾清器、油壓調(diào)節(jié)器、燃油分配管及燃油器組成。</p><p>　　根據(jù)捷達(dá)汽車(chē)的多點(diǎn)燃油順序噴射結(jié)構(gòu)確定了采用缸外進(jìn)氣閥處多點(diǎn)順序噴射控制系統(tǒng)的改裝方案。系統(tǒng)如圖2.4所示，主要由調(diào)壓蒸發(fā)器、氣體噴射器(噴嘴)、各種傳感器和電控單元

26、(ECU)組成，閉環(huán)系統(tǒng)加氧傳感器和三元催化轉(zhuǎn)換器(非必需，圖中未畫(huà)出)。供氣系統(tǒng)的基本原理是:LPG在調(diào)壓蒸發(fā)器中減壓、吸熱、汽化，經(jīng)氣體噴射器進(jìn)入進(jìn)氣道(進(jìn)氣道起到混合器的作用)，與空氣混合后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。開(kāi)發(fā)的LPG電控單元相當(dāng)于一個(gè)翻譯器，它的原理圖如圖2.5所示，它直接采集原車(chē)汽油噴嘴的信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)PG的噴射信號(hào)，直接控制噴嘴開(kāi)啟時(shí)間進(jìn)行進(jìn)氣量的調(diào)節(jié)，保證混合氣的濃度在理論空燃比附近，使發(fā)動(dòng)機(jī)具有良好的綜合性能。另外，電控

27、單元也采集氧傳感器信號(hào)、節(jié)氣門(mén)傳感器信號(hào)、液化石油氣壓力信號(hào)等，以實(shí)現(xiàn)對(duì)排放、冷啟動(dòng)的控制。</p><p>　　2.6 點(diǎn)火提前角方案設(shè)計(jì)</p><p>　　在燃用LPG時(shí)，若不改變?cè)l(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角，那么使用液化石油氣時(shí)就會(huì)出現(xiàn)燃燒始點(diǎn)滯后，氣缸壓力升高率低，，排溫升高，在處理點(diǎn)火提前的問(wèn)題上采用了與燃?xì)鈬娚湟粯拥乃枷?采集原車(chē)的點(diǎn)火信號(hào)，然后標(biāo)定點(diǎn)火延時(shí)的基準(zhǔn)，將上一次的點(diǎn)火延時(shí)

28、到下一次點(diǎn)火之前點(diǎn)火。既不因?yàn)辄c(diǎn)火的整體滯后造成第一次點(diǎn)火丟失，又能實(shí)現(xiàn)多次連續(xù)點(diǎn)火，也就是原點(diǎn)火信號(hào)繼續(xù)存在，但根據(jù)原汽油機(jī)點(diǎn)火信號(hào)，將它進(jìn)行翻譯，然后由ECU對(duì)其進(jìn)行延時(shí)處理，這樣在下一次的汽油機(jī)點(diǎn)火信號(hào)到來(lái)之前，燃?xì)怆娍貑卧敵鲆粋€(gè)點(diǎn)火信號(hào)給點(diǎn)火系統(tǒng)，這個(gè)點(diǎn)火信號(hào)提前下一次的汽油機(jī)點(diǎn)火信號(hào)。其原理示意圖如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 ECU控制的點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><

29、;p>　　2.7 在線修改與存儲(chǔ)參數(shù)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)采用PC機(jī)作為上位機(jī)控制通信過(guò)程，單片機(jī)作為下位機(jī)。上位微機(jī)完成數(shù)據(jù)顯示和發(fā)送修改參數(shù)，下位單片機(jī)完成參數(shù)的發(fā)送和接收，并將尋優(yōu)好的參數(shù)寫(xiě)入串行EEPROM。</p><p>　　2.8 燃?xì)庀到y(tǒng)在汽車(chē)上的布置</p><p>　　液化石油氣應(yīng)用于汽車(chē)的關(guān)鍵在于加裝一套車(chē)用液化石油氣

30、供氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括液化石油氣儲(chǔ)氣瓶、蒸發(fā)調(diào)壓器、燃?xì)鈬娮斓?。為防止閥門(mén)等附件處的泄漏保證安全，可采用兩種方式來(lái)保護(hù)鋼瓶，即用整體式保護(hù)殼將鋼瓶全部罩住或用半體式保護(hù)殼將鋼瓶部分罩住。為了將偶爾泄漏的液化石油氣排出車(chē)外，還應(yīng)設(shè)有排出管道。</p><p>　　2.9 燃?xì)庀到y(tǒng)主要部件簡(jiǎn)介</p><p>　　以下為原車(chē)為噴射系統(tǒng)的汽車(chē)改裝成燃?xì)馄?chē)裝置的功能介紹:</p>

31、<p>　　1.液化石油氣儲(chǔ)氣瓶</p><p>　　儲(chǔ)氣鋼瓶的工作壓力一般為1.6MPa，上有多功能閥，它是一個(gè)機(jī)械部件，有閥體、密封閥門(mén)和彈簧等組成，它完成以下功能1加氣，帶有自動(dòng)加氣至85%總?cè)萘抗δ?，防止發(fā)生損壞;2液位指示;3為發(fā)動(dòng)機(jī)完成液化石油氣抽取;4過(guò)流閥，如果管路爆裂，流出量劇增時(shí)，完成防止液化石油氣溢出功能。</p><p><b>　　2.濾清器

32、</b></p><p>　　由于液化石油氣中含有多種雜質(zhì)，故在儲(chǔ)氣瓶和電磁閥之間設(shè)有濾清器以濾掉雜質(zhì)，保證電磁閥的功能和調(diào)節(jié)器的減壓、調(diào)壓功能不下降。</p><p>　　3.液化石油氣電磁閥</p><p>　　電磁閥裝在濾清器和調(diào)壓器之間，靠電磁閥的動(dòng)作保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的燃料給。當(dāng)電流中斷時(shí)，由于彈簧力和燃料壓力的雙重作用，于是燃料的供給被切斷。&l

33、t;/p><p><b>　　4.蒸發(fā)調(diào)壓器</b></p><p>　　蒸發(fā)調(diào)壓器亦稱(chēng)汽化器、減壓器、蒸發(fā)器或轉(zhuǎn)換器。其作用是將來(lái)自氣瓶的液態(tài)液化石油氣減壓，使其汽化并保持一定的壓力供給燃?xì)鈬娮?。液化石油氣被發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水加熱后蒸發(fā)汽化，再經(jīng)減壓后供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒做功。圖2.7是其結(jié)構(gòu)原理圖。</p><p>　　從液化石油氣氣瓶中流出液態(tài)石油氣在蒸發(fā)

34、調(diào)壓器中汽化，并經(jīng)兩級(jí)減壓供給燃?xì)鈬娮?，液態(tài)石油氣汽化的熱量來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水，供給燃?xì)鈬娮斓娜剂弦话憔S持在0.3MPa左右，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠穩(wěn)定工作，在一次壓膜片上方有個(gè)直通二次減壓室的壓力平衡通道，當(dāng)二次減壓室中的壓力發(fā)生擾動(dòng)，若二次減壓室的壓力升高使二次壓閥門(mén)開(kāi)度減小時(shí)，將導(dǎo)致從一次減壓室來(lái)的燃料減少。</p><p><b>　　5. 噴油嘴</b></p><p

35、>　　LPG燃?xì)舛帱c(diǎn)順序噴射系統(tǒng)，它由順序氣體噴射器，燃?xì)夤曹壒芙M成。氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣系統(tǒng)中，它不同于燃油液體燃料閥體。它應(yīng)具有以下的作用:</p><p>　　1).合適的氣體供給壓力;2).滿足發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放要求的氣體流量及相應(yīng)的流量特性;3).合適的電磁閥的線圈電壓、;4).閥體的開(kāi)關(guān)響應(yīng)時(shí)間短，良好的相應(yīng)特性;5).良好的可靠性和耐久性;6).具有高壓逆止作用，防止缸內(nèi)高壓氣體倒流;

36、7).具有良好的耐高溫特性,溫度適用范圍寬。</p><p><b>　　6.轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)</b></p><p>　　安裝于駕駛室內(nèi)，用以在汽油和燃?xì)庵g進(jìn)行切換。</p><p><b>　　7.高壓管路</b></p><p>　　高壓管路一般用鋼或經(jīng)退火的銅制成，適合在最大壓力為4.4MPa工況

37、下工作。</p><p>　　本文將詳細(xì)敘述電控系統(tǒng)。</p><p>　　系統(tǒng)選用儲(chǔ)氣瓶、電磁截止閥、減壓調(diào)節(jié)器、燃?xì)舛帱c(diǎn)順序噴射系統(tǒng)(燃?xì)夤曹壒艿篮晚樞驓怏w噴射器)、模擬器、電子控制單元等。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制過(guò)程中所進(jìn)行的信號(hào)采集與處理、控制決策和控制信號(hào)的生成與輸出等工作

38、是由軟硬件共同完成的。本章主要介紹硬件系統(tǒng)，研究中的電控系統(tǒng)采用了電源抗干擾與濾波，使得整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力得到提高。并開(kāi)發(fā)了一套在線修改與存儲(chǔ)系統(tǒng)與整個(gè)系統(tǒng)相結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)試、實(shí)驗(yàn)過(guò)程控制分析等功能，達(dá)到系統(tǒng)通用性和優(yōu)化控制的目的?？刂葡到y(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括電控單元(ECU)、前置通道接口電路和后置通道接口電路等設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1 電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) </p><

39、p>　　電子控制系統(tǒng)在實(shí)時(shí)控制過(guò)程中，用以完成信號(hào)的采集與處理、作出控制決策及生成控制信號(hào)等任務(wù)。我們的電子控制系統(tǒng)是以MCS96系列80C196單片機(jī)為核心實(shí)現(xiàn)的，電子系統(tǒng)的組成如圖3.1所示。</p><p>　　3.2 控制單元程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展</p><p>　　控制單元的功用是:對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)送入的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的控制效果，進(jìn)而作出控制決策，并發(fā)出控制指令驅(qū)動(dòng)執(zhí)

40、行機(jī)構(gòu)工作。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間僅為512字節(jié)，無(wú)法滿足實(shí)際控制的需要，因而，本文對(duì)8OC196單片機(jī)進(jìn)行了存儲(chǔ)器的外部擴(kuò)展設(shè)計(jì)，如圖3.2所示。</p><p>　　可擦除電可編程的只讀存儲(chǔ)器電路，由單一的+5v電源供電，工作電100mA，維持電流smA，讀出時(shí)間最大為25OnS，是一種高速大容量的EPROM存儲(chǔ)器，采用此存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器，掉電后內(nèi)部信息不會(huì)丟失。</p><p>　　3.

41、3 系統(tǒng)輔助電路</p><p>　　本系統(tǒng)采用外接振蕩電路，用12MHZ的石英晶體以及電容C1，CZ構(gòu)成并聯(lián)振電路，與內(nèi)部振蕩電路配合使用，組成一個(gè)穩(wěn)定的振蕩器，產(chǎn)生需的時(shí)鐘。其鐘電路如圖3.3所示。時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)過(guò)3分頻電路產(chǎn)生3個(gè)不同相位的內(nèi)部時(shí)80C196的內(nèi)部操作大部分都與三者之一同步。</p><p>　　80C196KB的復(fù)位電路接在RESET引腳，在輸入端內(nèi)部有史密特觸發(fā)器以抑

42、制噪聲的干擾。由T3輸出脈沖，寬度為3個(gè)機(jī)器周期，這樣窄的脈沖使處理機(jī)或系統(tǒng)盡決地從故障中恢復(fù)正常。本系統(tǒng)采用的上電復(fù)位電路如圖3.4所示。</p><p>　　系統(tǒng)電源電路如圖3.5所示，系統(tǒng)電源電路由三端穩(wěn)壓集成塊7805和電容C3，C4，cs等器件構(gòu)成，電容為濾波電容用來(lái)穩(wěn)定電源電壓。</p><p>　　3.4 信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)</p><p>　　傳感器的

43、作用是采集信息。由于輸入到單片機(jī)的信號(hào)不能滿足單片機(jī)輸入要求，故在信號(hào)輸入單片機(jī)之前，需采用信號(hào)調(diào)節(jié)與變換電路，使之成為電子控制單元能夠接受和識(shí)別的電子控制信號(hào)。</p><p>　　3.5 汽油噴射信號(hào)變換</p><p>　　捷達(dá)系列汽車(chē)的輸出電路為微機(jī)與各執(zhí)行器之間建立聯(lián)系的一部分裝置。它的任務(wù)是將微機(jī)做出的決策指令，轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作。微機(jī)輸出的信號(hào)一般不能直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行

44、器工作，需要設(shè)立輸出電路將其轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作的控制信號(hào)，圖3.6為噴油器驅(qū)動(dòng)信號(hào)示圖。圖中微機(jī)輸出的信號(hào)只是觸發(fā)了輸出級(jí)，以實(shí)現(xiàn)噴油定時(shí)和定量。捷達(dá)系列汽車(chē)由微機(jī)控制功率管的關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電的接通與斷開(kāi)，由圖可以知道:功率管的集電極的電壓在功率管斷開(kāi)時(shí)為汽車(chē)蓄電池的電壓;但是，兩用燃料汽車(chē)在使用燃?xì)鈺r(shí)因?yàn)楫?dāng)原車(chē)噴油器停止噴油時(shí)，電噴車(chē)的汽油ECU就會(huì)診斷出故障并產(chǎn)生出故障碼的功能，從而影響系統(tǒng)的正常工作。因此</p>

45、<p>　　在電噴車(chē)上安裝了LPG供氣系統(tǒng)，不能像化油器汽車(chē)一樣，在汽油管路上裝汽油閥控制汽油的供給。當(dāng)燃用LPG時(shí)，串入的電阻使得通過(guò)噴頭的電流I((I。(10原車(chē)接線狀態(tài)電流)。電路原理圖如圖3.7所示。</p><p>　　電路的前部分為一個(gè)遲滯比較器，它的傳輸特性如圖3.8所示。由于從電路的輸出端到其同相輸入端之間引入了一個(gè)正反饋，這就出現(xiàn)了該電路與簡(jiǎn)單單限比較器不同的兩個(gè)特點(diǎn):首先是由于正

46、反饋大大提高了器件工作在線性區(qū)的電壓放大倍數(shù)，從而提高了比較器的響應(yīng)速度:其次，根據(jù)電路分析該比較器輸出狀態(tài)的轉(zhuǎn)換不再發(fā)生在同一個(gè)門(mén)限電平上，由計(jì)算可知，其輸出從高電平VOH跳變到低電平VOL時(shí)的輸入信號(hào)門(mén)限電平是:</p><p>　　取v為6伏尺為20KR為SK這樣從高電平VoH跳變到低電平VoL時(shí)的輸入信號(hào)門(mén)限電平是7.2伏。而輸出從低電平跳變到高電平的輸入信號(hào)門(mén)限電平是:</p><p

47、>　　由計(jì)算從低電平VoL跳變到高電平V洲的輸入信號(hào)門(mén)限電平是48伏見(jiàn)，。即從圖3.8描述的傳輸特性可見(jiàn)，輸出狀態(tài)由高電平跳變到低電平的輸入電壓大小為V1(I-L)，稱(chēng)為上門(mén)限電平。只要疊加在輸入信號(hào)上的干擾電</p><p>　　平幅度不超過(guò)遲滯電壓V;;的大小，保證了輸入信號(hào)上疊加有幅度小于v，.的干擾時(shí)輸出邏輯電平的唯一性。因此這種結(jié)構(gòu)的比較器特別適用于鑒別靈敏度低響應(yīng)速度快和抗干擾能力強(qiáng)的電子系統(tǒng)中

48、。</p><p>　　電路的后部分為一個(gè)整形電路。它將比較器送過(guò)來(lái)的信號(hào)整形成單片機(jī)能接受的信號(hào)，因?yàn)楸容^器輸出的是一個(gè)+l2伏、+0.7伏的高低電平。</p><p>　　3.6 555定時(shí)器接成的多諧振蕩器</p><p>　　由于在系統(tǒng)中要頻繁的用到定時(shí)器，SOC196KB中有兩個(gè)定時(shí)器:定時(shí)器1和定時(shí)器2。定時(shí)器1作實(shí)時(shí)時(shí)鐘用，它的時(shí)鐘信號(hào)來(lái)自?xún)?nèi)部時(shí)鐘發(fā)生

49、電路;定時(shí)器2是個(gè)外部事件計(jì)數(shù)器，它的觸發(fā)信號(hào)有外部提供。</p><p>　　555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字一模擬混合集成電路，利用它能極方便地構(gòu)成多諧振蕩器。所以給定時(shí)器2的外部觸發(fā)信號(hào)由555定時(shí)器集成電路提供。只要把施密特觸發(fā)器的反相輸出端經(jīng)RC積分電路接回到它的輸入端，就構(gòu)成了多諧振蕩器。電路圖如圖3.9所示。輸出接80C196KB的TZCLK引腳。</p><p>　　得電路的

50、振蕩周期為20.7us。定時(shí)器2對(duì)引腳上跳變(上升和下降)時(shí)，計(jì)數(shù)加1。所以定時(shí)器2每一個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)間為10.35us。</p><p>　　圖3.9多諧振蕩器電路</p><p>　　3.7 LPG壓力傳感器</p><p>　　LPG壓力傳感器所使用是一種新型的半導(dǎo)體力敏元件，它屬于一種集成傳感器，壓敏部分采用一個(gè)X型電阻四端網(wǎng)絡(luò)，具有較高穩(wěn)定性，溫度漂移和體積小的

51、特點(diǎn);其輸出不經(jīng)過(guò)放大就可直接被ECU使用，即直接接入ECU板上的ACH信號(hào)輸入端。該傳感器的接線圖如圖3.10所示，不同的生產(chǎn)廠家外形有差別。</p><p>　　從輸出信號(hào)與壓力的關(guān)系曲線看，基本上呈線性變化。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流動(dòng)的特點(diǎn)，主要采用硬件RC濾波的方法來(lái)消除由于進(jìn)氣壓力引起傳感器輸出信號(hào)波動(dòng)。</p><p><b>　　3.8 氧傳感器</b></p

52、><p>　　在使用三元催化轉(zhuǎn)換器以減少排氣污染的發(fā)動(dòng)機(jī)上，氧傳感器是必不可少的。目前實(shí)際應(yīng)用的氧傳感器有氧化錯(cuò)式氧傳感器和氧化欽式氧傳感器.</p><p>　　氧化錯(cuò)式氧傳感器如圖3.11所示。主要由錯(cuò)管、電極、護(hù)套組成。加熱式的氧傳感器還包括置于錯(cuò)管中間的加熱棒.氧傳感器的接線端有個(gè)金屬護(hù)套，其上開(kāi)有孔，使內(nèi)表面與空氣相通，電線將錯(cuò)管內(nèi)表面鉑極經(jīng)絕緣套從傳感器引出。</p>

53、<p>　　圖3.11氧化錯(cuò)式氧傳感器</p><p>　　錯(cuò)管的陶瓷體是多孔體，氧氣可以滲入該多孔體固體電解質(zhì)內(nèi)。當(dāng)溫度較高時(shí)，氧氣發(fā)生電離。當(dāng)混合氣稀時(shí)，排氣中氧含量多，產(chǎn)生的電壓小;當(dāng)混合氣濃時(shí)排氣中氧含量少，CO、HC、HZ的含量較多，這些成分在錯(cuò)管外表面的鉑的催化作用下，與氧發(fā)生反應(yīng)，使錯(cuò)管外表面氧濃度變成零，這樣就使得錯(cuò)管內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差突然增大，兩極間產(chǎn)生的電壓便突然增大。如圖3.12

54、所</p><p>　　示。在發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣閉環(huán)控制的過(guò)程中，氧傳感器相當(dāng)于一個(gè)濃度開(kāi)關(guān)，根據(jù)混合氣空燃比的變化向ECU輸送寬度變化的電脈沖信號(hào)，ECU根據(jù)氧傳感器反饋的信號(hào)，控制噴油器的噴油量，使排氣中有害成分的含量最少。</p><p>　　但是，上述特性只有在溫度比較高(600度左右)才能充分體現(xiàn)出來(lái)。為了能夠得到穩(wěn)定的輸出，有些氧傳感器在其內(nèi)部增設(shè)一個(gè)陶瓷加熱元件，以保證其工作溫度，

55、稱(chēng)之為加熱式氧化錯(cuò)式氧傳感器。 </p><p>　　根據(jù)氧傳感器的特性，確定氧傳感器的信號(hào)的采集電路如圖3.13所示。</p><p>　　此電路為同相并聯(lián)型差動(dòng)放大電路。前兩個(gè)并行的比較器構(gòu)成差動(dòng)輸入差動(dòng)輸出極，后一個(gè)比較器為基本型差動(dòng)比例電路。第二級(jí)差動(dòng)放大電路將雙端輸入變單端輸出，適應(yīng)接地負(fù)載的需要。把兩級(jí)電路級(jí)聯(lián)后，它們相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，使組合后的這個(gè)電路具有輸入電阻高、電壓增

56、益調(diào)節(jié)方便、共模抑制比高和漂移相互抵消等一系列優(yōu)點(diǎn)。在滿足電阻匹配條件下，即R32=R34，R30=R35=R，:R31=R36=Rf，U0為整個(gè)差動(dòng)放大電路的輸出，I。為流經(jīng)R32、R33和R34的電流，U。為前兩個(gè)比較器的輸出電壓降，Ul和U12分別為o2s一端的電壓和025+端的電壓。可列寫(xiě)出下列方程組:</p><p>　　計(jì)算增益的還有一種方法是，分別求出各級(jí)增益，然后相乘就是電路總增益。當(dāng)加上差模信號(hào)

57、Ui1及Ui2時(shí):由于R32=R34，則R33中點(diǎn)將為交流地電位，前兩個(gè)比較器的反相輸入端對(duì)地的電阻分別視為0.5R33。于是，第一級(jí)電壓增益為</p><p>　　第二級(jí)基本型差動(dòng)比例電路,,電路對(duì)稱(chēng)R30=R36=R,R31=R36=Rf，壓增益為</p><p><b>　　總增益</b></p><p>　　取R30=R35=R33=1

58、0K，R32=R34=5K，R31=R36=20K。由上述公式可以得到大倍數(shù)為4，這樣在2伏是個(gè)分區(qū)點(diǎn)。當(dāng)放大電路輸出電壓高于2伏時(shí)，混合氣于偏濃狀態(tài)。</p><p>　　3.9 冷卻水溫傳感器</p><p>　　冷卻水溫傳感器是一個(gè)負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，隨冷卻水溫度的提高，其電阻值減少。在接口電路中，把冷卻水溫傳感器阻值的變化轉(zhuǎn)化為電壓變化，接到8OC196單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器的ACH

59、.7引腳上。</p><p>　　本文還對(duì)電池電壓信號(hào)進(jìn)行了檢測(cè)，由于處理電路比較簡(jiǎn)單，這里就不再列出。</p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　結(jié) 束 語(yǔ)</b></p><p>　　世界石油資源短缺和生態(tài)環(huán)境保護(hù)是本世紀(jì)人類(lèi)面臨的主要問(wèn)題，它對(duì)汽車(chē)傳統(tǒng)的石油燃料發(fā)起

60、挑戰(zhàn)。合理利用資源及開(kāi)發(fā)“清潔燃料”是人類(lèi)面臨的首要問(wèn)題之一。一方面，LPG作為汽車(chē)代用燃料以其優(yōu)良的物理化學(xué)性能和燃燒性能，使LPG汽車(chē)在排放性能方面被列入“綠色汽車(chē)”行列。近年來(lái)LPG汽車(chē)得到了較快的發(fā)展。另一方面，隨著汽油發(fā)動(dòng)機(jī)各種高新技術(shù)的發(fā)展，汽油電控噴射技術(shù)己日漸成熟。在上述的基礎(chǔ)上，把原燃用單一燃料的汽車(chē)改裝成雙燃汽車(chē)，有著很好的發(fā)展前程。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b

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64、>　　【8】國(guó)際國(guó)內(nèi)LPG發(fā)展現(xiàn)狀.http://westear.Chinese.eom/huanbao.2000</p><p>　　【9】黃海波.燃?xì)馄?chē)結(jié)構(gòu)原理與維修.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2002(3)</p><p>　　【10】姚喜貴，王宇.CA6102汽油機(jī)改裝成天然氣汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能試驗(yàn)研究.內(nèi)燃機(jī).1996(4):47一51頁(yè)</p><p>

65、;　　【11】蔡鳳田主編.汽車(chē)排放污染物控制實(shí)用技術(shù).第1版.北京:人民交通出版社，2000:2頁(yè)</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文是在導(dǎo)師朱昌吉教授的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的。在論文工作中，導(dǎo)師嚴(yán)格的要求和認(rèn)真的指導(dǎo)，使我受益匪淺，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)、踏實(shí)的工作作風(fēng)和淵知識(shí)是我一生學(xué)習(xí)的典范，在此論文完成之際，特向他致以最誠(chéng)摯的謝意。&

66、lt;/p><p>　　感謝四年來(lái)各位教導(dǎo)過(guò)我的任課教授，是他們讓我的知識(shí)更加充實(shí)。由于他們的諄諄教導(dǎo)，使我?guī)啄陙?lái)在各學(xué)科中都取得了比較滿意的成績(jī)。更感謝我的班主任老師幾年來(lái)給予我的關(guān)心與幫助。更感謝吉林大學(xué)汽車(chē)工程學(xué)院給予我升學(xué)的機(jī)會(huì)，使我能夠體驗(yàn)到大學(xué)生活的樂(lè)趣。</p><p>　　感謝我的父親、母親和老師。在我成長(zhǎng)的過(guò)程中給予我無(wú)微不至的照顧、愛(ài)護(hù)、關(guān)心及幫助。我在這里向你們說(shuō)聲：謝謝