雙燃料汽車燃氣噴射電控單元開發(fā)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　本科生畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目:雙燃料汽車燃氣噴射電控單元開發(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用發(fā)動機燃料，其

2、應(yīng)用受到各國的重視，國內(nèi)外的許多研究機構(gòu)都致力于車用發(fā)動機燃用液化石油氣的研究。本文在對液化石油氣發(fā)動機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，提出了一個LPG進氣道多點順序氣態(tài)噴射及其方案。首先根據(jù)捷達汽車的結(jié)構(gòu)特點和當(dāng)前的燃氣汽車的技術(shù)確定了本文將要開發(fā)的電控單元的結(jié)構(gòu)。.完成了硬件電路的開發(fā)。其硬件電路包括汽油噴嘴信號、燃氣壓力信號、水溫信號、氧傳感器信號、點火信號和轉(zhuǎn)速信號的采集;以及555定時器接成的多諧振蕩器、單片機外圍程序存儲器的擴

3、展和驅(qū)動電路的設(shè)計。摘要內(nèi)容按宋體小4號字排版，1.5倍行距，首行縮進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 液化石油氣 電控單元 發(fā)動機 燃氣噴射</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 國外燃氣汽車技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3 我燃氣汽車技術(shù)展應(yīng)用現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4 進行燃氣汽車研究的意義3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計4</p><p>

5、;　　2.1 進氣道液態(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 燃氣噴射系統(tǒng)方案6</p><p>　　2.6 點火提前角方案設(shè)計8</p>

6、<p>　　2.7 在線修改與存儲參數(shù)系統(tǒng)的方案設(shè)計9</p><p>　　2.8 燃氣系統(tǒng)在汽車上的布置9</p><p>　　2.9 燃氣系統(tǒng)主要部件簡介9</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計12</p><p>　　3.1 電子控制系統(tǒng)的設(shè)計12</p><p>　　3.2 控制單

7、元程序存儲器擴展13</p><p>　　3.3 系統(tǒng)輔助電路14</p><p>　　3.4 信號處理電路設(shè)計15</p><p>　　3.5 汽油噴射信號變換15</p><p>　　3.6 555定時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23</b></p><p><b>　　參考文獻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,與汽車工業(yè)相關(guān)的能源與環(huán)境問題比較突出。汽車每年約消耗我國汽油總產(chǎn)量的85%，柴油總產(chǎn)量的20%。而我國2000年原油進口達7000噸，及海灣戰(zhàn)爭對油價的影響，說明國內(nèi)油品對國際市場具有較大的依賴性發(fā)展代用燃料汽車，關(guān)系

10、到國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和能源戰(zhàn)略。</p><p>　　安全汽車尾氣排放是大氣主要的污染源之一，世界各國為此加強了對汽車尾氣污的治理。由于排放法規(guī)的要求，在過去的30年間，汽車排放的一氧化碳氧物，美國、日本單車均下降了90%以上。如美國聯(lián)邦政府對輕型汽油車排氣標準限值，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，我國汽車保有量快速增長，到1999年底國內(nèi)民用汽車保有量達到1453萬輛國內(nèi)汽車在大中城市形成高密度的集中，成為大氣的首要污染源。如北京市目前對未來北京市機動車排放趨勢的計算分析表明，用清潔排放的代用料能夠緩解嚴重的城市污染狀況。</p><p>　　1.2 國外燃氣汽車技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　各國政府為推廣CNG和LPG汽車的使用，出臺了

12、一系列稅收減免、金融資助和貸款等優(yōu)惠鼓勵政策，為燃氣汽車的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。在荷蘭，很多人把剛買回來的寶馬、奔馳改裝成雙燃料汽車，荷蘭還開發(fā)了燃氣汽車專用的催化器。據(jù)不完全統(tǒng)汁，目前世界上約有30多個國家在應(yīng)用LPG汽車，保有量約為525萬輛，LPG加氣站約為2.3萬座，并且每年以5%的速度遞增.世界主要國家LPG和CNG汽車數(shù)量及加氣站數(shù)概略統(tǒng)計見表1.1。</p><p>　　隨著世界各國汽車排放法規(guī)的不斷

13、嚴格，液化石油氣汽車對排放的控制技術(shù)也越來越成熟，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，總體來說，大體經(jīng)過了三個階段</p><p>　　: 第一階段20世紀70年代時，LPG供氣系統(tǒng)一般由一個LpG蒸發(fā)調(diào)壓器、混合器、LPG電磁截止閥、LPG氣瓶、過濾器和燃氣轉(zhuǎn)換開關(guān)等元件組成，技術(shù)要求低，是改裝成LPG車的最簡單的形式。</p><p>　　第二階段隨著世界各國對汽車排放的限制越來越嚴格，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)動機轉(zhuǎn)速、負荷和排氣中氧的含量等參數(shù)的變化，自動調(diào)整供氣量，使得對發(fā)動機空燃比的控制更加精確。</p><p>　　目前，天然氣汽車在70多個國家得到了推廣應(yīng)用，全世界保有量已達到

15、104萬輛，共有2772座天然氣加氣站在運營之中，其中阿根廷發(fā)展最快。世界上主要國家CNG汽車數(shù)量及加氣站數(shù)見表1.2。</p><p>　　總體而言，世界上技術(shù)比較先進的燃氣設(shè)備公司主要集中在意大利、美國和荷蘭等一些發(fā)達國家。</p><p>　　1.3 我燃氣汽車技術(shù)展應(yīng)用現(xiàn)狀 </p><p>　　據(jù)不完全統(tǒng)計，北京引進意大利、荷蘭、澳大利亞、韓國和加拿大等五

16、個國家的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2.2萬輛，公交車1000輛，使用天然氣的公交車近600輛，并計劃將50%的出租車改為使用清潔燃料汽車;上海引進日本三菱、意大利MTM的燃氣設(shè)備，進行LPG汽車改裝，已經(jīng)改裝LPG/汽油雙燃料汽車約3萬輛，建成加氣站60多座。</p><p>　　我國一些燃氣汽車示范城市LPG汽車數(shù)量及加氣站數(shù)概略統(tǒng)計見表1.3</p>

17、<p>　　1.4 進行燃氣汽車研究的意義</p><p>　　為合理利用能源減少汽車排放污染、環(huán)境保護，汽車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備受關(guān)注。只是由于它具有較多優(yōu)點，更多受到世界上許多國家的青睞。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計</p><p>　　2.1 進氣道液態(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)的輸運中不出現(xiàn)汽化，需要通過增壓來達到更高的噴射壓力。LPG液態(tài)噴射的最困難之處于保持燃料的液態(tài)，因為L咫很容易汽化。特別在噴嘴附近汽化會帶來很不利的后果，如果在發(fā)動機運轉(zhuǎn)前出現(xiàn)汽化，由于燃氣過稀使得發(fā)動機起動困難，若在運行中汽化會使發(fā)動機熄火導(dǎo)致運行不穩(wěn)定甚至停機。采用循環(huán)流動的方式，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，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進氣道氣態(tài)噴射相對于電控液態(tài)噴射和電控缸內(nèi)直接噴射，具有結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)比較成熟的優(yōu)點。就電控LPG進氣道氣態(tài)噴射技術(shù)的控制方式而言，可以分為開環(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、個典型結(jié)構(gòu)說明。</p><p>　　2.3 開環(huán)控制系統(tǒng)</p><p>　　圖2.1是原化油器式燃氣供給系統(tǒng)發(fā)動機的車輛改裝為開環(huán)控制的LPG汽車的燃料供給系統(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充氣閥充入充氣瓶。減壓調(diào)節(jié)器和混合器的型號應(yīng)與發(fā)動機相匹配，根據(jù)

21、發(fā)動機的各種不同工況產(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)動機不同工況的使用要求。</p><p>　　在汽油油路中安裝了一個汽油電磁閥，其余部件均保留不變。當(dāng)使用汽油作燃料時，司機將油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“油”的位置，此時液化石油氣電磁閥關(guān)閉，汽油電磁閥打開，汽油通過汽油電磁閥進入化油器，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，液化石油氣通過高壓截止閥、減壓調(diào)節(jié)器和混合器進入化油器，隨空

22、氣濾清器來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氣歧管之前仍然是兩個并行的燃料供給系統(tǒng)。這與圖2.1所述的原理相同，但由于采用了燃氣閉環(huán)控制，油/氣轉(zhuǎn)換由控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機工況自動轉(zhuǎn)換，從用油

23、轉(zhuǎn)到用氣的延時過程，也一并由ECU自動控制，因此其油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)只設(shè)了兩個檔位。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)閥形成了對燃氣空燃比的閉環(huán)隨動系統(tǒng)。</p><p>　　目前氣體燃料供給形式有兩大類:缸外供氣方式和缸內(nèi)供氣方式，前者主要包括進氣道混合器預(yù)混合供氣和缸外進氣閥處噴射供氣;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)的計算機管理系統(tǒng)，是LPG電控單元直接采集各種傳感器信號，系統(tǒng)主要部件包括:減壓調(diào)節(jié)器、燃氣分配器、噴嘴和電控單元等。</p><p>　　2.5 燃氣噴射系統(tǒng)方案</p><p>　　捷達系列轎車配裝EAll3型1.6升、四缸、20氣門燃油噴射式發(fā)動機，德國博世(BOSCH)公司設(shè)計Motronic3.8.2閉環(huán)控制多點燃油順序噴射系統(tǒng)如圖2.3所示。</p><

25、;p>　　發(fā)動機工作時，燃油適時噴入進氣門附近的進氣歧管，空氣與燃油在進氣門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)捷達汽車的多點燃油順序噴射結(jié)構(gòu)確定了采用缸外進氣閥處多點順序噴射控制系統(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)氣體噴射器進入進氣道(進氣道起到混合器的作用)，與空氣混合后進入發(fā)動機。開發(fā)的LPG電控單元相當(dāng)于一個翻譯器，它的原理圖如圖2.5所示，它直接采集原車汽油噴嘴的信號并將其轉(zhuǎn)化為LPG的噴射信號，直接控制噴嘴開啟時間進行進氣量的調(diào)節(jié)，保證混合氣的濃度在理論空燃比附近，使發(fā)動機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、節(jié)氣門傳感器信號、液化石油氣壓力信號等，以實現(xiàn)對排放、冷啟動的控制。</p><p>　　2.6 點火提前角方案設(shè)計</p><p>　　在燃用LPG時，若不改變原發(fā)動機的點火提前角，那么使用液化石油氣時就會出現(xiàn)燃燒始點滯后，氣缸壓力升高率低，，排溫升高，在處理點火提前的問題上采用了與燃氣噴射一樣的思想:采集原車的點火信號，然后標定點火延時的基準，將上一次的點火延時

28、到下一次點火之前點火。既不因為點火的整體滯后造成第一次點火丟失，又能實現(xiàn)多次連續(xù)點火，也就是原點火信號繼續(xù)存在，但根據(jù)原汽油機點火信號，將它進行翻譯，然后由ECU對其進行延時處理，這樣在下一次的汽油機點火信號到來之前，燃氣電控單元輸出一個點火信號給點火系統(tǒng)，這個點火信號提前下一次的汽油機點火信號。其原理示意圖如圖2.6所示。</p><p>　　圖2.6 ECU控制的點火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</p><

29、;p>　　2.7 在線修改與存儲參數(shù)系統(tǒng)的方案設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)采用PC機作為上位機控制通信過程，單片機作為下位機。上位微機完成數(shù)據(jù)顯示和發(fā)送修改參數(shù)，下位單片機完成參數(shù)的發(fā)送和接收，并將尋優(yōu)好的參數(shù)寫入串行EEPROM。</p><p>　　2.8 燃氣系統(tǒng)在汽車上的布置</p><p>　　液化石油氣應(yīng)用于汽車的關(guān)鍵在于加裝一套車用液化石油氣

30、供氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括液化石油氣儲氣瓶、蒸發(fā)調(diào)壓器、燃氣噴嘴等。為防止閥門等附件處的泄漏保證安全，可采用兩種方式來保護鋼瓶，即用整體式保護殼將鋼瓶全部罩住或用半體式保護殼將鋼瓶部分罩住。為了將偶爾泄漏的液化石油氣排出車外，還應(yīng)設(shè)有排出管道。</p><p>　　2.9 燃氣系統(tǒng)主要部件簡介</p><p>　　以下為原車為噴射系統(tǒng)的汽車改裝成燃氣汽車裝置的功能介紹:</p>

31、<p>　　1.液化石油氣儲氣瓶</p><p>　　儲氣鋼瓶的工作壓力一般為1.6MPa，上有多功能閥，它是一個機械部件，有閥體、密封閥門和彈簧等組成，它完成以下功能1加氣，帶有自動加氣至85%總?cè)萘抗δ?，防止發(fā)生損壞;2液位指示;3為發(fā)動機完成液化石油氣抽取;4過流閥，如果管路爆裂，流出量劇增時，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，靠電磁閥的動作保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)的燃料給。當(dāng)電流中斷時，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)壓器亦稱汽化器、減壓器、蒸發(fā)器或轉(zhuǎn)換器。其作用是將來自氣瓶的液態(tài)液化石油氣減壓，使其汽化并保持一定的壓力供給燃氣噴嘴。液化石油氣被發(fā)動機冷卻水加熱后蒸發(fā)汽化，再經(jīng)減壓后供發(fā)動機燃燒做功。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)兩級減壓供給燃氣噴嘴，液態(tài)石油氣汽化的熱量來自于發(fā)動機冷卻水，供給燃氣噴嘴的燃料一般維持在0.3MPa左右，為了使發(fā)動機能夠穩(wěn)定工作，在一次壓膜片上方有個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，若二次減壓室的壓力升高使二次壓閥門開度減小時，將導(dǎo)致從一次減壓室來的燃料減少。</p><p><b>　　5. 噴油嘴</b></p><p

35、>　　LPG燃氣多點順序噴射系統(tǒng)，它由順序氣體噴射器，燃氣共軌管組成。氣體燃料發(fā)動機的噴氣系統(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)動機動力性、經(jīng)濟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).閥體的開關(guān)響應(yīng)時間短，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)換開關(guān)</b></p><p>　　安裝于駕駛室內(nèi)，用以在汽油和燃氣之間進行切換。</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>　　本文將詳細敘述電控系統(tǒng)。</p><p>　　系統(tǒng)選用儲氣瓶、電磁截止閥、減壓調(diào)節(jié)器、燃氣多點順序噴射系統(tǒng)(燃氣共軌管道和順序氣體噴射器)、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</p><p>　　控制系統(tǒng)實時控制過程中所進行的信號采集與處理、控制決策和控制信號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，使得整個系統(tǒng)的抗干擾能力得到提高。并開發(fā)了一套在線修改與存儲系統(tǒng)與整個系統(tǒng)相結(jié)合使用，實現(xiàn)了系統(tǒng)調(diào)試、實驗過程控制分析等功能，達到系統(tǒng)通用性和優(yōu)化控制的目的。控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計主要包括電控單元(ECU)、前置通道接口電路和后置通道接口電路等設(shè)計。</p><p>　　3.1 電子控制系統(tǒng)的設(shè)計 </p><

39、p>　　電子控制系統(tǒng)在實時控制過程中，用以完成信號的采集與處理、作出控制決策及生成控制信號等任務(wù)。我們的電子控制系統(tǒng)是以MCS96系列80C196單片機為核心實現(xiàn)的，電子系統(tǒng)的組成如圖3.1所示。</p><p>　　3.2 控制單元程序存儲器擴展</p><p>　　控制單元的功用是:對信號采集系統(tǒng)送入的信號進行運算處理，判斷發(fā)動機的控制效果，進而作出控制決策，并發(fā)出控制指令驅(qū)動執(zhí)

40、行機構(gòu)工作。數(shù)據(jù)存儲器空間僅為512字節(jié)，無法滿足實際控制的需要，因而，本文對8OC196單片機進行了存儲器的外部擴展設(shè)計，如圖3.2所示。</p><p>　　可擦除電可編程的只讀存儲器電路，由單一的+5v電源供電，工作電100mA，維持電流smA，讀出時間最大為25OnS，是一種高速大容量的EPROM存儲器，采用此存儲器作為程序存儲器，掉電后內(nèi)部信息不會丟失。</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，組成一個穩(wěn)定的振蕩器，產(chǎn)生需的時鐘。其鐘電路如圖3.3所示。時鐘信號經(jīng)過3分頻電路產(chǎn)生3個不同相位的內(nèi)部時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個機器周期，這樣窄的脈沖使處理機或系統(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穩(wěn)定電源電壓。</p><p>　　3.4 信號處理電路設(shè)計</p><p>　　傳感器的

43、作用是采集信息。由于輸入到單片機的信號不能滿足單片機輸入要求，故在信號輸入單片機之前，需采用信號調(diào)節(jié)與變換電路，使之成為電子控制單元能夠接受和識別的電子控制信號。</p><p>　　3.5 汽油噴射信號變換</p><p>　　捷達系列汽車的輸出電路為微機與各執(zhí)行器之間建立聯(lián)系的一部分裝置。它的任務(wù)是將微機做出的決策指令，轉(zhuǎn)換為控制信號以驅(qū)動執(zhí)行器工作。微機輸出的信號一般不能直接驅(qū)動執(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)動執(zhí)行器工作的控制信號，圖3.6為噴油器驅(qū)動信號示圖。圖中微機輸出的信號只是觸發(fā)了輸出級，以實現(xiàn)噴油定時和定量。捷達系列汽車由微機控制功率管的關(guān)閉來實現(xiàn)輸出電的接通與斷開，由圖可以知道:功率管的集電極的電壓在功率管斷開時為汽車蓄電池的電壓;但是，兩用燃料汽車在使用燃氣時因為當(dāng)原車噴油器停止噴油時，電噴車的汽油ECU就會診斷出故障并產(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>　　在電噴車上安裝了LPG供氣系統(tǒng)，不能像化油器汽車一樣，在汽油管路上裝汽油閥控制汽油的供給。當(dāng)燃用LPG時，串入的電阻使得通過噴頭的電流I((I。(10原車接線狀態(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正反饋，這就出現(xiàn)了該電路與簡單單限比較器不同的兩個特點: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)生在同一個門限電平上，由計算可知，其輸出從高電平VOH跳變到低電平VOL時的輸入信號門限電平是:</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時的輸入信號門限電平是7.2伏。而輸出從低電平跳變到高電平的輸入信號門限電平是:</p><p

47、>　　由計算從低電平VoL跳變到高電平V洲的輸入信號門限電平是48伏見，。即從圖3.8描述的傳輸特性可見，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)，稱為上門限電平。只要疊加在輸入信號上的干擾電</p><p>　　平幅度不超過遲滯電壓V;;的大小，保證了輸入信號上疊加有幅度小于v，.的干擾時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的電子系統(tǒng)中

48、。</p><p>　　電路的后部分為一個整形電路。它將比較器送過來的信號整形成單片機能接受的信號，因為比較器輸出的是一個+l2伏、+0.7伏的高低電平。</p><p>　　3.6 555定時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器，SOC196KB中有兩個定時器:定時器1和定時器2。定時器1作實時時鐘用，它的時鐘信號來自內(nèi)部時鐘發(fā)生

49、電路;定時器2是個外部事件計數(shù)器，它的觸發(fā)信號有外部提供。</p><p>　　555定時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。所以給定時器2的外部觸發(fā)信號由555定時器集成電路提供。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。定時器2對引腳上跳變(上升和下降)時，計數(shù)加1。所以定時器2每一個計數(shù)時間為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;其輸出不經(jīng)過放大就可直接被ECU使用，即直接接入ECU板上的ACH信號輸入端。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>　　從輸出信號與壓力的關(guān)系曲線看，基本上呈線性變化。發(fā)動機進氣流動的特點，主要采用硬件RC濾波的方法來消除由于進氣壓力引起傳感器輸出信號波動。</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)動機上，氧傳感器是必不可少的。目前實際應(yīng)用的氧傳感器有氧化錯式氧傳感器和氧化欽式氧傳感器.</p><p>　　氧化錯式氧傳感器如圖3.11所示。主要由錯管、電極、護套組成。加熱式的氧傳感器還包括置于錯管中間的加熱棒.氧傳感器的接線端有個金屬護套，其上開有孔，使內(nèi)表面與空氣相通，電線將錯管內(nèi)表面鉑極經(jīng)絕緣套從傳感器引出。</p>

53、<p>　　圖3.11氧化錯式氧傳感器</p><p>　　錯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，氧氣發(fā)生電離。當(dāng)混合氣稀時，排氣中氧含量多，產(chǎn)生的電壓小;當(dāng)混合氣濃時排氣中氧含量少，CO、HC、HZ的含量較多，這些成分在錯管外表面的鉑的催化作用下，與氧發(fā)生反應(yīng)，使錯管外表面氧濃度變成零，這樣就使得錯管內(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)動機混合氣閉環(huán)控制的過程中，氧傳感器相當(dāng)于一個濃度開關(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，ECU根據(jù)氧傳感器反饋的信號，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。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)一個陶瓷加熱元件，以保證其工作溫度，

55、稱之為加熱式氧化錯式氧傳感器。 </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)型差動放大電路。前兩個并行的比較器構(gòu)成差動輸入差動輸出極，后一個比較器為基本型差動比例電路。第二級差動放大電路將雙端輸入變單端輸出，適應(yīng)接地負載的需要。把兩級電路級聯(lián)后，它們相互取長補短，使組合后的這個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。在滿足電阻匹配條件下，即R32=R34，R30=R35=R，:R31=R36=Rf，U0為整個差動放大電路的輸出，I。為流經(jīng)R32、R33和R34的電流，U。為前兩個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。可列寫出下列方程組:</p><p>　　計算增益的還有一種方法是，分別求出各級增益，然后相乘就是電路總增益。當(dāng)加上差模信號

57、Ui1及Ui2時:由于R32=R34，則R33中點將為交流地電位，前兩個比較器的反相輸入端對地的電阻分別視為0.5R33。于是，第一級電壓增益為</p><p>　　第二級基本型差動比例電路,,電路對稱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伏是個分區(qū)點。當(dāng)放大電路輸出電壓高于2伏時，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負溫度系數(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A/D轉(zhuǎn)換器的ACH

59、.7引腳上。</p><p>　　本文還對電池電壓信號進行了檢測，由于處理電路比較簡單，這里就不再列出。</p><p><b>　　……</b></p><p><b>　　結(jié) 束 語</b></p><p>　　世界石油資源短缺和生態(tài)環(huán)境保護是本世紀人類面臨的主要問題，它對汽車傳統(tǒng)的石油燃料發(fā)起

60、挑戰(zhàn)。合理利用資源及開發(fā)“清潔燃料”是人類面臨的首要問題之一。一方面，LPG作為汽車代用燃料以其優(yōu)良的物理化學(xué)性能和燃燒性能，使LPG汽車在排放性能方面被列入“綠色汽車”行列。近年來LPG汽車得到了較快的發(fā)展。另一方面，隨著汽油發(fā)動機各種高新技術(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改裝成雙燃汽車，有著很好的發(fā)展前程。</p><p><b>　　參考文獻</b

61、></p><p>　　【1】賀克斌，郝吉明，傅立新等.我國汽車排氣污染現(xiàn)狀與發(fā)展[J〕.環(huán)學(xué).1996.(4):80一83頁</p><p>　　【2】傅立新，郝吉明，賀克斌.北京市輕型汽車排放新標準「J].中國環(huán)境科學(xué).1999.(6):552一555頁</p><p>　　【3】郝吉明，吳燁，傅立新.北京市機動車污染分擔(dān)率的研究〔J」.環(huán)境科學(xué)2001.

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63、esia.or.id/ehn/prema</p><p>　　de/21858/auto.htm.2002</p><p>　　【6】錢人一燃氣汽車的應(yīng)用及相關(guān)的問題(上)「J〕.世界汽車.1999.(3):14一16頁</p><p>　　【7】錢人一燃氣汽車的應(yīng)用及相關(guān)的問題(下)「J〕.世界汽車.1999.(4):18一20頁</p><p

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65、;　　【11】蔡鳳田主編.汽車排放污染物控制實用技術(shù).第1版.北京:人民交通出版社，2000:2頁</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)師嚴格的要求和認真的指導(dǎo)，使我受益匪淺，導(dǎo)師嚴謹、踏實的工作作風(fēng)和淵知識是我一生學(xué)習(xí)的典范，在此論文完成之際，特向他致以最誠摯的謝意。&

66、lt;/p><p>　　感謝四年來各位教導(dǎo)過我的任課教授，是他們讓我的知識更加充實。由于他們的諄諄教導(dǎo)，使我?guī)啄陙碓诟鲗W(xué)科中都取得了比較滿意的成績。更感謝我的班主任老師幾年來給予我的關(guān)心與幫助。更感謝吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院給予我升學(xué)的機會，使我能夠體驗到大學(xué)生活的樂趣。</p><p>　　感謝我的父親、母親和老師。在我成長的過程中給予我無微不至的照顧、愛護、關(guān)心及幫助。我在這里向你們說聲：謝謝