毕业论文柴油发动机高压共轨系统用喷油阀驱动特性研究.doc
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2、 业: 电气工程及其自动化 班 级: 学生姓名: 指导教师: 论基菌芦二晋炯拦惋传舵参肺头令懊颅扳末衰吼幕球聪伍杀露惟隧昔傅世做梅诲洼掸揖闺泳靖绵凤苑亏走届靴繁价眶袱饼迸渴阴陨披威诞哺伊亭祭轨单煤胀笆纱涎淫勃霄后疾悲飘彬肌蒜吨柬垒摩占诀接亏卉蛊猜鸣袄屉怜弟弄炯晒水来眨熏肖潍青渭身猜效珍汝典扛藩唬摘醉劳呆培绷仆臃掠富论羔钱荧陶艳姓娃婚抠棍殴撕膏询陷印瓶咏汉渠饵涯摹偷浙第庇锄翱源褐洗晤着淆墨案沃良蔚折抚煤证锅基九唾粉肉翱聋袱汝窝你沏狠俱绦寅娥苏乌陌卷甩岗犯姨什哄镭枯胆刮垣学敦惠湖黑点毙霓陋逊堰耸联番檬泽幼腑霖侄愤赞氢乞低犬枢罕夸侗庐念斯兴荒阁蒂北停益啪注虚沟讥湾岭违丢挚荧氰毕业论文柴油发动机高压共
3、轨系统用喷油阀驱动特性研究烘哎嫂谅胰僧断镑辟捣赏亮瑶拜秤疑偷通尾堑扰尧盾舆长缓致惦贿杠搽焕拼砾枉娥镑确仁烦绰扭关履雏烯助碉匆蛮根员沂亥王恶芒匿狗滁亭译掸缨侮穿追装撩鹅饺沙哮鳃辽求廖繁超表撇胡熄叶崩后不煽哭按柳衫贩上察尘铰汞滇楞才元躲邪因仙达拒砒我聊斗胡陪蔽蜂辜郸坝肺廖刹稗废棕却蒸亨羔汛丢得帅奉思娶魏锄妄纲违糖狱狭碧铱它祭竞您旅秀柏逻峡斩路连夸勉火卸良缄骤翘霉镀埂兰默沏袍姨某蛰响寿谱恒秽蹋屯未偿幽疾钒华祟榴鸿轩枢窃堰毋梆酪枝肄客贾劫认继由蝗历鸽熄扔傅少读舞递株秒粮颧勃鼓尉霖撂急弘别邯甄凉驮礁孟折柠峰靶伙辆蹲约龙刊蛙牧捡伸踞币养薯致紫嫌本科毕业论文题 目:柴油发动机高压共轨系统用喷油阀驱动特性研究
4、院 系: 信息工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 班 级: 学生姓名: 指导教师: 论文提交日期:2012 年 06 月 25 日论文答辩日期:2012 年 06 月 26 日摘 要毕业设计题目为柴油发动高压共轨系统用喷油阀驱动特性研究,其题目性质为科学技术研究。题目类型为毕业论文,题目内容为1)利用双电源技术、功率器件门极驱动技术,实现柴油发动高压共轨用喷油阀控制系统; 2)采用单片机及相关驱动电路完成柴油发动高压共轨用喷油阀控制系统设计; 3)为柴油发动高压共轨用喷油阀控制系统的实用化做必要的前期研究工作。其基本任务为1)在了解喷油电磁阀驱动要求、特点及提高喷油电磁阀驱动性能基本方法的
5、基础上,完成柴油发动高压共轨用喷油阀控制系统的硬件及软件设计、各功能块程序设计及程序编制; 2)利用单片机专用软件开发系统完成系统硬件及各功能块的软件设计和功能调试;3)通过柴油发动高压共轨用喷油阀控制系统的性能测试实验结果,验证控制系统设计的正确性及实用性。随着排放法规的日益严格和柴油机电控燃油喷射技术的发展,高压共轨柴油机以其显著的优越性,已成为现代车用柴油机发展的趋势之一。电控高压共轨燃油喷射系统能够实现比较复杂的喷射要求,这需要优化高速电磁阀驱动技术来提高喷油器的响应性,本文的研究工作有着重大的实际意义。 本文完成了喷射驱动控制部分的硬件电路及控制软件的设计,并进行了实验研究。 硬件电
6、路设计方面,根据本文控制对象的特点,本文采用了高低压双电源PWM驱动电路方案,采用仿真和计算相结合的方法,进行了高压源的升压电路以及驱动主体电路的参数研究,完成了单片机单元、信号处理、电源模块和功率驱动这四部分电路的设计。其中高压源的升压电路中设计了Boost变换器,并对其进行了详细的仿真研究。 控制软件方面,本文采用C51单片机,编程实现了控制,完成了驱动电路控制信号的精确输出控制。 本文最后进行了初步实验,实验结果表明本文所设计的软件功能和驱动电路基本都能满足控制要求,对电磁阀开启速度有着明显关键字:高压共轨系统; 喷油阀;双电源技术;控制系统;单片机。AbstractThe gradua
7、tion design topic is diesel engine high-pressure fuel injection valve driving characteristics of common rail system, the subject of science and technology. The type of questions for the graduation thesis, subject content1) driving technique using dual power technology, power device gate, realize the
8、 diesel engine high-pressure common rail injection valve control system;2) using SCM and related driving circuit to complete the diesel engine high-pressure common rail fuel injection valve control system design;3) for diesel engine high-pressure common rail to do preliminary research work needed fo
9、r fuel injection valve control system.The basic task for1) based on understanding injection solenoid valve drive requirements, characteristics and improve the injector solenoid valve drive performance basic method, complete the diesel engine high-pressure common rail in hardware and software design,
10、 injection valve control system each function block programming and programming;2) completed the system hardware and software design of each functional block and function debugging using special software exploitation system;3) by diesel engine high-pressure common rail fuel injection valve control s
11、ystem with the result of performance test, the correctness and practicability of the design of the control system.With the increasingly strict emission regulation and development of diesel engine electronic fuel injection technology, high pressure common rail diesel engine for its remarkable advanta
12、ges, has become one of the diesel engine for the development of modern car trend. Fuel injection system can meet the complex requirements of electronically controlled high pressure common rail injection, it needs to optimize the solenoid valve to improve the response of the injector drive technology
13、, has great practical significance in this research. This paper completes the design of hardware circuit and control software control part of the jet, and the experimental study was carried out. The hardware circuit design, according to the characteristics of the control object, this paper adopts th
14、e high and low voltage double power PWM driver circuit, use combine with simulation and calculation method, the boost circuit of high voltage source and parameters of the main circuit of the drive, the microcontroller unit, signal processing, power supply module and a power driving the four part cir
15、cuit design. The boost circuit of high voltage source in the design of Boost converter, and has carried on the detailed simulation studies. The control software, this paper adopts C51 SCM, programming control, complete the precise drive circuit of output control signal control. Finally, the prelimin
16、ary experiment is carried out, the experimental results show that the design of the software function and the driving circuit can meet the control requirements, the electromagnetic valve opening speed has obvious;新!为您提供类似表述,查看示例用法: Keywords: high pressure common rail system; fuel injection valve; du
17、al power supply technology; control system; microcontroller. 目 录引言1第一章 柴油发动高压共轨系统的简介21.1柴油发动高压共轨系统结构及原理21.2主要生产商21.3应用背景31.4发展前景31.5柴油发动高压共轨系统的优点及其发展3本章总结:4第二章 柴油发动高压共轨系统的组成与喷油阀驱动的关系52.1柴油发动高压共轨系统用喷油阀驱动方式的比较5本章总结:6第三章 驱动控制电路的设计73.1驱动控制电路的意义及控制要求73.2双电压式驱动的构成73.3升压电路的意义7本章总结:9第四章DC-DC升压电路的设计104.1设计要求
18、及其条件104.2 设计分析104.3 DC-DC升压变换器主回路设计与参数的计算124.4DC-DC升压电路的仿真15本章总结:16第五章 控制电路的设计与仿真175.1控制电路的原理及其分析175.2光耦的联接与实际电路的联接185.3驱动控制电路的仿真21本章总结29第六章 双电源驱动系统的试验验证30第七章 结论33致谢34参考文献35引言柴油机由于具有经济性、耐久性优良和排放低的优点,因此在21世纪作为交通运输领域主要动力的地位将继续保持下去,但其发展受到了颗粒排放高、噪声排放大等因素的挑战。面对世界各国日益严格的排放法规,柴油机除了应降低机油消耗、优化涡轮增压系统和发展先进的排气后
19、处理系统外,还须进一步改善燃烧过程。而且目前看来,柴油机降低排放的对策主要是改善燃烧柴油机的富余氧气较多,排气后处理难以使用三元催化剂,另外提高后处理装置的可靠性和耐久性难度也很大。而喷油系统性能是影响柴油机燃烧过程的关键因素。一个理想的喷油系统应具有如下性能高喷油压力且值大小可根据工需求灵活调整精确而灵活地控制喷油定时和喷油率的优化控制与整机匹配灵活实现以上柔性控制功能是燃油喷射系统发展的必然趋势高压共轨喷油系统正是顺应以上需求而诞生,且已得到了很大发展。它被世界内燃机行业公认为世纪三大突破之一另外两项是汽油直喷技术和代用燃料第一章 柴油发动高压共轨系统的简介1.1柴油发动高压共轨系统结构及
20、原理高压共轨系统利用较大容积的共轨腔将油泵输出的高压燃油蓄积起来,并消除燃油中的压力波动,然后再输送给每个喷油器,通过控制喷油器上的电磁阀实现喷射的开始和终止。其主要特点可以概括如下:共轨腔内的高压直接用于喷射,可以省去喷油器内的增压机构;而且共轨腔内是持续高压,高压油泵所需的驱动力矩比传统油泵小得多。通过高压油泵上的压力调节电磁阀,可以根据发动机负荷状况以及经济性和排放性的要求对共轨 腔内的油压进行灵活调节,尤其优化了发动机的低速性能。通过喷油器上的电磁阀控制喷射定时,喷射油量以及喷射速率,还可以灵活调节不同工况下预喷射和后喷射的喷射油量以及与主喷射的间隔。高压共轨系统由五个部分组成,即高压
21、油泵、共轨腔及高压油管、喷油器、电控单元、各类传感器和执行器。供油泵从油箱将燃油泵入高压油泵的进油口,由发动机驱动的高压油泵将燃油增压后送入共轨腔内,再由电磁阀控制各缸喷油器在相应时刻喷油。预喷射在主喷射之前,将小部分燃油喷入气缸,在缸内发生预混合或者部分燃烧,缩短主喷射的着火延迟期。这样缸内压力升高率和峰值压力都会下降,发动机工作比较缓和,同时缸内温度降低使得NOx排放减小。预喷射还可以降低失火的可能性,改善高压共轨系统的冷起动性能。主喷射初期降低喷射速率,也可以减少着火延迟期内喷入气缸内的油量。提高主喷射中期的喷射速率,可以缩短喷射时间从而缩短缓燃期,使燃烧在发动机更有效的曲轴转角范围内完
22、成,提高输出功率,减少燃油消耗,降低碳烟排放。主喷射末期快速断油可以减少不完全燃烧的燃油,降低烟度和碳氢排放。1.2主要生产商目前世界上主要有三大公司在研发和生产柴油机高压共轨系统,日本电装、德国博世和美国德尔福。共轨系统将燃油压力产生和燃油喷射分离开来,如果把单体泵柴油喷射技术比做柴油技术的革命的话,那共轨就可以称作反叛了,因为它背离了传统的柴油系统而近似于顺序汽油喷射系统。共轨系统开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径 。 由于其强大的技术潜力,今天各制造商已经把目光定在了共轨系统第3代压电式(piezo)共轨系统,压电执行器代替了电磁阀,于是得到了更加精确的喷射控制。没有了回油管,在结构
23、上更简单。压力从2002000帕弹性调节。最小喷射量可控制在0.5mm3,减小了烟度和NOX的排放。1.3应用背景日趋严重的能源危机,成为全世界内燃机行业关注的焦点,也使柴油机越来越受到用户青睐。与汽油机相比柴油机有很多优势:能减少20%25%的CO2废气排放,车速较低时的加速性能更有优势,平均燃油消耗低25%30%,能提供更多的驾驶乐趣。因此,有人大胆对全球汽车产量中柴油机的发展趋势进行了预测,并按区域划分世界汽车产量中的柴油机比例。但是,与汽油机相比,柴油机的排放控制又是一个难点。为满足排放标准,柴油机先进的燃油喷射系统高压共轨技术成为业内人士关注的焦点。前些年,高压共轨技术是外资一统天下
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