汽车发动机单次喷油量检测方法的研究

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1、分类号密级硕士学位论文题目：汽车发动机单次喷油量检测方法的研究英文并列题目：ResearchonSingleInjectionQuantityDetectionSystemofAutomotiveEngine研究生：王金华专业：机械电子工程研究方向：机电控制与检测导师：安伟指导小组成员：尤丽华学位授予日期：2015年6月19日答辩委员会主席：张秋菊江南大学地址：无锡市蠡湖大道1800号二○一五年六月摘要摘要能源与环境问题已经成为影响经济可持续发展的重要因素，亦成为全球内燃机行业共同关注的焦点。为了减少汽车

2、尾气中有害气体的排放，汽车发动机技术在不断的革新。不管是柴油机采用高压共轨燃油喷射技术，还是汽油机采用缸内直喷技术，都是为了燃油在缸内充分燃烧。燃油直喷技术要求每次喷入缸内的油量必须有高精度定量，单次喷油量是电控燃油供给系统的一个关键的控制参数。在系统性能试验标定、喷油量的参数检测、装机一致性等环节都需要有专门测试手段对单次喷油量进行精确检测。本文以柴油机高压共轨燃油喷射系统的单次喷油量的检测方法为主要研究目标，在分析了国内外单次喷油量检测的研究现状及检测条件和要求的基础上，提出一种基于高频同轴线传输相位

3、法的单次喷油量检测方法。首先研究了高频同轴线传输相位法的理论基础和影响因素，并对传感器的各主要参数进行计算机仿真计算，完成单次喷油量检测系统的软硬件设计，最后通过一系列实验对该检测方法的可行性以及性能进行了验证。主要内容有以下几点：（1）对高压共轨式柴油机的喷油特点和参数进行分析，根据单次喷油的间隔短、油量小的特点，确定单次喷油量检测系统所需要的检测速度和分辨率。在分析比较国外的检测方法的基础上并结合国情，提出一种基于高频同轴线传输相位法的单次喷油量检测方法。该方法的主要原理是利用高频电磁波在不同介质中传

4、播特性发生变化来检测油量。优点是传感器结构简单，没有精密运动件，在修正了相关影响因素的基础上其检测速度和精度可以满足检测要求。（2）以电磁波的传播理论为基础，分析了同轴线式传感器内部电磁波的传播特性，建立了同轴线式传感器模型，推导了同轴线式传感器两端面信号的相位差与喷油量的关系式，从而获得了各种参数对同轴线式传感器工作性能的影响方式，为设计传感器，提高传感器精度奠定了理论基础。（3）根据理论分析结果建立了多组仿真模型，在不同的频率、介质介电常数、传感器尺寸条件下，采用三维电磁仿真软件HFSS进行仿真，并分

5、析仿真数据，找了影响传感器两端面信号的相位差变化的主要参数，获得了确定传感器电磁波频率和结构参数的依据。（4）根据仿真计算的结果设计了传感器，并设计了能实现检测精度的基于单片机的硬件系统，选用FREESCALE公司的MC9S08AC60作为检测系统的主控制器。硬件电路主要由电磁波产生电路、相位差检测电路、程控放大电路和通讯电路等组成，并基于Delphi软件设计了简约清晰的人机交互界面。（5）搭建实验平台，完成相关实验，得到了电磁波频率与传感器两端面的信号的相位差的拟合曲线、油面高度与传感器两端面的信号的相

6、位差的拟合曲线。拟合曲线与仿真结果趋势相符，传感器两端面的信号的相位差值与电磁波频率、油面高度均呈现基本线性关系，从而验证了采用高频同轴线传输相位法进行单次喷油量测量的可行性，最后分析实验误差与实验影响因素。I摘要本文研究结果表明：提出的高频同轴线传输相位法检测方法，结构简单，相对于国外主流的精密位移检测法，没有精密运动件，在修正了相关影响因素的基础上其检测速度和精度可以满足检测要求。关键词：发动机；单次喷油量；电磁波；同轴线式传感器；相位差检测IIAbstractAbstractEnergyandenv

7、ironmentalissueshavebecomeanimportantfactorforsustainableeconomicdevelopment,andalsohavebecomethecommonconcernofglobalinternalcombustionengineindustry.Theautomobileenginetechnologyisincontinuousinnovationinordertoreducetheharmfulgasamongvehicleexhaust.Bot

8、hthedieselenginewithhighpressurecommonrailfuelinjectiontechnologyandtheGasolineenginewithdirectinjectionincylindertechnologyareusedforthefuelshavefullcombustionincylinder.Fuelinjectiontechnologyrequireseachfuelinjec