cng发动机电控单元的开发

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1、成都，2007年8月中国内燃机学会燃烧净化节能分会2007年学术年会论文集CNG发动机电控单元的开发郑国勇，刘凯，郑轶，张红光（北京工业大学环境与能源工程学院，北京100022）摘要：以JL465Q5汽油机为原型改装成压缩天然气（CNG）发动机，自主开发CNG发动机电控单元，介绍了发动机改装过程，阐述了电控单元的结构原理及驱动电路设计，详细论述了电控单元燃料喷射及电子点火控制策略，通过模拟调试及台架试验，检验了电控单元的实际控制效果。关键词：CNG发动机；电控单元；电控喷射；电子点火在全世界能源危机、环境保护的大背景原汽油机JL465Q5为四冲程、直

2、列四下，天然气以其资源丰富、价格便宜、排放缸、水冷、顶置凸轮轴、闭环多点燃油喷射污染少等突出优点，被认为是21世纪最有车用发动机，结构简单，性能优良。表1为发展前途的清洁代用燃料。近年来，随着对原机主要技术参数。天然气汽车的推广使用，以及电子控制的进表1JL465Q5汽油发动机主要技术参数一步发展，天然气发动机将面对自动化以及发动机型号JL465Q5最优化匹配等更为高精尖技术的要求，发动最大功率(Kw)39机电控系统的控制功能也越来越强，而目前最大转矩(N.m)78国内大多使用的改装车，但是有些改装车就冲程数4是纯粹的机械改装，还使用原机的电控系统缸

3、径(mm)76来控制发动机，造成改装后使用天然气做燃排量（L）1．01料时发动机动力性大幅下降，排放也没改善气缸压缩比9．6多少，因此进一步开发针对天然气的高性能电控系统成为天然气发动机的研究热点[1]。本文作者的研究重点是自主开发单燃料压使用天然气作为燃料需要对原机进行缩天然气（CNG）发动机电控单元改造，既要保证其动力性，又要提高其经济ECU(ElectronicControlUnit)，从电路版的设性以及改善排放特性。计到系统程序编制全部自主开发，试验以原1.2对原机的改造JL465Q5汽油机为研究对象，对原机的进气对原机的改造主要通过加装一套

4、完整系统和燃烧系统进行合理优化设计改进，采的天然气供给系统和电控系统来实现的，所用电控天然气喷射技术以及微机控制电子使用的天然气是由高压气瓶提供的压缩天点火系统，精确控制点火时刻、燃气喷射量然气（CNG），出口压力达到20MPa。图等参数，使天然气发动机达到经济性、动力1所示为供气系统示意图，主要组件包括:高性和排放性的理想匹配。压气瓶、压力表、手动开关阀、电磁开关阀、放空阀、滤清器、二级调压阀、连接管路、1天然气发动机的改装传感器及喷射阀。该供给系统的设计主要考1.1原机简介作者简介：郑国勇（1982－），男，硕士研究生，研究方向：汽车电子技术，发

5、动机试验与测试技术等。E-mail：zhengwuyun2004@sina.com北京市属市管高校人才强教计划资助项目-1-成都，2007年8月中国内燃机学会燃烧净化节能分会2007年学术年会论文集虑由每循环汽油量折算得出的天然气每循2.1多片式ECU的结构原理环耗气量，并由此计算减压阀、电磁阀以及图2所示为多片式ECU的结构简图，考喷射阀的流量，并据此对它们进行合理选虑到控制系统的性能和特点，必须采用功能型。该设计实现了高压天然气的可靠存储和强和运算速度高的MCU芯片。针对本系[2]压力转换，并对供气压力进行实时监测。统，作者采用3个ATMEL公司

6、AVR家族的单片机组成多片式ECU控制系统，它们分别针对不同的对象各自分担任务，其中两个ATmega8单片机，一个用于控制发动机的电子点火，一个作为ECU主控单片机，同时进行发动机的怠速和ECU与监控软件的串口通讯控制，还可以提供额外的控制功能，例如：对汽油ECU的开启和屏蔽、对不同燃料状态时传感器服务对象的切换等；另外一个ATmega128单片机控制发动机的燃料喷射量。图1CNG供气系统示意图ECU中主要包括单片机系统电路、电源电路、输入采集接口电路、传感器信号调2ECU的硬件结构设计理电路、输出驱动控制电路以及通信电路等，这些电路封装在一块两层印

7、制板上。为ECU硬件是软件运行的平台和基础，电了实现自诊断功能ECU中还设有自诊断接控软件所采用的控制策略以及实现方式都口。是跟硬件相关的，只有硬件的设计方案确定了以后，才能进行软件的开发，而且软件开发到了一定的阶段，必须结合硬件以及发动机试验才能继续可进行。因此，在ECU的开发过程中，硬件和软件的开发工作是相辅相成，共同推进的。在本套电控单元硬件设计中，作者采用了多片式ECU设计。多片式ECU是指在一个电控单元ECU中使用多个单片机（MCU）；各个MCU分别分担不同的工作内容。单片式ECU主要是指在一个电脑控制单元ECU中使用一个图2多片式ECU结

8、构简图单片机（MCU）。目前，国内外流行使用的ECU是单片式的，受单片机容量及处理速度输入接口主要将从传感器