汽车排放检测用五气分析仪的开发研究

发布时间：2017-09-29 00:19

  本文关键词：汽车排放检测用五气分析仪的开发研究

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【摘要】：随着国家对汽车排放控制的日益重视,市场对于排放检测设备的需求量越来越大。为了兼顾VMAS工况法、稳态工况法以及双怠速法的检测需求,且便于大型车辆的双怠速法检测操作,根据合作企业、汽车排放检测行业以及国家排放法规测试对检测设备的要求,开发了分体式五气分析仪,分析仪由基座和手持装置两部分组成。以Smart Bench平台为核心开发了五气分析仪硬件系统。根据排气污染物浓度、发动机转速、机油温度实时测量等需求,以微控制器MC9S08DZ60为核心,开发了基座硬件系统。根据数据实时显示、分析、存储和检测结果打印等需求,以微控制器STM32F103RG为核心,开发了手持装置硬件系统。选择18650锂离子电池作为分析仪的备用电源,并以芯片CN3704为核心,开发了锂电池充电管理系统,解决了五气分析仪在无市电环境下的应用问题。以芯片ELM327为核心,设计了OBDⅡ接口电路,实现了从汽车OBDⅡ诊断系统中获取发动机转速、冷却液温度等运行参数。以模块HC11为核心,设计了无线通讯电路,实现了基座与手持装置长距离无线通讯。解析了Smart Bench平台通讯协议,并以此为基础制定了基座与手持装置无线通讯协议；解析了车辆OBD Ⅱ协议,并据此制定了手持装置与汽车OBDⅡ系统通讯协议。根据VMAS工况法和稳态工况法的检测需求,制定了手持装置与上位机通讯协议。以Codewarrior IDE为平台,开发了基座系统控制软件,实现了排气污染物浓度数据的传输、发动机转速和机油温度的采集、电磁阀和取样泵的控制等。根据五气分析仪的测量、标定、诊断、参数设置以及与上位机通讯等功能需求,以IAR Embedded Workbench IDE为平台,开发了手持装置软件系统。在手持装置软件系统中嵌入了双怠速法检测控制程序,使五气分析仪具备独立进行双怠速法检测的功能。利用多种标准气对开发的五气分析仪精确度、重复性和响应性进行了测试,结果表明,开发的五气分析仪满足国标对排放检测设备的性能要求。对五气分析仪的应用适应性进行了理论分析,指出排气中水分含量达到一定程度时,会影响Smart Bnech平台对HC、CO2、CO测量的准确度；低温环境下进行排放检测时,因部分HC溶解于水或凝结在取样系统中,会导致五气分析仪的HC测量值偏低。
【关键词】：排放检测 五气分析仪 NDIR 分析平台 OBDⅡ
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U467.48
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 选题背景与意义12
• 1.2 五气分析仪的应用12-15
• 1.3 课题主要研究内容15-18
• 第二章 五气分析仪硬件开发18-40
• 2.1 技术要求18-20
• 2.2 设计方案20-22
• 2.3 基座的硬件开发22-30
• 2.3.1 微控制器选型与最小系统22-23
• 2.3.2 充电电路23-26
• 2.3.3 供电电路26-27
• 2.3.4 电磁驱动电路27-28
• 2.3.5 通讯电路28-29
• 2.3.6 模拟信号调理电路29-30
• 2.4 手持装置的硬件开发30-37
• 2.4.1 微控制器选型与最小系统31-32
• 2.4.2 充电电路与供电电路32-33
• 2.4.3 OBDⅡ接口电路33-35
• 2.4.4 人机接口系统35-37
• 2.5 电磁兼容性设计37-38
• 2.6 本章小结38-40
• 第三章 五气分析仪软件开发40-62
• 3.1 技术要求40-41
• 3.2 基座部分软件开发41-47
• 3.2.1 Smart Bench平台的通讯协议42-45
• 3.2.2 基座和手持装置的通讯协议45-46
• 3.2.3 模拟信号采集处理46-47
• 3.3 手持装置部分软件开发47-51
• 3.3.1 OBDⅡ通讯协议49-50
• 3.3.2 显示屏通讯协议50-51
• 3.3.3 与上位机通讯协议51
• 3.4 标定流程设计51-54
• 3.5 诊断流程设计54-56
• 3.6 测量流程设计56-59
• 3.7 软件可靠性设计59-60
• 3.8 本章小结60-62
• 第四章 五气分析仪的性能验证及适应性分析62-70
• 4.1 五气分析仪的性能验证62-66
• 4.1.1 标定实验62
• 4.1.2 性能验证62-66
• 4.2 五气分析仪的应用适应性66-69
• 4.2.1 水分因素影响66-68
• 4.2.2 环境温度因素影响68-69
• 4.3 本章小结69-70
• 第五章 总结与展望70-72
• 5.1 课题总结70-71
• 5.2 本文的不足及展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 学位论文评阅及答辩情况表77

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1 王之p，

本文编号：938916