发动机研究方向论文

关于发动机的学生论文

发动机转速测试系统主要由磁电传感器输出的模拟信号经调理处理后，转变为脉冲信号，经CAN总线发送给主节点。接下来是我为您整理的关于发动机的学生论文，希望对您有所帮助。

【摘要】通过对车载主动安全系统的研究，针对汽车等交通工具的嵌入式控制器局域网络，提出了一种通过磁电传感器检测发动机转速系统的CAN总线设计方案。在简单介绍该CAN总线网络三层结构设计的基础上，详细阐述了节点嵌入式微处理器电路、CAN总线电路及传感器信号调理电路的设计，并提出了基于J1939协议的发动机转速测量电路的软件流程图。该设计方案的提出，为车载主动安全的控制系统设计具有一定的参考价值。

【关键词】CAN总线；J1939协议；嵌入式微处理器

0引言

在对车载主动安全系统的研究中，为解决汽车控制系统中，数量众多的电子设备之间的通信问题，减少电子设备之间繁多的信号线，通过单一而稳定的网络总线，将外围器件挂接在该总线上，实现车载设备和多控制系统之间的数据交换，各操作单元之间的协作，并对各单元不断变化状态实时控制。在众多的CAN总线协议中，J1939协议主要应用在以CAN为基础的汽车等交通工具的嵌入式网络中。由于J1939网络是专门用途的通信系统，而不需要通用化，因此，基于J1939协议电控系统（ECU）的开发只须按照物理层搭建、数据链路层配置、应用层设计即可。

1总体设计

物理层搭建

物理层实现网络中电控单元的电连接，物理介质为屏蔽双绞线，双绞线终端电阻应为120欧姆，从而防止数据在线端被返回，影响数据的传输，同时电流能够对称驱动。

数据链路层配置

数据链路层为物理连接提供可靠的数据传输，J1939协议数据链路层配置就是对协议数据单元的配置，PDU的7个域的信息应由应用层提供。PDU将被封装在一个或多个CAN数据帧中，并通过物理介质传输到其他网络设备。如果某特定参数组传输9字节或更多的字节，则将使用传输协议功能RTS/CTS,BAM。该协议功能是数据链路层的一部分，可再细分为消息的拆装、重组以及连接管理两个主要功能。

应用层设计

J1939应用层包含信号和报文两个方面的设计。信号描述使用可疑参数编号定义，可疑参数编号为19位，用于标识ECU相关的特定部件、元素或参数，可以描述部件名称、参数名称、信号类型，着重描述参数组中的某个参数；而报文描述用PGN定义，包含参数组名称、传输更新速率、数据长度、PDU和数据列表，主要描述整个参数组。他们之间相对于整体与局部的关系。

2硬件电路设计

发动机转速测试系统主要由磁电传感器输出的.模拟信号经调理处理后，转变为脉冲信号，经CAN总线发送给主节点。基于J1939协议的发动机转速测试硬件电路采用嵌入式芯片STM32F107作为节点微处理器；外部振荡器可选频率范围为3~25MHz，此处选用比较常用的8MHz晶振作为外部振荡器。由于STM32F107嵌入式芯片内部集成了BoschCAN控制器，该控制器符合标准，与数据发送和接收有关的所有协议处理均由该控制器完成，不需要STM32F107的干预，并可使用J1939协议实现网络通信。但由于该控制器不提供物理层驱动，所以选用TJA1040T作为总线驱动，与STM32嵌入式芯片管脚CANTX与CANRX相连。TJA1040是控制器局域网CAN协议控制器和物理总线之间的接口。它主要应用在高速传输中，速度可达1Mbaud。TJA1040为总线提供差动的发送功能，为CAN控制器提供差动的接收功能。在进行发动机转速采样过程中，须通过磁电传感器对输出信号进行调理。调理电路主要用于将磁电传感器输出的正弦信号调整为STM32能够识别的外部计数脉冲，通过光隔离器TIL113将电信号转为光信号，实现了信号的隔离。在通过电压比较器LM239转换为脉冲信号。

3结束语

通过对发动机转速测试系统的CAN总线物理层搭建及J1939应用层通信协议的设计，有效地解决了发动机磁电传感器电路中的CAN总线网络的通信问题，满足了实际应用的需要，达到测试效果。

发动机是汽车的“心脏”。汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系。18世纪中叶，瓦特发明了蒸气机，此后人们开始设想把蒸汽机装到车子上载人。法国的居纽（）是第一个将蒸汽机装到车子上的人。1770年，居纽制作了一辆三轮蒸汽机车。这辆车全长米，时速为公里,是世界上第一辆蒸汽机车。1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。这种发动机有气缸、活塞、连杆、飞轮等。煤气机是内燃机的初级产品，因为煤气发动机的压缩比为零。1867年，德国人奥托（NicolausAugustOtto）受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。由于该发动机工作效率高，引起了参观者极大的兴趣。在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。1892年，德国工程师狄塞尔根据定压热功循环原理，研制出压燃式柴油机，并取得了制造这种发动机的专利权。1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。该机具有重要的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司（马自达公司）买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上，可以说，转子发动机生在德国，长在日本。