吳亞如

摘要：設(shè)計開發(fā)節(jié)能車電子控制系統(tǒng)替換原來的化油器型燃油噴射系統(tǒng)和傳統(tǒng)的點火系統(tǒng)，實現(xiàn)汽油發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)的電子智能化控制，在發(fā)動機全工況范圍內(nèi)實現(xiàn)最佳的空氣燃油比例混合、最佳的點火時刻和點火充電時間，制訂全工況最佳控制策略，實現(xiàn)混合氣的充分燃燒，達(dá)到節(jié)能減排的目的，為節(jié)能環(huán)保事業(yè)做出自己的努力。

關(guān)鍵詞：化油器;節(jié)能環(huán)保;燃油噴射系統(tǒng);油耗

一、研究背景

Honda提供的發(fā)動機的燃油噴射系統(tǒng)和點火系統(tǒng)均為傳統(tǒng)的化油器型噴射系統(tǒng)和傳統(tǒng)的點火系統(tǒng)，不能精確控制空燃比、點火正時以及混合氣得不到充分燃燒，油耗較高。為了降低油耗，我們研究發(fā)動機的噴射系統(tǒng)和點火系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到電子控制系統(tǒng)。

二、研究目的

2.1提高發(fā)動機的動力性

電子控制系統(tǒng)的發(fā)動機可以降低進(jìn)氣系統(tǒng)的進(jìn)氣阻力，提高發(fā)動機的充氣效率，并確保發(fā)動機的空氣-燃料比接近目標(biāo)空氣燃料比，充分利用進(jìn)入到氣缸中的空氣，從而提高發(fā)動機的功率。

2.2提高發(fā)動機的經(jīng)濟(jì)性

在電子控制系統(tǒng)中的空燃比控制可以確保不同的工作條件下空燃比的穩(wěn)定性。燃油與空氣以理論比例混合，確保燃油充分燃燒，確保其經(jīng)濟(jì)性。

2.3降低污染物的排放

電子控制系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)動機的各種操作條件，改善了燃燒質(zhì)量，極大地降低了發(fā)動機排放污染。

2.4提高發(fā)動機的起動性

在發(fā)動機起動或暖機過程中，傳感器發(fā)送的各種測得的溫度信號提供給ECU，ECU根據(jù)這些溫度信號，對進(jìn)氣量和供油量進(jìn)行修正，使充足的燃料進(jìn)入氣缸并燃燒，確保了發(fā)動機的平順啟動。

2.5提高發(fā)動機在加速或減速的瞬態(tài)條件的加速和減速性能

電子控制單元的高速處理的功能是該控制系統(tǒng)能快速響應(yīng)并且車輛的加速或減速是更敏感。

三、研究內(nèi)容

3.1研究分析節(jié)能車的系統(tǒng)組成、燃油噴射系統(tǒng)、點火系統(tǒng)的工作原理，從理論上分析降低油耗的途徑和方法。

3.2研究控制系統(tǒng)的系統(tǒng)組成，分析電子控制系統(tǒng)硬件邏輯組成，采用模塊化設(shè)計方法，設(shè)計開發(fā)硬性的各個功能模塊。

3.3控制軟件開發(fā)

1、底層驅(qū)動軟件：對底層功能進(jìn)行配置;

2、操作系統(tǒng)：根據(jù)控制任務(wù)的內(nèi)容，按照控制任務(wù)對實時性要求的高低合理進(jìn)行優(yōu)先級配置和任務(wù)調(diào)度。

3、控制策略研究包括：起動、怠速、調(diào)速、噴射壓力控制、噴油控制、點火正時控制等。

3.4發(fā)動機標(biāo)定系統(tǒng)的開發(fā)，基于CCP協(xié)議，采用LabView語言開發(fā)系統(tǒng)的標(biāo)定軟件。

3.5控制系統(tǒng)的控制策略研究，結(jié)合目標(biāo)發(fā)動機，確定全工況下發(fā)動機的各個最佳控制參數(shù)。

3.6目標(biāo)發(fā)動機的改造，用開發(fā)的控制系統(tǒng)替換原燃油系統(tǒng)和點火系統(tǒng)。

四、創(chuàng)新優(yōu)勢

1、傳統(tǒng)發(fā)動機電控系統(tǒng)的改造，把傳統(tǒng)發(fā)動機的燃油噴射系統(tǒng)和點火系統(tǒng)改造成電自控制系統(tǒng)。

2、電子控制器的開發(fā)，針對目標(biāo)發(fā)動機的系統(tǒng)組成、工作原理、工作特性設(shè)計開發(fā)控制器的硬件部分和軟件部分。

3、目標(biāo)發(fā)動機的節(jié)能控制策略的研究，結(jié)合目標(biāo)發(fā)動機的特性和國際賽車道的路況，研究節(jié)能車在啟動、怠速、運行、加速、減速、滑行節(jié)能的控制策略。

HONDA公司提供的發(fā)動機是傳統(tǒng)的汽油機，燃油噴射系統(tǒng)和點火系統(tǒng)都是傳統(tǒng)類型，油耗比電子控制的高，因此本項目開發(fā)出目標(biāo)發(fā)動機的控制系統(tǒng)，結(jié)合賽車道的路況，研究出低油耗的控制策略。

五、技術(shù)路線、擬解決的問題

系統(tǒng)的技術(shù)路線如下圖所示，首先分析目標(biāo)發(fā)動機燃油噴射系統(tǒng)和點火系統(tǒng)的控制原理，確定電子控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)任務(wù)分為硬件設(shè)計、軟件開發(fā)、上位機開發(fā)和節(jié)能策略研究四個任務(wù)。根據(jù)燃油噴射系統(tǒng)的工作原理，分別確定控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、控制軟件系統(tǒng)的設(shè)計方案，設(shè)計出硬件的原理圖、確定元器件的封裝，并完成相應(yīng)的PCB電路設(shè)計，購買元器件，電路板加工好，進(jìn)行焊進(jìn)行焊接調(diào)試。硬件電路設(shè)計的同時，對控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行開發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，選用相應(yīng)的控制信號類型，對底層寄存器進(jìn)行配置、分析控制系統(tǒng)的任務(wù)、分配每個任務(wù)的優(yōu)先級、開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)用層，設(shè)計節(jié)能策略，系統(tǒng)程序的編寫調(diào)試。系統(tǒng)的硬件電路和控制軟件調(diào)試完成后，進(jìn)行軟、硬件的聯(lián)合調(diào)試，分析系統(tǒng)信號的正確性、可靠性等。標(biāo)定系統(tǒng)開發(fā)采用LabView語言和CCP協(xié)議，開發(fā)標(biāo)定系統(tǒng)，實現(xiàn)人機數(shù)據(jù)交互，標(biāo)定系統(tǒng)的最佳控制參數(shù)。節(jié)能車節(jié)能策略研究主要賽道路形、路況，分析、研究節(jié)能車在賽道行駛過程中節(jié)能的駕駛策略。

六、結(jié)束語

由于該項目是基于已有的節(jié)能車的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，同時，清潔能源發(fā)動機與車輛工程研究所和車輛與新能源技術(shù)研究院在長期研究中積累了控制系統(tǒng)開發(fā)所需的開發(fā)工具、測試工具等，具備了項目研究所需的條件。