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摩托车电控发动机硬件系统设计及控制策略研究

作　者: 邓旭斌
导　师: 彭美春
学　校: 广东工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 摩托车发动机电控硬件控制策略
分类号: U483
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 235次
引　用: 3次
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内容摘要

本文以广州市番禺华南摩托企业集团生产的FY125-3P摩托车用发动机FY156FMI作为样机,开展摩托车电控发动机硬件系统设计及电控系统控制策略研究。本文通过分析摩托车发动机的运行特点及功能需求,进行电控发动机硬件系统的总体方案设计,确定了采用进气管喷射的燃油喷射方式、电感储能式的电控点火方式以及占空比型的旁通式怠速进气方案。设计了发动机速度-密度法和节流-速度法相结合的负荷测量方法及基于“36-2”齿信号轮的转速及曲轴转角基准信号的测量方法。对摩托车电控发动机的四个硬件子系统即燃油供给系统、空气供给系统、点火系统和电子控制系统分别进行方案设计。设计了短回油管的供油回路以及磁电机,并对电子控制系统的ECU、氧传感器等关键零部件及线束进行选型及安装设计。为了优化电控系统的控制功能,本文对电控发动机的三大控制系统:喷油控制系统、点火控制系统及怠速控制系统的控制策略进行了研究。确定了空燃比的控制方式及发动机各工况对空燃比的控制策略,从理论上分析了基于速度-密度法的燃油基本喷油脉宽的计算模型,对修正喷油脉宽的各个因素加以研究,得出了喷油脉宽MAP及一系列修正曲线。描述了点火提前角对发动机性能的影响,并对点火提前角及点火能量的控制作了详尽的分析,得出了点火提前角MAP与修正值。通过理论分析PID的计算模型,阐述了PID控制在怠速进气控制的应用,研究了怠速目标转速和进气量的控制策略,得出了怠速目标转速和进气量MAP与修正值。此外,本文还对安全保护控制策略进行了介绍。对电控系统在起动工况、怠速工况、过渡工况和常用负荷工况的控制策略进行了实验验证,实验结果表明,本研究所采用的控制策略能使电控发动机很好地实现快速起动、稳定怠速转速、增大功率输出等功能。最后。对新开发的FY156FMI电控发动机进行了外特性实验,对FY125-3P电控摩托车进行了工况法与怠速法排放性能实验。结果表明电控发动机较原化油器机在动力性、经济性及排放性方面都有较明显的改善,排放满足国Ⅲ标准。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-8
目录  8-11
C0NTENTS  11-14
第一章绪论  14-19
  1.1 课题来源与研究目的  14-15
    1.1.1 课题来源  14
    1.1.2 研究目的与意义  14-15
  1.2 发动机电子控制技术的发展及现状  15-16
  1.3 摩托车电控技术发展状况  16-18
  1.4 本课题的主要工作与要实现的目标  18-19
第二章摩托车电控发动机硬件系统设计  19-48
  2.1 电控系统总体方案设计原则  19
  2.2 电控系统总体方案  19-21
  2.3 负荷、转速及曲轴位置基准测量方案  21-26
    2.3.1 负荷检测  21-24
    2.3.2 转速测量及曲轴位置基准的测量  24-26
  2.4 燃油供给系统  26-31
    2.4.1 燃油喷射方式的选择  26-27
    2.4.2 油路设计与燃油滤清器布置位置设计  27-31
  2.5 点火系统  31-36
    2.5.1 点火方式的选择  31-34
    2.5.2 磁电机设计  34-36
  2.6 空气供给系统  36-38
    2.6.1 怠速进气量控制方式的选择  36-38
  2.7 电子控制系统  38-44
    2.7.1 电控单元 ECU  38-39
    2.7.2 氧传感器  39-41
    2.7.3 喷油器  41-43
    2.7.4 电动燃油泵  43-44
  2.8 线束  44-47
    2.8.1 导线  44-46
    2.8.2 接插件的选取  46-47
    2.8.3 线束制作及安装的要点  47
  2.9 本章小结  47-48
第三章电控系统控制策略研究  48-78
  3.1 电控系统控制策略的目标、内容及研究方法  48-49
  3.2 空燃比的控制  49-53
    3.2.1 空燃比控制方式  49-51
    3.2.2 发动机各工况空燃比控制的要求  51-53
  3.3 燃油喷射量控制  53-62
    3.3.1 基本喷油脉宽的确定  53-56
    3.3.2 喷油修正脉宽的建立  56-62
  3.4 点火控制  62-67
    3.4.1 点火提前角对发动机性能的影响  62-63
    3.4.2 点火提前角控制  63-66
    3.4.3 点火能量(通电闭合角)的控制  66-67
  3.5 怠速控制  67-76
    3.5.1 怠速控制理论分析  68-70
    3.5.2 PID控制算法在怠速进气量控制中的应用分析  70-72
    3.5.3 怠速控制策略  72-76
  3.6 安全保护控制  76-77
    3.6.1 断油控制  76
    3.6.2 跋行回家  76-77
    3.6.3 零部件过热保护  77
  3.7 本章小结  77-78
第四章电控系统控制策略验证及电控发动机性能实验  78-88
  4.1 电控系统控制策略的实验验证  79-84
    4.1.1 起动工况  79-80
    4.1.2 怠速工况  80-82
    4.1.3 过渡工况  82-83
    4.1.4 常用负荷工况  83-84
  4.2 性能实验  84-87
    4.2.1 发动机外特性实验  84-85
    4.2.2 排放实验  85-87
  4.3 本章小结  87-88
全文总结和展望  88-90
参考文献  90-93
攻读学位期间发表的论文  93-95
致谢  95

摩托车电控发动机硬件系统设计及控制策略研究

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