摩托车发动机电子控制器的开发与研究

论文摘要

摩托车是我们在生活中所见到的数量众多的交通机械,它覆盖了城市、郊区、乡村等广大地域。特别是我国保持持续稳定的经济发展态势,摩托车作为逐步富裕起来的农民群众首选的交通运输工具。摩托车带给广大群众方便的同时,也给环境带来了严重的污染,特别是在中小城市、乡村。而且,由于我国已经成为仅次于美国的全球第二大石油高消费国,相对石油资源不丰富的国情,如何提高石油利用率、提高燃油经济性和动力性将是我国近期亟待解决的问题。电控燃油喷射取代化油器已成为发展必然。电喷技术可以实现精确控制空燃比,优化燃烧过程,降低发动机燃料供给,降低燃烧产物,达到机油净化、优化动力输出和排放的目的。其利用单片机控制单缸发动机配气、喷油、点火等系统。实现最佳空燃比和最佳点火提前角控制,这样其性能提高,燃料经济件好,同时由于燃烧完全,排气也洁净。本文首先对比了各种经典的系统构成及其工作原理,确定了燃油供给系统、空气供给系统、电子控制系统的方案;其中重点确定了节流速度法进行空燃比控制、气道喷射和基于磁电机角标转化后作为速度信号。根据摩托车电控单元的功能要求和总体结构,进行了主芯片的对比选型,确定了MC68HC908GP32为核心的数字电路最小系统。分析系统的可靠性要求,提出干扰是影响系统稳定的最重要因素,并运用光耦等抗干扰技术保证系统稳定工作。对常用传感器与执行器对比分析后,选用了性价比较高的产品,并根据经典标定理论进行了标定。基于对捷达牌JD125摩托车信号分析的基础,运用所学电子知识和电子设计自动化软件(Electronic Design Automation,EDA)进行了大量的仿真设计;经过试验修正后运用Protel软件制作出这个系统的PCB板,完成焊接等工作。对捷达牌JD125摩托车进行改装,增加电控燃油喷射装置,安装传感器和执行器后,信号采集和驱动输出均比较正常。最终解决以汽油机为动力的摩托车的排放高,经济性差的弱点,提高它的经济性降低排放。实验结果表明,针对现有摩托车的电喷改造是有效的、可行的。本系统为现有摩托车电喷化改装,提供了一种简便经济的方式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 摩托车排放法规的发展
• 1.2.1 世界各国摩托车排放法规
• 1.2.2 中国摩托车排放法规
• 1.2.3 排放法规促进了摩托车产品结构变化和排放控制技术发展
• 1.3 排放控制新技术及国内外发展
• 1.3.1 排放控制在国外的发展
• 1.3.2 排放控制在国内的发展
• 1.3.3 电控燃油喷射的忧缺点
• 1.3.4 摩托车电控技术的发展势在必行
• 1.4 本文的主要工作
• 1.5 本章小结
• 2 系统总体设计
• 2.1 电控燃油喷射系统的一般组成
• 2.1.1 传感器
• 2.1.2 电控单元（ECU）
• 2.1.3 执行器
• 2.2 本系统的组成
• 2.2.1 燃油供给系统
• 2.2.2 空气供给系统
• 2.2.3 电子点火系统
• 2.2.4 电子控制系统
• 2.3 空燃比控制方式的选择
• 2.4 本章小结
• 3 电控单元硬件设计
• 3.1 硬件功能要求
• 3.2 数字电路最小系统
• 3.2.1 PC 机与单片机串行通信设计
• 3.2.2 其它电路
• 3.3 电控单元主芯片选型及性能特点
• 3.3.1 主芯片功能要求
• 3.3.2 主芯片选型
• 3.3.3 主芯片性能特点
• 3.3.4 开发过程中存在的问题
• 3.4 电控系统的可靠性和抗干扰技术
• 3.4.1 控制系统的干扰分析
• 3.4.2 干扰对整个控制系统的危害
• 3.4.3 抗干扰的基本方法
• 3.4.4 抗干扰措施
• 3.4.5 电源上采取的抗干扰措施
• 3.4.6 其他抗干扰措施
• 3.5 本章小结
• 4 传感器和执行器的匹配
• 4.1 喷油器的选择
• 4.2 节气门位置传感器的选型
• 4.3 缸体温度传感器和大气温度传感器的选型
• 4.4 标定理论
• 4.5 本章小结
• 5 电路设计及仿真
• 5.1 电路模块划分以及仿真软件介绍
• 5.2 电路模块设计以及仿真
• 5.2.1 单片机主芯片电路
• 5.2.2 信号采集处理电路
• 5.2.3 喷油器驱动电路
• 5.2.4 SCI 串行通讯接口电路
• 5.2.5 电源管理电路
• 5.3 电路调整
• 5.4 本章小结
• 6 安装及试验
• 6.1 机械改造及设备安装
• 6.2 试验
• 6.3 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 附录A 实验中所使用仪器和软件
• 附录B 攻读硕士学位期间发表的学术论文