四缸汽油发动机动力总成设计

摘要

目前汽车已经成为人们生活的一部分，给人们带来方便的同时，也消耗了大量的石油资源，污染了城市的环境。因此未来汽车向低油耗、低污染和高性能发展是其必然的趋势，而这些发展都依赖于汽车电子技术的进步。
　　 发动机动力总成作为汽车电子最核心的技术产品，综合了传感器、新材料、机械、化学、燃烧学、电子技术等相关学科知识。汽油机动力总成电控单元能够实现对喷油量、喷油规律、点火正时以及排放等全面而灵活的控制，是汽油机发展过程上的一座里程碑。目前国内部分城市已经要求汽油机通过国IV标准，未来几年国内将全面执行此项标准，这也是对汽油机电控系统有更高性能要求的表现。
　　 本文针对当前我国汽油机动力总成技术的现状及实现电控化和降低排放污染物、减少故障等为首要任务，以长丰动力四缸基本型汽油发动机CF4G16为研究对象，通过对汽油机动力总成的组成和控制策略的全面分析，采用Freescale最新推出的32位控制器MPC5634M设计了与CF4G16相匹配的电控单元(硬件、软件系统)，并进行了相关的实验研究，初步实现了发动机快速起动、稳定怠速、燃油喷射控制、点火控制、电控系统参数标定和故障诊断。
　　 本文给出了汽油机工况的基本划分方法，将汽油机的工作分成起动工况、怠速工况、一般负荷、全负荷工况、加减速工况、停机工况这六种情况，并对这些工况进行了较深入的分析。设计的动力总成控制系统采用静态预先最优化控制方式，即依靠预先对发动机参数离线优化而得到的MAP图，通过在不同工况下查询相关的MAP图，实现对喷油系统、点火系统、排放等的全面控制。动力总成电控系统控制策略开发采用目前流行的V型开发模式，前期通过Matalb/Simulink对控制模型进行设计，通过硬件在环测试，将验证通过的控制策略模型转换成C代码，加载到自主设计的硬件和底层软件平台上。
　　 通过本课题的研究，设计出的动力总成样机取得了预期的目的。为未来进一步的研究奠定了基础。