基于单片机的单缸汽油机点火系统设计研究

摘要

世界能源短缺现状越来越严峻，车辆排放法规越来越严格，在提高发动机性能的同时兼顾节约能源和保护环境已成为研究人员不断努力解决的矛盾。发动机点火系统性能的优劣将直接影响发动机的动力性和经济性，通过对发动机的点火系统进行硬软件的改进研究，进行点火提前角优化是在一定程度上改善发动机的燃油经济性能的有效途径，具有切实的工程实际意义。本文以K157FMI单缸四冲程汽油发动机为原型，采用仿真与试验相结合的方法，结合几种常用点火系统控制技术的优缺点，针对原型机点火提前角MAP图存在的缺陷，提出针对性的解决方案，使其原有点火系统在点火提前角控制方面有所改善，并实现在一定程度上改善其燃油经济性。
　　本文首先对单缸汽油机点火系统控制策略原理进行研究，并研究设计基于单片机的点火系统的硬件及软件算法，利用AVLBOOST软件建立了发动机模型，结合实验和其他仿真软件对该数学模型的参数及参数的计算控制进行设定，保证了数学模型的准确性。并应用该模型进行了点火提前角的优化。分析了点火提前角对功率、缸内平均有效压力、最高爆发压力及转角的影响；分析了定转速下设定不同点火提前角时发动机性能的变化情况；计算了发动机功率与燃油消耗率曲线，结果与原机进行对比，最终获取最佳点火提前角MAP图。其次，利用单片机技术编制新型点火系统的点火ECU，并与原机点火系统进行匹配，同时进行整机的安装调试。最后对装备新型点火系统的实车进行台架试验，并对试验结果进行研究分析。通过试验验证了调整后的发动机点火提前角，能够获得较好的发动机性能，并与模拟计算结果基本吻合。低转速下，试验获得的点火提前角的发动机燃油效率在稍大功率下比原机要高，但在高转速下燃油消耗率比原机低，这对单缸汽油发动机具有积极的意义。经过研究测试，采用该新型电控点火系统，能在一定程度上提高发动机的点火性能，并能使其燃油经济性得到一定的改善。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1研究意义及其选题背景

1.2本文的主要工作内容

第二章 发动机工作过程计算理论

2.1燃烧模型理论

2.2传热模型理论

2.3一维非定常气体流动基本原理

2.4 WOSCHNI（沃西尼）计算模型

2.5本章小结

第三章 点火系统的设计

3.1 硬件设计

3.2 软件设计

3.3 本章小结

第四章 点火正时模拟计算

4.1 AVL BOOST简介

4.2 发动机计算模型的建立

4.3计算过程及结果分析

4.4本章小结

第五章 点火系统实验研究

5.1 试验的目的和意义

5.2 实验仪器、方法及过程

5.3 实验结果分析

5.4 特性曲线

5.5本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢