摩托车发动机电子控制器的开发与研究

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。

目录

文摘

英文文摘

声明

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