基于快速原型的發動機噴油控制策略開發

齊田斌、張穎、徐尖峰、甄玉

（燕山大學車輛與能源學院 066000)

0 前言

本文以WH125-6作為研究對象，依據傳感器、執行器工作特性和發動機工況控制要求，基于RapaidECU開發平臺，采用快速原型開發方式，開發小型汽油機發動機噴油控制策略，并且依據臺架試驗對控制策略驗證。

1 開發工具

本研究采用華海科技的RapaidECU系列的E3作為前期開發的快速原型開發工具。該ECU的主芯片為32位Freescale MPC5634，主頻80 MHz，Flash 1.5 MB，硬件接口覆蓋了所有常用的發動機傳感器和執行器接口，功能上完全滿足開發階段ECU的要求。同時RapaidECU提供了硬件的接口模塊，供用戶在Simulink環境下進行設置和連接[1]。開發軟件上，選用Matlab/Simulink作為軟件建模工具，實現基于模型的開發，工程師只需專注于策略的實現，提高工作效率。

2 發動機控制策略設計

2.1單缸發動機參數

發動機缸徑為52.4 mm，壓縮比為9，行程為57.9 mm，排量為0.1248 L，連桿長度為100 mm，進氣門直徑為24 mm，排氣門直徑為21 mm，最大功率為6.6 kW，最大扭矩為9.7 N·m。

2.2 小型汽油機電控系統工作原理

通用小型汽油機電控系統由ECU、傳感器、執行器和線束組成。傳感器的作用是采集環境與發動機運行參數，作為控制算法的輸入或反饋信號。ECU是整個控制系統的核心，將傳感器采集到的數據經過內部程序處理和計算后得到精確的控制信號并輸出到執行器。執行器根據ECU的驅動信號完成噴油、點火等操作。線束用來傳遞傳感器、ECU、執行器之間的信號。

2.3 控制算法設計與建模

本套ECU軟件完全在Matlab/Simulink環境下設計與開發，Simulink的框圖化開發環境便于將控制策略進行分層化和模塊化設計。根據通用小型汽油機電控系統的工作原理及模塊化的思想，將控制算法分為數據采集模塊、空燃比控制器模塊和噴油控制模塊[2]。

（1）發動機參數設置。在EngineAplication模塊需要設置發動機的齒數以及缺齒個數、上止點位置以及點火提前角位置。本研究中使用的Honda WH125-6發動機是單缸四沖程發動機，齒數為60，缺齒2個。上止點的位置為缺齒后20°，點火提前角設置為30°，該數值可以根據發動機轉速不同而改變。

（2）數據采集模塊。本文主要采集的信號有進氣壓力、發動機轉速、節氣門位置、發動機啟動狀態、電池電壓及鑰匙開關信號。本實驗涉及的發動機沒有凸輪軸位置傳感器，在本模塊中使用進氣壓力信號轉換成凸輪軸位置信號輸入ECU，幫助系統判別發動機所處沖程狀態[3]。

（3）燃油控制模型。

（7）在實際實驗過程中，可認為Tm=Tc，因此聯立（4）、（5）和（6）得：

（10）發動機工作一個循環，噴油器工作一次，也就是發動機曲軸轉兩圈噴油器執行一次噴油。當發動機轉速為n時，有噴油器單次噴油量為

通過上述公式搭建噴油控制模型，并形成基礎噴油MAP。

3 結束語

將生成的噴油MAP導入發動機控制策略中進行代碼快速生成，并將生成的代碼燒寫到RapaidECU中，在臺架上對發動機進行實際測試，經驗證該控制MAP以基本滿足初始設計目標。

[1]江玥欣.LH2V70發動機電控燃油噴射系統噴油及點火控制MAP技術研究[D].南京理工大學,2012.

[2]劉文堅.LJ265摩托車用汽油機開發的可行性分析[J].裝備制造技術,2011,(8):29-30.

[3]陳瑜.基于單片機的單缸汽油機控制與實時監控[D].西南交通大學,2007.