HONDA節能車燃油噴射電子控制系統設計與開發

吳亞如

摘要：設計開發節能車電子控制系統替換原來的化油器型燃油噴射系統和傳統的點火系統，實現汽油發動機燃油噴射系統的電子智能化控制，在發動機全工況范圍內實現最佳的空氣燃油比例混合、最佳的點火時刻和點火充電時間，制訂全工況最佳控制策略，實現混合氣的充分燃燒，達到節能減排的目的，為節能環保事業做出自己的努力。

關鍵詞：化油器;節能環保;燃油噴射系統;油耗

一、研究背景

Honda提供的發動機的燃油噴射系統和點火系統均為傳統的化油器型噴射系統和傳統的點火系統，不能精確控制空燃比、點火正時以及混合氣得不到充分燃燒，油耗較高。為了降低油耗，我們研究發動機的噴射系統和點火系統轉換到電子控制系統。

二、研究目的

2.1提高發動機的動力性

電子控制系統的發動機可以降低進氣系統的進氣阻力，提高發動機的充氣效率，并確保發動機的空氣-燃料比接近目標空氣燃料比，充分利用進入到氣缸中的空氣，從而提高發動機的功率。

2.2提高發動機的經濟性

在電子控制系統中的空燃比控制可以確保不同的工作條件下空燃比的穩定性。燃油與空氣以理論比例混合，確保燃油充分燃燒，確保其經濟性。

2.3降低污染物的排放

電子控制系統優化發動機的各種操作條件，改善了燃燒質量，極大地降低了發動機排放污染。

2.4提高發動機的起動性

在發動機起動或暖機過程中，傳感器發送的各種測得的溫度信號提供給ECU，ECU根據這些溫度信號，對進氣量和供油量進行修正，使充足的燃料進入氣缸并燃燒，確保了發動機的平順啟動。

2.5提高發動機在加速或減速的瞬態條件的加速和減速性能

電子控制單元的高速處理的功能是該控制系統能快速響應并且車輛的加速或減速是更敏感。

三、研究內容

3.1研究分析節能車的系統組成、燃油噴射系統、點火系統的工作原理，從理論上分析降低油耗的途徑和方法。

3.2研究控制系統的系統組成，分析電子控制系統硬件邏輯組成，采用模塊化設計方法，設計開發硬性的各個功能模塊。

3.3控制軟件開發

1、底層驅動軟件：對底層功能進行配置;

2、操作系統：根據控制任務的內容，按照控制任務對實時性要求的高低合理進行優先級配置和任務調度。

3、控制策略研究包括：起動、怠速、調速、噴射壓力控制、噴油控制、點火正時控制等。

3.4發動機標定系統的開發，基于CCP協議，采用LabView語言開發系統的標定軟件。

3.5控制系統的控制策略研究，結合目標發動機，確定全工況下發動機的各個最佳控制參數。

3.6目標發動機的改造，用開發的控制系統替換原燃油系統和點火系統。

四、創新優勢

1、傳統發動機電控系統的改造，把傳統發動機的燃油噴射系統和點火系統改造成電自控制系統。

2、電子控制器的開發，針對目標發動機的系統組成、工作原理、工作特性設計開發控制器的硬件部分和軟件部分。

3、目標發動機的節能控制策略的研究，結合目標發動機的特性和國際賽車道的路況，研究節能車在啟動、怠速、運行、加速、減速、滑行節能的控制策略。

HONDA公司提供的發動機是傳統的汽油機，燃油噴射系統和點火系統都是傳統類型，油耗比電子控制的高，因此本項目開發出目標發動機的控制系統，結合賽車道的路況，研究出低油耗的控制策略。

五、技術路線、擬解決的問題

系統的技術路線如下圖所示，首先分析目標發動機燃油噴射系統和點火系統的控制原理，確定電子控制系統的設計方案。系統任務分為硬件設計、軟件開發、上位機開發和節能策略研究四個任務。根據燃油噴射系統的工作原理，分別確定控制系統的硬件系統、控制軟件系統的設計方案，設計出硬件的原理圖、確定元器件的封裝，并完成相應的PCB電路設計，購買元器件，電路板加工好，進行焊進行焊接調試。硬件電路設計的同時，對控制系統的軟件進行開發，根據系統的工作原理，選用相應的控制信號類型，對底層寄存器進行配置、分析控制系統的任務、分配每個任務的優先級、開發系統應用層，設計節能策略，系統程序的編寫調試。系統的硬件電路和控制軟件調試完成后，進行軟、硬件的聯合調試，分析系統信號的正確性、可靠性等。標定系統開發采用LabView語言和CCP協議，開發標定系統，實現人機數據交互，標定系統的最佳控制參數。節能車節能策略研究主要賽道路形、路況，分析、研究節能車在賽道行駛過程中節能的駕駛策略。

六、結束語

由于該項目是基于已有的節能車的基礎上進行開發，同時，清潔能源發動機與車輛工程研究所和車輛與新能源技術研究院在長期研究中積累了控制系統開發所需的開發工具、測試工具等，具備了項目研究所需的條件。