奇瑞A3发动机电喷控制系统设计开题报告及文献综述

一、选题依据1.研究领域汽车发动机电喷控制系统设计2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值发动机电喷控制技术是提高其动力性、燃油经济性和降低排放污染的一项重要措施,已广泛地应用到各类车用发动机上,成为汽车工业节能和降低排放 污染的主流技术。3.目前研究的概况和发展趋势3.1 国外发展概况早在 1896 年，瑞士人 Saurer 就开始汽油喷射的实验，但无任何结果。1898 到1901 间，道依茨公司在批量生产的固定式内燃机上开始采用汽油喷射技术，从此就掀开汽油喷射技术的一场产业革命。目前，国外各汽车生产大国中，电喷汽车的普及率很高。2005 年，日本电喷汽车的普及率为 94，欧洲为 97，荚国为 98。对当今世界而言，电控燃油喷射(Electronic Fuel Injection，EFI)技术早就是一种相当成熟的产品。尤其是国外，从上世纪 30 年代以飞机发动机汽油喷射系统为研究起点，在经历了美国奔迪克斯(Bendix)、德国博世(Bosch)、日本电装以及国际上各大汽车公司的不断开发、研制、使用和装车发展至今，已经形成了集电子燃油喷射控制、点火及爆震控制、超速保护、减速断油、增压控制、废气再循环控制、可变气门正时控制以及发动机故障自诊断等一系列功能于一身的现代发动机管理系统(Engine Management System，EMS)，如通用汽车公司的 EFI 系统、福特公司的 EEC (Electronic Engine Control) 系 统 、 克 莱 斯 勒 公 司 的 EFM(Electronic FuelManagement) 系统、日产公司的 ECCS 系统(ElectronicConcentrated ControlSystem)、丰田公司的 TCCS 系统(ToyotaComputerControlled System)等。3.2 国内发展概况多年来由于汽车电喷控制技术一直被发达国家少数企业垄断，所以我国整车制造业一直以来进口。目前我国从事电喷系统生产研究和开发的公司还不成规模。起步时采用与国外大公司联合的方式可以说集中了国内优秀人才，并利用国外最先进的技术为全国汽车生产厂配套服务的发展提供了强有力的保障，并未以后我国以后我国电喷系统的自主研发提供了宝贵的经验，并最终在 2008 年，经过柳州国机实业有限公司的不断努力，开发出了拥有完全自主知识产权喷油器制造体系，填补了国内空白，打破了发达国家的垄断。3.3 发展前景燃油喷射系统经历了 K 系统 K- E 系统EFI 系统的发展过程。目前除少数汽车仍采用 K 或 K- E 系统外,大多数都采用 EFI 电控燃油喷射系统。SPI 单点燃油喷射因其结构较简单,只用一个喷油器,发动机结构在化油器式的基础上变动较少,成本较低,故国内外已迅速推广应用于低排量的普通轿车甚至载货汽车上。大排量的轿车多采用 MPI 多点燃油喷射。9二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题电喷系统控制方案设计：选定电喷系统及其控制模式，各个车型的发动机有各自不同的技术要求，相应的技术路线也不一样，合理的电控系统和控制模式便是其中的技术关键；需根据 奇瑞 A3 的性能水平及市场需求，对其电喷系统的控制方案进行设计2.拟开展研究的几个主要方面空气温度传感器、发动机温度传感器、发动机转速传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器选型及调理电路设计。燃油喷射控制模块软硬件设计3.本论文（设计）预期取得的成果通过设计奇瑞 A3 电控汽油喷射系统，掌握单片机的使用，包括控制电路设计及编程，了解空气温度传感器、发动机温度传感器、发动机转速传感器、曲轴位置传感器、节气门位置传感器选型及调理电路设计，燃油喷射模块软硬件设计。提交：毕业设计说明书（毕业论文）纸质版、奇瑞 A3 电喷控制系统单片机电路（实物）三、论文（设计）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）(1) 首先翻阅各种资料，了解本设计的意义、研究概况和发展趋势(2) 分析不同类型传感器的优缺点选出最合适的传感器(3) 选择驱动电机及驱动电路的设计(4) 设计单片机控制电路及编程(5) 测试自动系统2.论文（设计）进度计划 第 1 周：理解设计任务第 2 周：查阅相关文献，英文文献不少于 5 篇第 3 周：阅读文献，撰写开题报告第 4 周：撰写 ppt，进行开题报告答辩。完成外文资料的翻译。第 5 周：A3 发动机电喷控制系统分析第 6 周：空气、发动机温度传感器选型第 7 周：空气、发动机温度传感器调理电路设计第 8 周：曲轴转速、曲轴位置传感器选型第 9 周：曲轴转速、曲轴位置传感器调理电路设计第 10 周：燃油喷射器驱动电路设计。准备 4 月 10 日-14 日之间的中期检查，要求有 ppt.第 11 周：控制器总体设计第 12 周：控制器硬件设计第 13 周：控制器软件设计第 14 周：控制器软件设计第 15 周：整理设计说明书，准备答辩四、需要阅读的参考文献1 TIAN Bingqi，FAN Liyun，MA Xiuzhen，et al Study of the fluctuation in the cycle fuel injection quantity in a commonrail system for a heavy-duty vehicle diesel engineJProceedings of the institution of mechanical engineers，part D: journal of automobile engineering，2015，229 (7) :819-8342 PARK S H，YOON S H，LEE C S Effects of multiplein-jection strategies on overall spray behavior ， combustion ， and emissions reduction characteristics of biodiesel fuelJ Ap-plied energy，2011，88( 1) : 88-983仇滔，雷艳，彭璟，等 高压共轨燃油系统轨压控制策略研究J 内燃机工程，2013，34(2) : 83-874翟立谦.电控摩托车发动机喷油及点火控制MAP 建模仿真与实验研究D.长沙: 湖南大学,2006.5田建勇.摩托车电喷系统电控单元(ECU)的开发研究D.天津:天津大学,2008.6冯勇，阳林，彭仁杰，等FSAE 赛车进气限流阀的对比仿真分析J汽车使用技术，2013(9):15-18.7许建民，刘金武，李晓宇FSAE 赛车进气系统改进设计J厦门理工学院学报,2009，17(4):43-478卢超，洪伟，王俊峰，等进气限制器对 FSAE 赛车用发动机性能的影J小型内燃机与摩托车，2012，41(2):17-21.9电喷发动机（第二版）.人民交通出版社. 2010.410 朱涛.汽车发动机电控技术.化工出版社. 2010.2。11 黄欢. 基于总线网络监控系统研究与开发. 成都理工大学硕士学位论文2009.5:91112 徐勇跃，125cc 踏板摩托车发动机电喷系统应用及发动机的优化，科技创新与应用，2013.11：46-4713 Leonardo Trozzi，Motorcycle Engine Improved with New Technologies to Meet Euro III RequirementsC，Italian Technology Transfer S.r.l，2006.614 Ye Jian ， Engine Control & Calibration Methods for Improved Performance & EmissionsC，Chongqing Changan Visteon Engine Control Systems Co.,Ltd，2007 15Michihisa Nakamura, Yuuichirou Sawada and Shigeki Hashimoto. Fuel Injection System for Small Motorcycles.SAE 2003-32-0084附：文献综述文献综述1.1 研究简史早在 1896 年,瑞士人 Saurer 就开始汽油喷射的试验,但无任何结果。到 1898 到 1901 年间,道依茨公司在批量生产的固定式内燃机上开始采用汽油喷射技术,从此就掀开汽油喷射技术的一场技术革命命。1979 年 BOSCH 公司开发了 Motronic,实现燃油喷射与点火定时的电子控制,并引入爆震控制和排气再循环等新技术以满足更高性能要求和更严格的排放法规。该电子控制系统覆盖整个发动机,被称为发动机管理系统、称发动机电子控制系统。现阶段,电控汽油喷射发动机加装催化净化器可以实现较高的排气净化率,这一技术方案被认为是能够满足欧盟和美国严格的汽车排放法规的最佳方案,符合汽车环保和节能的发展方向。目前,国外各汽车生产大国中,电喷汽车的普及率很高,能源和环境污染是近年来倍受关注的问题,世界各国对车用汽油发动机的燃烧技术进行了更为细致的研究,涌现了大量新兴的研究课题。1.2 发展概况近 10 年来，进气道喷射式汽油机的研究主要集中在喷油器的喷雾特性；喷雾与进气道、气门之间的相互作用；缸内液滴和相应混合气分布的特性；火焰壁面的相互作用以及 HC 的排放(尤其冷态下排放)与以上几方面之 f 司的相互关系。 MIT 的 Sloan 汽车试验室、Sandia 国家试验室的研究人员己经对进气道喷射暖机期间液体燃料在气缸内输运原理以及它与 HC 排放的相互关系进行了深入的研究。 英国帝国理工学院在单缸、多缸可视(带有石英窗)发动机上，对均质理想混合气和分层稀燃混合气状态的液滴速度，尺寸分布特性进行了研究。 在本田 VTECE 发动机上进行了分层稀燃混合气的研究，以确定减少 NOx 排放和 扩大稀燃的方法。 在小型发动机方面，AVL 的进气道燃油喷射技术可直接应用于四冲程发动机。本田公司和宝马公司分别在其在新产品 CBR600F 和 NKIIOOLT 摩托车上采用进气道燃油喷射、电控点火及三无催化等先进技术。缸内直接喷射式(GDI)发动机 当避气道喷射式汽油机的空燃比超过上限值时， 发动机工作变得不稳定，驾驶性能变差，HC 排放增加。如前面所提到的，气门开启时喷射燃油的方法，能够使专门没计的稀燃发动机的空燃比极限达到 27，在样机中会更高一些，但是想要超过这个范围就必须采用缸内直接喷射方法。缸内直接喷射式汽油机在日本市场上己销售几年，并己进入了欧洲市场。毫菱公司将于 2010 年使车用汽油机全部直喷化。汽油机缸内直接喷射能够达到非直喷柴油机的燃油经济性，在部分负荷时空燃比能达到 50：1 或更高。汽油的十六辛烷值很低，过稀的混合气很难点燃， 这样直喷式汽油机的混合气需要分层混台，即在点火时，火花塞附近有较浓的混合气而缸内其它部分则是稀的混合气或是纯空气。为了满足在高低负荷对燃油混合气的需求(高负荷均质，低负荷分层)，缸内直喷式 汽油机采用涡流喷嘴，在进气冲程(早喷)或是在压缩冲程(晚喷)向缸内直接喷入雾化良好的燃油。在 GDI 发动机中，根据喷油器与火花摩之间相对位置的不同，混合气混台和燃烧方法可以分为两类，即近距离（喷雾导向)和远距离(肇面或是空气运动导向)。 些咨询公司如 Ricardo 和 AVI 对这两种方法的优缺点，进行了更细致的研究。简单来说，近几年近距离方法在怠速和部分负荷时对分层有更好的控制作用，能利用传统的活塞点燃较稀的混合气，但是火花塞容易沾湿，而且把火花塞和喷油器都布置在气缸盖中间有些闲难。相反，采用远距离方法时，喷油器布置在一侧可以避免火花塞沾湿，稀薄燃烧所需要的空气分层通过特殊设计的活塞和改动缸盖产生强烈涡流来实现。帝国理工学院近几年在缸内直喷汽油机的研究主要集中在远距离方法。随着电子技术的发展，电控汽油喷射技术取得了突破性的进展。其发展趋势是高压缩比、顶置双凸轮轴的多气门配气机构等技术， 并且这一系列技术目前开始进入实用阶段。另外在控制范围上还将扩展到控制怠速转速、爆燃、增压压力等参数，并增加和完善了自诊断系统、后备系统与保护装置，完善发动机电子控制系统。1.3 发展趋势目前代表国际中级轿车顶尖水平的第 5 代车型,如奥迪 A6 和帕萨特(Passat) B5 等都是采用多点电控燃油喷射。而且它们还采用了德国大众集团独有的领先于世界的三大技术,即 5 气门技术、可变配气相位和可变进气管技术。以前汽车都是采用每气缸 1 进气门 1 出气门的 2 气门发动机,现代轿车上多数采用了 2 进 2 出的 4 气门发动机,而 5 气门技术是采用 3 进 2 出的方法,在每个燃气室有 5 个气门,使燃气混合更快更均匀,排气也更迅速更彻底,燃烧室的空间可以得到更充分的利用。因此,发动机的动力性能将得到提高,废气排放将大大减少。可变凸轮轴通过改变进排气门的开启和关闭时间(可变配气相位),使发动机在高转速工况下获得尽可能高的功率,在低转速情况下极大地降低燃烧不平稳性,提高转矩。采用可变通道进气管,即随发动机的转速和负荷改变进气路径长短,高转速时,通道变短,减少流动损失,提高高速功率。低转速时,进气通道变长,提高进气流速,增加转矩。日本日立(HITACHI)公司近年来开发了