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单缸四
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汽油机
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- 内容简介：
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SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名张 毅系部汽车工程系专业、班级车辆工程B05-18班指导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称单缸四行程汽油机点火计算机控制系统设计一、课题研究现状、选题目的和意义1、研究现状：我国的摩托车工业虽然起步较晚，但是自改革开放以来，我国的摩托车行业得到了突飞猛进的发展。从1994年起，我国已经成为世界上第一大摩托车生产国，目前我国的摩托车年产量为1300万辆左右，保有量为5000万辆。如此众多的摩托车必然会带来不容忽视的排放问题和能源问题。为了控制摩托车排放HC、CO和NOX对人体的危害，我国正在建立并且实施相应的排放法规。发动机电控点火技术可以有效降低发动机的排放污染和油耗，大幅提高发动机的性能，因此发动机电控点火技术的应用已成为当今内燃机发展中的主要组成部分。发动机的点火系统经历了以下几个发展时期：1910年，查尔斯凯特林（Charles F.Kettering）发明了机械触点断电式点火系统，并首先应用于美国卡迪拉克（Cadillac）轿车，其结构在此之后的几十年间没有太大变化。这种点火系统有以下固有的缺点：（1）断电器触点易于氧化烧蚀，使点火不可靠。（2）断电器凸轮和顶块的机械磨损将引起点火提前角发生变化，因此需要经常调整。（3）高速时触点的跳振和顶块的运动跟不上凸轮的高速转动，也都影响了点火的可靠性。50年代初期，人们为从根本上克服传统点火系统的这些缺陷，就开始探索用晶体管控制点火系统的工作，即用电子手段来控制点火线圈初级电流的通断。60年代末期，摩托罗拉公司已开始大量生产无触点电子点火系统，完全取消了机械式断电器及其触点。从而避免了凸轮、顶块等机械磨损所带来的问题70年末期，摩托罗拉公司开发并生产了微机控制点火系统，取消了传统的离心式和真空式点火正时调节装置，改由单片机来控制，使发动机随时处于最佳点火正时状态，从而大大改善了排放性能，并降低了油耗。79年，又制成微机控制无分电器点火系统，该系统不仅采用微机控制点火正时，而且选择点火气缸的任务也由微机完成，从而完全取消了机械式分电器。90年代开始，电子点火系统已不再是单一的独立系统，而是作为整个发动机控制系统中的一个子系统，与汽油喷射系统、怠速控制系统、排放净化系统、故障自诊断系统等共同又一台微电脑来集中控制，称之为发动机管理系统（EMS）。至此汽车发动机点火系已发展到较高水平。 我国在发动机电子控制技术方面尤其是电控点火技术方面与发达国家有着比较大的差距，特别是在生产应用方面。而目前，随着各国对排放法规的进一步要求，国际上汽车、摩托车领域的激烈竞争，使得我们迫切需要改进传统的点火技术。本文就是通过软件与硬件的结合，研制了一套单缸四行程汽油机点火计算机控制系统。2、选题目的和意义：进入二十世纪后期，环境问题日益严重，特别是大气污染问题越来越受到各个国家的重视。据统计，当前我国57%的城市总悬浮颗粒物超过国家环保限值，48个城市的二氧化硫浓度超过国家二级排放标准，82%的城市先后遭到不同程度的酸雨危险。600多个城市中，大气环境质量符合一级标准的不到1%；。这说明我国的城市污染已到了非治理不可的地步了。为此，国家也制定很多政策法规，明确规定不符合排放标准的车辆严禁生产、销售和上牌照，以减少废气污染物排放。电控点火发动机的应用,有效地缓解了这一状况。与传统的机械调节式点火时刻控制系统相比,基于微控制器的电子式控制系统具有及时性好、精确度高、控制灵活等优点。因此,电控点火系统的普及使用不仅有着实际的经济效益，还有着巨大的社会效益。此外，本次设计也是为日后参加Honda节能竞技大赛大学组做准备，针对给定发动机设计计算机控制点火系统。完成控制器设计,传感器与执行器选择。有条件对发动机经济性对比测试并进行优化。Honda节能竞技大赛是一种具有探索性的工程实践活动，不仅可以培养自己学习控制、传感技术、电子、计算机、机械等多学科知识，还能能够培养自己获取知识、应用知识的能力及创新意识。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、基本内容本文对点火系统的原理进行了分析，确定了控制策略。当发动机运行时，ECU不断地采集发动机的转速、负荷、冷却水温度等信号，并根据存储器中的有关程序与数据，确定出该工况下最佳点火提前角和初级电路的最佳导通时间，并以此向点火控制模块发出指令。点火控制模块根据ECU的点火指令，控制点火线圈初级回路的导通和截止。此外，在带有爆震传感器的点火提前角闭环控制中，ECU还可根据爆震传感器的输入信号来判断发动机的爆震程度，并将点火提前角控制在爆震界限的范围内，使发动机能获得最佳的燃烧。2、解决的主要问题1) 硬件方面电控点火系统的实现方式：目前主要的实现方式有通用单片机（MCS-51等）、PIC单片机和通用可编程DSP芯片等其他大规模数字芯片，需要根据控制目标选择适当的方式。发动机转速与位置传感器选择：电磁感应式、霍尔效应式、光电感应式传感器各有优缺点，需要搭成电路综合比较后才能确定使用哪个。2) 软件方面发动机转速测定算法：转速测定有测频法和测周法两种法案，需要根据本发动机的具体情况进行分析好确定。点火提前角控制：实际点火提前角=初始点火提前角+基本点火提前角+修正点火提前角，需要制定一种控制策略来逐个确定各项值，从而最终求出实际点火提前角。3) 电控点火系统应用试验为了验证该系统点火的可行性和实用性，需要进行相关的试验。三、技术路线（研究方法）硬件电路是整个设计的基础，整个系统结构如图1.1所示。波形调理电路单片机驱动电路转速传感器波形调理电路A/D转换爆震传感器点火控制模块节气门开度传感器火花塞水温传感器图1.1 系统硬件方案示意图主要由传感器及信号调理电路、A/ D 转换器、电控单元、点火电路、电源及火花塞等部分组成。各传感器的输出信号经相应调理电路调理、A/ D 转换器转换后,送入单片机。单片机依据一定的控制策略、算法对输入信号运算处理,依据运算结果,在合适时刻给出控制信号。控制信号经驱动电路后,控制点火控制电路工作,通过火花塞最终实现发动机点火。具体技术路线如下图：1.2系统硬件设计系统软件设计系统硬件修改系统软件修改最终软硬件确定控制系统具体参数实验修改完成报告，撰写论文初选设计方案 图1.2 技术路线示意图四、进度安排1、第4周(3月23日-3月29日) 根据毕业任务书，广泛搜集资料，查阅国内外关于S12单片机、点火提前角控制策略等相关资料，撰写开题报告；2、第5-9周(3月30日-5月03日) 电控点火系统电路的设计制作，各基础软件的完善，确定控制算法，并初步选定控制算法的控制参数；3、第10周(5月04日-5月10日)论文期中检查，同时整理分析所收集的资料，撰写论文写作提纲；4、第11-14周(5月11日-6月07日) 完善设计并提交指导教师审核；（对影响点火效果的各种因素进行分析，处理。提出论文框架，撰写论文初稿；）5、第15-16周 (6月08日-6月21日)论文整理、修改、定稿，提交论文和相关文件，准备答辩；6、第17周 (6月22日-6月28日)答辩。五、参考文献1邵贝贝.单片机嵌入式应用的在线开发方法M，北京：清华大学出版社，20042李朝青.单片机原理及接口技术M，北京：北京航空航天大学出版社，20053徐科军.传感器与检测技术M，北京：电子工业出版社，2004.94王威等.HCS12微控制器原理及应用M，北京：北京航空航天大学出版社，2007.105 黄丽雯，陈渝光.高精度汽车电子点火控制系统J，控制系统，20086 王囤.现代汽车点火系统电子点火与微机控制点火M，西安：西安交通大学出版社，1997.10 7 周云山,钟勇.汽车电子控制技术M，北京:机械工业出版社, 20048 孔波，鲍可进，王曦.基与MC9S12芯片的发动机电子点火系统J，微计算机信息，20059 张权.一种基于单片机的汽车电子点火系统的设计J，现代电子技术，200710 卢珞先. 汽车发动机电子点火通用芯片的研究J，汽车电器，200011 葛郢汉.电控发动机点火提前角的控制J，公路与汽运，200612 黎琼，温泉彻，李炳富.一种内燃机试验数字直接点火系的研制J，小型内燃机与摩托车，200613Schnubel，M . Advanced Engine PerformanceM,
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