HONDA节能车燃油喷射电子控制系统设计与开发

吴亚如

摘要：设计开发节能车电子控制系统替換原来的化油器型燃油喷射系统和传统的点火系统，实现汽油发动机燃油喷射系统的电子智能化控制，在发动机全工况范围内实现最佳的空气燃油比例混合、最佳的点火时刻和点火充电时间，制订全工况最佳控制策略，实现混合气的充分燃烧，达到节能减排的目的，为节能环保事业做出自己的努力。

关键词：化油器;节能环保;燃油喷射系统;油耗

一、研究背景

Honda提供的发动机的燃油喷射系统和点火系统均为传统的化油器型喷射系统和传统的点火系统，不能精确控制空燃比、点火正时以及混合气得不到充分燃烧，油耗较高。为了降低油耗，我们研究发动机的喷射系统和点火系统转换到电子控制系统。

二、研究目的

2.1提高发动机的动力性

电子控制系统的发动机可以降低进气系统的进气阻力，提高发动机的充气效率，并确保发动机的空气-燃料比接近目标空气燃料比，充分利用进入到气缸中的空气，从而提高发动机的功率。

2.2提高发动机的经济性

在电子控制系统中的空燃比控制可以确保不同的工作条件下空燃比的稳定性。燃油与空气以理论比例混合，确保燃油充分燃烧，确保其经济性。

2.3降低污染物的排放

电子控制系统优化发动机的各种操作条件，改善了燃烧质量，极大地降低了发动机排放污染。

2.4提高发动机的起动性

在发动机起动或暖机过程中，传感器发送的各种测得的温度信号提供给ECU，ECU根据这些温度信号，对进气量和供油量进行修正，使充足的燃料进入气缸并燃烧，确保了发动机的平顺启动。

2.5提高发动机在加速或减速的瞬态条件的加速和减速性能

电子控制单元的高速处理的功能是该控制系统能快速响应并且车辆的加速或减速是更敏感。

三、研究内容

3.1研究分析节能车的系统组成、燃油喷射系统、点火系统的工作原理，从理论上分析降低油耗的途径和方法。

3.2研究控制系统的系统组成，分析电子控制系统硬件逻辑组成，采用模块化设计方法，设计开发硬性的各个功能模块。

3.3控制软件开发

1、底层驱动软件：对底层功能进行配置;

2、操作系统：根据控制任务的内容，按照控制任务对实时性要求的高低合理进行优先级配置和任务调度。

3、控制策略研究包括：起动、怠速、调速、喷射压力控制、喷油控制、点火正时控制等。

3.4发动机标定系统的开发，基于CCP协议，采用LabView语言开发系统的标定软件。

3.5控制系统的控制策略研究，结合目标发动机，确定全工况下发动机的各个最佳控制参数。

3.6目标发动机的改造，用开发的控制系统替换原燃油系统和点火系统。

四、创新优势

1、传统发动机电控系统的改造，把传统发动机的燃油喷射系统和点火系统改造成电自控制系统。

2、电子控制器的开发，针对目标发动机的系统组成、工作原理、工作特性设计开发控制器的硬件部分和软件部分。

3、目标发动机的节能控制策略的研究，结合目标发动机的特性和国际赛车道的路况，研究节能车在启动、怠速、运行、加速、减速、滑行节能的控制策略。

HONDA公司提供的发动机是传统的汽油机，燃油喷射系统和点火系统都是传统类型，油耗比电子控制的高，因此本项目开发出目标发动机的控制系统，结合赛车道的路况，研究出低油耗的控制策略。

五、技术路线、拟解决的问题

系统的技术路线如下图所示，首先分析目标发动机燃油喷射系统和点火系统的控制原理，确定电子控制系统的设计方案。系统任务分为硬件设计、软件开发、上位机开发和节能策略研究四个任务。根据燃油喷射系统的工作原理，分别确定控制系统的硬件系统、控制软件系统的设计方案，设计出硬件的原理图、确定元器件的封装，并完成相应的PCB电路设计，购买元器件，电路板加工好，进行焊进行焊接调试。硬件电路设计的同时，对控制系统的软件进行开发，根据系统的工作原理，选用相应的控制信号类型，对底层寄存器进行配置、分析控制系统的任务、分配每个任务的优先级、开发系统应用层，设计节能策略，系统程序的编写调试。系统的硬件电路和控制软件调试完成后，进行软、硬件的联合调试，分析系统信号的正确性、可靠性等。标定系统开发采用LabView语言和CCP协议，开发标定系统，实现人机数据交互，标定系统的最佳控制参数。节能车节能策略研究主要赛道路形、路况，分析、研究节能车在赛道行驶过程中节能的驾驶策略。

六、结束语

由于该项目是基于已有的节能车的基础上进行开发，同时，清洁能源发动机与车辆工程研究所和车辆与新能源技术研究院在长期研究中积累了控制系统开发所需的开发工具、测试工具等，具备了项目研究所需的条件。