一种小排量发动机性能优化及控制系统研发

发布时间：2020-05-15 07:45

【摘要】：本论文以参加中国大学生方程式汽车大赛(以下简称FSC)的参赛赛车用发动机为研究对象,在性能标定基础上,进行了发动机性能优化及电控燃油喷射系统研发,实现发动机性能改善,满足赛车工况要求。由于FSC大赛对发动机的排量有限制性要求,青岛理工大学FSC车队选用国产亚翔LD450发动机作为赛车发动机。该发动机为目前摩托车在用的化油器式汽油机,其动力性和经济性指标不符合FSC大赛规则要求,且赛车在不同竞赛项目下的行驶工况特征不同,因此不同的竞赛项目对赛车发动机的动力输出需求不同。针对比赛中的直线加速、8字绕环和耐久性测试等主要竞速项目对发动机动力性的不同需求,以追求动力性能最佳作为优化目标,通过计算机仿真与发动机标定的方法对发动机进行性能优化,并对发动机电控燃油喷射系统进行了研发。论文介绍了FSC大赛对赛车的限制性要求,分析了赛车工况对发动机的匹配需求;在发动机电控燃油喷射系统分析基础上,通过GT-power软件对发动机进行仿真,提出了发动机优化方案并进行了分析;对进排气系统和供油、点火系统进行了设计和选配,选用MoTec M84作为电控发动机的控制模块,开发了一套FSC赛车用小排量发动机电控系统,将原来化油器式发动机改装成电控燃油喷射式发动机;搭建了试验台架并在台架上进行了电控发动机的经济性、动力性和排放性试验研究,进行了标定,并与原机进行了对比分析,根据试验结果对发动机控制参数进行了优化和匹配。试验结果显示改装后的电控发动机由于加装了限流阀,其动力性较原化油器式发动机的动力性略有下降,但已经十分接近,油耗率、排放指标均比原机有较大幅度的降低,能够满足赛事要求,达到改装目标。
【图文】：

空气供给系统,工作过程,节气门

因此对发动机进行了电控开发。2.1 发动机电控系统基本组成发动机电控系统主要由空气供给系统、燃油供给系统和电子控制系统三部分组成[15]。2.1.1 空气供给系统空气供给系统主要由空滤器、流量计、节气门、进气管等组成。空滤器起到过滤空气杂质作用，以减少进气杂质对进气系统的不良影响；流量计主要是用来计量进气量，并把测量的信号送给 ECU；节气门主要是对进气量进行控制，它主要由节气门体和节气门位置传感器等组成。对于单缸发动机，在节气门和发动机中间安装谐振腔，可以利动态效应以提高充气量，，提高发动机动力性和经济性，降低进气噪音。空气供给系统工作过程如图 2-1 所示。

燃油供给系统,工作过程,电子控制系统

图 2-2 燃油供给系统的工作过程Fig.2-2 The working process of the fuel supply system.1.3 电子控制系统电子控制系统主要作用是在发动机不同工况下，控制发动机的喷油量和点前角，以获得最佳空燃比和最佳点火时刻，同时对怠速进行控制；检测电控产生的故障，存储故障代码。电控系统性能的好坏对发动机工作性能有着决的影响。按照功能的不同，它可以分为电控单元、传感器和执行器三部分。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464

【参考文献】