節(jié)能賽車發(fā)動機電控系統(tǒng)匹配研究與仿真分析.pdf

1、本文以本田WH1152FMI單缸四沖程發(fā)動機為研究對象，針對該發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和性能特點，基于燃油經(jīng)濟性對節(jié)能競技賽車所采用的一款化油器式發(fā)動機進(jìn)行電控改造,進(jìn)行包括總體方案設(shè)計、燃油噴射方式的確定、進(jìn)氣量的測量、各傳感器選型、單片機選型、執(zhí)行器選型、賽車運行工況模式的確定、噴油點火控制等。發(fā)動機采用電控技術(shù)后,噴油脈寬和點火提前角均可根據(jù)發(fā)動機工況的變化進(jìn)行精確的匹配和調(diào)整，實現(xiàn)降低油耗和提高發(fā)動機動力性的雙重目標(biāo)。本文基于實驗與模擬相結(jié)

2、合的方法對發(fā)動機特性進(jìn)行了研究分析。
　　采用一維模擬仿真軟件 AVL BOOST軟件建立了單缸四沖程發(fā)動機仿真模型，對 BOOST噴油模型、點火模型、節(jié)流閥模型組件中部分參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了 BOOST仿真性能曲線的輸出，將仿真與實驗的發(fā)動機特性數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，將誤差控制在5.5％之內(nèi)，較好的模擬了發(fā)動機的運行，為發(fā)動機性能模擬和參數(shù)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
　　研究了空燃比對發(fā)動機的性能影響以及目前空燃比的主要控制方法

3、，不同運行工況下對空燃比的要求。為了得到更好的燃油經(jīng)濟性，本次仿真模擬與電控標(biāo)定實驗共設(shè)定了兩種空燃比控制方案，全加速工況恒定空燃比控制與加速工況不同速度區(qū)間設(shè)定變空燃比控制，得到不同工況下的油耗與速度特性的發(fā)動機MAP圖，并就兩種方案進(jìn)行了BOOST模擬仿真對比，為后續(xù)實際標(biāo)定工作提供參考和依據(jù)。
　　在電控改造發(fā)動機的基礎(chǔ)上對空燃比、點火提前角進(jìn)行了基本的標(biāo)定實驗，進(jìn)行了包括完善空燃比控制策略以及對點火提前角的匹配研究設(shè)計，并

4、在實際跑道上進(jìn)行調(diào)試和油耗測試實驗，驗證了電控改造后優(yōu)于化油器式的性能效果，實驗結(jié)果表明，小負(fù)荷工況下，以25%節(jié)氣門開度為例，經(jīng)過改造后的發(fā)動機動力最高可提升17.6%，功率最高提升至1.85K·w，扭矩最高提升至5.32N·m；大負(fù)荷工況下，以70%節(jié)氣門開度為例，經(jīng)過改造后的發(fā)動機動力最高可提升19.6%，功率最高提升至5.31K·w，扭矩最高提升至8.51Nm。
　　最后，為彌補實際標(biāo)定實驗的不足之處，利用 BOOST仿真

5、分析軟件分別研究了在小負(fù)荷與大負(fù)荷工況下發(fā)動機比油耗以及動力性隨點火提前角的變化特性，為下一步對點火提前角的精確優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。利用多學(xué)科優(yōu)化軟件 Isight得出以燃油經(jīng)濟性最優(yōu)為優(yōu)化目標(biāo)的具體工況下的點火提前角。經(jīng)過最終模擬優(yōu)化后的最小點火提前角為22.4 oCA，在低負(fù)荷高轉(zhuǎn)速下，此時的發(fā)動機點火提前角最大，為34.2 oCA，在此基礎(chǔ)上完成了優(yōu)化后點火角的MAP圖構(gòu)建。最后將優(yōu)化結(jié)果參數(shù)帶入原發(fā)動機BOOST仿真模型對優(yōu)化后的結(jié)果