基于快速原型的发动机喷油控制策略开发

齐田斌、张颖、徐尖峰、甄玉

（燕山大学车辆与能源学院 066000)

0 前言

本文以WH125-6作为研究对象，依据传感器、执行器工作特性和发动机工况控制要求，基于RapaidECU开发平台，采用快速原型开发方式，开发小型汽油机发动机喷油控制策略，并且依据台架试验对控制策略验证。

1 开发工具

本研究采用华海科技的RapaidECU系列的E3作为前期开发的快速原型开发工具。该ECU的主芯片为32位Freescale MPC5634，主频80 MHz，Flash 1.5 MB，硬件接口覆盖了所有常用的发动机传感器和执行器接口，功能上完全满足开发阶段ECU的要求。同时RapaidECU提供了硬件的接口模块，供用户在Simulink环境下进行设置和连接[1]。开发软件上，选用Matlab/Simulink作为软件建模工具，实现基于模型的开发，工程师只需专注于策略的实现，提高工作效率。

2 发动机控制策略设计

2.1单缸发动机参数

发动机缸径为52.4 mm，压缩比为9，行程为57.9 mm，排量为0.1248 L，连杆长度为100 mm，进气门直径为24 mm，排气门直径为21 mm，最大功率为6.6 kW，最大扭矩为9.7 N·m。

2.2 小型汽油机电控系统工作原理

通用小型汽油机电控系统由ECU、传感器、执行器和线束组成。传感器的作用是采集环境与发动机运行参数，作为控制算法的输入或反馈信号。ECU是整个控制系统的核心，将传感器采集到的数据经过内部程序处理和计算后得到精确的控制信号并输出到执行器。执行器根据ECU的驱动信号完成喷油、点火等操作。线束用来传递传感器、ECU、执行器之间的信号。

2.3 控制算法设计与建模

本套ECU软件完全在Matlab/Simulink环境下设计与开发，Simulink的框图化开发环境便于将控制策略进行分层化和模块化设计。根据通用小型汽油机电控系统的工作原理及模块化的思想，将控制算法分为数据采集模块、空燃比控制器模块和喷油控制模块[2]。

（1）发动机参数设置。在EngineAplication模块需要设置发动机的齿数以及缺齿个数、上止点位置以及点火提前角位置。本研究中使用的Honda WH125-6发动机是单缸四冲程发动机，齿数为60，缺齿2个。上止点的位置为缺齿后20°，点火提前角设置为30°，该数值可以根据发动机转速不同而改变。

（2）数据采集模块。本文主要采集的信号有进气压力、发动机转速、节气门位置、发动机启动状态、电池电压及钥匙开关信号。本实验涉及的发动机没有凸轮轴位置传感器，在本模块中使用进气压力信号转换成凸轮轴位置信号输入ECU，帮助系统判别发动机所处冲程状态[3]。

（3）燃油控制模型。

（7）在实际实验过程中，可认为Tm=Tc，因此联立（4）、（5）和（6）得：

（10）发动机工作一个循环，喷油器工作一次，也就是发动机曲轴转两圈喷油器执行一次喷油。当发动机转速为n时，有喷油器单次喷油量为

通过上述公式搭建喷油控制模型，并形成基础喷油MAP。

3 结束语

将生成的喷油MAP导入发动机控制策略中进行代码快速生成，并将生成的代码烧写到RapaidECU中，在台架上对发动机进行实际测试，经验证该控制MAP以基本满足初始设计目标。

[1]江玥欣.LH2V70发动机电控燃油喷射系统喷油及点火控制MAP技术研究[D].南京理工大学,2012.

[2]刘文坚.LJ265摩托车用汽油机开发的可行性分析[J].装备制造技术,2011,(8):29-30.

[3]陈瑜.基于单片机的单缸汽油机控制与实时监控[D].西南交通大学,2007.