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研究生:林信傳
研究生(外文):Hsin-Chuan Lin
論文名稱:機車噴射引擎管理系統之設計與驗證
論文名稱(外文):Design and Verification for Engine Management System of EFI Scooter Engines
指導教授:吳浴沂
指導教授(外文):Yuh-Yih Wu
口試委員:林成原陳柏全
口試委員(外文):Cherng-Yuan LinBo-Chiuan Chen
口試日期:2007-07-16
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:車輛工程系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:機車噴射引擎引擎管理系統引擎控制策略
外文關鍵詞:EFI scooter enginesengine management systemengine control strategy
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本論文主要建立一個完整機車噴射引擎控制策略平台,是從無到有的全新設計,用來發展與驗證引擎控制策略,很方便的將引擎控制策略於實車上實現,以改善機車引擎之油耗及污染排放,同時提升引擎之動力輸出。引擎管理系統主要分為引擎運轉模式判斷、引擎供油控制、點火控制、怠速控制、等四大部分。其中引擎運轉模式判斷主要是在定義引擎在不同運轉狀況下的條件。噴油控制則是讓引擎可以依據引擎的狀況,調整噴油所需之角度與噴油量。點火控制為控制引擎最佳點火角、充磁時間。怠速控制主要的控制為空燃比( , Air Fuel Ratio)、積碳、大氣壓力補償與點火角等等。 在軟硬體則是應用Mototron所開發ECU-based快速成型系統來設計引擎控制策略,同時配合The Mathworks, Inc.所推出的MATLAB/Simulink Model-Based作為控制策略發展平台。接著使用Mototune引擎調校工具在引擎動力計與底盤動力計上進行引擎點火與噴油參數調校,並測試實車加速性、油耗與引擎性能,最後經實驗結果驗證本論文引擎控制策略在穩態或暫態測試結果都能與原廠的性能幾乎一樣。
The purpose of this thesis is to develop an engine management system (EMS) for scooter engine to improve fuel consumption and exhaust emissions. The proposed EMS is consisted of engine operation mode switch, fuel injection, ignition, and idle speed control (ISC) strategies. The engine operation mode switch strategy is used to judge current state of the engine, such as key on, run, idle, fuel cut off, etc. the fuel injection control strategy is designed to control the injection duration and start injection angle based on engine operation conditions, such as engine speed, intake manifold pressure, etc. The ignition control strategy is utilized to control the magnetization time and ignition timing at optimal operating points. The ISC strategy is employed to control the airfuel ratio, carbon deposition, ambient pressure compensation, ignition timing, etc. The Motortron is used as a hardware ECU for developing ECU-based rapid-prototype system and for designing engine control strategy. The MATLAB/Simulink Model-Based is employed as a control strategy development platform. Finally, the Mototune is utilized as an engine calibration tool to regulate the injection and ignition control parameters at engine dynamomoter and chassis dynamomoter. The preliminary experimental results show that the vehicle acceleration, fuel consumption and engine performance of the proposed algorithm including transient and steady state tests are close to the original performance of the scooter.
摘要 I
ABSTRACT III
誌 謝 V
目 錄 VI
表目錄 VIII
圖目錄 XI
第一章 前言 1
1.1 研究背景及動機 1
1.2 文獻回顧 9
1.3 研究目的及方法 12
第二章 引擎管理系統控制策略設計 13
2.1 系統架構 13
2.1.1 開鑰匙模式 15
2.1.2 起動模式 16
2.1.3 怠速模式 17
2.1.4 一般運轉模式 19
2.1.5 全負荷運轉模式 21
2.1.6 熄火運轉模式 23
2.2 噴油控制策略 25
2.2.1 基本噴油寬 25
2.2.2 噴油起動增濃策略 26
2.2.3 電瓶電壓補償策略 27
2.2.4 噴油正時計算策略 28
2.2.5 環境因素補償策略 29
2.2.6 加減速補償策略 30
2.2.7 閉迴路控制策略 31
2.3 點火控制策略 32
2.4 怠速控制策略 34
第三章 Mototron硬體與軟體介紹 35
3.1 ECU555-80硬體 37
3.2 Mototron軟體 44
3.2.1 MotoHawk Input Block 46
3.2.2 MotoHawk Output Block 49
第四章 實驗設備與方法 54
4.1 實驗設備與裝置 54
4.1.1 實驗機車與引擎 54
4.1.2 引擎馬力試驗機 60
4.1.3 機車底盤動力計 63
4.1.2 燃油流量計 65
4.1.3 廢氣分析儀 68
4.1.4 噴油嘴測試台 70
4.1.5 廣域空燃比量測儀 71
4.2 實驗與測試方法 73
第五章 實驗結果與討論 77
5.1 引擎動力計實驗結果 77
5.1.1 引擎全負荷測試結果 77
5.1.2 引擎部份負荷測試結果 82
5.2 機車底盤動力計實驗結果 91
5.2.1 燃油消耗量測試結果 91
5.2.2 加速性測試結果 96
5.3怠速控制結果 97
第六章 結論與未來展望 99
6.1結論 99
6.2未來展望 100
參考文獻 101
符號彙編 105
著作發表 107
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