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摘 要：在亚翔LD450化油器发动机基础上，添加了相关的传感器和发动机管理系统。分析计算了喷油器的放置位置，设计并分析了进排气系统，并在台架上进行了各个工况下的喷油量和点火提前角的标定，提高了发动机的功率和扭矩。

关键词：FSAE；亚翔LD450；电喷；优化设计；标定试验

引言

赛车采用的是亚翔LD450列发动机，该发动机采用等真空膜片化油器技术，与电子燃油喷技术相比，化油器相对有些不足。电子燃油喷射系统是通过电脑来控制到发动机的燃油喷射量，使发动机能达到最佳的燃油动力比，提高动力性，方便不同工况下启动，更加方便控制调试。电喷发动机上装有很多个传感器。一旦发动机某部位发生故障其相应的传感器会将其故障码和相应参数传达给电脑，省了很多修车时不必要的麻烦。文章对于发动机进行电喷化改进，并进行了 ECU 的匹配标定工作。

1 电喷化改造方案

为了实现发动机的电喷化，采用MOTEC M84为发动机控制模块M84拥有比较人性化的图形操作界面，内部数据可被快速读写，适合小规模改装。加装传感器，自行设计燃油供给系统和点火系统。控制模块依据曲轴位置传感器，凸轮轴位置传感器，进气压力传感器，进气温度传感器，水温传感器，节气门位置传感器和氧传感器的信号输入为依据，给出每一循环的喷油量和点火提前角，进而控制燃油喷射系统和点火系统。为了简化发动机结构，使用进气凸轮作为凸轮轴位置传感器的触发轮，把原机的点火触发齿改造成曲轴索引齿。如图1所示为电喷系统的工作原理。

2 硬件系统的设计

2.1 点火系统的设计

采用无触点电子点火系统如图2所示。由于是单缸机，选用Bosch module 0227 100 124单通道点火模块，频率响应迅速，覆盖最高转速可达15000转。对于线圈充电时间的设定，考虑到起动工况下电池的电压降较大，另一方面起动混合气较浓，需要较高的点火能量，所以充电时间设置得大。如图3所示。

2.2 燃油供给系统系统的设计

由于进气管的中心线通过发动机的进气口，通过二维平面设计就很容易保证喷油器喷出的油柱直接射到进气门处。

喷油器位置的确定：将喷油嘴固定，在其正对的位置放一张白纸，距离为100mm，然后给予喷油信号，直到在白纸上可以清晰地看到圆形的油迹，停止喷油，装置如图4所示：

多次试验测得D=7.00mm，经计算的α=8°。

所以喷油器位置的确定：喷油器喷出的油柱的长度大约为140～160mm，喷油扩散角为8度，原发动机的进气口到进气门有一段距离，经测量为65mm。因此为了使油柱末端打到进气阀，我们进行了如图5设计。

2.3 基本喷油量的确定

在进行燃油MAP的标定前，需要对燃油喷射做预先的设置，特别是针对基本喷油脉宽 的设置。结合循环进气量、目标空燃比、燃油压力、喷油器流量等参数才能确定激励时 间，从而设置合理的基本喷油脉宽激励时间计算公式如下：

式中， t为激励时间，m为计算所得的燃油质量，P1燃油压力，P2喷油器流量测试时的燃油压力。为测取喷油器流量，自制了简易喷油器流量测试装置，在4分钟测试时间里，计数喷油器的激励次数和单次激励时间，并测量在4分钟时间喷出燃油的总质量，从而计算喷油器流量。喷油器流量测试实验设置与实验数据如表1：

2.4 曲轴和凸轮轴位置信号的获取

曲轴信号触发齿采用24缺2的形式。为简化结构，用原机的发动机转速传感器作为曲轴位置传感器，将原机的转速触发齿圈车削一定的厚度，将曲轴信号触发齿圈与之过盈配合。为了简化结构，采用凸轮轴的进气凸轮作为凸。轮轴位置信号的，触发单元。具体方法是将磁电式凸轮轴位置传感器安装在进气凸轮上方。

信号波形如图6所示，最终计算出曲轴索引位置为465度。

2.5 传感器参数表（表2）

3 进排气的仿真设计和台架标定

3.1进排气仿真

为了设计方便，利用软件GT-power建立了亚翔450发动机的性能仿真模型。由于进气需要限流，设计的较复杂，所以用GEM3D软件对进气进行建模，并将其离散化如图7所示：

将进气导入GT-power中建立发动机仿真模型如图8所示：

3.2台架标定试验

此次FSC发动机标定试验选用n-p模式。空燃比的设定偏向于动力性，通过测功机及节气门调节装置改变发动机至下一目标工况，进而完成十 三工况的标定甚至是全工况的标定。标定出的基本点火提前角和喷油量map图如图9、图10，我们将实际测得的发动机外特性曲线与GT power仿真结果，进行对比，结果如图11所示。

我们将实际测得的发动机外特性曲线与GT power仿真结果，进行对比，结果如图3-3所示：

4结束语

经过进排气的合理设计，电喷的改造，是发动机的扭矩和功率有了一定的提高，而且提高了中低速度的扭矩。发动机的实际外特性曲线与仿真结果接近，说明前期的仿真分析的成功的。

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作者简介：王新刚（1988，03-），性别：男，学历：博士，毕业于重庆大学，现有职称：讲师，研究方向：新能源汽车。