電控摩托車(chē)單片機(jī)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)(硬件).pdf

1、摩托車(chē)在我國(guó)是大眾化的交通工具，特別是在農(nóng)村及中小城市比較普及。我國(guó)現(xiàn)階段人們使用的摩托車(chē)基本上都是化油器摩托車(chē)，這種摩托車(chē)的油耗和排放污染都比較大，與當(dāng)今世界提倡的節(jié)能和環(huán)保兩大課題相違背，我國(guó)的許多大城市已經(jīng)禁止使用摩托車(chē)，這方面的考慮就是禁摩的因素之一。因此，采用新技術(shù)控制摩托車(chē)的油耗及污染已經(jīng)是當(dāng)今社會(huì)面臨的重要課題。同時(shí)，隨著我國(guó)商品市場(chǎng)的進(jìn)一步開(kāi)放和世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)外摩托車(chē)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，我國(guó)摩托車(chē)生產(chǎn)企業(yè)要想

2、生存及進(jìn)一步的發(fā)展，研發(fā)和采用新技術(shù)，不斷提高商品的競(jìng)爭(zhēng)能力將是唯一的途徑。汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展史已經(jīng)證明，發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制技術(shù)是解決油耗、動(dòng)力性和排放性能的最佳手段。隨著科技的發(fā)展及人們對(duì)摩托車(chē)性能要求的提高，摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)采用電控技術(shù)已經(jīng)是必然的趨勢(shì)。
　　 國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)在摩托車(chē)上的應(yīng)用比較成熟，并且有大量的電噴摩托車(chē)上市，但在中小排量摩托車(chē)上的研究較少，處于領(lǐng)先地位的是奧地利AVL公司和澳大利亞OBITAL公司等。直到1995

3、年，國(guó)內(nèi)才有一些具有高瞻遠(yuǎn)矚戰(zhàn)略眼光的摩托車(chē)生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)陸續(xù)涉足摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控領(lǐng)域，開(kāi)始了對(duì)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)的研究，研究領(lǐng)域主要集中在中小排量摩托車(chē)方面，并取得了不小的成就，但與國(guó)外的研究水平相比，還存在不小的差距。
　　 本課題以JIEDA125摩托車(chē)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，根據(jù)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的功能要求和總體結(jié)構(gòu)，確定以。MC68HC908GP32單片機(jī)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)。由于我國(guó)現(xiàn)階段的摩托車(chē)大

4、部分為中小排量摩托車(chē)，基于用戶(hù)對(duì)摩托車(chē)價(jià)格的承受能力，在本課題的研究中采用的控制方法為開(kāi)環(huán)控制，開(kāi)環(huán)控制需要預(yù)先制定MAP圖，其控制精度依賴(lài)于預(yù)先制定的MAP圖的測(cè)量精度，該控制方法具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)和系統(tǒng)響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。在摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的各種傳感器，將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的各種狀態(tài)參數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、曲軸位置、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、節(jié)氣門(mén)位置等，輸入電控單元ECU，ECU通過(guò)計(jì)算、分析、處理，輸出控制脈沖，精確控制點(diǎn)火和噴油時(shí)刻

5、及噴油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在各種工況下的運(yùn)行狀態(tài)都達(dá)到最佳。具體來(lái)說(shuō)，空燃比的控制方式采用節(jié)流-速度法，點(diǎn)火系統(tǒng)采用ECU-CDI方式點(diǎn)火。其中，節(jié)流一速度法由于直接測(cè)量節(jié)氣門(mén)開(kāi)度的角位移，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)加減速控制實(shí)時(shí)性和響應(yīng)性好，ECU-CDI點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在對(duì)化油器摩托車(chē)的改造中比較容易實(shí)現(xiàn)。
　　 在研究中，首先要對(duì)JIEDA125摩托車(chē)進(jìn)行改裝，安裝噴油器和傳感器，對(duì)與發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)相關(guān)的各子系統(tǒng)進(jìn)行改造，從而搭建試驗(yàn)臺(tái)架，做

6、好試驗(yàn)研究的前期工作，為試驗(yàn)研究的順利開(kāi)展打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，硬件部分的研究?jī)?nèi)容主要集中在信號(hào)采集調(diào)理電路和執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)電路兩部分的設(shè)計(jì)方面，這兩部分電路設(shè)計(jì)的合理、科學(xué)與否直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)能否正常工作。在課題的研究中，轉(zhuǎn)速及曲軸位置傳感器的功能是由磁電機(jī)的觸發(fā)脈沖信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而觸發(fā)脈沖信號(hào)的干擾比較大，因此，這部分的調(diào)理電路設(shè)計(jì)必須要十分的仔細(xì)。驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)也是十分重要的，它們?cè)O(shè)計(jì)的好壞直

7、接關(guān)系到執(zhí)行器能否被正常的驅(qū)動(dòng)，從而及時(shí)、精確的完成噴油和點(diǎn)火任務(wù)。在研究過(guò)程中，首先是利用了信號(hào)發(fā)生器、單板試驗(yàn)箱和示波器對(duì)設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)其原理上的合理性、操作中的可行性進(jìn)行了分析，然后，根據(jù)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)具體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)電路進(jìn)行了調(diào)整，保證了摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中電控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。匹配試驗(yàn)證明，本項(xiàng)研究中設(shè)計(jì)的各種電路能滿(mǎn)足摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。
　　 最后，在試驗(yàn)臺(tái)架上對(duì)所設(shè)計(jì)的摩托車(chē)發(fā)動(dòng)