摘要：降低排气污染物、提高动力性和经济性是当代对摩托车产品提出的新要求，目前，降低排气污染物最有效的方法是采用电喷技术。以骑式 GO125 型摩托车为样本，对其进行闭环电喷技术的研究。试验表明：GO125 型骑式摩托车采用电喷技术后，其动力性、经济性和排放性都有了较大改进，在摩托车上实施电喷技术是完成可行的。
关键词：骑式摩托车；电喷技术；应用
引言
近年来，随着科学技术的进步，人们在摩托车电喷技术领域取得了一些成绩，但几乎都应用在 400 ml及以上的大排量摩托车上。在国外，大排量摩托车几乎全部使用电喷技术，而小排量摩托车则极少使用，我国是摩托车生产大国，年产量超1500万辆，产品主要集中在 125 ml 及以下排量，本文以 GO125型骑式摩托车为对象，进行电喷技术的应用研究，取得了较好的效果。
一、GO125 型骑式摩托车电喷技术的研制
1.1 电喷系统的组成
为了降低电喷系统的生产成本及满足使用者的操作习惯，电喷系统采用节气门控制速度的操作方法，利用节气门位置传感器来代替空气流量传感器。电喷系统（如下图 1 所示）通过安装在摩托车排气管、进气管、缸体、磁电机等处的传感器收集发动机的运行情况并传递给 ECU，ECU 经过运算处理后向执行器发出指令，并最终完成对喷油器的喷油指令。
图 1 GO125 型摩托车发动机电喷系统简图
1.2 电喷系统的研制
1）供油系统的研制对 GO125 型骑式摩托车供油系统研制的主要方法有：对原燃油箱进行专门设计，在其中加装一个带有油量指示的湿式汽油泵，油箱与油轨之间的油管上加装滤清效果良好的摩托车专用汽油滤清器，燃油从汽油泵经输油管到油轨，再与调压器连接，每个喷油循环后多余的燃油经回流管流回油箱。
2）进气系统的研制因 GO125 型骑式摩托车油箱下的空间有限，只能将节气门阀体与进气管设计成一个整体，并且将进气温度传感器、节气门位置传感器等安装在其上，外观上与化油器类似，喷油器安装在节气门靠近进气门处，使喷油器喷射的油束无限接近进气门口，缩短燃油混合气进入气缸的行程。
二、电喷系统控制软件的研制
2.1 汽油泵的泵油控制
为了保证摩托车起动及正常运转时油轨中有足够的燃油并使其压力能及时达到喷射要求，在进行软件设计时要考虑以下问题：1）每次控制器接通电源时，要使汽油泵通电并泵油 3 s 来保证油轨中有足够的汽油；2）发动机在正常运转后，只要发动机信号传递给控制器 ECU，汽油泵就会一直泵油。
2.2 喷油器的喷油控制
电喷系统中，控制器对喷油器的喷油控制是通过向电磁阀发送一定宽度的电脉冲信号来驱动喷油器开启一定时间来实现的。在此控制软件中，对喷油器的控制按以下几种工况进行标定。
1）起动工况起动工况是根据发动机的转速信号判定。当转速低于 500 r/min 时被认定为起动工况，此时缸体温度为常温，喷油脉宽由缸体温度及预先存储在 ECU一维数据表中的起动喷油脉宽 T起动决定。当发动机转速处于 500～1500 r/min 时为过渡阶段，其实际喷油脉宽在此基础上逐步减小，即 T过渡＝ T 起动 - a（a值可根据发动机情况进行设定）。
若 T过渡小于正常运转工况下暖机阶段的喷油脉宽 T暖机时则起动工况结束，进入正常运转工况。喷油脉宽变化如图2所示。
图2起动过程喷油脉宽变化示意图
2）正常运转工况正常运转工况下，喷油脉宽由基本脉宽 T基本（在发动机测试台架上完成，由节气门位置及转速确定的二维表中查得）、缸体温度修正系数 f缸温（由缸体温度决定的一维表中查得，缸体温度随发动机负荷变化）和进气温度修正系数 f进气（由进气温度决定的一维表中查得，每个循环的进气量与气体温度有关）决定，即
T运转 = T基本×f 缸温× f 进气
当缸体温度 ＜65℃时怠速处于不稳定阶段，其缸体温度修正系数 f缸温＜ 1；当缸体温度 ＞65℃时为正常运转状态，其缸体温度修正系数 f缸温＝1。
3）加速工况时喷油器将逐步减少并停止喷油
当节气门位置信号在单位时间内的变化量超过一定值时，表示摩托车处于加速状况，变化值越大，加速度越大。加速度值 a＝△v /△t（m/s2），。加速喷油脉宽由加速度决定的一维表中查得，当脉冲电压为 0.5 V 时开始喷油，与正常运转时的喷油错开。
三、电喷系统的匹配标定
3.1 发动机台架匹配标定
1）基本喷油脉宽二维数据表的获取以化油器式摩托车发动机为样机在台架上进行测试获得基本的喷油脉宽。把化油器与电喷用节气门两者的怠速位置及全开位置调成基本一致，再把化油器的节气门位置分成 14 等分、15 个节点，将转速从1 500～8 500 r/min 间分成 14 等分（每等分相差500 r/min）、15 个节点，把测得的各节点供油量换算成喷油脉宽输入 ECU。确定基本喷油脉宽。根据所设计的 GO125 型骑式摩托车用节气门体，节气门位置信号电压值从0.5～5V 时对应节气门位置从 0～100%，把节气门位置分成14等分、15个节点。节气门位置信号电压＜0.5V 时为怠速，电压值 ＞ 4.5V 时为全负荷。电压值在0.5～4.5 V 时为部分负荷。并将转速从 1500～8500 r/min 分成14等分、15个节点。在部分载荷阶段的各个节点，以最低油耗率为目标，在台架上使用测试软件对发动机进行台架匹配试验获取理想的喷油脉宽。怠速时，以稳定的怠速和低排放为目标获取怠速喷油脉宽 T怠速，由此获取节气门位置与转速的二维基本喷油脉宽数据，再输入 ECU 中，即完成喷油脉宽的匹配标定。
2）缸体温度、进气温度对喷油脉宽的影响由于温度对汽油的汽化及混合气的质量有较大影响，进而影响燃烧过程及排放，因此，要通过缸体温度修正系数和进气温度修正系数来获取缸体温度及进气温度等参数对混合气质量的影响一维表，此表数据经转换后输入 ECU，使发动机在不同温度状况下排放及油耗处于最佳状况。
3.2 GO125 型骑式摩托车整车匹配标定
1）加、减速控制匹配标定通过对由加速度确定的加速喷油脉宽一维表数据的修正，根据缸体温度修正系数 f缸温，确定实际的加速喷油脉宽为 T加速× f 缸温。修正后再输入ECU，冷、热车加速响应灵敏、顺畅，发动机运转平稳。
2）冷车状况下怠速匹配标定在冷车状况下（缸体温度 ＜ 65℃），怠速电磁阀打开，附加空气从怠速气孔进入气缸，因此要有与之匹配的怠速喷油脉宽。通过试验获取在正常工作温度下怠速的基本喷油脉宽，再根据进气温度和缸体温度进行修正，得到在冷车状况下的怠速电磁阀工作时的喷油脉宽为（T怠速+ T 附加）× f缸温× f 进气。
3）怠速电磁阀动作的匹配标定在冷车状况下，当缸体温度达到 65℃时怠速电磁阀停止工作，在常温下（缸体温度设为 65℃）且发动机转速≥1500 r/min 时电磁阀停止工作。
4）起动电磁阀动作的匹配标定起动时怠速电磁阀工作，通过调整试验获取不同缸体温度下的起动喷油脉宽一维表，调整起动后喷油脉宽减少速率，使得不需要操作节气门就能迅速起动发动机，并且起动后的怠速运转平稳、不冒黑烟、不熄火。
结束语
在 GO125 型骑式摩托车上应用电喷系统，其动力性、经济性及排放都较化油器式有较大的改善，各项技术指标良好。在满足控制要求的前提条件下，采用节气门位置传感器替代空气流量传感器，使生产成本大大下降，更有利于推向市场。
参考文献：
[1] 吴晓红，罗代升，何小海.摩托车电喷控制系统的研究[J].四川大学学报（自然科学版），2016，39（5）：957-960
[2] 胡春明.摩托车化油器与电控汽油喷射系统[J].小型内燃机与摩托车，2015，34（6）：42-45
[3] 徐林勋，邵金菊，高松.四冲程电喷摩托车发动机最优喷油量匹配试验研究[J].农业装备与车辆工程，2016，50（3）：46-50
[4]蔡锐彬，秦宇.对二次空气改善车用汽油机排气净化效果的研究[J].车用发动机，2017（5）：34-36
论文作者:蔡庆聪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：缸体论文; 喷油论文; 温度论文; 摩托车论文; 发动机论文; 工况论文; 喷油器论文; 《基层建设》2019年第15期论文;