硕
士
学
位
论
文
吉
林
大
学
作
者
谭
文
春
论文分类号 TK413.8
+
4 单位代码 10183
密 级 内部 研究生学号 2990210
吉 林 大 学
硕 士 学 位 论 文
二冲程汽油机燃油喷射系统控制参数优化
The Optimization of Control Parameters for Two-stroke
Electronic Controlled Fuel Injection Gasoline Engine
作者姓名：沈 利 芳
专 业：动力机械及工程
导师姓名
及 职 称：于秀敏 教授
论文起止年月: 2001 年 3 月至 2002 年 2 月
提 要
二冲程汽油机是摩托车的主要动力源。为了解决二冲程汽油发动机油耗高、
排放差的缺点，国内开始研究电控燃油喷射技术在二冲程机上的应用。为了降
低成本和减少系统复杂性，研究大多采用开环控制系统。采用开环控制系统，
控制参数的精度和正确性成为该电控系统研究的主要内容。采用优化后的控制
参数，控制系统才能在使用过程中实现对发动机性能的最大程度的改善。因此，
控制系统参数优化工作具有非常重要的意义。
本文结合吉林省科委项目—“二冲程汽油机电控燃油喷射系统的研究与开
发”，采用以前开发的电控系统，在长春铃木集团公司的 AX100 摩托车二冲程
汽油机上实现了电控系统参数优化工作。
为使喷油器能够与二冲程汽油机实现良好匹配，本文首先对喷油器流量特
性以及蓄电池电压对喷油器的影响进行了标定。
本文研究了适用于小型二冲程汽油发动机的标定试验方法和步骤，应用原
电控系统在 AX100 发动机上进行了燃油调整特性试验，采用工况分析法和排放
分析法，以得到足够的优化所用发动机工况及排放数据。
在所得试验数据基础上，应用合理的计算方法和优化方法，以计算机为工
具，编制优化计算程序，根据具体的优化目标，对喷油脉谱数据进行合理优化。
得到了优化和精确的喷油脉谱。
本文进行了使用优化脉谱后的电喷系统的发动机特性与使用未优化脉谱的
电喷系统的发动机的性能特性对比台架实验。实验表明：在对发动机控制系统
进行参数优化后，所得到的性能更接近于理想目标，即在经济性、动力性和排
放性方面比采用未优化的控制参数时有所提高，体现了控制参数优化的应用意
义。
目 录
第一章 绪论 ............................................................................................1
1．1 前言 .............................................................................................................1
1．2 电控二冲程发动机的发展和趋势 .............................................................2
1.2.1 二冲程发动机电控技术的发展史 ......................................................2
1.2.2 电控技术在二冲程发动机上的应用 ..................................................3
1．3 最优化技术在内燃机中的应用 .................................................................6
1．4 本文的主要研究内容 .................................................................................8
第二章 标定控制系统的硬软件..........................................................10
2．1 标定系统硬件 ...........................................................................................10
2.1.1 控制单元的构成 ................................................................................10
2.1.2 微处理器及其扩展电路 ....................................................................11
2.1.3 前向通道接口电路设计 ....................................................................15
2.1.4 后向通道接口电路设计 ....................................................................17
2．2 标定系统软件 ...........................................................................................19
2.2.1 主程序 ................................................................................................19
2.2.2 标定控制模块 ..................................................................................21
2.2.3 信号采集模块 ..................................................................................22
2.2.4 高速输入处理模块 ..........................................................................22
第三章 二冲程汽油机燃油喷射系统的标定匹配..............................23
3．1 二冲程汽油机电控系统匹配标定的基本方法 .......................................23
3.1.1 标定基本步骤 ....................................................................................23
3.1.2 标定试验方法 ....................................................................................24
3.1.3 台架综合调整试验 ............................................................................25
3．2 二冲程汽油机燃油喷射系统的标定匹配 ...............................................26
3.2.1 喷油量的标定 ....................................................................................26
3.2.2 喷油流量特性标定 ............................................................................27
3.2.2.1 测量装置和参数 ...................................................................27
3.2.2.2 实验结果及分析 ...................................................................27
第四章 发动机控制系统参数优化......................................................30
4．1 发动机控制参数优化模型 .......................................................................30
4.1.1 概述 ....................................................................................................30
4.1.2 数据处理 ............................................................................................31
4.1.2.1 算法研究 ...............................................................................31
4.1.2.2 回归分析 ...............................................................................34
4．2 优化方法 ...................................................................................................35
4.2.1 单目标优化 ........................................................................................35
4.2.2 多目标优化 ......................................................................................37
4．3 优化结果 ..................................................................................................42
第五章 实验结果及分析......................................................................44
5．1 实验仪器设备 ...........................................................................................44
5.1.1AX100 发动机 ....................................................................................44
5.1.2 主要实验设备 ....................................................................................45
5．2 实验结果及分析 .......................................................................................45
全文总结 ................................................................................................51
参考文献 ................................................................................................53
致 谢 ................................................................................................56
中文摘要 ................................................................................................Ⅰ
英文摘要 ................................................................................................Ⅳ
第一章 绪论
1.1 前言
近年来，二冲程发动机越来越多地得到了发动机设计师们的关注，这是因
为在各国排放法规和燃料消耗标准越来越严格，以及消费者对发动机性能的要
求越来越高的前提下，四冲程发动机的研究几乎已到了顶点，要想再大幅度提
高其性能将很困难，而二冲程发动机的固有优点：升功率大、结构简单、制造
成本低以及便于维修，使发动机设计者们重新看到了其潜力
[1]
。
然而，二冲程发动机一个致命弱点就是浪费燃料。原因是它扫气时是用充
