單缸汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)分析

新時(shí)期，社會不斷發(fā)展，時(shí)代一直進(jìn)步，汽車制造業(yè)也應(yīng)當(dāng)與時(shí)俱進(jìn)，積極引進(jìn)新技術(shù)，學(xué)習(xí)新理念。同時(shí)創(chuàng)新和改進(jìn)設(shè)計(jì)理念和制造工藝，以便適應(yīng)社會的不斷發(fā)展，滿足先進(jìn)時(shí)代的需求。對于當(dāng)前出現(xiàn)的資源供給緊張、環(huán)境污染嚴(yán)重的問題，作為汽車制造企業(yè)，更應(yīng)注重汽車節(jié)能減排方面的改造，加強(qiáng)對發(fā)動機(jī)點(diǎn)火性能的優(yōu)化，以便能夠?yàn)槲覈沙掷m(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)作出更多的貢獻(xiàn)。出于這樣的考慮，本文將對單缸汽油機(jī)為例，針對其點(diǎn)火系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)研究，以供同行業(yè)者交流和借鑒。

Where: Fi is the i-th foot bolt′s axial pulling force; Li is distance which is from the i-th foot bolt′s axis to frame bolt group′s centroid.

1 單缸汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本文選取的研究對象為K157FMI發(fā)動機(jī)，是125mL排量的單缸四沖程發(fā)動機(jī)，該發(fā)動機(jī)選用GS125點(diǎn)火器。

本次設(shè)計(jì)的點(diǎn)火系統(tǒng)主要由三部分組成，分別為電子控制單元、傳感器以及點(diǎn)火執(zhí)行器，是對汽車用微機(jī)控制的點(diǎn)火系統(tǒng)(ESA)的基本原理予以借鑒基礎(chǔ)的上得以完成

。在該點(diǎn)火系統(tǒng)中，傳感器主要是用來傳遞從發(fā)動機(jī)上采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)到單片機(jī)上，以便在單片機(jī)進(jìn)行點(diǎn)火提前角的計(jì)算時(shí)提供原始數(shù)據(jù)。電子控制單元的作用是接收經(jīng)由傳感器傳遞來的發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)，以便在內(nèi)部程序分析判斷后，將該轉(zhuǎn)速下的閉合角與最佳的點(diǎn)火提前角計(jì)算出來。閉合角信號經(jīng)由單片機(jī)傳遞來后，點(diǎn)火執(zhí)行機(jī)構(gòu)會對開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的閉合。等到初級線圈電流達(dá)到所需的值后，單片機(jī)控制斷開初級線圈，在高壓電被次級線圈感應(yīng)后向火花塞輸送，從而發(fā)生跳火現(xiàn)象。最后發(fā)動機(jī)內(nèi)部的可燃混合器將會被點(diǎn)燃。圖1，為點(diǎn)火系統(tǒng)框示意圖。

2)視頻會議系統(tǒng):建設(shè)數(shù)字化、運(yùn)行穩(wěn)定、操作便捷的視頻會議系統(tǒng),通過視頻專網(wǎng)接入,滿足省市縣天氣會商和電子政務(wù)視聯(lián)網(wǎng)視頻會議功能,實(shí)現(xiàn)會議擴(kuò)聲和影像資料的同步顯示。

2 單缸汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在本課題的研究中可以采用的只有發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號。所以在本次設(shè)計(jì)中不考慮發(fā)動機(jī)負(fù)荷，需要考慮的是根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速判斷點(diǎn)火提前角。在控制點(diǎn)火提前角和閉合角時(shí)，使發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速按照500r取樣來確定點(diǎn)火提前角，并在單片機(jī)中代入原始數(shù)據(jù)

。以下對最佳點(diǎn)火提前角和閉合角的選擇進(jìn)行具體論述：

2.1 最佳閉合角的選擇

在啟動發(fā)動機(jī)時(shí)，由于還沒達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速，電子控制單元會將其看作為閉合角值，所以會閉合初級線圈

。在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速超出怠速轉(zhuǎn)速后，這時(shí)電子控制單元分析模數(shù)轉(zhuǎn)換后的速度參數(shù)，然后將所需要的閉合角區(qū)間計(jì)算出來，隨后其會將合適的閉合角從單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)中讀取出來。

2.2 點(diǎn)火提前角的選擇

開始啟動發(fā)動機(jī)時(shí)怠速轉(zhuǎn)速還沒有達(dá)到，電子控制單元會給出默認(rèn)的一個(gè)點(diǎn)火提前角，即電子控制單元會對初級線圈切斷的時(shí)刻出默認(rèn)選擇。然而發(fā)動機(jī)超出怠速轉(zhuǎn)速后，根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的速度參數(shù)，電子控制單元會將所需要的點(diǎn)火提前角區(qū)間計(jì)算出來，然后其會在單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)中進(jìn)行點(diǎn)火提前角的合理選取。

2.3 程序算法框圖

You can do()you want,but you should find its valuable.

3.1.3 模型精度的計(jì)算

從圖2可知，開始初始化所有的參數(shù)，然后輸入發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號，由單片機(jī)進(jìn)行判斷，發(fā)動機(jī)是否達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速。如果轉(zhuǎn)速沒有達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速，便不需要計(jì)算內(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)，則是將點(diǎn)火脈沖信號直接發(fā)出，從而使火花塞跳火

。若轉(zhuǎn)速超出怠速轉(zhuǎn)速，則需要在對轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)掌握的基礎(chǔ)上，對點(diǎn)火提前角A1和閉合角A0予以計(jì)算，壓縮上止點(diǎn)前初級線圈閉合的曲軸轉(zhuǎn)角則等于閉合角與點(diǎn)火提前角之和。然后，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動到壓縮上止點(diǎn)A0+A1°CA時(shí)，閉合初級線圈，經(jīng)過A0°CA，當(dāng)斷開初級線圈之后，會有高壓在次級線圈感應(yīng)中產(chǎn)生。然后，將會有點(diǎn)火脈沖發(fā)出，使火塞跳火，最終使得點(diǎn)火過程完成，經(jīng)歷A1°CA，壓縮上止點(diǎn)將有發(fā)動機(jī)到達(dá)。

3 單缸汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的模擬分析

太平洋西北的河口很年輕，距今只有15 000年或10 000年的歷史，在冰的作用下和浮木的推動力量下，河口一直處于動態(tài)的變化中。在這里，樹木以古老的方式流入河流，但自從人們開始為航運(yùn)清理河道，興起了工業(yè)化的伐木作業(yè)，以及隨著河濱地區(qū)的發(fā)展和水電大壩的建立，人類活動也對河口和水道產(chǎn)生了很大的影響。

程序的主要內(nèi)容就是能夠合理的判斷點(diǎn)火提前角以及閉合角。程序算法框圖，可詳見圖2。

3.1 發(fā)動機(jī)計(jì)算模型的建立

3.1.1 一維計(jì)算模型的建立

本次以K157FMI發(fā)動機(jī)為原型，建立相應(yīng)的模型。BOOST中單缸發(fā)動機(jī)模型的構(gòu)造并不復(fù)雜，在工作區(qū)域?qū)熘袌D標(biāo)直接拖入就好。

我們觀察圖4可知，如果功率在0.2kW以下，原機(jī)燃油消耗率略低于計(jì)算模型，不過差距不明顯；如果功率處于0.2-0.3kW這個(gè)區(qū)間，原機(jī)相比于計(jì)算模型，在燃油消耗率上較低，但差別也不明顯。當(dāng)功率在其他范圍時(shí)，原機(jī)與計(jì)算模型數(shù)據(jù)基本重合，誤差不會超過5%。由此可知，應(yīng)用此模型進(jìn)行模擬分析，是完全可行的。

需進(jìn)行參數(shù)設(shè)置的，主要包括有發(fā)動機(jī)缸數(shù)、轉(zhuǎn)速、沖程等。在具體設(shè)置中，還是以K157GFMI發(fā)動機(jī)作為主要參考，其選用的是外部油氣混合四沖程單缸汽油發(fā)動機(jī)，在計(jì)算中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在1500r/min與3500r/min之間。計(jì)算時(shí)每3°CA需進(jìn)行一次輸出數(shù)據(jù)的采樣

。經(jīng)過試驗(yàn)多次，30個(gè)工作循環(huán)被定為計(jì)算時(shí)間，以便使計(jì)算的穩(wěn)定性和收斂性得以充分保證。

在圖3中，各個(gè)元件含義可詳見表1。

3.1.2 計(jì)算和模擬參數(shù)設(shè)定

例如，教學(xué)《除法的初步認(rèn)識》時(shí)，設(shè)計(jì)了白雪公主和四個(gè)小矮人的動畫片：白雪公主獲得了全國舞蹈大賽一等獎，四位小矮人去為她祝賀，白雪公主拿出12個(gè)蘋果來招待他們。白雪公主應(yīng)該怎樣分才合適呢?讓學(xué)生幫助白雪公主分一分，并說一說是怎么想的。在學(xué)會了除法后，再讓學(xué)生幫助小矮人解救被惡毒皇后使用魔法而困住的白雪公主，讓學(xué)生破解三道魔法(練習(xí)題)，解救出白雪公主。白雪公主為了感謝大家，和小矮人推著十個(gè)大西瓜，地上放著兩個(gè)籮筐(畫外音：小朋友謝謝你們了，如果你們能根據(jù)圖意列出除法算式，這些西瓜就送給你們了！)。這樣把教材中的例題、習(xí)題有機(jī)的結(jié)合起來，使學(xué)生在玩中學(xué)，學(xué)中玩，把認(rèn)識活動動態(tài)化，情感化。

少年夫妻老來伴。經(jīng)過幾十年的磨合，濃濃的親情已經(jīng)融入雙方的生命，相互陪伴，相互忍讓，相互包容，是多數(shù)老年夫妻的相處之道。當(dāng)然，也有一部分老年人不甘心面對平淡的生活，無法忍受另一半的缺點(diǎn)，這樣的婚姻會變得越來越浮躁，婚姻中的問題與矛盾也會變得越來越棘手。一般來說，夫妻之間要注意一些細(xì)節(jié)，才不會讓婚姻產(chǎn)生“裂縫”。一旦出現(xiàn)“裂縫”，要學(xué)會適當(dāng)加點(diǎn)黏合劑。

在模型的建立過程中需要對程序中的一些推薦值進(jìn)行借鑒。由于之中有很多的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，因此必須驗(yàn)證模型計(jì)算的精度。圖4，可見原機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果。

根據(jù)現(xiàn)實(shí)中發(fā)動機(jī)的運(yùn)行狀況，模型的主要構(gòu)造的三個(gè)部分分別是：氣缸部分、進(jìn)氣部分和排氣部分。首先介紹氣缸部分，需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)。再來說進(jìn)氣部分，其內(nèi)涉及多種裝置。如空氣濾清器、進(jìn)氣道等。最后說排氣部分，其構(gòu)造較為簡單，空間模型與排氣道分別僅有一個(gè)。模型具體如圖3所示。

3.2 計(jì)算過程及結(jié)果分析

第一步需要對仿真控制予以設(shè)定，把四沖程單缸計(jì)算模型定義為其計(jì)算模型，計(jì)算時(shí)間為30個(gè)工作循環(huán)，以達(dá)到保證發(fā)動機(jī)的正常運(yùn)行與計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性。設(shè)5mm為一個(gè)單元，進(jìn)行管路的計(jì)算，每隔3°CA需進(jìn)行輸出數(shù)據(jù)的采樣；在管路初始壓力經(jīng)過合理設(shè)定后再進(jìn)行合理計(jì)算。

當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)，點(diǎn)火提前角分別設(shè)定為：原機(jī)(10°CA)、11°CA、12°CA、13°CA，計(jì)算發(fā)動機(jī)燃油消耗率及功率曲線，最終結(jié)果與原機(jī)作以比較。

從圖5可知，在發(fā)動機(jī)達(dá)到2000r/min轉(zhuǎn)速，點(diǎn)火提前角為11°CA時(shí)，燃油消耗率相比于原機(jī)普遍較高。由此可知，當(dāng)前轉(zhuǎn)速與該點(diǎn)火提前角并不適合。當(dāng)點(diǎn)火提前角為12°CA時(shí)，相比于原機(jī)來說，此模型燃油消耗率較小，因此對當(dāng)前轉(zhuǎn)速較為適用。在13°CA點(diǎn)火提前角時(shí),在低扭矩以及低功率下，此模型燃油消耗率相比于原機(jī)較高，而功率較大時(shí)，該模型燃油消耗率要比原機(jī)底，所以當(dāng)前轉(zhuǎn)速和該提前角并不適合。

因此，當(dāng)發(fā)動機(jī)到2000r/min轉(zhuǎn)速時(shí)，上止點(diǎn)之前12°CA為最佳點(diǎn)火提前角。同理，其他各個(gè)轉(zhuǎn)速下的最佳點(diǎn)火提前角，都可通過此種方式計(jì)算出來。圖6為計(jì)算得到的最佳點(diǎn)火提前角與原機(jī)參數(shù)對比。

選用AVL BOOST軟件進(jìn)行發(fā)動機(jī)模型的建立，在將發(fā)動機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定好之后，進(jìn)行原機(jī)模擬計(jì)算。對實(shí)際計(jì)算結(jié)果與原機(jī)結(jié)果在負(fù)荷特性上的差距作以比較，若差距控制在5%以內(nèi)，則說明此次模擬是成功的

。在此基礎(chǔ)上，可對模型的點(diǎn)火正時(shí)進(jìn)行改變。最佳點(diǎn)火提前角可通過發(fā)動機(jī)負(fù)載特性試驗(yàn)方法予以計(jì)算出來。

從圖6可知，計(jì)算的最佳點(diǎn)火提前角普遍比原機(jī)的點(diǎn)火提前角要大。所以在設(shè)定單片機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)時(shí)，可結(jié)合計(jì)算結(jié)果予以相應(yīng)設(shè)定。

根據(jù)模型中的相關(guān)參數(shù)，并結(jié)合基于單片機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)展開了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

構(gòu)音障礙(dysarthria)是腦卒中后常見障礙,Flowers HL[1]等人的研究發(fā)現(xiàn)首次缺血性卒中的患者中,構(gòu)音障礙的患者發(fā)病率達(dá)高42%。有效改善構(gòu)音障礙能極大的提高患者的康復(fù)積極性和降低醫(yī)療費(fèi)用。目前,研究熱點(diǎn)主要集中在腦卒中后肢體功能康復(fù)方面,對構(gòu)音障礙的臨床研究較少。本文運(yùn)用構(gòu)音障礙訓(xùn)練聯(lián)合針灸治療對腦卒中后構(gòu)音障礙的療效的進(jìn)行研究,研究過程如下:

(1)本次設(shè)計(jì)的汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)，應(yīng)用于實(shí)踐之中，能使發(fā)動機(jī)正常運(yùn)行；

化學(xué)法——金屬與水反應(yīng)。這種方法最常用的金屬是鎂。鎂屬于第二主族元素，與鈉同周期，故金屬性比鈉弱，與水反應(yīng)生成物與納與水反應(yīng)相似，條件比鈉要求高。鎂與熱水(冷水)反應(yīng)強(qiáng)烈(緩慢)生成氫氧化鎂沉淀物并置換出氫氣，化學(xué)方程式為，Mg+2H2O=Mg(OH)2+H2↑。

(2)通過對發(fā)動機(jī)點(diǎn)火提前角進(jìn)行調(diào)整，得到的數(shù)據(jù)與模擬計(jì)算結(jié)果基本一致，可有效的提高發(fā)動機(jī)性能；

(3)在低轉(zhuǎn)速下，在較大功率下試驗(yàn)獲得的點(diǎn)火提前角的發(fā)動機(jī)燃油效率要高于原機(jī)。然而當(dāng)高轉(zhuǎn)速時(shí)，燃油消耗要低于原機(jī)，這對單缸發(fā)動機(jī)來說，仍具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

4 總結(jié)

伴隨可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入，綠色環(huán)保理念的大力倡導(dǎo)，節(jié)能動力汽車必然是汽車產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)研究的方向所在。所以作為汽車制造企業(yè)，要繼續(xù)加大對單缸汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)的研究力度，以便其能為汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展作出更多的貢獻(xiàn)。

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