多缸汽油引擎管理系統最佳化設計與製作之研究 林宜謀、張一屏
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摘 要
本研究旨在整合設計引擎控制參數與控制器實現，並驗證性 能。 將引擎控制與輸出性能參數即時顯示之軟硬體，結合引 擎控 制參數多目標最佳化調教法則，完成多缸引擎管理系統硬體迴路控 制架構，並由引擎測功計實驗加以驗證。 本研究 針對引擎控制參數加以調整，以探討點火提前角度、噴 油位置與噴油脈衝對引擎扭力、轉速與排氣中污染物之響應關係。
研究開發之引擎點火與噴油參數即時顯示之軟硬體，可以記錄引擎 參數對應其扭力、轉速等輸出性能之間的響應，量測之 動態響應數 據關係可作為將來發展引擎管理系統之參考。 藉由搭配實驗設計 法與多目標最佳化搜尋，以降低實驗次數與 提高調校引擎參數之效 率。 研究自行建構設計之多缸汽油引擎管理系統，將實驗設計之 多目標最佳化引擎控制參數植入 管理系統記憶體中。 本研究建構 多缸引擎控制器之硬體迴路方法，可協助引擎控制器工程師改善設 計，大幅度降低研究 費用並縮短開發時間。
關鍵詞 : 最佳化設計、多缸汽油引擎管理系統
目錄
授權書... iii 中文摘要...iv 英文摘要...v 誌 謝... vii 目錄... viii 圖目錄...xi 表目
錄...xv 第一章 緒論...1 1.1 前言...1 1.2 文獻回 顧...2 1.2.1 引擎動態性能評估模擬...2 1.2.2 引擎管理系統設計...5 1.3 研究動機...11 第二章 研究方法...12 2.1 可調式引擎控制參數之引擎管理系 統設計...12 2.1.1 訊號控制原理...12 2.1.2 硬體設計...13 2.1.3 軟體運算流 程...16 2.2 實驗設計法與多目標最佳化...17 2.2.1 實驗設計法...17 2.2.2 多目標性能功效係數最佳化搜尋...17 2.3 四行程汽油引擎相關實驗設備...19 2.4 引擎控制參數 顯示器設計...27 2.4.1 第一缸壓縮上死點訊號產生器製作...28 2.4.2 訊號計算原
理...34 2.4.3 顯示器硬體設計...36 2.4.4 軟體流程設計...36 2.5 查 表式多缸引擎管理系統設計...38 2.5.1 硬體設計...39 2.5.2 軟體流程設
計...40 2.6CAN-BUS 在引擎管理系統之應用...42 2.6.1CAN-BUS 硬體配
置...43 第三章 結果與討論...45 3.1 可調式引擎控制參數之引擎管理系統性能驗 證...45 3.1.1 引擎轉速於2000 rpm 性能驗證...46 3.1.2 性能分析與討論...51 3.2
以MOTEC M800 調教引擎最佳化參數...51 3.2.1 引擎於2000 rpm 全負荷之最佳化控制參數...52 3.2.2 引擎 最佳點火提前角度表...58 3.2.3 引擎最佳噴油間隔表...60 3.2.4 引擎最佳噴油正時
表...61 3.3 引擎控制參數顯示器性能驗證...63 3.3.1 引擎點火提前角度顯示器測試結 果...64 3.3.2 引擎噴油間隔顯示器測試結果...66 3.3.3 引擎噴油正時顯示器測試結果...68 3.3.4 顯示誤差原因分析與解決方法...70 3.3.5 顯示器修正誤差後測試結果...72 3.4 查表式多缸引擎 管理系統驗證與分析...74 3.4.1 與原廠引擎管理系統並聯測試...74 3.4.2 查表式引擎管理系統串聯測試 結果與分析...78 3.4.3 起動增濃修正模式...80 3.4.4 電瓶電壓修正模式...80 3.4.5 引 擎水溫修正模式...81 3.4.6 寬域含氧感知器修正模式...82 3.5 CAN-BUS 在引擎管理系統之 輸入感知器應用...83 3.5.1 應用在類比輸入感知器...83 3.5.2 應用在數位輸入感知
器...85 第四章 結論與建議...88 4.1 結論...88 4.2 建議事項與未 來研究項目...90 參考文獻...91 附錄...95
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