畢業(yè)論文（設計）開題報告要求
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設計）題目及研究領域；
2. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題；
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）；
3. 本論文（設計）預期取得的成果。三、論文（設計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）；
2. 論文（設計）進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述
學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調(diào)研、實驗或?qū)嵙暤幕A上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。
五、其他要求
1. 開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開題報告必須經(jīng)學院教學指導委員會審查通過；
3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師；
5. 開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?
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一、選題依據(jù)1.研究領域
本題目涉及內(nèi)燃機設計、發(fā)動機原理等多方面的知識。2.論文（設計）工作的理論意義和應用價值
以化石能源為燃料的傳統(tǒng)燃油汽車的大量增加，引發(fā)了全球變暖等一系列嚴重的問題，吸引了全世界的目光。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排放了大量的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體，尤其是在交通發(fā)達的現(xiàn)在，人均擁有的車輛越來越多，排放量也越來越大，大氣的溫室效應也隨之增強，溫室效應的增強，會導致全球平均氣溫再上升 2℃，使得南北極的冰山大幅度融化，海平面會大大上升，造成一系列災難。為了防止出現(xiàn)悲劇，哥本哈根會議指出，必須停止增加溫室氣體排放，并且在 2015
年到 2020 年之間開始減少排放。為此，歐洲國家以及中國開始提高車輛排放標準， 讓交通工具排放到大氣中的溫室氣體減少。隨著越來越嚴格的排放標準，很多汽車制造商開始研發(fā)電動車，但是電動車的關鍵問題，電池的續(xù)航能力以及輕量化始終得不到很好的解決，在向電動車過渡的這一階段，傳統(tǒng)燃油汽車仍然具有很重要的地位， 如何減少傳統(tǒng)燃油汽車的排放，已經(jīng)成為了幾乎所有汽車制造商的主要研究課題。以本田的地球夢技術，馬自達的創(chuàng)馳藍天技術為代表的日本發(fā)動機技術，圍繞著發(fā)動機的小型化以及低速化進行研究。所以本論文對本田 WH-125 型發(fā)動機的改造將圍繞著低速化和小型化來進行。因此本研究具有一定的現(xiàn)實意義及必要性，選題的內(nèi)容符合機制專業(yè)的培養(yǎng)要求，設計方向明確，難易度適中。設計工作在現(xiàn)有的研究基礎上展開，具備理論基礎和技術可行性。學生已掌握設計所需的相關知識，在軟硬件方面及查獻等方面有切實保障。同時，指導教師具備相關設計背景，學生有充裕的時間開展工作。
3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢
小型化指的是汽車工程師減小發(fā)動機排量或減少氣缸數(shù)量的舉措。低速化是指將變速箱和差速器等的傳動裝置與發(fā)動機相匹配，使發(fā)動機在既定的高速路工況下以每分鐘較低的轉(zhuǎn)速（RPM）運轉(zhuǎn)。目前，這兩項技術被廣泛應用于輕型汽油發(fā)動機中， 用以提高燃油效率，同時減少尾氣和溫室氣體排放。全球排放法規(guī)和不斷提高的燃油經(jīng)濟性標準同時推動著工程師采取小型化和低速化的技術路線。小型化可以提升 20% 到 30%的燃油效率，而降低轉(zhuǎn)速可以在此基礎上再度提升 3%到 7%。并且從 1987 年到2010 年，發(fā)動機功率密度提升超過 50%。功率密度是指每立方英寸排量的馬力。如今
發(fā)動機的功率密度約為 1.0。在 20 世紀 60 年代的“肌肉車”時代，一輛高性能的街
車可達到每立方英寸1.0 到1.2 馬力。大眾汽車現(xiàn)在正在開發(fā)每立方英寸馬力高達2.0 的發(fā)動機。這些高輸出功率的發(fā)動機就像當年的賽車發(fā)動機一樣：精密、復雜且承受著巨大壓力，這一切都是技術發(fā)展帶來的提升，其中，發(fā)動機的小型化首當其沖。所謂的發(fā)動機低轉(zhuǎn)速化是通過選擇齒輪比，在一定的高速路工況速度下，用降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方式來節(jié)省燃油。例如，如今，在高速擋、時速 100 公里的條件下，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速在1700rpm-1800rpm 已十分常見。降低轉(zhuǎn)速的一個潛在問題是對動力性能的影響。不過由于自動變速箱的電子控制系統(tǒng)可以在爬坡、加速或拖載重物時，快速、平穩(wěn)地切換到低速檔，這樣就能保持動力性能不受影響了。
二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題
(1). 發(fā)動機變速箱傳動比優(yōu)化； (2).發(fā)動機燃燒效率的提高； (3).發(fā)動機汽缸頭結(jié)構(gòu)分析。
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） (1).發(fā)動機原理及結(jié)構(gòu)確認；
(2). 發(fā)動機改造總體結(jié)構(gòu)設計； (3).電子燃油噴射系統(tǒng)運用； (4).發(fā)動機壓縮比改造設計； (5).發(fā)動機汽缸頭結(jié)構(gòu)改造設計； (6).發(fā)動機傳動比優(yōu)化設計。
3. 本論文（設計）預期取得的成果
結(jié)合具體的設計要求，通過學習及查閱相關方面的資料，全面的了解和掌握發(fā)動機的工作原理和結(jié)構(gòu)，完成發(fā)動機改造總體結(jié)構(gòu)設計及相關功能部件的優(yōu)化設計，對關鍵部件的強度進行有限元分析。最終完成論文、發(fā)動機的 3D 模型、2D 工程圖（裝配圖、零件圖）、有限元分析報告、外文文獻翻譯
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三、論文（設計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）；
首先采用文獻研究法，通過閱讀有關論文、圖書及相關資料，針對具體的設計要求，著重從理論及結(jié)構(gòu)上對國內(nèi)外現(xiàn)有發(fā)動機小型化和低速化進行全面的了解； 第二，利用 3D 設計方法，逐一進行各機構(gòu)、部件的優(yōu)化以及設計，確定零件尺寸及進行干涉檢查；第三，有限元分析法，利用有限元分析模塊對關鍵部件進行強度分析。
2. 論文（設計）進度計劃
第 1 周：查閱相關文獻，收集資料，了解設計內(nèi)容；
第 2 周：翻譯外文文獻，完成相關工作；
第 3 周：分析歸納文獻，撰寫文獻綜述，確定研究方法，撰寫開題報告；
第 4 周：整理開題報告、文獻綜述，開題報告答辯；
第 5 周：發(fā)動機改造總體方案設計；
第 6 周：開展電子燃油噴射系統(tǒng)實裝運用的工作；
第 7 周：整理已開展的工作，中期檢查；
第 8 周：進行汽缸壓縮比改造設計，開展汽缸頭結(jié)構(gòu)改造的工作；
第 9 周：發(fā)動機傳動比的優(yōu)化設計；
第 10 周：進行關鍵部件的有限元分析，校核其強度；
第 11 周：系統(tǒng)整合，進行總裝配； 第 12 周：生成、完善 2D 和 3D 圖紙； 第 13 周：修改完善設計說明書；
第 14 周：完善畢業(yè)設計各項內(nèi)容，做好答辯 PPT，提交論文，準備答辯。
四、需要閱讀的參考文獻
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附：文獻綜述
文獻綜述
引言
“十一五”提出了節(jié)能減排的政策要求，發(fā)動機節(jié)能是產(chǎn)業(yè)化節(jié)能環(huán)節(jié)的重要一項，隨著各地展開的暴風驟雨般的節(jié)能減排活動，通過技術革新來促進發(fā)動機節(jié)能減排功效是重要的發(fā)展方向之一。發(fā)動機是汽車運行的重要裝置，發(fā)動機屬于整套動力系統(tǒng)的輸出設備，其中包括了變速齒輪，發(fā)動機和傳動軸等等，伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，發(fā)動機所涉及到的產(chǎn)業(yè)鏈也越來越長，人們的生產(chǎn)生活已經(jīng)離不開發(fā)動機了， 人們不斷的研制出不同用途多種類型的發(fā)動機，但是無論哪一種發(fā)動機，其基本的前提條件都是燃料的燃燒，將化學能轉(zhuǎn)化為機械能輸出，燃燒就意味著能源消耗，面對越來越緊缺的能源供應和嚴峻的環(huán)境保護壓力，這使得發(fā)動機的節(jié)能問題尤為重要。發(fā)動機性能的好壞也會直接影響汽車的二氧化碳排放量，所以說發(fā)動機的減排是節(jié)能減排控制的重要內(nèi)容之一。并且伴隨著化石能源為燃料的傳統(tǒng)燃油汽車的大量增加， 引發(fā)了全球變暖等一系列嚴重的問題，吸引了全世界的目光。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排放了大量的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體，尤其是在交通發(fā)達的現(xiàn)在， 人均擁有的車輛越來越多，排放量也越來越大，大氣的溫室效應也隨之增強，溫室效應的增強，會導致全球平均氣溫再上升 2℃，使得南北極的冰山大幅度融化，海平面會大大上升，造成一系列災難。為了防止出現(xiàn)悲劇，哥本哈根會議指出，必須停止增加溫室氣體排放，并且在 2015 年到 2020 年之間開始減少排放。為此，歐洲國家以及中國開始提高車輛排放標準，讓交通工具排放到大氣中的溫室氣體減少。隨著越來越嚴格的排放標準，很多汽車制造商開始研發(fā)電動車，但是電動車的關鍵問題，電池的續(xù)航能力以及輕量化始終得不到很好的解決，在向電動車過渡的這一階段，傳統(tǒng)燃油汽車仍然具有很重要的地位，如何減少傳統(tǒng)燃油汽車的排放，已經(jīng)成為了幾乎所有汽車制造商的主要研究課題。以本田的地球夢技術，馬自達的創(chuàng)馳藍天技術為代表的日本發(fā)動機技術，圍繞著發(fā)動機的小型化以及低速化進行研究。
一、電子燃油噴射系統(tǒng)的重要性
汽車空燃比控制和轉(zhuǎn)速控制是發(fā)動機控制系統(tǒng)中的兩個重要問題。為了使汽車滿足一定的排放要求，同時要具備良好的駕駛性能，需要對發(fā)動機的空燃比和轉(zhuǎn)速進行控制。這是因為三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率在可燃混合氣的化學當量上達到最高，所以需要控制發(fā)動機的空燃比在這一理論值附近，減少廢氣的排放，對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制不僅可以減輕駕駛員的疲勞，減少交通事故的發(fā)生，更重要的是，可以節(jié)省燃料，
提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。而本田 WH-125 型發(fā)動機采用的是化油器，而非電子燃油噴射系統(tǒng)，無法做到對空燃比進行準確的控制和監(jiān)視，對轉(zhuǎn)速也只能通過調(diào)節(jié)化油器上的節(jié)氣門調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)化油器柱塞的開度（轉(zhuǎn)閥式是調(diào)節(jié)閥門開啟角度）從而達到調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的目的。化油器上的另一個螺釘叫做怠速輔助噴孔調(diào)節(jié)螺釘（根據(jù)化油器類型不同，還有調(diào)節(jié)怠速進氣口的），用于調(diào)節(jié)怠速工況時的噴油量，以達到怠速時的各種性能效果。而對化油器進行調(diào)節(jié)，只會影響發(fā)動機的啟動，加速，以及怠速向中間油門的過渡。對油耗有影響，但是影響并不大，更多的是根據(jù)實際需求來調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作性能。所以依靠調(diào)節(jié)化油器來降低油耗并不可取，但是化油器并非沒有好處，作為傳統(tǒng)機械方式的器械，化油器的工作穩(wěn)定，外界原因?qū)ζ溆绊懶?，是很多越野類摩托車和賽車還是青睞于化油器的主要原因之一。但是隨著排放標準的越來越高，對環(huán)境保護的需求也越來越大，自進入 21 世紀以來，化油器已經(jīng)全面被電子燃油噴射系統(tǒng)所取代了，相較于化油器，電子燃油噴射系統(tǒng)因為需要加裝許多傳感器，用于對發(fā)動機的實時工況進行監(jiān)控，對外界環(huán)境的變化和發(fā)動機當時的工況做出反應，調(diào)節(jié)噴油量和噴油時機，也因此，電子燃油噴射系統(tǒng)并沒有化油器來的那么穩(wěn)定。但是隨著技術的不斷發(fā)展，電子燃油噴射系統(tǒng)越來越穩(wěn)定，可以適應各種在極端工況下的工作，并且可以根據(jù)發(fā)動機的實際需求，對發(fā)動機的各種參量進行調(diào)節(jié)，使得發(fā)動機可以在各種不同的工況下都能夠正常工作，尤其是，電子燃油噴射系統(tǒng)的本質(zhì)在于調(diào)節(jié)噴油量和噴油脈寬（也就是噴油時間）來對發(fā)動機進行控制調(diào)節(jié)，利用這一點，可以做到降低排放，提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。雖然，電子燃油噴射技術已經(jīng)越來越發(fā)達，但是想要更深入的了解其工作形式，為了以后的職業(yè)方向的考慮，以及， 對節(jié)能減排更進一步的認識和理解，對化油器型的發(fā)動機進行改裝，替換為電子燃油噴射系統(tǒng)，其意義重大，并且，本田 WH-125 發(fā)動機是單缸 125cc 發(fā)動機，工況相較于多缸的發(fā)動機來說較為簡單，工作也更加穩(wěn)定，利用其對電子燃油噴射系統(tǒng)進行學習，不失為一種好辦法。
二、發(fā)動機小型化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
發(fā)動機目前的發(fā)展形勢主要是發(fā)動機的小型化和輕量化，小型化意味著氣缸數(shù)的削減，排量的減少，但是排量的減少并不意味著功率的降低，以功率的降低為代價來換取燃油經(jīng)濟性的提高，是不可取的，所以小型化發(fā)動機基本都打上了高壓縮比或者是渦輪增壓，機械增壓等標簽。壓縮比的提高，使得火焰燃燒的空間更小，產(chǎn)生更多的能量來推動曲軸對外輸出。而渦輪增壓或者機械增壓則是通過降低壓縮比，但是利用排放的尾氣或者是曲軸對外輸出的功來使更多的空氣進入發(fā)動機，使得汽缸可以吸
入更多的新鮮工質(zhì)，壓力更大，燃燒更加完全，以此提高功率。以上提及的手段都是
發(fā)動機在小型化的過程中，工程師們想出來的在降低排量的時候，保證功率不下降， 維持著原有的甚至比以前大排量發(fā)動機更高的功率，最出名的不外乎方程式賽車，以1.6L 的排量來壓榨出 1000 馬力，當然以高轉(zhuǎn)速和超高的壓縮比帶來的是發(fā)動機壽命的嚴重縮短。但是我們的家用車并不需要考慮那么極端的工況，我們的日常也不需要那么大的功率。其次，在提高壓縮比或者采用增壓的方式的同時，對發(fā)動機的結(jié)構(gòu)也需要進行優(yōu)化，像本田的 VTEC 技術，采用變凸輪的方式使發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速之后氣門升程變大，換取發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時有較好的扭矩和功率表現(xiàn)。所以在降低排量的同時，保證功率不下降也是一個很重要的課題。在本次的論文中，將通過對本田 WH-125 發(fā)動機的壓縮比進行改造，并且，對發(fā)動機的汽缸頭結(jié)構(gòu)進行一定程度上的優(yōu)化，使得本田 WH-125 發(fā)動機在降低了排量的同時，保證功率不下降，理解發(fā)動機小型化的概念以及實際運用。在排放法規(guī)越來越嚴格，對環(huán)境保護呼聲越來越高的今天，小型化無疑是具備很重要的研究價值的。
三、變速箱傳動比優(yōu)化
對于發(fā)動機而言，沒有一副好的變速箱，就不能完全的發(fā)揮出發(fā)動機的潛力，而且，變速箱傳動比的搭配不當不僅會降低駕駛員的操作舒適度和操作性而且也會讓油耗上升，對于追求低油耗和環(huán)保效益的現(xiàn)在而言，無疑是致命的。變速箱的作用在于擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應經(jīng)常變化的行駛條件，同時，也使發(fā)動機在有利（功率高二油耗較低）的工況下工作。正常的情況下，只有當作用在汽車驅(qū)動輪上的牽引力足以克服外界對汽車的阻力時，汽車才能夠正常的起步和正常行駛，而若是沒有變速箱，發(fā)動機的扭矩傳遞給驅(qū)動輪，并不足以使驅(qū)動輪獲得能夠克服行駛阻力的轉(zhuǎn)矩，牽引力過小，汽車根本無法起步，而加裝了變速器之后，若是傳動比過大，牽引力足夠，汽車可以正常起步，但是輸出的轉(zhuǎn)速過低，汽車無法達到高速，無論哪一種情況，對于車輛的操作性都不是好消息，而且，選擇錯誤的傳動比，會使得油耗增加，違背了節(jié)能減排的理念，所以正確的選擇傳動比，根據(jù)發(fā)動機來匹配變速箱，來達到減排的目的。本田 WH-125 發(fā)動機是單缸 125cc 風冷發(fā)動機，作為摩托車發(fā)動機，和汽車發(fā)動機不一樣，摩托車的變速箱和發(fā)動機總成在一塊，而汽車發(fā)動機和變速箱則是分開的，若是只對本田 WH-125 發(fā)動機得汽缸結(jié)構(gòu)，壓縮比這些傳統(tǒng)發(fā)動機結(jié)構(gòu)方面下手，而不考慮變速箱對發(fā)動機的影響的話，那么是無法得到一個好的結(jié)果的，尤其是在降低排放這些方面，變速箱對發(fā)動機的作用不可以忽視，所以，本次論文也將有一部分圍繞著發(fā)動機的變速箱的傳動比優(yōu)化來進行，在發(fā)動機機體改造的基礎上，對變速箱也進行優(yōu)化，是一個完整工程的整體，每一部分都息息相關。
總結(jié)
伴隨著能源危機，溫室效應等一系列環(huán)境問題，作為首要排放源的交通工具，依 然是以燃料燃燒來作為主要的驅(qū)動方式，并且，隨著排放法規(guī)的要求越來越高，尋求 低排放甚至無污染低能耗是的驅(qū)動方式已經(jīng)成為了解決環(huán)境問題的主要突破口了。許 多的汽車制造商開始研究生產(chǎn)電動車，但是因為電池容量與充電的問題并沒有得到很 好的方法來解決，現(xiàn)在正處在從燃油機過渡到電動機的階段上，燃油機的電動化是不 可避免的大趨勢，但是內(nèi)燃機依然有著不可取代的地位。部分汽車制造商在研發(fā)電動 車的過程中，結(jié)合內(nèi)燃機和電動機的特性，研發(fā)了混合動力的汽車，在降低考慮排放 的同時還能避免功率的大幅度損失，在這些方面，日本的汽車制造商尤為突出。在電 池問題徹底解決以前，內(nèi)燃機依然會是交通工具的主要驅(qū)動元，所以內(nèi)燃機的低排放 和低能耗化，是一個很有價值的研究問題，對此，很多的廠商采用了不同方法，小型 化，渦輪增壓，混合動力，柴油化，缸內(nèi)直噴等技術不斷被開發(fā)出來，為了能夠更深 入的學習和了解汽車未來的發(fā)展方向，對“汽車的心臟”發(fā)動機需要有更深入的理解， 并且能將這些理解應用在實際生產(chǎn)當中。
指導教師評閱意見（對選題情況、研究內(nèi)容、工作安排、文獻綜述等方面進行評閱）
簽字： 年 月 日
教研室主任意見
簽字： 年 月 日
學院教學指導委員會意見
簽字： 年 月 日公章：
摘要
伴隨著能源危機，溫室效應等一系列環(huán)境問題，作為首要排放源的交通工具，依然是以燃料燃燒來作為主要的驅(qū)動方式，并且，隨著排放法規(guī)的要求越來越高，尋求低排放甚至無污染低能耗是的驅(qū)動方式已經(jīng)成為了解決環(huán)境問題的主要突破口了。許多的汽車制造商開始研究生產(chǎn)電動車，但是因為電池容量與充電的問題并沒有得到很好的方法來解決，現(xiàn)在正處在從燃油機過渡到電動機的階段上，燃油機的電動化是不可避免的大趨勢，但是內(nèi)燃機依然有著不可取代的地位。部分汽車制造商在研發(fā)電動車的過程中，結(jié)合內(nèi)燃機和電動機的特性，研發(fā)了混合動力的汽車，在降低考慮排放的同時還能避免功率的大幅度損失，在這些方面，日本的汽車制造商尤為突出。在電池問題徹底解決以前，內(nèi)燃機依然會是交通工具的主要驅(qū)動元，所以內(nèi)燃機的低排放和低能耗化，是一個很有價值的研究問題，對此，很多的廠商采用了不同方法，小型化，渦輪增壓，混合動力，柴油化，缸內(nèi)直噴等技術不斷被開發(fā)出來，為了能夠更深入的學習和了解汽車未來的發(fā)展方向，對“汽車的心臟”發(fā)動機需要有更深入的理解，并且能將這些理解應用在實際生產(chǎn)當中。
關鍵詞：發(fā)動機；經(jīng)濟性；小型化；排放法規(guī)
Abstract
With a series of environmental problems, such as energy crisis and greenhouse effect, as the primary emission source, the vehicle still uses fuel combustion as the main driving mode, and with the increasing requirements of emission regulations, it has become the main breakthrough to find the driving mode of low emission, no pollution and low energy consumption. Many auto mobile manufacturers began to study and produce electric vehicles, but because the problems of battery capacity and charging have not been solved well, they are now in the stage of transition from fuel engine to electric motor, and the motorization of fuel engine is an inevitable trend, but internal combustion engine still has an irreplaceable position. During the research and development of electric vehicles, some auto mobile manufacturers have developed hybrid vehicles by combining the characteristics of internal combustion engines and motors, which can reduce emissions and avoid significant loss of power at the same time. in these aspects, Japanese auto mobile manufacturers are particularly prominent. Until the battery problem is thoroughly solved, the internal combustion engine will still be the main driving element of the vehicle, so the low emission and low energy consumption of the internal combustion engine is a valuable research problem. in this regard, many manufacturers have adopted different methods, miniaturization, turbocharged, hybrid power, diesel, in-cylinder direct injection and other technologies have been developed constantly. in order to learn and understand the future development direction of the car in a deeper way, we need to have a deeper understanding of the " heart of the car" engine, and these understandings can be applied in actual production.
Key Words：engine；economic；miniaturization；emission regulation
目錄
1、緒論………………………………………………………………1
1.1目前研究的概況和發(fā)展趨勢……………………………………………1
1.2電子燃油噴射裝置及發(fā)動機結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向…………………………1
1.2.1電子燃油噴射系統(tǒng)的重要性……………………………………2
1.2.2發(fā)動機小型化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化………………………………………3
2、發(fā)動機改造設計…………………………………………………5
2.1總體設計方案……………………………………………………………5
2.1.1發(fā)動機結(jié)構(gòu)改造…………………………………………………5
2.1.2變速系統(tǒng)設計……………………………………………………5
3、電噴系統(tǒng)設計……………………………………………6
3.1化油器系統(tǒng)的問題點……………………………………………………6
3.2電子燃油噴射系統(tǒng)的簡介………………………………………………6
3.3電子燃油噴射裝置的改裝步驟…………………………………………7
3.4曲軸位置傳感器（CKP）………………………………………………12
3.5 CDI點火系統(tǒng)…………………………………………………………13
3.6電子燃油噴射裝置配套標定軟件的使用和調(diào)試……………………14
4、發(fā)動機結(jié)構(gòu)改造………………………………………18
4.1發(fā)動機缸體的改造……………………………………………………18
5、發(fā)動機變速箱改造……………………………………21
5.1 變速箱及傳動系統(tǒng)的分析……………………………………………21
5.2 變速箱的傳動比改造…………………………………………………23
5.2.1發(fā)動機原變速箱的傳動比………………………………………23
5.2.2副軸輸出鏈輪的設計……………………………………………25
6、試車效果………………………………………………26
6.1離合效果………………………………………………………………26
6.2電子燃油噴射裝置效果分析…………………………………………26
6.3油耗分析………………………………………………………………26
7、結(jié)論……………………………………………………27
8、致謝
9、參考文獻
1、緒論
1.1目前研究的概況和發(fā)展趨勢
小型化指的是汽車工程師減小發(fā)動機排量或減少氣缸數(shù)量的舉措。低速化是指將變速箱和差速器等的傳動裝置與發(fā)動機相匹配，使發(fā)動機在既定的高速路工況下以每分鐘較低的轉(zhuǎn)速（RPM）運轉(zhuǎn)。目前，這兩項技術被廣泛應用于輕型汽油發(fā)動機中，用以提高燃油效率，同時減少尾氣和溫室氣體排放。全球排放法規(guī)和不斷提高的燃油經(jīng)濟性標準同時推動著工程師采取小型化和低速化的技術路線。小型化可以提升20%到30%的燃油效率，而降低轉(zhuǎn)速可以在此基礎上再度提升3%到7%。并且從1987年到2010年，發(fā)動機功率密度提升超過50%。功率密度是指每立方英寸排量的馬力。如今發(fā)動機的功率密度約為1.0。在20世紀60年代的“肌肉車”時代，一輛高性能的街車可達到每立方英寸1.0到1.2馬力。大眾汽車現(xiàn)在正在開發(fā)每立方英寸馬力高達2.0的發(fā)動機。這些高輸出功率的發(fā)動機就像當年的賽車發(fā)動機一樣：精密、復雜且承受著巨大壓力，這一切都是技術發(fā)展帶來的提升，其中，發(fā)動機的小型化首當其沖。所謂的發(fā)動機低轉(zhuǎn)速化是通過選擇齒輪比，在一定的高速路工況速度下，用降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方式來節(jié)省燃油。例如，如今，在高速擋、時速100公里的條件下，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速在1700rpm-1800rpm已十分常見。降低轉(zhuǎn)速的一個潛在問題是對動力性能的影響。不過由于自動變速箱的電子控制系統(tǒng)可以在爬坡、加速或拖載重物時，快速、平穩(wěn)地切換到低速檔，這樣就能保持動力性能不受影響了。
1.2電子燃油噴射裝置及發(fā)動機結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向
“十一五”提出了節(jié)能減排的政策要求，發(fā)動機節(jié)能是產(chǎn)業(yè)化節(jié)能環(huán)節(jié)的重要一項，隨著各地展開的暴風驟雨般的節(jié)能減排活動，通過技術革新來促進發(fā)動機節(jié)能減排功效是重要的發(fā)展方向之一。發(fā)動機是汽車運行的重要裝置，發(fā)動機屬于整套動力系統(tǒng)的輸出設備，其中包括了變速齒輪，發(fā)動機和傳動軸等等，伴隨著科學技術的不斷發(fā)展，發(fā)動機所涉及到的產(chǎn)業(yè)鏈也越來越長，人們的生產(chǎn)生活已經(jīng)離不開發(fā)動機了，人們不斷的研制出不同用途多種類型的發(fā)動機，但是無論哪一種發(fā)動機，其基本的前提條件都是燃料的燃燒，將化學能轉(zhuǎn)化為機械能輸出，燃燒就意味著能源消耗，面對越來越緊缺的能源供應和嚴峻的環(huán)境保護壓力，這使得發(fā)動機的節(jié)能問題尤為重要。發(fā)動機性能的好壞也會直接影響汽車的二氧化碳排放量，所以說發(fā)動機的減排是節(jié)能減排控制的重要內(nèi)容之一。并且伴隨著化石能源為燃料的傳統(tǒng)燃油汽車的大量增加，引發(fā)了全球變暖等一系列嚴重的問題，吸引了全世界的目光。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排放了大量的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體，尤其是在交通發(fā)達的現(xiàn)在，人均擁有的車輛越來越多，排放量也越來越大，大氣的溫室效應也隨之增強，溫室效應的增強，會導致全球平均氣溫再上升2℃，使得南北極的冰山大幅度融化，海平面會大大上升，造成一系列災難。為了防止出現(xiàn)悲劇，哥本哈根會議指出，必須停止增加溫室氣體排放，并且在2015年到2020年之間開始減少排放。為此，歐洲國家以及中國開始提高車輛排放標準，讓交通工具排放到大氣中的溫室氣體減少。隨著越來越嚴格的排放標準，很多汽車制造商開始研發(fā)電動車，但是電動車的關鍵問題，電池的續(xù)航能力以及輕量化始終得不到很好的解決，在向電動車過渡的這一階段，傳統(tǒng)燃油汽車仍然具有很重要的地位，如何減少傳統(tǒng)燃油汽車的排放，已經(jīng)成為了幾乎所有汽車制造商的主要研究課題。以本田的地球夢技術，馬自達的創(chuàng)馳藍天技術為代表的日本發(fā)動機技術，圍繞著發(fā)動機的小型化以及低速化進行研究。
1.2.1電子燃油噴射系統(tǒng)的重要性
汽車空燃比控制和轉(zhuǎn)速控制是發(fā)動機控制系統(tǒng)中的兩個重要問題。為了使汽車滿足一定的排放要求，同時要具備良好的駕駛性能，需要對發(fā)動機的空燃比和轉(zhuǎn)速進行控制。這是因為三元催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率在可燃混合氣的化學當量上達到最高，所以需要控制發(fā)動機的空燃比在這一理論值附近，減少廢氣的排放，對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速控制不僅可以減輕駕駛員的疲勞，減少交通事故的發(fā)生，更重要的是，可以節(jié)省燃料，提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。而本田WH-125型發(fā)動機采用的是化油器，而非電子燃油噴射系統(tǒng)，無法做到對空燃比進行準確的控制和監(jiān)視，對轉(zhuǎn)速也只能通過調(diào)節(jié)化油器上的節(jié)氣門調(diào)節(jié)螺釘，調(diào)節(jié)化油器柱塞的開度（轉(zhuǎn)閥式是調(diào)節(jié)閥門開啟角度）從而達到調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的目的。化油器上的另一個螺釘叫做怠速輔助噴孔調(diào)節(jié)螺釘（根據(jù)化油器類型不同，還有調(diào)節(jié)怠速進氣口的），用于調(diào)節(jié)怠速工況時的噴油量，以達到怠速時的各種性能效果。而對化油器進行調(diào)節(jié)，只會影響發(fā)動機的啟動，加速，以及怠速向中間油門的過渡。對油耗有影響，但是影響并不大，更多的是根據(jù)實際需求來調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作性能。所以依靠調(diào)節(jié)化油器來降低油耗并不可取，但是化油器并非沒有好處，作為傳統(tǒng)機械方式的器械，化油器的工作穩(wěn)定，外界原因?qū)ζ溆绊懶?，是很多越野類摩托車和賽車還是青睞于化油器的主要原因之一。但是隨著排放標準的越來越高，對環(huán)境保護的需求也越來越大，自進入21世紀以來，化油器已經(jīng)全面被電子燃油噴射系統(tǒng)所取代了，相較于化油器，電子燃油噴射系統(tǒng)因為需要加裝許多傳感器，用于對發(fā)動機的實時工況進行監(jiān)控，對外界環(huán)境的變化和發(fā)動機當時的工況做出反應，調(diào)節(jié)噴油量和噴油時機，也因此，電子燃油噴射系統(tǒng)并沒有化油器來的那么穩(wěn)定。但是隨著技術的不斷發(fā)展，電子燃油噴射系統(tǒng)越來越穩(wěn)定，可以適應各種在極端工況下的工作，并且可以根據(jù)發(fā)動機的實際需求，對發(fā)動機的各種參量進行調(diào)節(jié)，使得發(fā)動機可以在各種不同的工況下都能夠正常工作，尤其是，電子燃油噴射系統(tǒng)的本質(zhì)在于調(diào)節(jié)噴油量和噴油脈寬（也就是噴油時間）來對發(fā)動機進行控制調(diào)節(jié)，利用這一點，可以做到降低排放，提高發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。雖然，電子燃油噴射技術已經(jīng)越來越發(fā)達，但是想要更深入的了解其工作形式，為了以后的職業(yè)方向的考慮，以及，對節(jié)能減排更進一步的認識和理解，對化油器型的發(fā)動機進行改裝，替換為電子燃油噴射系統(tǒng)，其意義重大，并且，本田WH-125發(fā)動機是單缸125cc發(fā)動機，工況相較于多缸的發(fā)動機來說較為簡單，工作也更加穩(wěn)定，利用其對電子燃油噴射系統(tǒng)進行學習，不失為一種好辦法。
1.2.2發(fā)動機小型化與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
發(fā)動機目前的發(fā)展形勢主要是發(fā)動機的小型化和輕量化，小型化意味著氣缸數(shù)的削減，排量的減少，但是排量的減少并不意味著功率的降低，以功率的降低為代價來換取燃油經(jīng)濟性的提高，是不可取的，所以小型化發(fā)動機基本都打上了高壓縮比或者是渦輪增壓，機械增壓等標簽。壓縮比的提高，使得火焰燃燒的空間更小，產(chǎn)生更多的能量來推動曲軸對外輸出。而渦輪增壓或者機械增壓則是通過降低壓縮比，但是利用排放的尾氣或者是曲軸對外輸出的功來使更多的空氣進入發(fā)動機，使得汽缸可以吸入更多的新鮮工質(zhì)，壓力更大，燃燒更加完全，以此提高功率。以上提及的手段都是發(fā)動機在小型化的過程中，工程師們想出來的在降低排量的時候，保證功率不下降，維持著原有的甚至比以前大排量發(fā)動機更高的功率，最出名的不外乎方程式賽車，以1.6L的排量來壓榨出1000馬力，當然以高轉(zhuǎn)速和超高的壓縮比帶來的是發(fā)動機壽命的嚴重縮短。但是我們的家用車并不需要考慮那么極端的工況，我們的日常也不需要那么大的功率。其次，在提高壓縮比或者采用增壓的方式的同時，對發(fā)動機的結(jié)構(gòu)也需要進行優(yōu)化，像本田的VTEC技術，采用變凸輪的方式使發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速之后氣門升程變大，換取發(fā)動機在高轉(zhuǎn)速時有較好的扭矩和功率表現(xiàn)。所以在降低排量的同時，保證功率不下降也是一個很重要的課題。在本次的論文中，將通過對本田WH-125發(fā)動機的壓縮比進行改造，并且，對發(fā)動機的汽缸頭結(jié)構(gòu)進行一定程度上的優(yōu)化，使得本田WH-125發(fā)動機在降低了排量的同時，保證功率不下降，理解發(fā)動機小型化的概念以及實際運用。在排放法規(guī)越來越嚴格，對環(huán)境保護呼聲越來越高的今天，小型化無疑是具備很重要的研究價值的。
2 發(fā)動機改造
2.1 總體設計方案
2.1.1 發(fā)動機結(jié)構(gòu)改造
1) 盡可能降低發(fā)動機重量；
2) 測試車輛的經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)間，并以此為標準選擇檔位；
3) 以活塞在工作時，不與氣門發(fā)生干涉為前提，削減氣缸蓋提升壓縮比；
4) 加裝電子燃油噴射裝置，進行精細調(diào)節(jié) ；
5) 針對傳感器的各個不同變量，尋找對應關系，以經(jīng)濟轉(zhuǎn)速為基準對變量的參數(shù)進行調(diào)整；
6) 設計發(fā)動機試驗臺，以利于調(diào)整各個參數(shù)并測試。
2.1.2 變速系統(tǒng)設計
1) 為保證車體滑行阻力較小，設計滑行脫開離合組件；
2) 脫開離合嚙合和脫開空行程的預留；
3) 增大抗彎能力，加粗后軸，設計矩形花鍵，方便離合脫開；
4) 使油耗最小，設計傳動比，使其行駛時的大部分時間處于發(fā)動機最佳經(jīng)濟轉(zhuǎn)速；
5) 為保證離合控制結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、簡單、體積小，設計齒輪齒條機構(gòu)輔助撥叉控制離合脫開。
3 電噴系統(tǒng)設計
3.1 化油器系統(tǒng)的問題點
本田節(jié)能車大賽使用的發(fā)動機是統(tǒng)一發(fā)放給參賽學校的，排量為125cc的單汽缸風冷發(fā)動機，型號為WH-125。本田此型號的發(fā)動機一直以來都采用的化油器式的供油方式，也因為這個原因，在節(jié)能車比賽中，各大隊伍的主流供油方式還是化油器，本校也不例外，但是伴隨著發(fā)動機技術的進步，化油器已基本被淘汰，化油器的調(diào)教可節(jié)省的燃油量越來越少，為了突破這個問題，一些學校開始將目光放在了電子燃油噴射裝置上，電子燃油噴射裝置自2000年以后大量運用在乘用車中，隨著時代的發(fā)展，對節(jié)油要求越來越高，對控制的噴油量也越來越嚴格，化油器因為供油量的不可完全控制性，已基本被淘汰，除此以外，化油器還有幾個問題點：
1) 空燃比的調(diào)整：
這也是化油器最大的問題，空燃比對發(fā)動機的作用是波及整體的，影響
到所有的轉(zhuǎn)速區(qū)間，無法做到在個別轉(zhuǎn)速區(qū)間對空燃比進行控制，意味著在不需要過多噴油量的轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，化油器還是會供給過量的燃油，造成燃油的浪費，其次，因為不可以控制個別區(qū)間內(nèi)的空燃比，所以在進行調(diào)教的時候，必須要考慮全部的轉(zhuǎn)速區(qū)間，增加了調(diào)教的難度和工作量。
2) 燃油量的測量
對于化油器來說，燃油消耗量的測量非常困難，實驗使用的測量方法是
比較行駛前后的管內(nèi)和油箱的燃油質(zhì)量，但是因為在行駛過程中的振動，浮子室的油液液面等原因，想要正確測得燃油消耗量是幾乎不可能的，比如，在行駛前后，燃油減少了10g，噴入吸氣管內(nèi)的燃油量有8g，剩余的2g留在了浮子室中，但是浮子室中的燃油量無法測得，所得燃油消耗量比實際的要高。
但是如果采用電子燃油噴射裝置，就可以對發(fā)動機的個別轉(zhuǎn)速區(qū)間進行單獨的調(diào)教，達到控制空燃比的目的，其次，利用電腦和傳感器對發(fā)動機進行檢測，可以準確的知道燃油的消耗量。
3.2 電子燃油噴射系統(tǒng)的簡介
本次實驗采用的電噴為益科創(chuàng)新開發(fā)的SE-EFI小型發(fā)動機電噴系統(tǒng)，適用發(fā)動機類型型號為GY6-125型發(fā)動機。對實驗用發(fā)動機WH-125型發(fā)動機進行了必要的改造后，將電噴裝置安裝上并進行檢測。
對于除了GY6以外的其他類型的小型發(fā)動機需要做一些小改動和微調(diào)，例如安裝閥體總成等一系列部件。該系統(tǒng)中默認的數(shù)據(jù)配置能夠使發(fā)動機啟動并處于怠速工況，但可能還需要一些參數(shù)優(yōu)化，這些參數(shù)會在ECU里體現(xiàn)，并且數(shù)據(jù)是可以被修改和反復調(diào)試的。
本系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：
1) 發(fā)動機自診斷系統(tǒng)
2) 轉(zhuǎn)速降低斷油功能
3) 冷機啟動性優(yōu)秀（-30℃）
4) 燃燒效率高，排放低
5) 支持使用者自行調(diào)教優(yōu)化
6) 電子控制燃油噴射
SE-EFI系統(tǒng)包含的配件：
① 發(fā)動機電子控制單元（ECU）
② 進氣歧管及節(jié)氣門部件：
進氣歧管
節(jié)氣門閥體
燃油噴射器
③ 電噴裝置線束
④ 汽油泵部件
電動汽油泵
燃油過濾器
油管
卡箍
三通管
高壓油管
壓力調(diào)節(jié)裝置
⑤ 進氣壓力傳感器
⑥ 發(fā)動機溫度傳感器（ECT）
⑦ 串口通訊線和配器（用于和電腦進行連接便于調(diào)教）
⑧ 氧傳感器（安裝于排氣管處）
⑨ 發(fā)動機溫度傳感器（IAT）
3.3 電子燃油噴射裝置的改裝步驟
1) 節(jié)氣門閥體替換原裝化油器
將原發(fā)動機上的化油器和進氣歧管取下，將節(jié)氣門閥體和進氣歧管安裝至發(fā)動機上，再將節(jié)氣門閥體的進氣端口連接至空氣濾芯器，將電噴噴射裝置利用進氣歧管安裝至發(fā)動機進氣處，并在兩者之間墊上隔熱墊，若是進氣歧管距離進氣口太近，可以使用兩個進氣墊隔開。
2) 安裝進氣壓力傳感器
將進氣壓力傳感器安裝至進氣口附近，注意固定的方式，本實驗中采取的是利用短軟管將進氣壓力傳感器連接至節(jié)氣門閥體的吊耳處。
3) 油箱及油路的改造
電噴系統(tǒng)裝置中需要有一條回油管接回至油箱處，實驗中使用的僅有發(fā)動機，并無油箱，所以采用了比賽計算油量使用的油罐瓶作為油箱，其頂部有孔，將其與回油管連接，并使回油管進入開孔約10cm，用硅橡膠進行密封，確保回油管干燥，壓力調(diào)節(jié)裝置可以正常使用。
4) 安裝油泵組
將油泵安裝于燃油開關以及進氣歧管之間，起到節(jié)省油管長度的效果，其次，油泵位置要安全，避免損壞，若是損壞，發(fā)動機將無法工作，本實驗將油管至于發(fā)動機上方迂回，將油泵組中帶有燃油濾清器的油管接到油箱底端的燃油開關處，同時確保燃油濾清裝置已安裝至油泵的進油口，之后將高壓油管的一部分接至噴油裝置，用卡箍固定，將回油管接回油泵組的三通上，檢查所有緊固件，用卡箍鎖緊，確保不會泄露。如圖3.3.1
5) 安裝發(fā)動機溫度傳感器IAT
在發(fā)動機缸蓋處尋找背風處，因為WH-125型發(fā)動機采用的是風冷，若是迎風處并且氣流小的位置，測量的進氣溫度會低于實際的進氣溫度，選擇的位置是在發(fā)動機缸蓋的螺母處，背風且氣流小。
6) 安裝進氣溫度傳感器
將進氣溫度傳感器安裝至節(jié)氣門閥體和空氣濾清器之間，本實驗采用的方法是在兩者之間的管道上開一個小孔，并用膠槍將其固定。
7) 安裝CDI點火控制系統(tǒng)模塊
CDI點火控制裝置的安裝，涉及到其他幾個模塊，首先，先將ECU和CDI連在一塊后引出一條新的線，連接至一機械開關稱為鑰匙開關，也就是控制發(fā)動機點火的必要的裝置，且CDI上有各種標識，將GND連接至電池負極，CKP連接至點火觸發(fā)信號。如圖3.3.2
8) 安裝高壓線圈
一端連接至電池負極，一端連接至CDI的IGN。具體如圖3.3.3
9) 連接鑰匙開關線
將點火開關線和ECU線束中的KEYSW輸入線連接，其信號是來自鑰匙開關的+12V電壓，KEYSW若是未連接到手動開關處，則ECU不工作。
10) ECU的安裝
將ECU安裝在安全，干燥，不易損壞的地方（應該靠近EFI元件，比如車座下面或者車體內(nèi)部）
11) 將電池負極接地
根據(jù)未來車架的設計，將電池安放后，搭鐵接地。
12) 將電噴系統(tǒng)零部件和線束連接
發(fā)動機控制單元的線束如圖3.3.4所示，其所對應的各種傳感器的名稱如表3.1所示。將除了氧傳感器以外的傳感器和線束的連接，具體的連線只需參照說明書就可以完成。
13) 將12V蓄電池接上ECU
14) 安裝氧傳感器
氧傳感器需要靠近排氣口，但是不能太過于接近，本實驗中將氧傳感器安裝于離排氣口10cm的位置，氧傳感器可以利用排氣口處的熱量，不需要自身進行加熱，并且因為位置并不過于接近，其溫度會維持在300-900℃之間，同時，氧傳感器的安裝需要有一定的角度，若是安裝角度錯誤的話，會造成傳感器損壞，其角度如圖3.3.5所示。
圖3.3.1安裝油泵組
圖3.3.2CDI點火系統(tǒng)裝置模塊
圖3.3.3高壓線圈的安裝
圖3.3.4電噴線束
圖3.3.5氧傳感器安裝角度
標簽
名稱
注釋
ECU
電子控制模塊
RS232
串口通訊線
O2S
窄域氧傳感器
Fuel Pump
燃油泵接插件
12V-
電源12V-
12+
電源12V+
IAT
進氣溫度傳感器
ECT
發(fā)動機溫度傳感器
Performance
switch
模式選擇開關（經(jīng)
濟/動力）
TPS
節(jié)氣門位置傳感器
MAP
進氣壓力傳感器
INJ
噴油器
CKP
曲軸位置傳感器連
接觸發(fā)信號線
橙色
CDI-Ctrl
CDI控制輸出
灰色
GND
地線
綠色
KEYSW
鑰匙開關
粉色
表3.3.1 電噴組件
3.4 曲軸位置傳感器（CKP）
曲軸位置傳感器的作用是確定曲軸的位置，也就是利用曲軸的轉(zhuǎn)過的角度判斷曲軸的位置，確定點火時刻。
對于電噴系統(tǒng)而言，曲軸傳感器提供的觸發(fā)信號會反饋給電子控制單元，判斷出曲軸所處的位置后給高壓線圈一個點火信號，通過觸發(fā)信號，ECU還可以計算轉(zhuǎn)速，它也會在每個周期，觸發(fā)電子噴油器噴射燃油一次，并且能控制在特定的點火角度點火。
如果曲軸位置傳感器沒有提供位置信號給ECU，電子燃油噴射系統(tǒng)將無法進行工作。
根據(jù)發(fā)動機點火系統(tǒng)的類型的不同，電噴系統(tǒng)能夠識別下列幾種類型的曲軸位置觸發(fā)信號：
l l 磁電感應式觸發(fā)信號
l l 霍爾效應式觸發(fā)信號
l l 光電感應式觸發(fā)信號
l l 多齒觸發(fā)式觸發(fā)信號
針對于本實驗采用的SE-EFI電子燃油噴射系統(tǒng)來說，曲軸位置傳感器旋轉(zhuǎn)一圈能產(chǎn)生的曲軸信號越多越好，控制也就能更加的精細，調(diào)教就更充分。
1) 假設飛輪上只有一個凸臺或者磁鐵，如圖所示，這意味者曲軸每轉(zhuǎn)一圈只能產(chǎn)生一個脈沖信號，并且需要在配套調(diào)教軟件中輸入總齒數(shù)：VAL_nTeethTot=1。
圖3.4.1個凸臺
2) 假設飛輪上有兩個凸臺或者磁鐵
① 當凸臺或者磁鐵按180度分開排列時，曲軸每轉(zhuǎn)一圈會產(chǎn)生兩個脈沖信號，所以配套調(diào)教軟件中輸入總齒數(shù)VAL_nTeethTot=2
圖3.4.2 飛輪有兩個凸臺
② 當兩個磁鐵或凸臺距離小于90度，每轉(zhuǎn)1圈雖然也會產(chǎn)生兩個脈沖信號。但是因為太接近，需要實用配套軟件濾波來忽略一個脈沖，防止產(chǎn)生的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，并做校準，在配套軟件中輸入以下的齒數(shù)和校準。
圖3.4.3 飛輪有兩個凸臺
VAL_nTeeTot = 2
VAL_Ignore_second_tooth_enable = 1
VAL_Ignore_second_tooth_x_apart = 2
3.5 CDI點火系統(tǒng)
本次實驗采用的電子燃油噴射系統(tǒng)的點火方式是電容式點火。
普通的點火系統(tǒng)采用的觸發(fā)源是位于飛輪內(nèi)部的小型觸發(fā)線圈，曲軸每旋轉(zhuǎn)一周就發(fā)送一個脈沖信號給高壓線圈。之后高壓線圈便增壓使火花塞點火。而對于SE-EFI電噴系統(tǒng)而言，只需要將電噴線束的曲軸位置傳感器和高壓線圈的觸發(fā)信號線相互連接就可以達到目的。
該系統(tǒng)的觸發(fā)線圈安裝于曲軸箱體的內(nèi)部，和飛輪不相互接觸，同時飛輪的表面有一凸臺。當發(fā)動機內(nèi)部的感應線圈檢測到凸臺經(jīng)過的時候，切割磁感應線圈后向控制單元發(fā)送脈沖信號，電子控制單元接受處理信號后再發(fā)送點火信號給高壓線圈點火器。利用這種方法，CDI點火系統(tǒng)就明確了具體的點火時刻。同時，電子控制單元的正時輸入也可以采用這樣的觸發(fā)信號來確定噴油和點火的時刻。
圖3.5.1 CDI點火
3.6 電子燃油噴射裝置配套標定軟件的使用和調(diào)試
1) 簡介
SE-EFI采用的標定軟件的名稱為ProCAL，其控制芯片為摩托羅拉系列的MCU，將其放在控制單元中，需要進行標定的時候再使用數(shù)據(jù)線和計算機進行連接，進行參數(shù)的修改和標定。
啟動ProCAL，操作界面如圖3.6.1所示，在頁面的主要部分顯示發(fā)動機參數(shù)數(shù)據(jù)，在ProCAL中，發(fā)動機參數(shù)的表現(xiàn)方法有儀表盤類型，列表化類型，圖像示波類型等三種類型。顯示在3.6.1中的為儀表盤類型，可以直觀的看到各類參數(shù)的變化，但是卻看不到原始數(shù)據(jù)，需要使用列表化類型才可以看到原始數(shù)據(jù)。
圖3.6.1電噴儀表盤
左上角：目錄列表樹狀圖
左下角：程序運行狀態(tài)指示窗口?？梢钥闯龀绦蚴欠裾５倪\行，新寫的數(shù)據(jù)是否正常錄入控制單元。
右側(cè)：發(fā)動機參數(shù)數(shù)據(jù)顯示界面。
2）ProCAL軟件的使用
① 載入廠家事先寫入的默認參數(shù)
控制單元采用的是摩托羅拉系列MCU（微處理器芯片），可執(zhí)行文件為S19文件。其次說明文件A2L包含了ProCAL工具中各類數(shù)據(jù)的詳細信息；參數(shù)化標定文件CAL包含了用戶可以調(diào)整的數(shù)據(jù)和參數(shù)部分。
圖3.6.2電噴標定文件
② 打開通信設置（Communication Setting）窗口
點擊ProCAL菜單欄上的Settings，之后選擇Communication setting（設置à通信設置）選項后打開通信設置窗口。
圖3.6.3 通信設置
③ 數(shù)據(jù)通信模式的設置
ProCAL軟件共擁有串口、藍牙、USB、以太網(wǎng)等四種不同的通信設置模式。
在沒有做修改的前提下ProCAL軟件默認的是使用USB通信設置。
圖3.6.4 通信選擇
④ 與發(fā)動機進行聯(lián)機調(diào)試
將ECU電源打開（當電源開關被打開的一會兒油泵會發(fā)出泵油的聲音），選擇合適的通信設置，如果采用數(shù)據(jù)線則選擇USB通信。
⑤ 與發(fā)動機間建立通訊
在建立起通信之后，ProCAL軟件，將內(nèi)置的文件和標定的文件進行比較， ProCAL軟件對控制單元加載的參數(shù)和激活的CAL文件進行對比以及分析，若是相互之間的參數(shù)不一致，就會出現(xiàn)“Message”的彈窗。之后點擊按鍵（Burn to ECU）便可以將CAL文件中的參數(shù)發(fā)送到電子控制單元中或點擊按鍵（Fetch from ECU）將CAL文件從控制單元中發(fā)送至計算機。
圖3.6.5 更新數(shù)據(jù)
若是ProCAL軟件中，當前電子控制單元中加載的參數(shù)和正在運行的CAL文件是一致的話，在程序運行狀態(tài)指示窗口會出現(xiàn)“Data is latest”。
圖3.6.6 操作記錄
3) 數(shù)據(jù)的錄制和回放
1數(shù)據(jù)的錄制
點擊菜單上方的Start Measuring按鈕后，再點擊“RunàStart Recording”（如圖3.6.7的紅色圓形按鈕）便開始錄制傳感器送到控制單元的數(shù)據(jù)，并在計算機中顯示出來。
圖3.6.7 開始錄制
2數(shù)據(jù)錄制的停止
點擊菜單中的Run按鈕后，再點擊“RunàStop Measuring”（或點擊圖2.16的黑色方塊按鈕），數(shù)據(jù)錄制便會停止。
ProCAL軟件會將當前顯示的時間和數(shù)據(jù)采集的頻率（syn、20ms、100ms）作為名稱，將完成好的數(shù)據(jù)分別保存到不同的3個CSV文件中。并將數(shù)據(jù)存放在目錄中。
3數(shù)據(jù)回放并分析
在完成數(shù)據(jù)的錄制后，點擊菜單中的“RunàPlay ”（或點擊圖3.6.7中的示波器圖標），系統(tǒng)會自動打開自帶的回放軟件，進行數(shù)據(jù)的回放。 “Data Analyzer”是系統(tǒng)自帶的回放軟件。
圖3.6.8 發(fā)動機簡易臺架
上圖3.6.8是已經(jīng)組裝完成的電噴系統(tǒng)的簡易試驗臺架，利用焊接在簡易臺架上的虎鉗作為油門的微調(diào)裝置，固定在木板上的是電噴系統(tǒng)的一些組件。這些組件都是原定放在車架上的，在實驗完成后會將其重新裝車。
4 發(fā)動機結(jié)構(gòu)改造
4.1 發(fā)動機缸體的改造
對發(fā)動機而言，有一個很重要的參數(shù)—壓縮比。壓縮比指的是當活塞位于下止點（開始進行壓縮時）時，氣體的體積和活塞位于上止點時（壓縮結(jié)束時）氣體體積的比值。若是僅僅從燃燒效率和經(jīng)濟性角度看來，壓縮比的數(shù)值應該時越大越好。壓縮比越高，燃燒越充分，發(fā)動機的熱效率越高、動力越強勁、車輛的最高車速和加速性能等都會得到相應的提高。但是受限于汽缸的制作材料以及過度壓縮引起的爆震等因素，導致發(fā)動機的壓縮比不能無限制的提高。
通常來說發(fā)動機的壓縮比和所使用的汽油密切相關，一般來說，加油站中汽油的標號數(shù)值越高，汽油的辛烷值越高，相應的汽油抗爆性也就越好。但是若將壓縮比的數(shù)值變得很高，而汽油質(zhì)量過低或者標號數(shù)值過低，就會引起發(fā)動機在工作時，活塞上行正在壓縮油氣混合氣的時候，由于壓力過大，混合氣被提前點燃，使得活塞沒有到達上止點時就發(fā)生爆炸，產(chǎn)生爆燃現(xiàn)象，導致發(fā)動機做負功，對活塞連桿組產(chǎn)生過大的壓力，影響到發(fā)動機的正常工作以及穩(wěn)定性能。為此，在本次實驗中，為了不對實驗的結(jié)果產(chǎn)生不好的影響以及保護發(fā)動機為目的，所采用的是#93號汽油，同時，汽油數(shù)值標號和壓縮比的關系如表4.1所示：
表4.1 汽油數(shù)值標號和壓縮比關系
90#的汽油
用于壓縮比在8.5以下的汽油汽車
93#的汽油
用于壓縮比在8.6-9.9的汽油汽車
97#的汽油
用于壓縮比在10.0-11.5之前的汽油汽車
98#的汽油
用于壓縮比在11.6以上的汽油汽車
由表4.1分析可見，若是采用#93號汽油，需要將壓縮比控制在8.6-9.9范圍內(nèi)才不會出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象，為此本次實驗的發(fā)動機機體第一次改造為壓縮比改造，將壓縮比在不產(chǎn)生爆燃的前提下盡可能的提高，目標為壓縮比達到9.9。
本次實驗中采用的WH-125型發(fā)動機的具體相關參數(shù)如圖4.1所示：
圖4.1 WH-125發(fā)動機相關參數(shù)
由圖4.1可以看到WH-125型發(fā)動機的壓縮比為9.0：1，并且圖中還說明了汽缸的缸徑（52.4mm）、汽缸的沖程（57.0mm）、發(fā)動機的總排量（124.8ml）以及活塞的行程（51.28mm），就可以利用下列的公式2.1和已經(jīng)預設的壓縮比來計算出汽缸壓縮后的體積。
公式4.1 壓縮后容積公式
為了使壓縮比達到預設的目標9.9:1，利用數(shù)控機床將發(fā)動機氣缸體長度銑去了0.4mm，利用圖2.18中的數(shù)據(jù)可以計算出壓縮后的容積共少了0.86ml，最后再利用公式4.1計算出壓縮比，最后得到壓縮比的數(shù)值提升到了9.46:1，并未達到預想的9.9:1的壓縮比數(shù)值，因為，再最后進行分析的時候發(fā)現(xiàn)，若是為了將壓縮比提升到9.9:1，會造成氣門和活塞發(fā)生干涉，影響發(fā)動機的正常工作，這是由于發(fā)動機設計的原因造成的，若想要達到9.9壓縮比需要重新設計汽缸，從設計角度和工作量來看并不具備條件，所以最后只銑去了0.4mm，確?；钊粫龅綒忾T，因為壓縮比的改變并無法直觀的看到結(jié)果，需要實際實驗才能得到，所以實驗結(jié)果將會在下文中展示。
5發(fā)動機變速箱改造
5.1 變速箱及傳動系統(tǒng)的分析
圖5.1 總體變速系統(tǒng)
傳統(tǒng)的變速系統(tǒng)是利用發(fā)動機的曲軸旋轉(zhuǎn)將動力輸出，動力輸送的過程是從自動離合器開始的，經(jīng)過手動離合器，通過齒輪傳動將動力傳遞到變速箱的主軸后，根據(jù)所選擇的檔位的不同，不同齒輪相互搭配，使動力從變速箱的副軸對外輸出，副軸的外端接有傳動鏈輪，經(jīng)過鏈條將動力送到與車輪連接的從動鏈輪上，使車輪轉(zhuǎn)動起來。
本次實驗中，傳動系統(tǒng)的設計，同樣也是從自動離合器開始的，取消了手動離合器，活塞做功推動曲軸旋轉(zhuǎn)，將旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動力送至自動離合器，通過齒輪傳動將動力傳遞到變速箱的主軸，因為取消了手動離合器的原因，所以無法切換檔位，所以本實驗中將3 個檔位拆除，僅余下一個2檔也就是僅剩一對齒輪，之后動力經(jīng)由2檔送至副軸，再經(jīng)過鏈條將動力送到與車輪連接的從動鏈輪。如圖5.1為總體變速系統(tǒng)的簡圖。
圖5.2 手動離合器
上圖5.2為手動離合器。本次設計的改造主要圍繞曲軸箱里面的構(gòu)造進行，首先，拆除了腳起動部件，但留下了電起動的組件，因為在實際的比賽中，發(fā)動機位于車手的后方，無法使用腳起動，所以將腳起動部件拆除，一方面減少重量，另一方面使結(jié)構(gòu)簡化，之后，因為需要拆除手動離合器部件，所以檔位將變得無法切換，所以將在切檔時需要使用的圓柱凸輪拆除，并且拆除的還有位于主副軸上的3對檔位齒輪，同時，由于不用切檔，將手動離合器的摩擦片拆除后，使用氬弧焊將手動離合器焊接在一塊，確保動力的輸送不會中斷，并且將變速箱副軸外端的主鏈輪換成滑行掄，滑行輪的作用是在曲軸轉(zhuǎn)速降低，帶動變速箱副軸轉(zhuǎn)速降低，后輪轉(zhuǎn)速超過副軸轉(zhuǎn)速時，確保發(fā)動機的副軸不會拖動后輪產(chǎn)生負功，使得后輪的慣性作用充分發(fā)揮，更加的節(jié)省能源。
5.2 變速箱的傳動比改造
5.2.1 發(fā)動機原變速箱的傳動比
發(fā)動機變速箱未改造之前，其各個檔位的齒輪參數(shù)和傳動比參數(shù)如下表5.2.1所示。
發(fā)動機變速箱的各檔傳動比可以從表5.2.1中得知，配合發(fā)動機最佳經(jīng)濟轉(zhuǎn)速3000-3500RPM，利用下列的公式5.2.1既可以計算出最佳的傳動比范圍，所計算的的傳動比范圍在12-15之間，根據(jù)表格中的傳動比數(shù)據(jù)，最后選擇了第二個檔位，傳動比為13.35。確定傳動比之后，將其他各檔位的齒輪組全部拆除，主副軸上僅保留二檔齒輪組。
表5.2.1 傳動參數(shù)
后輪鏈輪36T，發(fā)動機輸出鏈輪14T，傳動比計算
檔位
曲軸齒輪
主軸齒輪
主軸（輸入軸）
副軸（輸出軸）
輸出鏈輪
后輪鏈輪
傳動比
1
20
67
14
35
14
36
21.54
2
20
67
20
31
14
36
13.35
3
20
67
20
23
14
36
9.91
4
20
67
26
24
14
36
7.95
公式5.2.1 車速和速比、傳動比的計算公式
同時在實際的比賽中，為了控制速度以及油耗等原因，對車輛的平均行駛速度有所限制，要求車速控制在25公里每小時左右，以保證可以達到最佳的燃油使用情況。同時，對車輛的啟動車速要求為15公里每小時，對車輛的開始滑行車速要求為35公里每小時。并且根據(jù)WH-125型發(fā)動機，具有其自己的經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)間，根據(jù)以上參數(shù)，發(fā)動機2擋時做出表5.2.1。
表5.2.1 車輪速度和曲軸速度比較
二檔車輪速度和曲軸轉(zhuǎn)速間關系，傳動比13.35
車輪速度（km/h）
車輪速度（r/min）
曲軸轉(zhuǎn)速
15
159
2126
16
170
2268
17
180
2409
18
191
2551
19
202
2693
20
212
2834
21
223
2976
22
234
3118
23
244
3260
24
255
3401
25
265
3543
26
276
3685
27
287
3826
28
297
3968
29
308
4110
30
318
4252
31
329
4393
32
340
4535
33
350
4677
34
361
4818
35
372
4960
在進行變速箱改造之前，對未改裝過的變速箱實際著車后，并比較上表中的不同參數(shù)時發(fā)現(xiàn)，采用2檔前進時，其曲軸的轉(zhuǎn)速區(qū)間和發(fā)動機的經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)間基本重合，在起動時可以提供足夠的扭矩以及加速能力，對此，本次實驗最后決定采用2檔，將其他的檔位拆除。
5.2.2 副軸輸出鏈輪的設計
WH-125原配的副軸輸出鏈輪，其規(guī)格為14T，08A。但是因為原配輸出鏈輪在使用當中，若是車輛關閉電源進入滑行狀態(tài)的時候，由于原輸出鏈輪無法實現(xiàn)超越，導致會有大量的能量消耗在克服變速箱的阻力上，為了避免這一不必要的損失，將原輸出鏈輪改為滑行輪，其具體樣式如圖5.1所示，且其規(guī)格大小和發(fā)動機原配輸出鏈輪一致，均為14T,08A。
圖5.1 滑行輪
滑行輪具備以下幾個優(yōu)點：
1：滑行輪的工作原理和工業(yè)中使用的超越離合器的工作原理基本一致。
2：由于不用克服變速箱阻力做工，使得車輛可以滑行的更遠，具備良好的經(jīng)濟性，有效的降低不必要的油耗。滑行時發(fā)動機處于熄火狀態(tài)，不排除燃燒廢氣，有效降低排放，滿足排放法規(guī)。同時，因為鏈輪可超越，除了不用克服阻力做工，還降低了發(fā)動機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損耗，類似于爆缸事件的概率降低，提升操作的安全等級。并且，在車輛起動時，人向前助力時，由于滑行輪的存在，車輛起動力矩小，起動平穩(wěn)，在起動后，滑行輪自身開始旋轉(zhuǎn)，當滑行輪內(nèi)圈速度超越了外圈速度時，鎖死，此時滑行輪相當于普通鏈輪，同時運行的阻力也相應的較小。
3：可以做到不用換擋，僅靠油門既可以進行操作
6試車效果
6.1 離合效果
離合器閉合快捷，在分離的時候不干涉車輪的運行，車架的強度達到設計要求，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速不同和離合器在開合時產(chǎn)生的相反方向的力會影響離合器的正常工作。
6.2 電子燃油噴射裝置效果分析
本次實驗過程中，電子燃油噴射裝置由于可以在很小的轉(zhuǎn)速區(qū)間范圍內(nèi)調(diào)整空氣和燃油的比值，可以做到在發(fā)動機每次做工燃燒時，油氣混合物被充分消耗，達到排放的標準，同時由于完全燃燒，排氣管尾氣不會冒出藍色煙霧（燃燒不完全帶來的副作用）以及噪聲，在車輛無負載的時候，因為電子燃油噴射裝置的實時控制性，導致加速響應效果遠遠超過化油器，圍繞這個特點，可以更好的控制車輛的加速。
6.3 油耗分析
本實驗車輛實驗場所選擇在大連大學的運動場，場中擁有標準的400米塑膠環(huán)形跑道，并設定10公里的測試里程，再經(jīng)過了10公里的運行之后，根據(jù)電子燃油噴射裝置的反饋，以及從實際油箱上測量來看，一共消耗了93號汽油共98毫升，計算為比賽成績的話，可以達到102.5公里每升，雖然較于前次實驗中的化油器和雙火花塞的改造，成績有所下降，但那是因為，電子燃油噴射裝置的調(diào)節(jié)僅僅在實驗臺上完成，實際的著車效果并沒有如實驗臺上那樣表現(xiàn)出來，實際著車中有各種各樣的影響因素，在之后的調(diào)教中，會更著重于實際著車調(diào)試。 7結(jié)論
對發(fā)動機進行電子化改造，加裝了電子燃油噴射裝置后，發(fā)動機的經(jīng)濟性指標得到了很大的改善，在工作室里采用自行設計的發(fā)動機試驗臺，對加裝了電子燃油噴射裝置的發(fā)動機的各項參數(shù)進行標定，利用虎鉗的輕微距離變化來控制節(jié)氣門的開度，使轉(zhuǎn)速出現(xiàn)變化，便于在各個不同的區(qū)間內(nèi)標定發(fā)動機的數(shù)據(jù)，發(fā)動機的數(shù)據(jù)取得，主要是通過安裝在發(fā)動機上的各個傳感器，比較各個傳感器的數(shù)據(jù)之后，將同一轉(zhuǎn)速區(qū)間的數(shù)據(jù)匯總整理后，繪制出MAP圖后，對不足的地方進行優(yōu)化，將優(yōu)化過后的數(shù)據(jù)，重新輸入計算機中，再保存到電子控制單元，對發(fā)動機進行實時的監(jiān)控和調(diào)整，使發(fā)動機工作在最佳的空燃比范圍內(nèi)，充分燃燒，提高熱效率以及燃油經(jīng)濟性。
降低發(fā)動機的質(zhì)量，因為發(fā)動機是整車中質(zhì)量最重的一部分，發(fā)動機的擺放直接影響了車輛的重心，也對車輛的操控表現(xiàn)有不小的影響，降低發(fā)動機的質(zhì)量，除了整車質(zhì)量變輕，發(fā)動機負載小相應的燃油消耗率也變小以外，最重要的是，使車輛的重心更靠近幾何中心，強化了操作性。
對于發(fā)動機的壓縮比改造，切割了氣缸之后，成功的將壓縮比從9.0提升到了9.46，同時，使用93號汽油，在改裝前后測得數(shù)據(jù)對比來看，壓縮比改裝之后的發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性更高了，但是中間也出過一些差錯，在剛切割完時，發(fā)動機的氣缸的氣密性降低了，發(fā)動機的性能不升反降，后來利用氣缸測壓表才發(fā)現(xiàn)，因為切割的不均勻，發(fā)動機的氣密性得不到保障，效率極低，最后在氣缸周圍添加了補充劑后，解決了這部分的問題
通過對發(fā)動機的改造，發(fā)動機的性能得到了很大的改善，在試驗臺對發(fā)動機進行標定后，測得發(fā)動機的燃油利用率達到了479km/L，但是實際著車以后，效果并不突出，以后會在這方面進行更多的修改和比較。
8致謝
在經(jīng)過半年的學習后，對于發(fā)動機的構(gòu)造有了更深入的了解，也對發(fā)動機的工作情況有了長足的進步，在李吉老師的指導下，我也找到了自己的大方向，雖然，這一次的實驗中，實際的效果并沒有預期的在實驗臺上的效果那么好，也是有各種原因的，因為沒有考慮整車，只考慮了單獨的發(fā)動機部分，導致在最后著車實驗時發(fā)生了預料之外的情況，也證明了實踐是檢驗真理的唯一標準。最后，感謝我領航工作室的節(jié)能車組的成員，韋毅鵬，劉小帆，以及王淑芬老師和李吉老師，給予了我們很多幫助，謝謝老師和同學們的支持。
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