摩托车电喷系统介绍
对于汽车电喷系统,联合电⼦的粉丝们应该都⽐较熟悉了;摩托车电喷系统在⼯作原理和系统构成上和汽车电喷系统基本类似;下图为标准配置的单缸摩托车电喷系统⽰意图:整套电喷系统包括:电⼦控制器、节⽓门体总成(含:节⽓门体,节⽓门位置传感器、进⽓压⼒传感器、进⽓温度传感器、怠速执⾏器等)、喷油器、点⽕线圈、氧传感器、转速传感器、油泵模块(含:油泵⽀架、油泵、调压阀、滤清器等)、发动机温度传感器、碳罐阀等。
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摩托车电喷系统特点介绍
虽然从系统构成上看,摩托车电喷和汽车电喷⼏乎没有差异,但是摩托车的特点,决定了⼆者存在着较⼤的差别;主要有以下⼏个⽅⾯:
进⽓道压⼒波动剧烈
摩托车⼀般为单缸机(少量为两缸机,其他缸数占⽐⾮常低);常规的汽车发动机⼀般为直列4缸,节⽓门后带有稳压腔,然后通过进⽓歧管分配到各个⽓缸;如下图所⽰;单缸摩托车发动机因为没有进⽓稳压腔,且歧管容积较⼩,当节⽓门处于中⼩开度时,进⽓道的压⼒波动⾮常剧烈;进⽓冲程因为活塞下⾏的抽吸作⽤,歧管压⼒迅速下降,当进⽓门关闭后,歧管的压⼒⼜逐渐回升;汽车4缸发动机由于稳压腔的作⽤,加上4个缸均匀分布的进⽓过程,实际进⽓道压⼒基本保持平稳,仅有⼩幅度波动;⼆者进⽓道压⼒波形对⽐见下图。
这种⼤幅度的进⽓道压⼒波动,对于电喷系统的相关流量参数(空⽓流量、燃油喷射量、怠速空⽓量、碳罐冲洗流量等)的准确计算带来了挑战;摩托车电喷系统需要根据单缸机的特点,量⾝定做控制算法。(对于每缸均采⽤分⽴节⽓门体的两/多缸机也可以看作是两/多个单缸机的组合,他们的进⽓道压⼒的特征类似单缸机)
佛山二手车市场两/多缸机排⽓管布置型式多样化高合hiphiz新能源车价格
摩托车的排⽓管是很重要的外观件,根据车辆造型风格的不同,排⽓管有类似汽车发动机的多缸排⽓歧管汇总后进⼊排⽓总管的⽅式(催化器和消声器布置在总管);也有每个缸的排⽓管(含催化器和消声器)完全独⽴的⽅式;这使得排⽓系统的控制复杂度增加。
发电机功率低,电瓶容量⼩且容易亏电
在摩托车电喷化之前,供油系统⽤的是化油器,整车运转时主要是点⽕系统和灯光系统需要供电;加上
有的车型配有脚踏起动装置,即使电瓶亏电,整车也可以通过脚踏⽽正常起动;应⽤电喷系统后,由于增加了⾼压油泵、喷油器、怠速执⾏器、ECU等的耗电,使得原机的供电平衡存在难题。
举例如下:
传统汽车电喷系统的油泵耗电约3.5A以上,功率约50W以上;汽车电喷⽤的氧传感器加热功耗约7W;ECU及其它电喷部件耗电约20W;电喷系统总耗电约80W;摩托车发电系统⼀般采⽤永磁交流发电机配合整流稳压器⼯作,其供电能⼒随发动机转速⽽变化(如图),转速低时供电能⼒较弱;在怠速(1500rpm)时供电能⼒约70W;车辆的⼤灯及其它电器耗电约50W。
因此使⽤常规电喷零部件的电喷摩托车如果长期怠速或者低速夜间⾏驶可能会导致电瓶亏电。需要开
发耗电量低的电喷零部件,同时加⼤发电机能⼒和提⾼电瓶容量。对于带脚踏起动杆的车,对电喷系统还有⽆电瓶起动的需求。东风小康k07二代
整车空间⼩
摩托车由于尺⼨⼩,空间紧凑,同时⽤户⼜有增⼤储物空间的需求,因此留给⽤于安装电喷零部件的空间就更⼩了;如下图的踏板摩托车:客户需要储物箱空间够⼤(⾄少要能容纳下安全头盔),发动机处于储物箱下⽅,那么安装在发动机上的零部件如喷油器、进⽓压⼒传感器、怠速执⾏器、节⽓门阀体等⾼度就要尽量低,否则将难以满⾜客户需求。
整车价格低
⼀辆普通的摩托车售价在⼏千到⼀万元左右,价格仅为汽车的1/10;但是摩托车电喷系统的零部件数量和汽车相差并不太多(主要减少的是多缸的喷油器和点⽕线圈,以及现阶段还不需⽤的后氧传感器)。为了实现摩托车电喷系统的成本尽量低,不能简单借鉴照搬汽车的电喷零部件,需要专门开发适合摩托车的低成本的电喷零部件及系统。
使⽤及维护环境较差
摩托车⽤户主要集中在⼩城市以及⼴⼤农村地区、⼭区;车辆使⽤环境较恶劣,油品质量有时也难以保证;终端⽤户对于车辆的定期维护保养也缺乏⾜够的重视;售后维修条件相对较差,技术⼈员的能⼒也相对较弱;为客户提供便捷的故障诊断及维修很有必要。
万丰商务车排放法规需求较低
现阶段的摩托车EU4(国四)仅要求满⾜OBDI,未要求进⾏OBDII,因此可以仅使⽤前氧传感器,暂不需要使⽤后氧传感器。
联合电⼦的摩托车电喷系统解决⽅案
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针对上⾯提到的摩托车电喷系统的难点和特殊需求,联合电⼦开发了适合摩托车使⽤的电喷系统。
针对进⽓歧管压⼒剧烈波动对充⽓的影响,MSE平台采⽤进⽓冲程采样进⽓压⼒的基于理想⽓体⽅程的速度/密度法的主充⽓模型;以及节⽓门开度/转速查表法(带⾼原修正)的次充⽓模型;采⽤等效节流效应的旁通空⽓量计算法;燃油喷射通过对喷射背压实时采样进⾏⽆回油系统流量精确修正;同时我们利⽤进⽓压⼒波动的特殊规律,实现了车辆运⾏中对环境压⼒的实时更新。
对于采⽤分⽴排⽓管的两缸机,通过在每个排⽓歧管安装⼀个氧传感器,实现了分缸空燃⽐闭环控制;使得每个缸燃烧更充分,排放控制效果更优,同时也提⾼了燃油经济性⽔平。
为了降低电喷系统的功耗,我们针对摩托车发动机燃油消耗量较⼩的特点专门开发了⼩油泵,不仅外形尺⼨⼤为减⼩,功耗(约1.5A)也远低于汽车常规油泵;专门开发的⾮加热型⼩氧传感器,依靠排⽓温度加热,⽆需消耗电⼒,尺⼨更⼩,成本更优;为摩托车量⾝定做的ECU,其功耗也⼤为降低。
针对摩托车空间⼩的特点,引⼊尺⼨更⼩的EV14喷油器替代原有的尺⼨较⼤的EV6喷油器;通过在节⽓门体总成上使⽤(进⽓压⼒、进⽓温度、节⽓门位置)三合⼀集成式传感器,减少了零部件布置所需空间,同时也降低了接插件的数量和成本;还有上⾯提到的⼩油泵、⼩氧传感器和MSE ECU的应⽤都⼤⼤减少了对安装空间的需求。
为了在不牺牲性能的前提下降低系统成本,除了上⾯提到的专门开发的⼩型化低成本电喷零部件;联合电⼦还根据摩托车发动机的特点,通过采⽤软件算法代替部分传感器的功能,进⼀步降低了系统成本;如:利⽤进⽓压⼒波动和瞬时转速波动的规律,取消了汽车电喷常⽤的相位传感器,通过软件⽅法实现了⽆相位传感器的快速准确的冲程判断;⽬前我们也已经开发验证完成了取消进⽓压⼒传感器的更低成本系统,该系统通过氧传感器闭环的学习来获取原有的压⼒传感器所提供的信息;除了已经
推向市场的MSE6.0平台,针对占市场主导地位的单缸⼩排量摩托车市场,联合电⼦正在开发全新⼀代的低成本MSE8.0平台,同时也在开发⼩发动机低成本电喷系统所需的其他电喷零部件。
针对摩托车的实际使⽤环境,联合电⼦在设计开发摩托车电喷零部件时,提出了更为严格和苛刻的零部件测试验证规范;在ECU的硬件设计及软件功能开发时,更多的考虑恶劣应⽤环境所可能带来的信号异常,针对性的开发相应的解决⽅案,提⾼系统的鲁棒性。
虽然现阶段摩托车电喷的要求是OBDI,但考虑到排放法规⽇益加严的⼤趋势(欧盟将于2020年执⾏的EU5法规会引⼊OBDII,中国也正在开展摩托车国五法规的研究);基于联合电⼦在OBDII领域的优势,我们当前的MSE6.0平台以及正在开发的MSE8.0平台,除了能完全满⾜EU4(国四)法规外,均预留了⽀持OBDII的条件,能够更好的满⾜未来的排放法规。