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GDI发动机起动与怠速的控制设计和实验研究
| 论文题名： | GDI发动机起动与怠速的控制设计和实验研究 |
| 关键词： | GDI发动机;故障诊断;起动控制;怠速控制 |
| 摘要： | 良好的起动和怠速性能是保证缸内直喷(GDI)发动机后续运行的先决条件，因此，起动和怠速的控制是整个发动机控制的基础，不仅要满足低排放和低油耗的要求，而且要满足用户对平稳性和可靠性，特别是起动响应性的需求。然而，GDI发动机起动和怠速时的工作条件复杂多变，控制难度大，因此，GDI发动机起动及怠速控制策略的研究具有重要的意义。 本文基于前期开发的试验用GDI发动机电控单元(ECU)硬件系统，设计了起动和怠速控制策略，并且在一台1.8TGDI发动机上进行了台架控制试验。为了确保起动和怠速控制时ECU所有的输入信号正确、合理，对相关的传感器故障诊断策略进行了研究。本文主要内容如下: (1)研究了与GDI发动机起动和怠速控制相关的传感器故障诊断策略，涉及冷却液温度传感器、燃油压力传感器、电子节气门位置传感器、曲轴和凸轮轴位置传感器。诊断形式包含极限值诊断和合理性诊断，根据诊断结果和评判原则，设计了相应的故障模式保护策略。通过将带有故障的传感器信号输入到发动机电控单元，观测传感器和相应执行器的信号波形，验证了传感器故障保护策略。 (2)将GDI发动机的起动工况划分成电机拖动、着火起动、起动后阶段，设计了各阶段的控制策略。在发动机台架进行了控制实验，研究了相同点火提前角、不同喷油时刻和相同喷油时刻、不同点火提前角的起动性能，结果表明，喷油时刻为60°BTDC和点火提前角为19°BTDC时起动最快。 (3)设计了电子节气门控制策略。采用分段PID闭环控制节气门开度，当实际开度与目标开度偏差值小于±0.4％时，通过保持力矩稳定节气门开度。控制实验结果表明，节气门在小开度时可快速稳定在目标开度附近，即偏差值在±0.4％范围内。 (4)将怠速工况分为暖机开环控制阶段和怠速闭环控制阶段，设计了GDI发动机怠速工况控制策略。暖机阶段的节气门开度根据冷却液温度来调节，怠速控制的转速偏差由增量式PID控制器计算，确定目标节气门开度增量，使发动机稳定在目标转速附近。实验结果表明，整定PID参数后，GDI发动机怠速可控制在±20r/min内。 |
| 作者： | 陈重 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 滕勤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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