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原文传递船用中速柴油机高压共轨电控单元快速原型开发

论文题名：	船用中速柴油机高压共轨电控单元快速原型开发
关键词：	船用中速柴油机;高压共轨;电控单元;控制系统
摘要：	随着环境和能源问题的加剧，针对柴油机的排放法规日趋严格，这对柴油机的动力、油耗、排放等性能均提出了更高的要求。为了应对这些问题，高压共轨技术作为柴油机技术发展的一个主要方向，受到越来越多的关注。高压共轨系统结合完善的电子控制单元，可以对燃油喷射脉宽、喷射压力和喷射时刻等控制参数进行更加柔性的控制，优化全工况范围内的柴油机综合性能。目前，选用成熟商用硬件构建开放式的电控单元快速原型，开发基础的接口软件，为船用中速柴油机电控单元控制策略研究提供基础平台，具有重要意义和价值。论文以船用中速柴油机为研究对象，研究基于NI-cRIO硬件和LabVIEW软件的船用中速柴油机高压共轨电控单元快速原型，并借助LabCAR和高压共轨燃油喷射系统硬件在环平台，验证快速原型的可行性。主要研究内容和成果如下：　　（1）针对转速在300~1000r/min范围内的六缸船用中速高压共轨柴油机，分析电控单元的整体需求。选用NIcRIO控制器和模块化I/O板卡构建易于扩展的电控单元快速原型硬件平台；对电控单元的功能需求进行划分，进行系统整体设计，确定系统各功能模块结构和模块间的数据流。　　（2）利用LabVIEW FPGA软件重点开发了信号采集与处理模块、柴油机位置管理模块、控制策略模块、喷油器驱动输出模块、轨压电磁阀驱动输出模块，并开发了柴油机转速信号仿真模块对电控单元功能模块进行离线试验验证。结果表明，电控单元能够实时、准确地采集信号，位置管理模块能够根据仿真的曲轴、凸轮轴转速信号完成曲轴位置判断，喷油器驱动输出模块能够配置输出特定规律的驱动信号，轨压驱动输出模块可以输出不同占空比的PWM驱动信号。　　（3）以6L16/24CR柴油机为对象，构建了由电控单元快速原型、柴油机模型和高压共轨试验台组成的船用中速柴油机硬件在环仿真平台，进行了柴油机模型运行调试、共轨台架执行器联合试验。试验结果表明硬件在环平台能够顺利运行，电控单元能够按控制要求采集柴油机信号并完成位置判断，柴油机模型在电控单元快速原型控制下正常运转，喷油器驱动输出模块驱动喷油器正常喷油，压力控制阀在PWM信号驱动下动作并维持轨压稳定。　　（4）所开发的开放式电控单元平台以NI模块化硬件为基础，在需求更改后，可根据需要通过以太网或MXI-Express端口灵活扩展控制器和机箱，从而进一步扩展系统I/O通道数。使用FPGA可实现高速的采集、控制操作,以25ns的时间分辨率执行控制循环，可实现高确定性的硬件决策。　　论文从硬件选型、软件开发、离线验证和硬件在环平台试验等方面进行了船用中速高压共轨电控单元快速原型研究，为后续控制策略的研究提供了基础平台，也可为船用中速双燃料发动机快速控制原型提供技术参考。
作者：	杨焕章
专业：	轮机工程
导师：	余永华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文