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基于硬件在环的船用中速双燃料发动机控制策略研究
| 论文题名： | 基于硬件在环的船用中速双燃料发动机控制策略研究 |
| 关键词： | 船用中速双燃料发动机;控制策略;硬件在环;仿真模型 |
| 摘要： | 为了降低船舶造成的环境污染，国际海事组织制订了船舶航行的排放法规，对于NOx的排放限值愈加严格。使用天然气作为清洁燃料，双燃料发动机的NOx和CO2排放量均大大降低。在此背景下，船舶应用双燃料发动机技术在控制污染物排放和运营成本的角度来说都有巨大的发展前景。 目前，我国在大功率船用双燃料发动机的研究方面处于起步阶段，缺少成熟的设计方法和技术规范。 以ACD320型船用中速双燃料微引燃发动机为研究对象，研究基于ETAS FlexECU和虚拟发动机实时仿真模型的控制策略。在此基础上开发电控系统软件，结合硬件在环仿真平台完成联合调试试验验证。具体研究工作如下： (1).参照船级社相关规范，对船用双燃料发动机的控制要求进行系统功能模块划分，根据现有试验条件及重要性分析，重点研究了双燃料模式切换、转速控制、Lambda闭环反馈控制及燃气喷射控制等模块的控制功能。 (2).根据具体的控制功能要求制定了相应的控制策略，基于转速闭环控制调节燃气循环喷射量；以过量空气系数为反馈信号，基于变参数PID和积分分离方法控制废气旁通阀开度，以实现对缸内混合气空燃比的闭环控制。 (3).确定具体的硬件在环仿真系统组成，研究对象为实时仿真模型，控制器硬件为FlexECU；结合实机确定控制器与执行机构间的信号传输类型及通道，选择了基于ETAS的软硬件工具，完成上述控制策略的软件实现。 (4).将应用层软件与底层软件挂钩，经PC离线仿真测试后编译生成可执行代码。根据测试结果修改控制软件，优化后将控制策略代码固化至FlexECU存储器，为硬件在环仿真试验奠定基础。 (5).建立基于INCA软件的硬件在环仿真平台标定与测试界面，结合发动机实时仿真模型、虚拟发动机载体LABCAR、控制器FlexECU和上位机测试软件进行了硬件在环仿真联合调试试验。试验表明，在双燃料发动机模式切换过程中，缸内混合气浓度不会使虚拟发动机产生失火和爆震现象，转速瞬态超调率在2％以内；推进特性试验中，双燃料发动机转速在稳态和瞬态工况下的波动率均小于1%，过量空气系数基本保持在目标值附近，发动机热效率较高，NOx排放较低。 |
| 作者： | 吴悦 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨建国 |
| 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 |
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