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基于曲轴瞬时转速信号的柴油机各缸均匀性控制
| 论文题名： | 基于曲轴瞬时转速信号的柴油机各缸均匀性控制 |
| 关键词： | 高压共轨;瞬时转速;各缸不均匀性;模糊控制 |
| 摘要： | 随着能源与环境问题日益突出，我国内燃机排放法规日趋严格。互联网技术和动力电池技术的进步，使得新能源汽车和纯电动汽车得到快速发展，而传统汽车借助更加精确的电子控制技术拥有了更多实现技术突破的空间。柴油机凭借着其优越的动力性、经济性和耐久可靠性，在众多领域得到了广泛的应用。怠速工况是车用柴油机的一种重要工况，柴油机怠速运行时机体振动强烈，噪声明显，排放差。这是由于怠速时燃烧条件差，各缸燃烧不一致爆发压力不同，造成各缸输出的瞬态转矩不均匀，导致曲轴瞬时转速出现较大范围的波动，从而引起振动和噪声，直接影响整车怠速舒适性和排放性。 为了减小瞬时转速波动，保持各缸瞬时转速波动的一致性，改善柴油机怠速运行时的振动噪声，同时促进柴油机电子控制系统的国产化,本文基于国产开放式ECU-HT5控制单元开发平台和GW2.8TC高压共轨柴油机，开发研究了怠速工况各缸不均匀性的控制策略。 本文针对柴油机怠速工况的特点，首先，对主要传感器原理进行了介绍，给出了判齿逻辑，提出瞬时转速及平均转速的计算公式、空气流量信号的处理方法、单缸进气量计算公式以及基于目标转矩的喷油量控制策略；同时，为了实现对轨压的稳定控制，搭建了起动阶段的轨压开环控制模型、目标轨压计算方法、轨压前馈+PID闭环控制模型，这对怠速工况下实现各缸喷油量一致性控制有着重要意义。 其次，进行台架试验并对试验数据进行分析，通过对曲轴瞬时转速信号的处理，计算出柴油机各缸做功冲程瞬时转速的峰值与谷值的差值，即各缸瞬时转速的最大波动量，并用一个循环内各缸瞬时转速最大波动量和波动量均值的偏差来表征各缸之间转速不均匀程度。 最后，在课题组前期开发的基于转矩的PID怠速控制策略的基础上，采用模糊控制的方法进行各缸不均匀性控制，以波动量偏差作为模糊控制器的输入，输出为各缸喷油量补偿值。若某缸的转速波动量大于循环平均转速波动量，该气缸的燃烧压力偏大，需要进行减量修正控制；否则，进行增量修正控制。通过Matlab/Simulink搭建本研究制定的控制策略仿真模型，并在此基础上将控制策略以控制代码的形式集成到样机控制软件开发系统的控制程序中，然后在Codewarrior软件编译器中将控制程序进行调试完成后烧录进ECU（HT5），并在试验样机上进行台架试验。 研究结果表明，采用模糊控制的方法对各缸分别进行油量补偿控制能够有效降低怠速工况下循环内各缸之间的转速波动性，有效改善各缸不均匀性，使得柴油机工作过程更加平稳，减小振动噪声，提升整机性能。 |
| 作者： | 李乾坤 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 林学东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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