發(fā)布時間：2017-10-09 06:16

  本文關鍵詞：汽油機VVT系統(tǒng)特殊調節(jié)控制軟件的建模與仿真

  更多相關文章： 發(fā)動機 可變氣門正時 控制算法 特殊調節(jié)控制策略 凸輪軸負載扭矩

【摘要】：汽油機采用可變氣門正時(VVT)技術,可以有效地提高充氣效率,改善發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性、動力性和排放。然而,除了相位器本身和控制系統(tǒng)硬件以外,相位控制的準確性和快速性在很大程度上依賴于發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)應用層中的VVT控制軟件,因此,控制算法與控制策略一直是VVT控制系統(tǒng)研究的關鍵。VVT控制策略根據(jù)不同的發(fā)動機工況,確定最佳氣門正時。VVT控制算法則根據(jù)凸輪目標相位與實際相位,計算機油控制閥的占空比信號,控制凸輪軸相位逼近目標值。VVT的控制不僅要考慮正常模式下控制策略,還應考慮到VVT系統(tǒng)特殊工作狀態(tài)下的控制目標和控制措施。 本文針對一款1.5TGDI汽油發(fā)動機的葉片式WT機構,重點圍繞控制過程中的閉環(huán)控制算法、一些特殊調節(jié)過程中凸輪軸目標相位的形成和發(fā)動機低轉速、機油壓力較低時占空比信號的選擇三個方面,采用基于模型的方法,借助于ASCET平臺建立了相應的控制模型,并進行仿真研究,主要工作如下： (1)通過更全面地考慮VVT系統(tǒng)的調節(jié)模式,根據(jù)VVT調節(jié)的不同目的,將凸輪軸目標相位的計算分成正常模式和特殊模式兩大部分,從而構建完整的VVT控制軟件模塊框架。 (2)由于相位器內的回位彈簧和凸輪軸負載扭矩導致凸輪軸相位在提前和滯后兩個方向的調節(jié)過程中載荷不同,使相位器的動作呈現(xiàn)出顯著的動態(tài)非線性特性。通過采用分段PID算法,在提前和滯后方向采用不同的P、I、D參數(shù)整定MAP,解決了相位器的非線性控制問題。為了防止在大范圍調節(jié)時控制器積分部分出現(xiàn)飽和,采用積分分離算法,并且在算法中加入控制死區(qū),以避免機油控制閥閥芯過于頻繁的抖動。為了驗證控制效果,基于所建立的簡化相位器模型,進行閉環(huán)控制仿真并與相位器動態(tài)實驗數(shù)據(jù)進行比較,結果表明,相位調節(jié)時間保持在1s左右,仿真結果與實驗結果具有很好的一致性。 (3)在控制策略中考慮幾項特殊調節(jié)情況的控制方法。開發(fā)了預防性清洗模塊,以防止機油中存在的雜質阻塞機油控制閥和相位器機油油道；設計了DWT系統(tǒng)中的排氣軸停調模塊,以提高機油壓力不足時進氣凸輪軸的調節(jié)速度；根據(jù)當前轉速梯度以及目標相位和實際相位的范圍,設計提高怠速轉速使能模塊,以便在進入怠速過程中轉速梯度下降過快時,使發(fā)動機進入高怠速狀態(tài),提高機油壓力,保證排氣凸輪軸向提前方向移動；為了提高相位器開始工作時葉片離開鎖止位置的速度,設計了凸輪軸解鎖模塊,利用占空比的快速切換加速相位器腔室內機油流動,實現(xiàn)快速解鎖；通過將上述調節(jié)請求進行優(yōu)先級劃分,合理調度執(zhí)行順序,以避免調節(jié)紊亂。 (4)通過對凸輪直接驅動氣門的配氣機構的受力分析,利用凸輪型線的實測數(shù)據(jù),根據(jù)最小二乘法原理擬合出凸輪型線函數(shù),推導并計算了以凸輪角度為參考的凸輪軸負載扭矩。根據(jù)低轉速時負載扭矩對凸輪軸相位調節(jié)的影響,提出了虛擬止回控制策略,利用機油控制閥的快速響應與凸輪軸負載扭矩的交變特性,降低調節(jié)過程中正扭矩的阻礙作用。
【關鍵詞】：發(fā)動機 可變氣門正時 控制算法 特殊調節(jié)控制策略 凸輪軸負載扭矩
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK417
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-17
• 第一章 緒論17-22
• 1.1 課題背景17
• 1.2 可變氣門正時機構17-19
• 1.3 國內外可變氣門正時控制技術研究概況19-21
• 1.3.1 控制策略研究概況19-20
• 1.3.2 控制算法研究概況20-21
• 1.4 本文主要內容21-22
• 第二章 可變氣門正時系統(tǒng)控制策略開發(fā)基礎22-36
• 2.1 可變氣門正時系統(tǒng)22-26
• 2.1.1 可變氣門正時機構22-24
• 2.1.2 可變氣門正時系統(tǒng)調節(jié)原理24-26
• 2.2 可變氣門正時系統(tǒng)的閉環(huán)控制算法26-30
• 2.2.1 PID原理26-27
• 2.2.2 分段PID控制27-28
• 2.2.3 積分飽和的消除28-29
• 2.2.4 帶死區(qū)的PID控制29-30
• 2.3 基于模型的VVT控制策略開發(fā)30-33
• 2.3.1 EMS的分層開發(fā)結構30-31
• 2.3.2 V模式的開發(fā)流程31-32
• 2.3.3 ASCET-MD開發(fā)工具32-33
• 2.4 WT控制策略框架33-35
• 2.5 本章小結35-36
• 第三章 可變氣門正時系統(tǒng)控制算法構建36-44
• 3.1 控制模型的建立36-40
• 3.1.1 控制算法的建立36-39
• 3.1.2 被控對象的建立39-40
• 3.2 開/閉環(huán)占空比選擇模塊40-41
• 3.3 仿真實驗結果41-43
• 3.3.1 積分分離與變速積分效果對比41
• 3.3.2 調節(jié)過程仿真41-43
• 3.4 本章小結43-44
• 第四章 VVT系統(tǒng)一些特殊調節(jié)控制策略44-62
• 4.1 機油油道的清洗模塊44-50
• 4.1.1 使能油道清洗功能的條件45
• 4.1.2 進氣軸清洗模塊45-48
• 4.1.3 清洗函數(shù)的仿真結果48-50
• 4.2 排氣凸輪軸停調50-51
• 4.2.1 排氣凸輪軸停調原理50
• 4.2.2 停調功能仿真結果50-51
• 4.3 增加發(fā)動機怠速速度使能51-53
• 4.3.1 增加發(fā)動機怠速速度使能原理51-52
• 4.3.2 增加怠速速度使能模型的建立52-53
• 4.4 特殊調節(jié)的優(yōu)先級劃分53-55
• 4.4.1 進氣凸輪軸特殊調節(jié)的優(yōu)先級劃分53-54
• 4.4.2 排氣凸輪軸特殊調節(jié)的優(yōu)先級劃分54-55
• 4.4.3 優(yōu)先級劃分仿真結果55
• 4.5 凸輪軸鎖止位置解鎖55-61
• 4.5.1 解鎖功能使能條件判斷56-57
• 4.5.2 解鎖功能模塊57-60
• 4.5.3 仿真結果60-61
• 4.6 本章小結61-62
• 第五章 虛擬止回控制策略62-81
• 5.1 氣門升程曲線擬合62-67
• 5.1.1 緩沖段氣門升程擬合62-63
• 5.1.2 工作段氣門升程擬合63-66
• 5.1.3 擬合結果66-67
• 5.2 凸輪軸負載扭矩的計算67-74
• 5.2.1 凸輪軸負載扭矩計算原理67-71
• 5.2.2 基于Matlab/Simulink的凸輪軸負載扭矩計算71-74
• 5.3 針對凸輪軸負載扭矩的控制策略74-80
• 5.3.1 虛擬止回74-77
• 5.3.2 虛擬止回控制策略77-79
• 5.3.3 虛擬止回仿真79-80
• 5.4 本章小結80-81
• 第六章 總結與展望81-83
• 6.1 工作總結81-82
• 6.2 工作展望82-83
• 參考文獻83-88
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況88

【參考文獻】

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本文編號：998594