可变几何涡轮增压器与低速柴油机匹配及控制研究
发布时间：2020-12-01 16:32
由于普通涡轮增压技术会导致柴油机低转速转矩不足和部分负荷性能恶化等问题。可变几何涡轮增压器（VGT）技术能提高柴油机瞬态性能,改善柴油机低工况性能,进一步降低油耗;对降低环境污染和减少能源短缺问题有重大意义。本文以低速二冲程柴油机为研究对象,在了解该机型的结构参数和性能指标的情况下,对其进行了模型的建立、性能的仿真和控制系统的设计与验证。首先通过对该型柴油机结构参数和性能参数的了解建立了该机型的稳态GT-POWER软件仿真模型并校正,验证了模型的准确性。利用该模型,开展了可变几何涡轮增压器和该型柴油机的仿真,研究可变截面涡轮增压器的开度对柴油机性能的影响。然后使用GT-POWER软件自带的优化功能,以最低有效燃油消耗率为优化目标,进行性能仿真,确定推进特性下可变几何涡轮增压器在各个工况的最佳开度,得出推进特性下可变几何涡轮增压器的稳态控制MAP图。根据系统要求选取了相应的执行器,研究了控制系统执行机构的运动学关系。完成了单片机硬件系统的设计与制作,硬件包括电路板、控制箱和传感器。完成控制系统软件的总体设计,按照实现功能对软件进行模块化,完成了各个软件模块的编写。最后对控制系统进行模拟检...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MAN12K98ME/MC船用柴油机在ISO标准下以100SMRC运行的热平衡图
下降和转速的降低，气动推杆推力下降，在弹簧弹力的作用下变，通流面积减小，使增压器转速升高，从而提高增压压力，转动角度的自动调节。理工大学的王军秋，王延生等人，开发出一款比较先进的 V0]，此 VGT 控制系统由 J6110Z 柴油机、VGT、传感器、喷嘴环力矩电机和其传动机构）、电控单元 ECU 组成，系统示意图如GT 控制系统可进行手动和自动两种控制模式的切换，同时 EC压压力信号，柴油机转速信号和叶片角度信号通过 MAP 图（制算法使叶片达到所需角度和保持角度。大学汽车安全与节能国家重点试验室，在大众TDI柴油机上进的开发[21]，步进电机作为 VGT 该控制系统的执行器，使用柴机转速查询控制 MAP 图，插值计算得出增压压力，进行 PID于稳定工况时，采用 PID 控制可变喷嘴环叶片角度，保持叶片而保证增压压力的稳定。
为了提高变工况下系统的平滑性和稳定性，又加入了前馈制算法的补充。该系统的控制策略是将柴油机稳态工况下由负荷的喷嘴环开度负载比事先以 MAP 图和查表插值程序存储于控制况查表插值得出的值作为前馈控制值，并与 PI 控制值共同组成控对 PCM 阀的控制。国通用公司开发的 VGT 控制系统如图 1.4 所示。该控制系统由电ECM）、电子控制包（ECB）、电子真空调节器（EVR）、电子压力）和执行器等组件组成。执行器是两个不连通的小体积组成，小体的膜片分隔开，两个小体积分别联通中冷器后的进气歧管和压气机，两个小体积内因为压力不相等产生的推力作为驱动导流叶片转动行器两个小体积的压力又分别受电子压力调节器（EPR）和电子真R）的控制，控制信号由电子控制模块（ECM）采集柴油机转速进气流量、中冷器温度等参数后计算决定，同时控制信号也受电子）的调节[23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]VGT涡轮增压器涡轮级性能仿真预测研究[J]. 陈钢,刘毅,朱爱国,闫健菲,王祺,刘未隆,曹立峰. 车用发动机. 2017(06)
[2]基于GT-power的节能车发动机进排气仿真分析[J]. 白逾,连晋毅,胡龙剑,刘禹,王塞松. 汽车实用技术. 2017(14)
[3]基于GT-Power模型的EGR率对某游艇发动机性能影响分析[J]. 官德亮,高占斌,张天野. 内燃机. 2017(03)
[4]船舶柴油机动力涡轮与涡轮增压器联合优化匹配研究[J]. 冯金勇,冯明志,李静芬,黄伟. 柴油机. 2017(02)
[5]低速船用柴油机与涡轮增压器的匹配[J]. 马帅,吴亚飞,邓健星. 广东造船. 2016(02)
[6]可变截面废气涡轮增压器控制系统数学建型[J]. 董霏,方存光. 科技资讯. 2014(35)
[7]电控柴油机转速传感器输出电压特性研究[J]. 任国峰,田丰,张树梅,杨林. 现代车用动力. 2013(04)
[8]基于遗传优化模糊PID高压共轨系统喷油量的控制算法[J]. 王国超,吴庆林. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(11)
[9]大功率船用柴油机涡轮增压技术发展综述[J]. 王德山,刘博. 机电设备. 2012(06)
[10]船用二冲程柴油机鼓风机扫气模型与切换规律研究[J]. 石磊,丰琳琳,周涌明,邓康耀. 内燃机工程. 2012(05)
[1]船用二冲程低速柴油机性能匹配优化研究[D]. 刘锋华.上海交通大学 2014
[2]船用电控柴油机液压伺服系统的仿真研究[D]. 孔海威.大连海事大学 2013
[3]基于VGT技术的乘用车柴油机性能提高分析及其优化研究[D]. 尹凌.湖南大学 2012
[4]二冲程低速柴油机工作过程与增压系统的计算研究[D]. 丰琳琳.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]VGT涡轮增压器涡轮级性能仿真预测研究[J]. 陈钢,刘毅,朱爱国,闫健菲,王祺,刘未隆,曹立峰. 车用发动机. 2017(06)
[2]基于GT-power的节能车发动机进排气仿真分析[J]. 白逾,连晋毅,胡龙剑,刘禹,王塞松. 汽车实用技术. 2017(14)
[3]基于GT-Power模型的EGR率对某游艇发动机性能影响分析[J]. 官德亮,高占斌,张天野. 内燃机. 2017(03)
[4]船舶柴油机动力涡轮与涡轮增压器联合优化匹配研究[J]. 冯金勇,冯明志,李静芬,黄伟. 柴油机. 2017(02)
[5]低速船用柴油机与涡轮增压器的匹配[J]. 马帅,吴亚飞,邓健星. 广东造船. 2016(02)
[6]可变截面废气涡轮增压器控制系统数学建型[J]. 董霏,方存光. 科技资讯. 2014(35)
[7]电控柴油机转速传感器输出电压特性研究[J]. 任国峰,田丰,张树梅,杨林. 现代车用动力. 2013(04)
[8]基于遗传优化模糊PID高压共轨系统喷油量的控制算法[J]. 王国超,吴庆林. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(11)
[9]大功率船用柴油机涡轮增压技术发展综述[J]. 王德山,刘博. 机电设备. 2012(06)
[10]船用二冲程柴油机鼓风机扫气模型与切换规律研究[J]. 石磊,丰琳琳,周涌明,邓康耀. 内燃机工程. 2012(05)
[1]船用二冲程低速柴油机性能匹配优化研究[D]. 刘锋华.上海交通大学 2014
[2]船用电控柴油机液压伺服系统的仿真研究[D]. 孔海威.大连海事大学 2013
[3]基于VGT技术的乘用车柴油机性能提高分析及其优化研究[D]. 尹凌.湖南大学 2012
[4]二冲程低速柴油机工作过程与增压系统的计算研究[D]. 丰琳琳.上海交通大学 2007
本文编号：2894931
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MAN12K98ME/MC船用柴油机在ISO标准下以100SMRC运行的热平衡图
下降和转速的降低，气动推杆推力下降，在弹簧弹力的作用下变，通流面积减小，使增压器转速升高，从而提高增压压力，转动角度的自动调节。理工大学的王军秋，王延生等人，开发出一款比较先进的 V0]，此 VGT 控制系统由 J6110Z 柴油机、VGT、传感器、喷嘴环力矩电机和其传动机构）、电控单元 ECU 组成，系统示意图如GT 控制系统可进行手动和自动两种控制模式的切换，同时 EC压压力信号，柴油机转速信号和叶片角度信号通过 MAP 图（制算法使叶片达到所需角度和保持角度。大学汽车安全与节能国家重点试验室，在大众TDI柴油机上进的开发[21]，步进电机作为 VGT 该控制系统的执行器，使用柴机转速查询控制 MAP 图，插值计算得出增压压力，进行 PID于稳定工况时，采用 PID 控制可变喷嘴环叶片角度，保持叶片而保证增压压力的稳定。
为了提高变工况下系统的平滑性和稳定性，又加入了前馈制算法的补充。该系统的控制策略是将柴油机稳态工况下由负荷的喷嘴环开度负载比事先以 MAP 图和查表插值程序存储于控制况查表插值得出的值作为前馈控制值，并与 PI 控制值共同组成控对 PCM 阀的控制。国通用公司开发的 VGT 控制系统如图 1.4 所示。该控制系统由电ECM）、电子控制包（ECB）、电子真空调节器（EVR）、电子压力）和执行器等组件组成。执行器是两个不连通的小体积组成，小体的膜片分隔开，两个小体积分别联通中冷器后的进气歧管和压气机，两个小体积内因为压力不相等产生的推力作为驱动导流叶片转动行器两个小体积的压力又分别受电子压力调节器（EPR）和电子真R）的控制，控制信号由电子控制模块（ECM）采集柴油机转速进气流量、中冷器温度等参数后计算决定，同时控制信号也受电子）的调节[23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]VGT涡轮增压器涡轮级性能仿真预测研究[J]. 陈钢,刘毅,朱爱国,闫健菲,王祺,刘未隆,曹立峰. 车用发动机. 2017(06)
[2]基于GT-power的节能车发动机进排气仿真分析[J]. 白逾,连晋毅,胡龙剑,刘禹,王塞松. 汽车实用技术. 2017(14)
[3]基于GT-Power模型的EGR率对某游艇发动机性能影响分析[J]. 官德亮,高占斌,张天野. 内燃机. 2017(03)
[4]船舶柴油机动力涡轮与涡轮增压器联合优化匹配研究[J]. 冯金勇,冯明志,李静芬,黄伟. 柴油机. 2017(02)
[5]低速船用柴油机与涡轮增压器的匹配[J]. 马帅,吴亚飞,邓健星. 广东造船. 2016(02)
[6]可变截面废气涡轮增压器控制系统数学建型[J]. 董霏,方存光. 科技资讯. 2014(35)
[7]电控柴油机转速传感器输出电压特性研究[J]. 任国峰,田丰,张树梅,杨林. 现代车用动力. 2013(04)
[8]基于遗传优化模糊PID高压共轨系统喷油量的控制算法[J]. 王国超,吴庆林. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(11)
[9]大功率船用柴油机涡轮增压技术发展综述[J]. 王德山,刘博. 机电设备. 2012(06)
[10]船用二冲程柴油机鼓风机扫气模型与切换规律研究[J]. 石磊,丰琳琳,周涌明,邓康耀. 内燃机工程. 2012(05)
[1]船用二冲程低速柴油机性能匹配优化研究[D]. 刘锋华.上海交通大学 2014
[2]船用电控柴油机液压伺服系统的仿真研究[D]. 孔海威.大连海事大学 2013
[3]基于VGT技术的乘用车柴油机性能提高分析及其优化研究[D]. 尹凌.湖南大学 2012
[4]二冲程低速柴油机工作过程与增压系统的计算研究[D]. 丰琳琳.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]VGT涡轮增压器涡轮级性能仿真预测研究[J]. 陈钢,刘毅,朱爱国,闫健菲,王祺,刘未隆,曹立峰. 车用发动机. 2017(06)
[2]基于GT-power的节能车发动机进排气仿真分析[J]. 白逾,连晋毅,胡龙剑,刘禹,王塞松. 汽车实用技术. 2017(14)
[3]基于GT-Power模型的EGR率对某游艇发动机性能影响分析[J]. 官德亮,高占斌,张天野. 内燃机. 2017(03)
[4]船舶柴油机动力涡轮与涡轮增压器联合优化匹配研究[J]. 冯金勇,冯明志,李静芬,黄伟. 柴油机. 2017(02)
[5]低速船用柴油机与涡轮增压器的匹配[J]. 马帅,吴亚飞,邓健星. 广东造船. 2016(02)
[6]可变截面废气涡轮增压器控制系统数学建型[J]. 董霏,方存光. 科技资讯. 2014(35)
[7]电控柴油机转速传感器输出电压特性研究[J]. 任国峰,田丰,张树梅,杨林. 现代车用动力. 2013(04)
[8]基于遗传优化模糊PID高压共轨系统喷油量的控制算法[J]. 王国超,吴庆林. 重庆理工大学学报(自然科学). 2012(11)
[9]大功率船用柴油机涡轮增压技术发展综述[J]. 王德山,刘博. 机电设备. 2012(06)
[10]船用二冲程柴油机鼓风机扫气模型与切换规律研究[J]. 石磊,丰琳琳,周涌明,邓康耀. 内燃机工程. 2012(05)
[1]船用二冲程低速柴油机性能匹配优化研究[D]. 刘锋华.上海交通大学 2014
[2]船用电控柴油机液压伺服系统的仿真研究[D]. 孔海威.大连海事大学 2013
[3]基于VGT技术的乘用车柴油机性能提高分析及其优化研究[D]. 尹凌.湖南大学 2012
[4]二冲程低速柴油机工作过程与增压系统的计算研究[D]. 丰琳琳.上海交通大学 2007
本文编号：2894931
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