高压共轨柴油机VNT控制策略研究

发布时间：2017-09-13 13:37

  本文关键词：高压共轨柴油机VNT控制策略研究

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【摘要】：传统的增压柴油机存在低速输出转矩不足、高速过载、增压器对柴油机输出需求响应迟滞等问题。固定截面涡轮增压器很难兼顾柴油机高、低速工况性能,且工作在设计点外时增压器效率较低。利用可变喷嘴涡轮增压器(VNT)能有效解决这些问题。第一,研究了VNT与柴油机空气系统间的相互影响机理,确定VNT柴油机空气系统关键参数间的传递关系及求解方法,建立了排气涡轮增压器空气系统稳态数学模型,为研究VNT与柴油机匹配和VNT控制奠定基础。第二,分析VNT柴油机控制系统,通过GT-POWER软件建立D19TCI样机模型,进行VNT与柴油机的匹配研究,并通过仿真研究生成VNT控制策略增压压力基本MAP,为VNT控制模型建立及VNT实验研究提供重要的基础数据。第三,针对VNT柴油机空气系统的非线性和迟滞特性,提出前馈控制与自适应PID闭环控制相结合的控制方法。建立了基于Simulink平台的VNT控制模型,并将VNT控制策略模型移植到自主开发的K2 ECU系统软件构架中进行台架试验研究。针对带有VNT的高压共轨柴油机D19TCI,研究不同喷嘴环叶片开启角度对柴油机经济性、排放性的影响,并对控制常量、MAP、曲线不断标定与优化,最终实现VNT的精确控制。试验表明,该VNT控制模型能够有效跟踪目标增压压力,实际增压压力与目标值误差控制在3%以内；前馈控制方法提高了柴油机空气系统的响应特性并解决了滞后问题,闭环控制策略实现了增压压力的快速收敛；带有VNT的柴油机有效提高了转矩储备,尤其显著提高了低速转矩性能,并在整个柴油机工作范围内,燃油消耗率比原机大大减少,尤其在低速大负荷经济性有效提高9%。
【关键词】：增压柴油机 VNT 控制策略 空气系统
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 课题研究的意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 涡轮增压技术的发展历史12-15
• 1.2.2 VNT控制策略国外研究现状15-18
• 1.2.3 VNT控制策略国内研究现状18-19
• 1.3 主要研究内容19-22
• 第二章 涡轮增压器与柴油机的影响机理22-42
• 2.1 空气系统概述22-25
• 2.2 柴油机涡轮增压器数学模型及求解25-28
• 2.2.1 涡轮增压器柴油机空气系统25
• 2.2.2 涡轮增压器模型25-27
• 2.2.3 进排气管及缸内能量传递模型27-28
• 2.2.4 模型求解28
• 2.3 涡轮增压器与柴油机影响机理28-34
• 2.3.1 压气机及涡轮机的通用特性29-31
• 2.3.2 空气系统泵气损失对柴油机性能的影响31-33
• 2.3.3 VNT对柴油机的影响33-34
• 2.4 涡轮增压器与柴油机匹配研究34-40
• 2.4.1 涡轮增压器基本选型34-35
• 2.4.2 涡轮增压器与D19TCI柴油机匹配35-37
• 2.4.3 VNT对D19TCI柴油机性能的影响37-40
• 2.4.4 VNT基本控制MAP制取40
• 2.5 小结40-42
• 第三章 VNT控制策略研究及实现42-64
• 3.1 柴油机控制模型系统分析42-43
• 3.2 VNT控制系统实现概述43-48
• 3.2.1 需求分析43-44
• 3.2.2 开发流程44-46
• 3.2.3 开发工具46-48
• 3.3 VNT控制策略分析与实现48-63
• 3.3.1 系统分析48-50
• 3.3.2 监测及开关模块50-52
• 3.3.3 前馈计算模块52-54
• 3.3.4 目标值计算模块54-57
• 3.3.5 自适应PID控制模块57-63
• 3.4 小结63-64
• 第四章 VNT控制策略试验研究64-78
• 4.1 试验系统概述64-66
• 4.2 控制MAP、曲线及常量的标定66-73
• 4.2.1 VNT控制MAP标定与优化66-71
• 4.2.2 PID控制参数整定及MAP制取71-73
• 4.2.3 控制常量的标定73
• 4.3 功能验证与对比73-77
• 4.3.1 VNT控制策略验证73-76
• 4.3.2 VNT柴油机与原机性能参数对比76-77
• 4.4 小结77-78
• 第五章 总结与展望78-80
• 5.1 工作总结78-79
• 5.2 工作展望79-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-86
• 附录A 攻读硕士期间参与项目及发表论文86
• 附录1 参与项目86
• 附录2 发表论文86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 H·Ogawa,M·Hayash,M·Yashiro,马兴国;重型货车可调喷嘴涡轮增压系统连续反馈控制的发展[J];车用发动机;1998年01期

2 孙万臣;韩永强;刘忠长;刘巽俊;;可变喷嘴涡轮增压器对车用柴油机瞬态性能的影响[J];汽车工程;2006年02期

3 李智;申立中;徐劲松;路琼琼;;运用软件ASCET实现电控柴油机的增压调节[J];汽车工程;2010年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 赵佳佳;可变喷嘴涡轮增压器电控系统开发[D];吉林大学;2004年

2 王占峰;公交车用柴油机与可变喷嘴涡轮增压器的匹配与优化[D];吉林大学;2006年

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本文编号：844017