基于ControlBase的小型煤油活塞发动机控制策略研究

发布时间：2017-11-29 03:00

  本文关键词：基于ControlBase的小型煤油活塞发动机控制策略研究

  更多相关文章： 煤油活塞发动机 电控燃油喷射技术 电子控制单元 快速控制原型 控制策略

【摘要】：往复式活塞发动机作为一种典型的动力装置在无人机等特种机械领域具有重要的用途。煤油相比汽油,理化特性基本接近,但却具有安全性高、不易发生爆炸、易于运输和能量密度高等特性。因此以煤油为燃料的活塞发动机,将会成为未来通用航空以及陆用特种车辆动力装置发展的趋势。近年来针对煤油活塞发动机的相关技术已经成为国内外的研究热点。但是由于煤油存在着燃油雾化特性差、混合气形成困难以及不易点燃等问题。近年来国外已经提出相关解决方案,取得了一些实质性的进展。国外已经有代表性的煤油活塞发动机产品问世,但由于种种原因,尚未真正大规模投入使用。国内在煤油活塞发动机方面的研究起步较晚,技术不完善,尚未有成熟产品问世。首先,本文通过对国内外煤油活塞发动机及发展现状的分析,确定了以煤油活塞发动机电子控制单元控制策略为研究对象。同时对电子控制单元的开发方法进行比较和分析,确定了完全基于模型设计的开发方法,采用快速控制原型ControlBase,研究煤油活塞发动机电子控制单元以及全工况控制策略。其次,通过对煤油活塞发动机总体分析和部分结构改造,结合台架试验条件需求,建立适合煤油活塞发动机的研究平台。然后,基于煤油燃料的理化特性和煤油活塞发动机各工况性能需求,提出了基于进气质量预测的喷油控制方式,设计了煤油活塞发动机各工况控制策略。另外,通过GT-power建立了该煤油活塞发动机的一维数值模型,仿真验证该数值模型的后,通过数值模型预测了该煤油活塞发动机的进气质量和性能。然后,根据设计的煤油活塞发动机各工况控制策略,结合ControlBase提供的底层化可调用模块,利用Simulink建立了该煤油活塞发动机控制策略模型,并对模型的控制逻辑进行了验证。最后,通过煤油活塞发动机研究平台对控制策略模型进行参数和基本MAP的标定,并且通过该研究平台对标定后的煤油活塞发动机进行了台架试验及性能测试,通过和仿真预测的性能数据的比较。采用完全基于模型的开发方法,控制策略模型可以快速的进行软硬件迭代,基于进气质量预测所设计的控制策略可以使煤油活塞发动机可靠运行。结论表明,发动机怠速工况转速控制稳定,常规工况空燃比控制良好。选取的工况点下有效燃油消耗率相比仿真预测数据偏高;缸内平均有效缸压相比仿真预测数据偏低;试验采集的缸压曲线缸内压力输出平稳,相比仿真预测的缸压曲线,变化趋势基本吻合,但最大爆发压力略低。由于试验测试数据和仿真预测数据存在的误差较小,且在合理的范围内,从而验证基于快速控制原型ControlBase所设计的煤油活塞发动机控制策略的有效性。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V234

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本文编号：1235919