基于扭矩的增压发动机控制策略研究

发布时间：2017-12-11 15:35

  本文关键词：基于扭矩的增压发动机控制策略研究

  更多相关文章： 基于扭矩 汽油机模型 增压器 联合仿真 三闭环控制

【摘要】：当今世界,随着汽车的日益普及,其导致的化石能源过度消耗和环境污染问题愈发严重,政府和汽车企业都致力于设计既可以满足驾乘人员的动力性要求,又可以降低油耗、减少污染的汽车。为此越来越多的新技术,如：可变气门正时、废气再循环、涡轮增压、缸内直喷等技术应运而生。其中增压技术不仅能提高汽车的动力性,而且可以获得更好的燃油经济性。新技术的出现导致了汽车动力系统由单纯机械结构向机电一体化的方向发展。同时,发动机控制系统也由单一功能控制向集中控制发展。在这种情况下,基于扭矩的发动机电子控制系统成为了汽油机的发展必然趋势。该控制系统一方面综合考虑汽车行驶过程中的能源需求,将其统一为发动输出扭矩的需求,提高了发动机管理系统的可扩展性和灵活性；另一方面通过对发动机控制策略的优化,在满足车辆动力性的同时,减少油耗与排放。本文以4缸涡轮增压汽油机为研究对象,采用基于扭矩的发动机控制思想,对发动机进行了数学建模和控制算法的研究。首先,以某国产发动机为原型,根据其电子节气门的工作原理,建立了包括节气门本体、驱动电机等在内的节气门仿真模型；分析了该发动机工作过程中的气缸燃烧和进排气过程,设计了发动机本体的仿真模型。并且基于GT-power与Simulink的联合仿真技术,搭建了一个高精度的发动机控制系统虚拟实验平台。其次,搭建了发动机点火喷油系统模型。基于发动机的扭矩需求,设计了发动机进气控制策略。建立了节气门空气流量、气缸空气充量的动力学模型,同时提出了基于能量平衡的增压器控制策略；设计了包括发动机进气量闭环控制、节气门开度闭环控制和增压压力闭环控制在内的发动机三闭环控制策略。最后,研究了发动机闭环控制器的控制方法,在传统PID控制的基础上设计智能积分PID控制和模糊智能积分PID控制器,以此提高发动机扭矩的控制质量。提出并改进了电子节气门与增压压力联合控制策略。通过GT-power与Simulink的联合仿真及实车转毂实验,验证了本文设计的控制策略不仅可以满足车辆行驶过程中的扭矩需求,而且在提高发动机扭矩响应品质、提升燃油经济性方面具有一定的效果。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.135

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本文编号：1279025