燃油汽车起动降噪技术研究

发布时间：2017-07-28 15:16

  本文关键词：燃油汽车起动降噪技术研究

  更多相关文章： 燃油汽车 软起动 降噪 直流电机 DC-DC变换器 实时仿真

【摘要】：随着汽车工业的迅速发展,汽车拥有量不断增多,汽车噪声污染成为人们日益关注的问题。虽然人们对于汽车运行噪声的研究不断深入,但是对于汽车起动时的噪声却少有研究。燃油汽车在起动过程中,由于采用直接给起动机加电压的起动方式,飞轮与驱动齿轮相互摩擦发出刺耳的啸鸣声,它影响着人们的正常生活和休息,严重时甚至影响人们的身体健康。经过测量,汽车起动过程中所发出的噪声高达90dB左右(接近于汽车鸣笛的声音),而起动以后汽车的噪声只有60dB(相当于正常交谈的声音)。换算到声压,起动过程的噪声强度是起动后的31倍。本课题通过设计汽车发动机软起动系统,使发动机转速平滑提升,从而达到降低噪声的目的。同时完成了以下工作内容：首先,测量汽车起动瞬间产生的噪声,并通过起动系统噪声的分类以及燃油汽车起动系统的基本结构和工作原理,寻找噪声的来源以及产生噪声的原因。其次,通过计算燃油汽车起动机和发动机的相关参数,确定了汽车起动过程中所需要的最低起动转速和起动转矩,并以QD124型起动机为例,计算出了汽车蓄电池的内阻以及起动机起动所需要的最低起动电压。然后,针对噪声产生原因提出了基于PWM技术的软起动降噪方案,并通过模拟的方法进行了降压软起动的降噪实验,验证此方案的可行性。对常用的几种DC-DC变换器进行参数计算和选型,仿真对比每种变换器的优势和缺陷,最终选择了基于Cuk变换器的软起动主电路。然后对Cuk变换器进行建模,设计了电压电流双闭环控制电路,并通过MATLAB仿真验证软起动方案的正确性。最后,设计基于DSP的软起动控制系统,编写基于DSP的软件控制程序,搭建基于Cuk变换器的软起动系统实时仿真平台,配置dSPACE实时仿真系统硬件、软件体系,并通过dSPACE半实物仿真平台验证控制系统的正确性。本课题通过仿真实现了发动机的软起动,使发动机的转速从起动转速平稳上升到额定转速,有效地降低了起动瞬间的噪声污染,限制了过高的起动电流。
【关键词】：燃油汽车 软起动 降噪 直流电机 DC-DC变换器 实时仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U464.142
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 研究现状与目的12-13
• 1.3 主要研究内容13-15
• 2 燃油汽车起动噪声来源分析15-23
• 2.1 燃油汽车起动系统结构15-16
• 2.1.1 起动机15
• 2.1.2 发动机15-16
• 2.1.3 传动机构16
• 2.1.4 汽车电池16
• 2.2 汽车起动系统噪声16-18
• 2.2.1 机械噪声17-18
• 2.2.2 气体动力噪声18
• 2.2.3 燃烧噪声18
• 2.3 汽车起动噪声测量实验与频谱图分析18-20
• 2.4 汽车起动过程及噪声来源分析20-21
• 2.4.1 汽车起动流程20
• 2.4.2 QD124型起动机起动过程分析20-21
• 2.5 本章小结21-23
• 3 燃油汽车软起动降噪研究23-39
• 3.1 直流电机的基本原理分析23-25
• 3.2 传统起动方式的基本原理25-28
• 3.2.1 全压起动25
• 3.2.2 分级起动25-27
• 3.2.3 降压软起动起动27-28
• 3.3 燃油汽车软起动的基本思路28-31
• 3.3.1 基于PWM技术的软起动方案28-29
• 3.3.2 软起动方案可行性实验29-31
• 3.4 DC-DC变换器的选型31-38
• 3.4.1 降压(Buck)变换器32-34
• 3.4.2 升降压(Buck-Boost)变换器34-36
• 3.4.3 丘克(Cuk)变换器36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 汽车参数计算与软起动系统仿真39-61
• 4.1 汽车参数计算39-43
• 4.1.1 汽车发动机参数39-40
• 4.1.2 汽车起动机参数40-43
• 4.2 软起动主电路的仿真43-49
• 4.3 软起动主电路的对比与选取49
• 4.4 燃油汽车软起动系统控制器设计49-56
• 4.4.1 Cuk变换器的建模50-52
• 4.4.2 平均电流PWM控制器设计52-56
• 4.5 燃油汽车软起动方案仿真56-60
• 4.6 本章小结60-61
• 5 软件设计与半实物系统调试61-69
• 5.1 控制系统软件设计61-63
• 5.1.1 主程序设计61-62
• 5.1.2 EPWM中断子程序62-63
• 5.1.3 PWM控制子程序63
• 5.2 基于dSPACE的半实物仿真平台测试63-67
• 5.2.1 dSPACE简介63-65
• 5.2.2 实时仿真验证65-67
• 5.3 本章小结67-69
• 6 总结与展望69-71
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-71
• 参考文献71-75
• 作者简历75-79
• 学位论文数据集79

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本文编号：584686