基于目标油门开度预估的AMT汽车起步控制

建立了一种带目标油门开度预估的AMT汽车恒转速起步控制方法。由于不同油门开度下AMT汽车起步过程冲击度的不同要求,通过油门踏板开度变化率对目标油门开度进行预估,将预估并加以修正的最后油门开度作为目标油门开度进行控制,从而制定出节气门开度变化率和离合器接合速度的目标控制数表。预估前后结果表明,带目标油门开度预估的控制方法,可使AMT汽车特定工况的起步控制品质明显改善。     

汽油发动机电子节气门开发及标定策略应用的研究

电子节气门是汽油发动机的重要组成部件,电子节气门及其相应的电子控制系统,组成了电子节气门控制系统(ETCS)。电子节气门控制系统的使用,一方面,使得节气门开度得到了精确控制,不仅提高车辆燃油经济性、减少排放,还提高了车辆油门踏板响应的灵敏度、操控性能;另一方面,可实现车辆怠速控制、定速巡航控制及车身稳定控制等控制功能的集成化,简化了控制系统结构。因此电子节气门的功能好坏,决定着车辆能否正常工作。我们主要结合汽油发动机电子节气门结构及工作原理,阐述电子节气门开发过程,同时重点论证标定策略应用对电子节气门正常工作的重要性。     

高压共轨柴油机的转矩柔性控制策略研究

通过对高压共轨柴油机转矩控制的需求分析,设计了一种前导通道和主控通道相结合的转矩柔性控制架构,给出了前导通道和主控通道相关控制模块的具体控制算法。利用ETAS公司的ASCET软件建立了该控制策略的转矩控制模型,经自动代码生成和编译下载到自制的电子控制单元(ECU)电路板中进行台架试验。试验结果表明:在发动机不同工况下,由于前导通道中微分控制的作用,油门踏板变化时喷油量受控于转矩前导通道,反之则受控于转矩主控通道,并使得发动机转速按照预期目标进行快速稳定地变化。     

ISG电机转矩补偿的低温预混柴油机瞬态控制

采用ISG电机进行动态转矩补偿,解决低温预混柴油机瞬态过程动力不足的问题。使用自主的燃烧状态分析单元,采集各缸缸压信号,计算燃烧状态指标,并发送给发动机控制单元。通过控制主喷油量和主喷定时,实现基于平均指示压力和放热中点的双闭环反馈的燃烧闭环控制。利用摩擦转矩增量与最大缸压增量之间的线性关系,进行摩擦转矩预估。利用反馈的平均指示压力、平均泵气压力和预估的平均摩擦压力,预估发动机输出的有效转矩。在转矩预估和燃烧闭环的基础上,进行转矩闭环控制。在发动机和ISG电机间进行转矩分配,在瞬态工况下,由于油量限制导致的转矩不足由ISG电机补偿。试验表明:在低温预混燃烧的瞬态加载工况和燃烧模式切换的瞬态工况下,利用ISG电机进行动态转矩补偿,无碳烟排放恶化状况,系统的转矩跟随效果好。     

基于负载转矩主动观测的农用柴油机瞬态过程控制研究

针对农用柴油机在瞬态突加负载工况下因涡轮迟滞效应造成的发动机转速下降和油耗上升问题,提出一种基于负载转矩主动观测的农用柴油机瞬态过程控制算法。首先,建立了农耕机耕地阻力矩和发动机驱动转矩预测模型,采用跟踪-微分器实现了作业模式识别、耕深预测及负载转矩预测,设计了增压压力前馈控制器;然后将预测模型的偏差与外部转矩干扰统一视为"总扰动",采用扩张状态观测器进行在线估计和补偿;接着基于耕深与发动机转速的动态过程信息,采用递推优化算法设计了负载转矩模型的参数学习算法,用于在线优化模型参数,提高前馈精度,降低总扰动观测负担。在试验校准的高精度Simulink平台上,对算法进行仿真验证,结果表明:较传统控制方法,采用该控制方案后,瞬态过程的空气供给速度提升53.1%,指示转矩响应速度提升44.7%,进而使发动机的转速波动降低98.8%,瞬态过程有效燃油消耗率降低7.0%。     

混合动力车汽油机电控系统台架稳态工况试验研究

对并联型混合动力车的发动机控制策略和汽油机原机特性进行了研究,特别是对发动机ECU中不同转速下的点火提前角-转矩-喷油脉宽之间的关系和节气门开度与输出转矩、燃油消耗率的关系进行了探讨,为混合动力车发动机标定试验奠定了基础。     

混合动力汽车发动机起动过程阻力矩研究

为研究功率分流式混合动力汽车发动机起动过程,建立了动态阻力矩模型,在此基础上开展了发动机缸内压力试验,基于泵气阻力矩和往复惯性力矩公式,结合试验参数和数据,通过Matlab/Simulink对泵气阻力矩和往复惯性力矩进行了仿真计算。在30℃水温条件下开展了摩擦阻力矩试验,获取了静摩擦与动摩擦阻力矩数据。为研究节气门开度、初始曲轴转角和发动机水温对起动过程阻力矩的影响,开展了各转速下不同节气门开度缸内压力试验、不同初始曲轴转角静摩擦阻力矩试验和不同发动机水温动摩擦阻力矩试验,通过不同初始曲轴转角发动机拖转试验对动态阻力矩模型进行了验证。结果表明:通过对混合动力发动机起动过程阻力矩进行理论建模与试验,可以准确模拟混合动力发动机起动过程中的动态阻力矩特性。     

自主飞行时三角转子发动机转速的鲁棒性控制

无人机自主飞行时,为了稳定由于三角转子发动机在进气压强变化、负载扰动时引起的转速波动,提出了基于进气量调节的自适应模糊控制方法.该方法以转速偏差和相邻转速差为控制的输入、以节气门开度调节量为控制的输出,通过调节节气门开度来调整进气量,进而依据空燃比匹配喷油量来控制转速.最后在发动机台架上对208 cm3排量的三角转子发动机进行试验,试验的目标转速为4 500 r/min,当进气压强降低6 kPa,节气门开度自适应增加2.7 °CA,整个试验过程中转速一直稳定运行在4 500 r/min左右,发动机转速鲁棒性强.     

天然气发动机可变喷嘴涡轮增压器匹配研究

针对488天然气发动机匹配了可变喷嘴涡轮增压器(VNT),设计了电子控制系统,并通过发动机试验研究了VNT匹配规律。天然气发动机VNT调节规律不仅与节气门开度(负荷)有关,也与发动机的转速有关。匹配试验结果表明:采用VNT增压技术后天然气发动机的功率和转矩显著提高,最大功率从58 kW提高到73 kW,最大转矩从156 N.m提高到212 N.m,且最大转矩点转速降低,大幅度改善了天然气发动机的动力性与经济性。     

自走式无人驾驶植保机用发动机转速控制系统设计

针对自走式无人驾驶车辆在起步、换挡过程中产生强烈的顿挫感,甚至导致车辆突发性前窜的现象,开发基于扭矩需求的发动机转速控制系统。该系统能够根据发动机扭矩需求的变化,调整比例积分微分(proportion integral differential,PID)控制参数,实现对节气门开度的控制,达到调整转速的目的。研究车辆起步、换挡过程中发动机扭矩的变化规律,确定发动机转速控制目标;运用神经元自适应PID算法,对发动机转速进行闭环控制,解决传统PID最佳参数设置问题;选用永磁直流电动机对节气门进行控制,解决传统油门电机精准性问题。试验结果表明,该控制系统能够根据扭矩变化调整发动机转速,并能在短时间内使发动机运行达到稳定状态,对发动机转速控制具有较好的动态特性。     

节气门位置信号检测方法研究

摩托车电喷发动机中,节气门开度是点火和喷油脉谱的重要输入参数之一,且运动方向和速度是加减速过渡工况的点火和喷油修正依据。论文提出了滑动变阻器和编码盘两种检测方式,分析了各种参数检测方法。在电喷系统开发中,两种方式均进行了应用,但滑动变阻器长期使用易磨损,而编码盘和光电器件之间运动副不接触,实践证明其稳定、可靠,也可为节气门手柄、制动踏板等位置检测提供借鉴。     

LPG单一燃料电控发动机冷起动控制的研究

根据LPG发动机冷起动的特点，设计了LPG发动机冷起动控制策略，在4缸直列单一LPG气态进气道多点顺序喷射发动机上进行了9℃、15℃和20℃的冷起动试验研究。试验结果表明：通过优化初始燃油喷射脉宽、起动喷射脉宽衰减梯度、初始节气门开度、节气门开度衰减梯度等控制参数，可以实现LPG发动机燃烧稳定、起动可靠，并尽可能缩短浓混合气供给时间；为保证可靠起动，LPG发动机和汽油发动机在起动阶段都需要浓混合气，但相对于汽油机，温度对LPG发动机能够成功起动的初始喷气脉宽的影响不是很明显，使用LPG燃料可以缩短起动阶段提供浓混合气的时间，起动过程中为产生相同的转矩，LPG发动机需要较大节气门开度。     

发动机减压缓速器在商用车上的应用研究

针对国内在用发动机制动技术效果不佳的问题,运用内燃机运动学和热力学理论,构建了发动机减压缓速器工作过程数学模型,采用MATLAB软件通过数值计算的方法模拟分析了发动机转速、减压气门提前开启角、开启速度及气门最大开度等相关参数对其工作性能的影响,确定最佳参数值,实现发动机减压缓速器工作性能的改善。运用试验对模型进行了验证,试验结果与模型计算结果吻合度高,证明模型准确可行。研究结果表明:发动机转速越高,减压缓速器制动能力越大;对应每一发动机转速都存在一个最佳气门提前开启角和最大开度,转速越高,最佳气门提前开启角和最大开度越大;发动机转速一定时,减压气门开启速度越快,减压缓速器制动能力越大。     

并联混合动力汽车能量管理与转矩协调控制策略

研究并联混合动力汽车的控制策略。基于发动机输出转矩最优的能量管理策略,对并联混合动力汽车在工作模式切换中的相互配合问题,提出发动机动态转矩控制+动力电池荷电状态(state of charge,SOC)干预+电机转矩补偿控制的转矩协调控制方法;在Matlab/Simulink/Stateflow平台搭建整车能量管理控制策略模型,控制发动机工作在高效率区,保证发动机输出最优转矩;根据电池的SOC干预电机的运行状态,协同发动机提供整车需求转矩。在Cruise平台下建立整车模型,以新欧洲驾驶周期作为循环工况进行离线仿真。结果表明,能量管理与转矩协调控制策略能够有效分配电机和发动机的转矩输出,满足混合动力汽车多模式切换的要求。     

用于控制的发动机转矩估计方法研究

有一定精度和实时性的发动机动态转矩估计模型,对机电混合电动汽车动力及传动系统控制有重要意义.对发动机动态特性的影响因素进行了分析;分析了平均值模型的优缺点,针对混合动力控制和建模仿真的需要,对模型进行了有效的简化,大大提高了模型的实用性;分析了混合动力中发动机的特定动态工况,建立了特定动态工况下的发动机神经网络模型;基于发动机稳态和动态试验数据,对平均值模型和神经网络模型进行了实证研究.结果表明,基于神经网络的简化平均值模型适用于发动机稳态工况和节气门开度变化率不大的动态工况;神经网络模型适用于发动机稳态工况和特定的动态工况.     

增压直喷柴油机瞬态工况燃烧参数的变化规律

为了研究车用增压柴油机瞬态工况下燃烧参数的变化规律,利用燃烧分析仪在试验台上研究了恒转速变转矩瞬态工况下,油门开度变化率对燃烧参数的影响规律。试验研究了该柴油机在1 000 r/min转速下,油门开度分别在5 s、10 s和15 s内由10%匀速增加到90%时柴油机的响应特性和燃烧参数的变化规律。试验结果表明:发动机存在转矩的增加相对于供油滞后的现象,且随着转矩变化率的增加,这种滞后更加明显;在同一转速增转矩工况中,随着负荷的增加,着火滞燃期缩短,最大放热率降低且前移,放热率重心前移;在油门开度相同的情况下,随着转矩变化率的增加,最高燃烧压力下降、最高燃烧压力点前移、着火滞燃期延长、燃烧持续期缩短、最大放热率降低且后移、放热率重心前移、最高燃烧温度下降。     

电子节气门开度鲁棒自适应控制器设计

为解决电感和负载转矩扰动对电子节气门鲁棒自适应控制的影响,将电感的影响等效为未知常值电压,将负载转矩扰动的影响等效为白噪声,建立电子节气门动态方程,并基于李亚普诺夫函数设计电子节气门开度鲁棒自适应控制策略。以某电子节气门为例,在电子节气门控制仿真系统中依次输入常数信号、阶跃信号、正弦信号,分别模拟汽车匀速行驶、急加速、连续变速3种工况,进行数值仿真验证。结果表明：该控制策略可将电感和负载转矩扰动对电子节气门开度控制精度的影响控制在抑制水平内;3种工况下节气门开度均能快速、精确地跟踪目标开度,且达到稳态后跟踪误差基本维持在0°附近。     

基于J1939协议的发动机转矩与转速控制研究

通过对J1939协议转矩与转速控制(TSC)原理的研究,提出了发动机转矩与转速控制相关的控制策略,依托公司现有的发动机电子控制单元(ECU)平台,设计了符合J1939协议的发动机转矩与转速控制系统,在发动机和测试环境上完成了相应的试验。应用试验表明:该TSC控制的通讯实时性好、可靠性高,不仅能够满足实际需要,而且具有较强的移植性、扩展性,在工程机械和农业装备、固定电站的发动机控制系统中具有通用性。     

大气压力/VNT/EGR对车用柴油机性能与排放的影响

为了研究可变喷嘴涡轮增压(VNT)技术、排气再循环(EGR)技术及大气压力三者共同作用对车用柴油机性能与排放的影响,利用大气压力模拟装置开展了相应的试验研究,基于响应曲面法以响应曲面图的形式分析研究VNT喷嘴环开度、EGR阀开度及大气压力3个参数交互作用对柴油机性能与排放的影响。结果表明:随着大气压力的降低及EGR阀开度的增大,柴油机动力性下降,经济性恶化。当VNT与EGR耦合时,在最大转矩工况,在EGR阀关闭及开度较小时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩呈现增大的趋势,有效燃油消耗率逐渐降低;而在EGR阀开度较大及全开时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩降低,油耗升高。在标定功率工况,无论EGR阀置于何种开度,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩均增大,油耗均降低。随着大气压力的升高,NOx比排放升高,烟度降低。当VNT与EGR耦合时,在不同的运行工况下,NOx比排放与烟度表现出不同的变化趋势。欲获得良好的整机性能,针对不同的运行工况,需要合理匹配VNT喷嘴环开度与EGR阀开度。     

FAI直喷小型二冲程汽油机的试验研究

试验研究了FAI直喷系统在50 cm3二冲程摩托车发动机上应用的可行性,着重研究了在小节气门开度和节气门全开条件下,喷油方向、喷油提前角以及喷油量对排放、经济和动力性能的影响.试验结果表明,直喷发动机在节气门全开时的燃油消耗率(BSFC)和碳氢排放(BSHC)最多可比原机降低45%和80%,有效输出转矩也略有增加.在大负荷下,BSFC和BSHC接近4冲程发动机的水平.小节气门开度时,通过推迟喷油可以实现分层燃烧,BSFC和BSHC也比原机有所下降,但仍比4冲程发动机高很多.