高压共轨柴油机增压调节（PCR）系统控制策略的研究

论文摘要

近年来,由于环境质量不断下降,世界各国政府加强了对汽车尾气排放的监控,颁布了日益严格的排放法规。如何优化发动机的工作过程,实现降低有害气体的排放和燃油消耗率,提高发动机的功率是发动机生产厂商关注的首要问题。论文通过研究国内外增压技术的现状和发展趋势,分析了几种增压方式的机理、优缺点以及对发动机性能的影响。提出了高压共轨柴油机增压调节(PCR)系统控制策略的开发,采用先进的可变截面涡轮增压器作为系统开发的执行器。设计出的增压调节系统可以对执行器导流楔片的开启角度进行精确控制,从而保证增压器与发动机在全工况内做到精确匹配。设计的控制策略根据在柴油机发动机上安装传感器,采集实时的发动机工作信号,计算出当前工况下发动机的进气量需求,精确控制可变截面涡轮增压器的导流楔片开启角度,最大程度响应驾驶员的实时转矩需求,提高发动机的性能。整个系统的设计开发流程是基于先进的V型开发模式,由于课题时间的紧迫性,主要完成V模式的左边开发流程：首先通过对发动机工作过程的研究,完成整个控制系统以及子模块功能的功能定义：其次采用ETAS公司的软件开发工具ASCET,完成控制策略各个子模块的建立；最后对控制策略进行大量的仿真试验,验证系统输入、输出响应。通过离线仿真试验表明：设计的控制系统可以对发动机的实时工况进行准确的监控,并计算出相应工况下发动机的可变喷嘴截面涡轮增压器的工作角度,实现精确控制进气量,发动机的空燃比趋于最佳,大大提升了发动机的性能。建立的增压调节系统可以实现：1、改善发动机的加速响应特性、大幅提高发动机低速转矩、防止PM超标；2、在高速时通过增大可变截面涡轮增压器导流楔片的开启角度,增大排气流通截面积,这样可以避免增压器超速,降低氮氧化物的排放；3、提高带涡轮增压的汽车操作舒适性、安全性,消除涡轮的介入感。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 柴油发动机涡轮增压技术的发展现状和趋势
• 1.2.1 涡轮增压技术在国外的发展现状
• 1.2.2 涡轮增压技术在我国的发展现状
• 1.2.3 涡轮增压技术的发展趋势
• 1.3 本章小结
• 第二章.高压共轨柴油机增压调节系统
• 2.1 高压共轨柴油机增压调节系统的功能
• 2.2 柴油机增压调节的技术
• 2.2.1 可变截面涡轮增压技术的工作原理
• 2.2.2 可变截面涡轮增压器评价指标
• 2.3 高压共轨柴油机增压调节系统的组成
• 2.3.1 系统的输入部分
• 2.3.2 系统的模块化控制
• 2.3.3 系统的输出部分
• 2.4 本章小结
• 第三章 高压共轨柴油机增压调节系统方案设计
• 3.1 基于V模式的开发流程
• 3.1.1 基于模型的嵌入式开发模式
• 3.1.2 基于模型的开发工具
• 3.2 增压调节控制软件设计的英文参数的定义
• 3.3 高压共轨柴油机增压调节系统的控制方案设计
• 3.4 PID控制策略
• 3.4.1 比例（P）控制
• 3.4.2 积分（I）控制
• 3.4.3 微分（D）控制
• 3.4.4 比例积分微分（PID）控制
• 3.5 本章小结
• 第四章 高压共轨柴油机增压调节系统控制策略的软件实现
• 4.1 前馈控制增压期望值的计算
• 4.1.1 前馈控制的功能概述
• 4.1.2 前馈控制的功能实现
• 4.1.3 前馈控制的ECU初始化
• 4.1.4 前馈控制的离线仿真
• 4.2 增压期望值的计算
• 4.2.1 增压期望值的功能概述
• 4.2.2 增压期望值的功能实现
• 4.2.3 增压期望值的ECU初始化
• 4.2.4 增压期望值的离线仿真
• 4.3 增压调节的自适应控制
• 4.3.1 增压调节自适应控制的功能概述
• 4.3.2 增压调节自适应控制的功能实现
• 4.3.3 增压调节自适应控制的ECU初始化
• 4.3.4 增压调节自适应控制的离线仿真
• 4.4 监视与关闭模块控制
• 4.4.1 监视与关闭模块的功能概述
• 4.4.2 监视与关闭模块的功能实现
• 4.4.3 监视与关闭模块的ECU初始化
• 4.4.4 监视与关闭模块的离线仿真
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士学位期间所发表的学术论文）
• 附录B:参量一览表