基于模型控制的电喷发动机虚拟标定系统的研究

论文摘要

随着公众能源和环保意识的日益增强,越来越多的车用发动机将不得不采用或采用更多的电子控制系统。电控系统之间的耦合作用以及控制参数之间的固有矛盾,导致车用发动机电控系统的标定过程往往需要较长的周期和较高的成本。因此,国内外对电控系统的标定方法做了大量的研究。国内标定系统研究虽然已经取得了一些进展,但大多采用人工在线标定方法,存在标定成本高且标定质量难以保证的不足,不能满足工程实践的要求;购置国外自动标定系统价格又过于昂贵。工程实践表明,基于模型控制的标定技术可以有效提高车用发动机电控系统的标定质量和效率,是一种省时省力的方法。因此本文围绕基于模型控制的标定方法展开了以下研究:1、虚拟标定试验验证测试系统的完成。搭建了电喷发动机台架测试系统,实现了多参数实时采集功能,设计了电喷发动机高能双火花塞点火的快速燃烧系统。这些工作的完成为电喷发动机虚拟标定系统的完备化设计奠定了良好的基础。2、电喷发动机的虚拟标定系统的设计。以真实发动机为原型,建立了双火花塞电喷发动机的几何模型,设定了发动机的形状尺寸和结构特点;鉴于双火花塞燃烧系统的特殊结构及高能点火模式,建立了三维计算流体模型。以动态的计算区域对电喷发动机不同工况点的放热率进行了准确求解;以放热率为输入条件,在一维热力学模型的基础上模拟了真实发动机的运行状况。3、电喷发动机虚拟标定的研究及分析。利用已完成的电喷发动机虚拟标定系统,通过一系列参数设置,得到了发动机的缸压曲线和排放曲线;详细分析了过量空气系数、点火提前角及点火模式对计算结果的影响;最后以试验的方法对计算结果的准确性进行了求证,并详细分析了细小误差产生的原因,对基于模型控制的标定技术的深入应用具有很高的指导意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 火花点火发动机排放污染物的生成及危害
• 1.3 基于模型控制的电喷系统的标定技术
• 1.4 电喷发动机传统燃料与代用燃料的研究
• 1.5 本课题研究意义和内容
• 第二章 电喷发动机快速燃烧系统的设计
• 2.1 电喷发动机控制系统的功能设计
• 2.2 电喷发动机快速燃烧系统的设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 电喷发动机试验测试系统的搭建
• 3.1 电喷发动机台架测试系统的搭建
• 3.2 电喷发动机参数标定系统的设计
• 3.3 电喷发动机瞬态燃烧分析系统的建立
• 3.4 电喷发动机数据采集的处理
• 3.5 本章小结
• 第四章 电喷发动机虚拟标定系统的设计
• 4.1 电喷发动机虚拟标定系统的软件平台
• 4.2 电喷发动机虚拟标定仿真系统的设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 电喷发动机虚拟标定研究及分析
• 5.1 电喷发动机有限试验工况点的选择及相关参数的采集
• 5.2 基于三维计算流体模型的电喷发动机放热率曲线的研究
• 5.3 基于一维热力学模型的电喷发动机虚拟标定的研究
• 5.4 电喷发动机虚拟标定试验验证及误差分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢