柴油机电控系统的控制算法与仿真

论文摘要

面对日益严重的能源危机和环境污染,寻找内燃机在汽车工业可持续发展的途径越来越必要。柴油机日新月异的发展中,燃油喷射系统研究与应用是一个关键。目前柴油机燃油喷射系统的发展已经进入到电子控制的第三代—电控共轨式燃油喷射系统。现在,国外在柴油机方面已普遍采用电子控制技术,而且电子控制共轨喷射技术也进入实用阶段,并取得了显著的经济效益。与此同时也有力地推动了柴油机电子控制系统的进一步发展,使得控制功能更全、工作更可靠的新产品曾出不穷。在我国,车用柴油机的发展速度相当缓慢,电子喷射技术也是才刚刚起步,共轨式研究更是处于试验阶段,现有的某些发动机上的共轨系统也是从国外进口的。为解决柴油机的可持续发展问题,在我国采用电子控制技术,特别是电控共轨式喷射技术已势在必行。本文以柴油机燃油喷射理论为基础,分析了电控燃油系统的机理及发展过程,重点研究了柴油机电控共轨式燃油喷射系统。本文以高压共轨式燃油系统为研究对象,结合传统控制理论中的PID技术,以及智能控制模糊和神经网络,经过对系统控制方案的设计,最终获得喷油量、喷油定时和共轨压力等主要控制变量的控制策略。喷油量、喷油定时和共轨压力通过查MAP图计算,并通过温度和进气压力等修正来实现。最后,对于整个电控系统,采用基于油量的控制策略,划分了高压共轨柴油机的运行状态,在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明本文控制策略实现了稳定控制共轨压力和精确控制喷油量、喷油定时的目标,同时满足柴油机快速起动和平稳运转的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 柴油机电控技术的研究背景
• 1.2 电控共轨式燃油喷射系统的特点
• 1.3 共轨式喷射系统的分类及几种典型
• 1.4 国内电控柴油机喷射技术的发展
• 1.5 本课题的研究内容及涉及的学科
• 第2章 柴油机电控系统控制原理
• 2.1 柴油机电控共轨系统的结构
• 2.1.1 传感器
• 2.1.2 电控单元
• 2.1.3 执行器
• 2.2 电控共轨式喷油系统发展的难点和趋势
• 2.3 共轨系统的发展趋势
• 第3章 电控共轨系统主要功能的控制策略
• 3.1 高压共轨柴油机电控系统控制方案设计
• 3.1.1 电控系统控制方式研究
• 3.1.2 基于PID的控制方法
• 3.1.3 模糊PID算法
• 3.2 共轨柴油机电控系统的主要控制策略
• 3.2.1 两种调速模式分析
• 3.2.2 喷油压力控制技术与策略
• 3.2.3 喷油量的控制
• 3.2.4 喷油率控制技术
• 3.2.5 喷油定时控制
• 3.3 高压共轨柴油机电控系统基于工况的控制策略研究
• 3.3.1 发动机状态识别
• 3.3.2 起动工况控制策略
• 3.3.3 怠速工况控制策略
• 3.3.4 全负荷工况控制策略
• 3.3.5 部分负荷工况控制策略
• 3.3.6 限速工况控制策略
• 3.4 本章小结
• 第4章 电控共轨系统的建模与仿真
• 4.1 柴油机模型
• 4.1.1 气路及油路模块
• 4.1.2 压缩冲程模块
• 4.1.3 定时和曲轴位置检测模块
• 4.1.4 燃烧和汽车动态模块
• 4.2 电控共轨系统的控制模型
• 4.2.1 起动控制系统的仿真
• 4.2.2 部分负荷工况控制系统仿真
• 4.2.3 怠速PID控制系统的仿真
• 4.3 系统控制算法的改进
• 4.3.1 模糊化
• 4.3.2 知识库
• 4.3.3 模糊推理
• 4.3.4 清晰化
• 4.3.5 输出量的变换
• 4.3.6 怠速模糊控制系统的仿真
• 4.3.7 模糊PID怠速控制系统的仿真
• 4.4 MAP图的优化
• 4.4.1 确定网络的类型
• 4.4.2 确定网络的结构
• 4.5 工况判断模块
• 4.6 综合仿真分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢