柴油機(jī)渦輪增壓系統(tǒng)的自適應(yīng)控制是實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)變海拔全工況使用的關(guān)鍵技術(shù)之一,本文對(duì)其開展研究,對(duì)于改善柴油機(jī)高原性能惡化、提高其變海拔適應(yīng)性具有重要指導(dǎo)意義。本文首先基于雙噴嘴渦輪流通特性模型的優(yōu)化算法,建立了廢氣放氣式渦輪增壓系統(tǒng)和可調(diào)兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,利用奇異攝動(dòng)法進(jìn)行簡(jiǎn)化,確定渦輪旁通閥開度、壓氣機(jī)壓比以及渦輪膨脹比的關(guān)系�；谕茖�(dǎo)出的模型,利用柴油機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù),分析系統(tǒng)的壓比變化率隨壓比變化的軌跡,探究其平衡態(tài)與穩(wěn)定性,考察不同條件下平衡點(diǎn)的移動(dòng)趨勢(shì),確定系統(tǒng)軌跡的影響因素。針對(duì)兩種增壓系統(tǒng)分別提出不同的控制模型。廢氣放氣式渦輪增壓系統(tǒng)采用基于模型計(jì)算閥門前饋值和根據(jù)目標(biāo)壓比進(jìn)行PI反饋調(diào)節(jié)的控制策略,添加瞬態(tài)過程中閥門開度的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和抗積分飽和功能�？烧{(diào)兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)利用模型計(jì)算旁通閥門開度前饋值同時(shí)結(jié)合比例反饋調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)高壓級(jí)壓比。利用龐加萊-本迪克松定理得出系統(tǒng)受控后均能收斂于唯一穩(wěn)定平衡點(diǎn),表明控制策略的合理性。在OpenECU開發(fā)平臺(tái)上搭建兩級(jí)可調(diào)增壓系統(tǒng)高壓級(jí)渦輪旁通閥的控制模型,進(jìn)行變海拔實(shí)驗(yàn),得到全工況范圍旁通閥調(diào)節(jié)規(guī)律。研究表明基于模型的控制策略可直接計(jì)算閥門前饋值,減少標(biāo)定工作量。穩(wěn)態(tài)增壓壓力與目標(biāo)值的最大誤差低于1.3%。瞬態(tài)工況系統(tǒng)響應(yīng)迅速,變轉(zhuǎn)速過程穩(wěn)定時(shí)間不超過10s,加載過程穩(wěn)定時(shí)間不超過15s。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TK423
【部分圖文】：

習(xí)近平總書記以熔鑄古今的戰(zhàn)略眼光提出共建“一帶一路”的重大倡議，受到國(guó)際社會(huì)的廣泛認(rèn)可與支持。由于其沿途地貌的特殊性，關(guān)于交通工具海拔適應(yīng)性的研究必將為推進(jìn)“一帶一路”建設(shè)提供重要支撐。事實(shí)上，如圖1-1所示，“一帶一路”的“一帶”沿“第三極地區(qū)”北緣向西蔓延至中亞，“一路”沿“第三極地區(qū)”南緣往西，不僅輻射眾多高原地形，海拔跨度也十分寬廣。“第三極地區(qū)”是指青藏高原及其周邊地區(qū)，西起帕米爾高原和興都庫(kù)什地區(qū)，東至橫斷山脈，北起昆侖山和祁連山，南至喜馬拉雅山區(qū)，總面積達(dá)500萬平方公里，平均海拔超過4000米，屬于“一帶一路”建設(shè)核心區(qū)[1]。此外，我國(guó)的高原地形具有面積大、平均海拔高和變化范圍廣的特點(diǎn)：國(guó)土總面積的57%為海拔1000米以上的高原地形

的可調(diào)兩級(jí)增壓系統(tǒng)已成為柴油機(jī)變海拔性能恢復(fù)問題的首選方案。a. 廢氣放氣式增壓系統(tǒng) b. 可調(diào)兩級(jí)增壓系統(tǒng) c. 可變截面增壓系統(tǒng)圖1-2 不同渦輪增壓系統(tǒng)Fig.1-2 Different turbocharging system綜上，對(duì)于渦輪增壓系統(tǒng)，特別是廢氣放氣式渦輪增壓系統(tǒng)和可調(diào)兩級(jí)增壓系統(tǒng)旁通閥調(diào)節(jié)規(guī)律以及控制策略的研究，對(duì)于提高柴油機(jī)變海拔運(yùn)行時(shí)的動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能具有重要意義，可服務(wù)于高原地區(qū)交通運(yùn)輸和經(jīng)濟(jì)建設(shè)，促進(jìn)“一帶一路”政策落地，提高人民生活水平。

轉(zhuǎn)速 (rpm)c. 與轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系 d. 與轉(zhuǎn)速的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖2-8 不同轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的方程系數(shù)Fig.2-8 Equation coefficients at different engine speeds1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40.05.0x10-61.0x10-51.5x10-52.0x10-52.5x10-53.0x10-5t(πt)πt1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40.00.20.40.60.81.0c(πc)πca. 與膨脹比的對(duì)應(yīng)關(guān)系 b. 與壓比的對(duì)應(yīng)關(guān)系1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40.02.0x10-54.0x10-56.0x10-58.0x10-51.0x10-41.2x10-41.4x10-4fturb(πt)πt1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.40.02.0x10-24.0x10-26.0x10-28.0x10-21.0x10-1fwg(πt)πtc. 與膨脹比的對(duì)應(yīng)關(guān)系 d. 與膨脹比的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖2-9 模型(2-38)中各函數(shù) 、 、 和Fig.2-9 Functions , , and in model (2-38)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

1 謝磊;張揚(yáng)軍;諸葛偉林;張樹勇;;兩級(jí)增壓渦輪幾何參數(shù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響研究[J];車用發(fā)動(dòng)機(jī);2011年06期

2 金奇;鄧志杰;;PID控制原理及參數(shù)整定方法[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年05期

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉博;柴油機(jī)可調(diào)二級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 利奇;柴油機(jī)可調(diào)兩級(jí)增壓系統(tǒng)變海拔自適應(yīng)控制研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 張海雷;柴油機(jī)變海拔渦輪增壓技術(shù)研究[D];清華大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2828682