本文關(guān)鍵詞：高壓共軌柴油機(jī)可變渦輪增壓器匹配及控制策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在高壓共軌增壓柴油機(jī)中，傳統(tǒng)的渦輪增壓器存在高低轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)矩?zé)o法兼顧、渦輪遲滯現(xiàn)象以及與EGR、噴油參數(shù)相互耦合等問(wèn)題�？勺儨u輪增壓器是一種可以隨工況變化，通過(guò)調(diào)節(jié)葉片開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)排氣渦輪面徑比可變的增壓機(jī)構(gòu)，它可以有效地改善轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速適應(yīng)性差的問(wèn)題，同時(shí)提高增壓器的瞬態(tài)響應(yīng)特性，減弱渦輪遲滯現(xiàn)象。另外通過(guò)設(shè)計(jì)VNT的控制策略，綜合環(huán)境/冷卻水溫度、環(huán)境壓力、進(jìn)氣壓力、EGR率和噴油參數(shù)等影響因素的修正，精確地控制VNT的開(kāi)度值，滿足燃燒過(guò)程對(duì)進(jìn)氣量及時(shí)性和精確性的要求。 VNT的電子控制除了需要完善的ECU硬件接口、驅(qū)動(dòng)電路以及可靠合理的執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還需要完善的控制策略，從而在常規(guī)工況下保證VNT工作的穩(wěn)定性和精確性，在特殊工況仍可以保證工作的可靠性，如冷啟動(dòng)、瞬態(tài)、系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤等工況。 本文主要從匹配和控制兩個(gè)方面對(duì)增壓器進(jìn)行研究。 首先，通過(guò)匹配不同面徑比的增壓器，結(jié)果發(fā)現(xiàn)輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速的適應(yīng)性較差，在低轉(zhuǎn)速時(shí)，小面徑比的增壓器性能較好；而在高轉(zhuǎn)速時(shí)，大面徑比的增壓器有較好的增壓效果，從而引出面徑比可變的VNT，它通過(guò)調(diào)節(jié)VNT開(kāi)度實(shí)現(xiàn)大小渦輪之間的切換，匹配效果較好，當(dāng)匹配VNT時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)轉(zhuǎn)速的適應(yīng)性得到了改善，并且燃油消耗率有所降低，經(jīng)濟(jì)性區(qū)間較寬。 其次，在研究VNT的控制策略之前，通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)研究增壓器與EGR、增壓器與噴油參數(shù)之間的耦合關(guān)系，并以試驗(yàn)為基礎(chǔ)選擇最佳的EGR率和噴油參數(shù)（主噴時(shí)刻和軌壓）。 1）在NEDC工況下進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，分析EGR率對(duì)排氣參數(shù)的影響。排氣參數(shù)影響渦輪的入口狀態(tài)，從而影響進(jìn)氣流量和進(jìn)氣壓力，進(jìn)氣流量的變化又會(huì)直接影響實(shí)際的EGR率。 2）通過(guò)試驗(yàn)研究，分析主噴時(shí)刻和軌壓對(duì)進(jìn)排氣參數(shù)的影響。噴油參數(shù)影響缸內(nèi)燃燒，排氣參數(shù)隨燃燒過(guò)程的好壞而變化，而排氣參數(shù)又會(huì)影響渦輪的入口狀態(tài)，那么渦輪的入口狀態(tài)將會(huì)直接影響增壓器的工作特性。 通過(guò)研究表明：EGR與增壓器協(xié)調(diào)工作時(shí)，從對(duì)進(jìn)排氣參數(shù)影響的角度分析，小負(fù)荷宜采用較大的EGR率，大負(fù)荷時(shí)宜采用較小的EGR率。增壓器與噴油參數(shù)協(xié)調(diào)工作時(shí)，可以通過(guò)犧牲一部分熱效率，采用較小的主噴時(shí)刻和軌壓，從而改善進(jìn)排氣參數(shù)，提高增壓器的增壓能力。 第三，在增壓器協(xié)調(diào)控制試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，又通過(guò)試驗(yàn)研究進(jìn)排氣參數(shù)、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性隨VNT開(kāi)度的變化規(guī)律，標(biāo)定了開(kāi)環(huán)VNT開(kāi)度以及目標(biāo)進(jìn)氣壓力MAP，為后期控制策略的設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)基礎(chǔ)。 最后，在以上三個(gè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出VNT的控制策略，采用開(kāi)環(huán)前饋與閉環(huán)控制相結(jié)合的方式，分別以葉片開(kāi)度和進(jìn)氣壓力為控制目標(biāo)，，針對(duì)穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)工況，切換開(kāi)閉環(huán)控制系統(tǒng)，并對(duì)控制模型進(jìn)行模塊劃分，定義每個(gè)子模塊的功能以及輸入輸出量。借助Simulink軟件設(shè)計(jì)控制策略的仿真模型并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，誤差在5%之內(nèi)，可以作為后期研究的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：高壓共軌 增壓器 匹配 耦合 面徑比 VNT 控制策略
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK421.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 研究背景11-14
• 1.2 增壓器的匹配現(xiàn)狀14-18
• 1.2.1 廢氣渦輪增壓器匹配面臨的挑戰(zhàn)14-16
• 1.2.2 VNT 的工作原理16-17
• 1.2.3 VNT 的匹配現(xiàn)狀17-18
• 1.3 VNT 的控制現(xiàn)狀18-21
• 1.3.1 四沖程內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣量和進(jìn)氣壓力的關(guān)系18
• 1.3.2 VNT 的控制策略研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.3 VNT 的協(xié)調(diào)控制研究現(xiàn)狀19-21
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容與意義21-23
• 1.4.1 本文的研究?jī)?nèi)容21-22
• 1.4.2 本文的研究意義22-23
• 第2章 試驗(yàn)臺(tái)架及設(shè)備23-27
• 2.1 試驗(yàn)臺(tái)架23-25
• 2.1.1 試驗(yàn)樣機(jī)24-25
• 2.1.2 試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備25
• 2.2 INCA 軟件25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第3章 增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配27-35
• 3.1 增壓對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響27-30
• 3.1.1 增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配原則27
• 3.1.2 不同 WG 增壓器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響27-30
• 3.2 VNT 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響30-33
• 3.3 本章小結(jié)33-35
• 第4章 VNT 協(xié)調(diào)控制策略35-81
• 4.1 廢氣渦輪增壓器與 EGR 耦合關(guān)系的試驗(yàn)研究35-44
• 4.1.1 EGR 率對(duì)進(jìn)排氣過(guò)程的影響36-42
• 4.1.2 EGR 率對(duì)動(dòng)力性的影響42-43
• 4.1.3 EGR 率對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響43-44
• 4.2 廢氣渦輪增壓器與噴射參數(shù)耦合關(guān)系的試驗(yàn)研究44-67
• 4.2.1 主噴時(shí)刻與增壓器耦合對(duì)性能的影響45-56
• 4.2.2 軌壓與增壓器耦合對(duì)性能的影響56-67
• 4.3 VNT 開(kāi)度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響67-73
• 4.3.1 VNT 開(kāi)度對(duì)性能影響的試驗(yàn)研究67-72
• 4.3.2 VNT 控制 MAP 的制定72-73
• 4.4 VNT 控制策略的制定73-78
• 4.4.1 前饋控制和反饋控制74-75
• 4.4.2 VNT 控制策略設(shè)計(jì)75-76
• 4.4.3 VNT 控制模塊的劃分76-78
• 4.5 本章小結(jié)78-81
• 第5章 VNT 控制策略的仿真模型及驗(yàn)證81-91
• 5.1 仿真軟件的介紹81
• 5.2 VNT 控制的仿真模型81-90
• 5.2.1 基于葉片位置的開(kāi)環(huán)控制模型82-84
• 5.2.2 基于目標(biāo)進(jìn)氣壓力的雙閉環(huán)控制模型84-89
• 5.2.3 增壓監(jiān)測(cè)關(guān)閉控制模型89-90
• 5.3 本章小結(jié)90-91
• 第6章 全文總結(jié)和展望91-95
• 6.1 全文總結(jié)91-93
• 6.2 全文展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-101
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果101-102
• 致謝102

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：326397