本文關(guān)鍵詞：基于模型設(shè)計(jì)的小型汽油機(jī)空燃比精確控制研究

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【摘要】：小型汽油機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠和操作便利等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于工業(yè)與農(nóng)林業(yè)等領(lǐng)域。但其控制粗糙,難以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)。通過電子控制單元精確控制空燃比配合三效催化裝置可大幅降低小型汽油機(jī)的CO、HC和NOX排放量并達(dá)到排放法規(guī)的要求。本文針對(duì)小型汽油機(jī)的工作特性,借鑒基于模型設(shè)計(jì)的思想,設(shè)計(jì)了一套小型汽油機(jī)無氧傳感器空燃比精確控制系統(tǒng),對(duì)自主研發(fā)小型汽油機(jī)空燃比精確控制和環(huán)境保護(hù)具有重要意義�？刂破鏖_發(fā)流程分為功能設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩部分。功能設(shè)計(jì)流程為:首先根據(jù)汽油機(jī)的工作原理,在Simulink環(huán)境下建立汽油機(jī)各子系統(tǒng)的模型,包括進(jìn)氣道模型、燃燒模型、轉(zhuǎn)速模型、空燃比模型和氧傳感器模型,并通過遺傳算法和試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算模型結(jié)構(gòu)參數(shù);然后基于汽油機(jī)模型設(shè)計(jì)空燃比精確控制算法模型,包括空燃比計(jì)算模塊、模式調(diào)度模塊和PI控制器模塊。控制算法根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況和空燃比閉環(huán)控制作用區(qū)域,采集發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度以及機(jī)體溫度等信號(hào),計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻空燃比,將氧傳感器模型得到反饋電壓信號(hào)輸入到PI控制器中,最后PI控制器輸出空燃比的燃油修正量。軟件設(shè)計(jì)流程為:首先對(duì)控制器的模型進(jìn)行詳細(xì)地單元測(cè)試和集成測(cè)試;其次配置Simulink生成模型代碼參數(shù),自動(dòng)生成空燃比控制器模型C代碼;再次在freescale處理器芯片的Codewarrior IDE編譯環(huán)境下,建立空燃比閉環(huán)控制功能的接口函數(shù)將自動(dòng)生成的代碼無縫集成到已有ECU軟件架構(gòu)中;最后編譯器將C代碼編譯成單片機(jī)可執(zhí)行的二進(jìn)制文件。通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)對(duì)無氧傳感器空燃比控制算法進(jìn)行驗(yàn)證,并使用標(biāo)定軟件整定和優(yōu)化控制參數(shù)。結(jié)果表明,在ECU中無氧傳感器空燃比控制器程序能可靠運(yùn)行并精確控制空燃比在14.31~15.01范圍內(nèi)。
【關(guān)鍵詞】：小型汽油機(jī) 空燃比 基于模型設(shè)計(jì) 閉環(huán)控制
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK411
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 汽油機(jī)空燃比控制的研究11-12
• 1.3 小型汽油機(jī)空燃比控制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.4 基于模型設(shè)計(jì)開發(fā)流程13-18
• 1.4.1 基于模型設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介14-15
• 1.4.2 模型驗(yàn)證與有效性15-17
• 1.4.3 自動(dòng)生成代碼過程17-18
• 1.5 主要工作18-19
• 第二章 基于模型設(shè)計(jì)的空燃比控制器開發(fā)原理19-30
• 2.1 基于氧傳感器的空燃比控制原理19-24
• 2.1.1 氧傳感器工作原理19-20
• 2.1.2 基于氧傳感器的空燃比控制開發(fā)流程20-21
• 2.1.3 控制算法21-24
• 2.2 無氧傳感器的空燃比控制原理24-27
• 2.2.1 遺傳算法24-26
• 2.2.2 基于模型的空燃比控制開發(fā)流程26-27
• 2.3 無氧傳感器空燃比控制器開發(fā)27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 小型汽油機(jī)空燃比精確控制功能設(shè)計(jì)30-39
• 3.1 控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要求30
• 3.2 小型汽油機(jī)Simulink模型30-34
• 3.2.1 進(jìn)氣道模型31-32
• 3.2.2 燃燒模型32-33
• 3.2.3 轉(zhuǎn)速模型33
• 3.2.4 空燃比模型33-34
• 3.3 無氧傳感器空燃比控制算法34-38
• 3.3.1 控制算法模塊設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.2 空燃比計(jì)算模塊設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.3 模式調(diào)度模塊設(shè)計(jì)37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 小型汽油機(jī)空燃比精確控制軟件設(shè)計(jì)39-59
• 4.1 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求39-40
• 4.2 Simulink模型數(shù)據(jù)管理40-42
• 4.3 Simulink模型單元測(cè)試與集成測(cè)試42-49
• 4.3.1 空燃比計(jì)算模塊單元測(cè)試43-44
• 4.3.2 控制算法模塊單元測(cè)試44-46
• 4.3.3 模式調(diào)度模塊單元測(cè)試46-47
• 4.3.4 空燃比控制器模型集成測(cè)試47-49
• 4.4 控制器軟件代碼集成49-55
• 4.4.1 接口函數(shù)編寫49-51
• 4.4.2 自動(dòng)生成模型代碼過程51-52
• 4.4.3 代碼集成52-55
• 4.5 標(biāo)定數(shù)據(jù)文件生成55-58
• 4.5.1 通用標(biāo)定軟件簡(jiǎn)介56
• 4.5.2 自動(dòng)生成A2L文件56-58
• 4.6 本章小結(jié)58-59
• 第五章 臺(tái)架試驗(yàn)與結(jié)果分析59-70
• 5.1 試驗(yàn)設(shè)備59-61
• 5.1.1 硬件設(shè)備59-61
• 5.1.2 標(biāo)定軟件61
• 5.2 臺(tái)架試驗(yàn)61-64
• 5.2.1 試驗(yàn)過程61-63
• 5.2.2 控制參數(shù)整定63-64
• 5.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析64-69
• 5.3.1 PI控制器參數(shù)64-66
• 5.3.2 無氧傳感器空燃比控制器效果66-67
• 5.3.3 空燃比控制精度67-68
• 5.3.4 抗干擾分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 工作總結(jié)與展望70-72
• 6.1 工作總結(jié)70-71
• 6.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 致謝75-76
• 發(fā)表論文與科研情況說明76

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本文編號(hào)：627327