基于复合性能的小型汽油机电控系统设计与仿真

摘要

发动机电控技术可以提高发动机动力性，改善其燃油经济性和排放性。被广泛运用于各种发动机上，但针对小排量汽油机的电控系统应用比较少，同时发动机的综合性能测评与控制方案目前尚缺乏。本文以样机WH125-6作为研究对象，依据电控执行器及传感器工作特性和发动机工作控制要求，开发小型汽油机电控单元，并且依据台架试验对发动机综合性能评价指标进行仿真验证。
　　针对小型汽油机的工作特点，设计发动机的硬件电路和软件程序。通过选取成熟的电路结构，采用仿真测试与实际电路测试相结合的方式，确定元器件的选型与大小，保证实现信号采集及信号驱动功能，绘制PCB板并焊接后，进行集成测试；另外在软件方面，主要采用可视化编程模式实现底层配置，并根据传感器和执行器特性曲线设计信号采集、工况判断、MAP查询、喷油点火控制及安全保护等子任务。通过采用发动机模拟器搭建测试平台，将程序烧录控制面板，校核软件程序，同时验证了模拟信号的正常采集及喷油点火指令的正常输出，表明所设计的电控系统能够满足控制要求。
　　本文构建了GT-Power与Simulink联合仿真控制平台，并以电控台架试验数据为依据搭建综合性能评价指标闭环控制策略。采用GT软件搭建的一维发动机模型以及在 MATLAB/Simulink软件中建立喷油、点火及负载控制子模块，通过联合仿真技术，分别从稳态和瞬态工况对平台进行试验比对，验证平台的合理性及控制效果；以台架试验计算获取综合性能指标为目标值，仿真数据所得为实际值，进行闭环的喷油量修正，仿真研究结果表明可以依据指定目标综合性指标来实现发动机整体性能的改变，但其在稳态工况控制效果比较明显。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 发动机电控技术的研究现状

1.3 综合性能评价及控制的研究现状

1.4 课题来源及主要研究内容

第2章 Ecotrons电控原理及硬件设计

2.1电控系统的总体架构与分析

2.2硬件电路的设计、仿真与测试

2.3硬件电路的抗干扰措施

2.4本章小结

第3章 软件程序开发

3.1开发底层配置

3.2顶层程序开发

3.3本章小结

第4章 原机台架及性能评价

4.1平台搭建与调试

4.2发动机台架试验

4.3性能分析及评价

4.4本章小结

第5章 控制系统建模及仿真

5.1发动机建模

5.2控制系统建模

5.3联合仿真控制平台

5.4综合性能闭环反馈

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢