基于半实物仿真平台的发动机电控系统研究

摘要

本文在对车用发动机的燃油喷射以及电子点火的工作原理与控制策略进行深入研究的基础上，制定了不同工况下的不同控制策略，应用D2P（From Development to Production，简称“D2P”）快速开发平台，对工况策略和算法进行了测试试验，试验过程和结果验证了策略的合理性和该种发动机控制策略开发方法的有效性。
　　首先对发动机点火、喷油系统相关机构的工作原理、工况特点和相应工况控制的策略进行研究。其次，建立了基于平均值点火理论的缸内直喷点燃式汽油机的数学模型，并通过 Simulink仿真验证了该数学模型的有效性。然后对不同工况下控制器控制目进行了分析，重点研究了稳态部分工况、怠速工况和大负荷工况的喷油和点火的控制策略。在稳态部分负荷工况时，为了保证良好燃油经济性和排放性，采用开环和闭环相配合的控制策略，即开环采用查基本喷油量MAP图的形式，闭环以EGO氧传感器为反馈信号采用PI（D）控制算法，对空燃比实施闭环控制，目的是使瞬态空燃比值近似等于理论空燃比值；怠速工况时，为了达到设定的怠速转速同时获得较好的排放性以及燃油经济性，决定实施双闭环控制，即将发动机实时转速作为反馈信号，结合模糊 PID控制算法，由控制信号调节怠速阀旁通进气量，从而保持稳定的怠速转速，另一方面，实施空燃比的闭环控制喷油器喷油量；在大负荷工况时，为了完成较好的动力性以及排放性的控制要求，决定实施开环控制，即由喷油MAP图确定基本喷油量，并启动二次喷射使空燃比保持在12至13.5之间。
　　确定控制策略和算法后，在MATLAB/SIMULINK软件环境下构造相应的仿真模型，进行了软件仿真试验并验证算法的有效性。最后，建立包括转速传感器、氧传感器、节气门总成、喷油器总成、点火器总成、D2P硬件（ECM-0565-128）在内的D2P试验平台，同时将控制系统模型转化为可应用于D2P快速开发平台的MotoHawk模型，完成喷油点火控制策略的代码生成、编译、移植与实现，并在该平台上进行了半实物仿真试验，验证了算法的可行性与有效性。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 国外发动机电控系统研究现状

1.3 国内发动机电控系统研究现状

1.4 本文的主要工作

2 喷油和点火控制策略研究

2.1 空燃比控制策略

2.2 点火控制策略

2.3 本章小结

3 基于平均值法的缸内直喷点燃式汽油机模型的建立

3.1 发动机模型建立

3.2 发动机模型仿真调试

3.3 本章小结

4 发动机电控系统控制策略的建立

4.1 稳态部分负荷工况控制策略

4.2 怠速工况控制模型

4.3 大负荷工况控制模型

4.4 喷油脉谱图（MAP图）

4.5 本章小结

5 基于D2P电控喷油和点火控制策略实现

5.1 D2P软件构成

5.2 D2P硬件构成

5.3 D2P主程序设计

5.4 控制策略的移植

5.5 本章小结

6 半实物仿真试验

6.1 半实物仿真平台的搭建

6.2 稳态部分负荷工况控制策略试验

6.3 怠速工况控制策略试验

6.4 大负荷工况控制策略试验

6.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢