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《西华大学》 2014年
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基于FSC赛车行驶工况的发动机匹配标定研究

谭正平  
【摘要】:本论文针对我院参加中国大学生方程式汽车大赛(以下简称FSC)的参赛赛车进行了发动机进排气匹配和适于行驶工况的电控标定。由于发动机原机进气系统不符合赛车研制规则要求,原机排气管布置不利于降低整车质心位置,且赛车在不同竞赛项目下的行驶工况特征不同,因此不同的竞技项目对赛车发动机的动力输出需求不同。针对比赛中的竞技项目——直线加速和8字绕环,直线加速需要发动机输出扭矩足够大,而在8字绕环比赛中,发动机输出扭矩越大,赛车因附着椭圆限制发生侧滑的可能性就越大。在实际比赛时,针对不同比赛项目使用不同进排气结构相对不便,故论文在进排气匹配优化时以动力性能最佳作为优化目标。而针对不同比赛项目切换电控匹配标定方案相对方便,故论文分别就两个竞赛项目进行电控参数匹配模拟计算,借助计算结果指导进行适于赛车不同行驶工况的发动机电控标定匹配。 论文详细阐述了开展赛车发动机台架试验的发动机进排气结构初始设计,传感器、执行器标定,数据通信,ECU参数设置等工作。通过性能试验获取发动机基于初始进排气结构设计的外特性曲线,用于验证GT-Power建立的发动机仿真分析模型,经实验验证仿真模型的准确性后,借助模型分别讨论分析了发动机进气歧管长度、稳压箱容积以及排气管结构形式对发动机动力性能的影响,进而优化匹配设计发动机进排气结构。 论文借助GT-Power发动机仿真分析模型就混合气浓度、点火时刻等控制参数对发动机动力性能的影响进行了模拟计算,为调整电控参数实现不同发动机动力输出指明方向,并有效提升发动机电控标定效率。 针对赛车直线加速工况,经比赛竞技分析得知该项目需要发动机输出足够大的扭矩。根据赛车实际传动系统设计,建立赛车动力传动系统GT-Drive仿真计算模型,将不同混合气浓度对应的发动机外特性曲线导入模型,计算整车75米直线加速理论耗时,比较分析得到发动机标定目标混合气浓度,用目标混合气浓度及计算所得的点火提前角对发动机输出扭矩的影响关系,指导进行发动机标定试验,进而得到适于直线加速工况的发动机控制MAP图。 针对赛车8字绕环工况,在进行比赛项目竞技分析与轮胎的侧偏特性分析后,进行了赛车在该行驶工况下动力学计算,依据赛车轮胎附着特性,确定了赛车绕环行驶时的驱动力极限,换算得到发动机输出扭矩极限,结合计算分析所得的混合气浓度、点火时刻等控制参数对发动机动力性能的影响关系,通过调整控制参数使发动机扭矩输出符合极限要求,进而得到适于8字绕环工况的发动机控制MAP图。
【学位授予单位】:西华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:U464

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【参考文献】
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