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FAI电子燃油喷射系统在小型增程器上的应用研究

陶平  
【摘要】:随着环境污染的加剧以及能源的日益短缺,目前节能减排已成为汽车技术发展的主题。电动汽车虽然可以很好地解决环境污染问题,但是其自身尚存在诸多不足之处,因此增程式电动汽车作为纯电动汽车的平稳过渡车型受到了广泛的关注。其具有效率高、对电池的要求相对较低,续航里程高等优点。由于增程器的转速对电池的充放电有影响,这对增程器的选型和控制策略也提出了新的要求。电喷技术在节能减排以及调速控制方面能够发挥很大作用,其中FAI(Free Armature Injection)电喷系统是针对小型汽油机而研发的一种新型的电喷技术。为了实现增程器的稳定运转,本文对FAI电喷系统在增程器上的应用展开了探索。本文研究了适用于增程器的数字调速系统,为了实现稳定运转并使其能够满足控制要求,重点对其中的控制策略以及参数标定进行了分析研究。首先,借鉴电控系统的V型开发模式,利用GT-power和Matlab/Simulink软件分别建立了发动机模型、电子节气门模型。在Simulink环境下耦合了发动机GT-power模型和电子节气门模型,设计了遇限削弱积分PID控制,对控制效果进行了仿真及分析。根据优化的控制策略,对数字调速系统的软硬件进行优化。给出了信号处理电路、信号采样电路、电机驱动电路等硬件的详细设计;分析了软件的详细设计思路,包括怠速模块、加速模块和恒速控制模块等。其次,根据增程器的实际应用需求,在原有系统的基础上优化了上位机系统。以FAI开发的DATAVIEW为平台,优化了上位机的CAN通信模块、MAP数据刷写模块,重新编写了诊断模块、模拟指令发送模块。并使用FAI标定方法,对发动机进行了点火和喷油等相关MAP的标定。最后,对设计好的数字调速系统进行试验,检验了调速系统的调速特性。试验结果表明,冷热机工况下增程器都可以保证5s内一次起动成功并稳定在目标转速,怠速工况下转速可以控制在2000±100 r/min,恒转速工况下转速波动能够控制在±50 r/min的范围内,过渡工况下,转速波动基本控制在±100 r/min范围内,在变换目标转速后,能够在3s实现转速稳定,在全工况下,节气门响应特性良好,响应时间小于1s。最终根据试验结果对遇限削弱积分PID控制策略的优势与不足进行了分析。根据测试得出的结论为FAI电喷系统在增程器上的应用能够达到相关控制要求。


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