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基于缸压的柴油机燃烧闭环控制

刘思品  
【摘要】:随着柴油机的高压共轨控制系统的进一步研究,传统的开环控制无法应对燃烧不均匀带来的燃烧恶化,本文在TBD314V8柴油机上进行闭环控制系统的设计开发。本文采用NI公司的缸压传感器、角标传感器、数据采集卡等硬件和LabVIEW软件平台构建了缸压采集系统,每0.1°曲轴转角进行缸压数据的采集。通过停缸法活动纯压缩缸压曲线,结合角标传感器的Z信号进行压缩上止点的标定,利用压缩中线法对上止点进行修正。基于对缸压的频谱分析,线性差值法进行滤波处理。燃烧分析模块基于每0.1°CA的缸压,计算分析每个节点的做功量、传热量和内能变化量,由能量守恒公式可计算出放热量。进而计算得出放热率曲线,寻求CA50,利用缸压计算IMEP。由于八缸数据量较大,为保证上位机能够承受计算负载,进行了实时优化。基于LabVIEW的调用动态链接库功能与CAN线通讯,编写了CAN卡控制程序,将喷油参数转化为CAN报文,周期性地发送至CAN总线。在CANape的内置程序节点中,编写程序读取CAN总线上的报文,转化为喷油参数修改量后,对标定参数中的变量进行修改,再发送至ECU实现对后续循环喷油参数的修改。在GT-Power中构建了TBD314V8柴油机的仿真模型,用变异系数和不均匀度两个参数评价各缸间的不均匀性,探究了不同喷油提前角和不同循环喷油量时,各缸的爆压、CA50和IMEP的不均匀性变化。又对基于缸压所得的反馈变量进行评价,选择CA50和IMEP作为反馈变量。对不同喷油提前角和不同循环喷油量的缸内燃烧过程进行模拟研究,发现喷油提前角与CA50线性关系较好,适用于CA50闭环控制器的控制变量,而循环喷油量和IMEP线性关系较好,适用于IMEP闭环控制器的控制变量。CA50和IMEP实际与目标值作为输入量,经过PI积分器,喷油提前角微调量和循环喷油量微调量作为输出量。CA50和IMEP分别设计了一个闭环控制器,分别实现对两者的不均匀性的改善。


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