柴油机可调两级增压系统控制方法与试验研究

摘要

可调两级增压系统作为发动机增压技术中的一种，能够实现较高的增压压比，提升升功率和效率，改善排放，强化发动机整体性能。随着两级系统的应用越来越多，对于其控制技术的要求也渐渐提高。目前可调两级增压系统的控制主要体现在对于增压压力的调控，要求其具备快速响应和稳定的特点。本文将控制算法和策略作为研究的主要内容，旨在提高柴油机的瞬态响应性能。
　　首先对一台6缸增压柴油机进行了仿真模型的建立，标定了稳态和瞬态工况模型，并与试验数据进行了验证。为了实现旁通阀控制系统的功能，对试验台架的设备进行了改造，通过单片机和编写C语言程序来采集输入信号和实现旁通阀开度控制的算法和策略。
　　在控制算法方面，通过改进PI控制器，并对控制器参数进行分析，使其能够覆盖发动机工作区域；设计了模糊控制器，实现了其在增压压力调节上的具体应用。通过计算分析和试验，结果表明新设计的算法较传统算法在典型工况的瞬态响应时间上分别缩短了2.8秒和5.2秒。对之前的瞬态控制策略进行了优化，使其稳定时间缩短了50％。
　　之后，面向EGR技术与两级增压技术的联合应用需求，对双变量联合控制开展了具体研究，分析了EGR阀和高压级涡轮旁通阀的系统特性：直流增益、时间常数等。结果表明选择合适的控制器能缩短增压压力响应时间0.44秒，NOx排放减少50%的超调。

目录

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 可调两级增压系统研究进展

1.3 本文研究内容及意义

第二章 柴油机仿真模型的建立和标定验证

2.1 发动机燃烧模型

2.2 发动机模型的建立和标定

2.3 稳态仿真模型与试验验证

2.4 瞬态仿真模型与试验验证

2.5 GT-power与Simulink联合仿真模型

2.6 本章小结

第三章 可调两级增压瞬态控制规律计算

3.1 PI控制器设计

3.2 模糊控制器设计

3.3 不同控制算法的稳态抗干扰能力对比

3.4 不同控制算法的瞬态调节能力对比

3.5 瞬态控制策略计算研究

3.6 本章小结

第四章 可调两级增压柴油机控制系统试验研究

4.1 可调两级增压柴油机试验台架的搭建

4.2 发动机瞬态过程燃烧性能的试验研究

4.3 不同算法对于发动机性能影响的试验验证

4.4 瞬态控制策略试验验证

4.5 本章小结

第五章 瞬态工况EGR和涡轮旁通阀联合控制规律研究

5.1 联合控制方法研究

5.2 控制仿真计算

5.3本章小结

第六章 总结及展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的学术成果