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高压共轨柴油机控制策略研究

作　者: 华海德
导　师: 黄河
学　校: 上海交通大学
专　业: 轮机工程
关键词: V开发模式控制策略扭矩控制 SPI总线结构自适应PID
分类号: TK421
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

作为20世纪末内燃机行业的三大突破进展之一的高压共轨电控柴油机,能够实现理想的喷油规律,被认为是解决节能和环保双重压力的最有效、最经济的手段之一。在共轨系统ECU的开发过程中,控制策略是难点,是突破这项技术的关键。本文基于此,进行了控制策略的详细研究。首先,本文从开发模式入手,根据当前最先进的ECU开发理念,将V开发模式应用在高压共轨电控单元开发过程中,让开发人员专心于建立和修改控制模型,利用自动代码生成技术和快速控制原形及硬件在环仿真技术快速实现模型验证和进行相关测试。用despace公司或ETAS公司的开发平台进行开发,加快了开发进度,提高了可靠性和可操作性。接着,本文提出了基于扭矩的柴油机控制算法取代原有的基于循环油量的控制算法。避免了整车上各种扭矩需求之间可能的冲突,可以很好的协调整车各种扭矩需求,把扭矩作为控制的一个接口,通过把实时计算的扭矩需求转化为油量来实现扭矩需求。本文还根据这种算法,详细地分析了各种工况下的详细控制策略,系统地分析了起动和怠速逻辑模块、目标怠速设定、轨压和怠速闭环、关机等比较完整的策略。重点分析了闭环自适应PID控制,并将其应用在轨压和怠速的控制中。最后,本文还提出了SPI总线结构。并且在开发的软硬件平台下进行了轨压自适应PID控制和常规PID控制的比较试验。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-16
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 汽车ECU 开发面临的问题和趋势  12
  1.3 国内外发展现状和最新动态  12-14
    1.3.1 国外发展情况及现状  12-14
    1.3.2 国内发展情况及现状  14
  1.4 本文工作  14-16
第二章系统概述及开发模式  16-32
  2.1 系统组成  16-25
    2.1.1 系统概述  16-17
    2.1.2 主要传感器，执行器及系统组件特性  17-25
  2.2 V 开发模式  25-29
    2.2.1 传统开发模式  25
    2.2.2 现代V 开发模式  25-27
    2.2.3 V 模式在共轨系统开发中的应用  27-29
  2.3 发动机仿真模型  29-31
  2.4 本章小结  31-32
第三章基于扭矩的算法分析及系统功能定义  32-46
  3.1 扭矩控制算法分析  32-36
    3.1.1 柴油机控制算法的发展  32-33
    3.1.2 扭矩控制算法概述  33-34
    3.1.3 扭矩控制算法实现方案  34-36
  3.2 高压共轨系统架构及需求分析  36-40
    3.2.1 高压共轨系统架构划分  36-37
    3.2.2 扭矩需求分析  37-40
  3.3 扭矩需求转化  40-41
    3.3.1 扭矩最大值功能定义  40
    3.3.2 扭矩最小值功能定义  40
    3.3.3 扭矩限制功能定义  40-41
    3.3.4 扭矩转化功能定义  41
  3.4 扭矩协调  41-43
  3.5 子系统功能定义  43-45
    3.5.1 燃油系统控制功能定义  43-44
    3.5.2 其他子系统功能定义  44-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章基于扭矩的详细控制策略  46-75
  4.1 控制策略概述  46-48
  4.2 转速计算和气缸识别模块  48-50
    4.2.1 转速计算  48-49
    4.2.2 气缸识别  49-50
  4.3 工况逻辑判断  50-55
    4.3.1 起动条件逻辑判断  50-53
    4.3.2 怠速条件逻辑控制  53-55
  4.4 目标怠速设定  55-58
  4.5 轨压控制  58-61
    4.5.1 轨压开环控制  58
    4.5.2 轨压自适应增量式PID 闭环控制  58-61
  4.6 喷油控制  61-73
    4.6.1 喷油量控制  61-66
    4.6.2 喷油正时控制  66-67
    4.6.3 喷油率控制  67-73
  4.7 停机控制  73-74
  4.8 本章小结  74-75
第五章软硬件平台及闭环PID 算法实验  75-86
  5.1 常用PID 控制算法概述  75-77
  5.2 常用PID 参数整定方法  77-78
  5.3 系统软硬件平台  78-83
    5.3.1 硬件平台  78-81
    5.3.2 软件架构  81-83
  5.4 相关实验  83-85
  5.5 本章小结  85-86
第六章总结与展望  86-88
  6.1 总结  86
  6.2 展望  86-88
参考文献  88-91
攻读硕士期间发表论文  91-92
致谢  92

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